王 海 芝,許 冰,翟 淑 花,張 翊 超

(1.北京市地質(zhì)災(zāi)害防治研究所,北京 100120; 2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049; 3.中國(guó)科學(xué)院 地質(zhì)與地球物理研究所,北京 100029)

0 引 言

北京作為中國(guó)首都,具有人口密度大與基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)達(dá)的特點(diǎn),因此,地質(zhì)災(zāi)害往往會(huì)造成巨大損失。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),自2003年以來(lái),北京市共發(fā)生各類突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害568起,造成各類經(jīng)濟(jì)損失數(shù)百萬(wàn)元[1]。強(qiáng)降雨是突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主要觸發(fā)因素,80%以上的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害是由暴雨激發(fā)的[2]。因此,暴雨與突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害關(guān)系的研究是突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的重要研究?jī)?nèi)容。相關(guān)學(xué)者通過(guò)數(shù)值統(tǒng)計(jì)、實(shí)驗(yàn)分析等方法研究了各個(gè)時(shí)段降雨量、雨強(qiáng)對(duì)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的影響[2-5],提出了泥石流發(fā)生的臨界閾值[6-8]。

臨界雨量是觸發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的最小降雨量或降雨強(qiáng)度,高于這一值時(shí),就可能觸發(fā)地質(zhì)災(zāi)害,而低于這一值時(shí),地質(zhì)災(zāi)害就不可能發(fā)生[2,5]。臨界雨量的確定方法概括起來(lái)可分為兩類:① 基于物理模式估計(jì),② 基于經(jīng)驗(yàn)雨量模式估計(jì)。目前,國(guó)際通用的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ绞腔贑aine[2]提出的降雨強(qiáng)度-持續(xù)時(shí)間模型建立和衍生而來(lái)的,即I=c+αDβ(I為降雨強(qiáng)度,D為降雨持續(xù)時(shí)間,c、α和β為常數(shù))。該模型是目前應(yīng)用最廣泛、研究最深入的臨界雨量厘定方法,應(yīng)用范圍幾乎涵蓋了全球的各個(gè)大陸和地區(qū)[5,9-12]。此外,不同學(xué)者采用的臨界雨量降雨指標(biāo)存在較大差異,常用的降雨指標(biāo)可分為四大類型:① 結(jié)合具體降水事件獲得的降水測(cè)量值的臨界雨量;② 包含前期降水的臨界雨量[13-17];③ 其它臨界雨量,包括水文條件閾值[18-19];④ 降水事件-強(qiáng)度臨界閾值[5,20-23]。國(guó)際上多數(shù)研究和預(yù)警系統(tǒng)中應(yīng)用的是基于降水事件獲得降水量的降雨強(qiáng)度-持續(xù)時(shí)間臨界雨量模型[9]。

上述研究從多個(gè)角度研究了觸發(fā)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害降雨閾值,但是對(duì)于降雨量與突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量之間的關(guān)系研究較少。研究者在進(jìn)行降雨量與突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量統(tǒng)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn),降雨強(qiáng)度越大,災(zāi)害次數(shù)就越多[24]。由于數(shù)據(jù)記錄缺乏完整性,對(duì)于降雨與突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害之間的定量關(guān)系,目前尚未深入研究。地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量是部署防災(zāi)減災(zāi)工作的重要依據(jù),因此,關(guān)于降雨量與突發(fā)災(zāi)害之間量的關(guān)系探討成為防災(zāi)減災(zāi)工作的重要突破口。

近年來(lái),隨著突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害管理工作專業(yè)化、規(guī)范化發(fā)展,降雨與突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)完整保存了下來(lái),為研究降雨與突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)量關(guān)系提供了良好的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本文以近10 a來(lái)北京市發(fā)生于2012年7月21日、2016年7月20日及2018年7月16日(以下分別簡(jiǎn)稱“7·21”“7·20”“7·16”)3場(chǎng)特大暴雨及其激發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害為研究對(duì)象,采用典型案例對(duì)比分析的方法,系統(tǒng)分析了3場(chǎng)暴雨及其激發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害特點(diǎn),初步探討了暴雨的致災(zāi)能力、突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害對(duì)暴雨的響應(yīng)能力,建立了暴雨強(qiáng)度與突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量的關(guān)系式,探索用暴雨強(qiáng)度指數(shù)-突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害響應(yīng)指數(shù)為分級(jí)依據(jù),進(jìn)行有效的防災(zāi)減災(zāi)部署工作。

1 研究區(qū)概況

北京市由西北部山地和東南部平原兩大地貌單元組成。山地面積10 317.5 km2,占北京市總面積的62.87%。以昌平關(guān)口為界,山區(qū)分為西部山區(qū)和北部山區(qū)。其中,西部山區(qū)屬太行山脈,是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈上升區(qū),經(jīng)外力長(zhǎng)期侵蝕切割形成起伏山巒,主要由中生界、古生界和中新元古界地層組成,巖性以碳酸鹽巖、各類碎屑巖及火山巖為主,巖性堅(jiān)硬,節(jié)理裂隙發(fā)育。北部山區(qū)大部分區(qū)域?qū)傺嗌缴矫},以近東西向的山地為主體,主要由中上元古界沉積巖、中生界侵入巖組成,山體具有塊狀分散、地勢(shì)陡峻、起伏較大的特點(diǎn)。

中、低山區(qū)是突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū),丘陵是中低易發(fā)區(qū)。其中,中山區(qū)主要分布于北京市北部與西部山區(qū)的邊緣地帶,面積1 041 km2,海拔高程大于1 000 m,地形高差一般在500 m以上,山勢(shì)險(xiǎn)峻,地形坡度多大于35°。中山區(qū)山高坡陡,山體高大,阻礙氣流云團(tuán)移動(dòng),迫使云團(tuán)沿地形抬升,導(dǎo)致局部地區(qū)強(qiáng)暴雨的形成,是大型崩塌、滑坡及泥石流形成的重要地段。低山區(qū)廣布于北京市山區(qū),面積4 648.1 km2,海拔500～1 000 m,地形起伏較大,平均坡度在25°左右。地形切割強(qiáng)烈,松散物質(zhì)豐富,是突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要區(qū)域。

北京地區(qū)位于中緯度季風(fēng)氣候區(qū),多年平均降水量為420～660 mm[25](見圖1)。北京市年降水量自1951年以來(lái)整體呈減少的趨勢(shì)[26-27],但是在大氣候變暖的大背景下,極端降水事件明顯增多[28],局地或全市暴雨、特大暴雨事件時(shí)有發(fā)生。受地形影響,西部及北部山前迎風(fēng)坡(密云區(qū)、懷柔區(qū)及房山區(qū))降水明顯多于其他地區(qū)[29-30],復(fù)雜的地形地貌疊加強(qiáng)降雨,導(dǎo)致多起突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生[31-32]。

圖1 北京市多年平均降雨量分布(單位:mm)

2 典型特大暴雨過(guò)程與激發(fā)地質(zhì)災(zāi)害特征

2.1 暴雨過(guò)程

2010年以來(lái)北京市發(fā)生了3場(chǎng)特大暴雨,分別出現(xiàn)在2012年7月21日,2016年7月20日與2018年7月16日。這3場(chǎng)暴雨均發(fā)生在“七下八上”的主汛期時(shí)段,為全市性降雨,均出現(xiàn)局部暴雨或特大暴雨(見圖2～5),降雨時(shí)長(zhǎng)分別為19,55 h和58 h;場(chǎng)次平均降雨量分別為190.0,212.6 mm和102.9 mm(見表1)?！?·21”“7·16”對(duì)流性陣雨較“7·20”顯著,其中,“7·21”對(duì)流性最強(qiáng),強(qiáng)降雨持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)(見圖2)?！?·21”最高小時(shí)雨強(qiáng)為100.3 mm/h(平谷掛甲峪,2012年7月21日20:00～21:00),“7·20” 最高小時(shí)雨強(qiáng)56.8 mm/h(昌平花塔,2016年7月19日08:00～09:00),“7·16”最高小時(shí)雨強(qiáng)117 mm/h(西白蓮峪,2018年7月16日02:00～03:00)。3場(chǎng)降雨的降雨中心均位于山前,其中“7·21”“7·20”降雨中心位于房山區(qū),“7·16”降雨中心位于密云區(qū)。

表1 3場(chǎng)特大暴雨基本特征對(duì)比

圖2 3場(chǎng)降雨過(guò)程雨量分布

圖5 “7·16”北京市降雨及激發(fā)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害分布示意

2012年7月21日,北京地區(qū)出現(xiàn)了歷史罕見的強(qiáng)降雨過(guò)程。主要降雨過(guò)程從7月21日10:00自西南向東北方向影響北京,結(jié)束于22日凌晨06:00,持續(xù)19 h。此次降雨過(guò)程具有雨量大、強(qiáng)度高、范圍廣等特點(diǎn)。全市平均降雨190.0 mm,城區(qū)平均降雨215.0 mm。最大累積降雨出現(xiàn)在房山區(qū)河北鎮(zhèn),降雨量達(dá)541.0 mm,突破1951年以來(lái)氣象歷史記錄。全市累積降雨量超過(guò)100 mm的雨量站達(dá)211個(gè),超過(guò)200 mm的雨量站96個(gè),超過(guò)300 mm的雨量站12個(gè)。除延慶外,全市大部分地區(qū)都出現(xiàn)140～330 mm的大暴雨-特大暴雨,小時(shí)雨強(qiáng)普遍達(dá)到40～80 mm/h,峰值降雨持續(xù)時(shí)間達(dá)3～4 h。

2016年7月19日凌晨至20日夜間的強(qiáng)降雨過(guò)程中,主要降雨出現(xiàn)在19日白天和20日凌晨至夜間兩個(gè)時(shí)段,持續(xù)時(shí)間約55 h,是3場(chǎng)暴雨中平均降雨量最大的降雨,全市平均降雨量212.6 mm,城區(qū)平均降雨量291.0 mm,也是1963年以來(lái)場(chǎng)次降雨量最大的降雨過(guò)程,降雨總量超過(guò)“7·21”暴雨[33]。降雨總量的空間分布大致由西南向東北遞減。暴雨極值點(diǎn)均位于海拔200～400 m范圍內(nèi)的山前地帶。暴雨中心出現(xiàn)在房山區(qū)、門頭溝區(qū)和昌平區(qū),東偏北方向呈帶狀分布,長(zhǎng)度近60 km。中心降雨總量350 mm以上,此次降雨過(guò)程有125個(gè)雨量站累積雨量超過(guò)250 mm,362個(gè)雨量站累積雨量超過(guò)100 mm,4個(gè)雨量站雨量超過(guò)400 mm?！?·20”暴雨呈“一小一大”雙峰雨型[34],第二個(gè)雨峰過(guò)程是主降雨過(guò)程,降雨總量達(dá)184.7 mm。

2018年7月16日的暴雨是3場(chǎng)降雨中持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的一次,開始于7月15日15:00,結(jié)束于18日06:00,持續(xù)時(shí)間達(dá)58 h。盡管此次降雨持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),但其平均雨量是3場(chǎng)中最小的,全市平均降雨量為102.9 mm。最強(qiáng)降雨出現(xiàn)在15日夜間至16日上午,伴有明顯的短時(shí)強(qiáng)降水,暴雨區(qū)雨帶長(zhǎng)約200 km,寬度20～70 km,最大單站累積降水量與“7·20”暴雨中心降雨量相當(dāng),為351.3 mm,出現(xiàn)在密云西白蓮峪。全市雨量站累積降水量超過(guò)200 mm的16個(gè)。降水主要集中在3個(gè)時(shí)段:16日凌晨至上午(00:00～05:00),16日午后至前半夜(14:00～20:00),17日早晨至上午(07:00～11:00);整體呈“三波峰”的特征,單次強(qiáng)降水的持續(xù)時(shí)間約4～5 h,過(guò)程兩兩間隔約13～15 h。

2.2 典型暴雨激發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害

3場(chǎng)暴雨均出現(xiàn)了24 h降雨量超過(guò)200 mm大暴雨過(guò)程,但激發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害類型、數(shù)量及空間分布卻存在極大的差別(見表2)。

3場(chǎng)暴雨激發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害均發(fā)生于暴雨或以上落區(qū)范圍,其中,“7·21”共激發(fā)5類161處突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害,數(shù)量從多到少依次為:崩塌(99處),泥石流(24處),不穩(wěn)定斜坡(18處),滑坡(13處),地面塌陷(7處),其中,比較典型的有房山區(qū)河北鎮(zhèn)的西區(qū)溝泥石流和房山區(qū)霞云嶺鄉(xiāng)的魚骨寺黃臺(tái)滑坡(見圖6、7)。“7·20”激發(fā)了3類35處突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害,數(shù)量從多到少依次為:崩塌(29處),泥石流(5處),滑坡(1處),其中比較典型的有房山區(qū)108國(guó)道復(fù)線崩塌和懷柔區(qū)河北鎮(zhèn)公路崩塌(見圖8、9)?！?·16”激發(fā)了3類23處突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害,數(shù)量從多到少依次為:崩塌(18處)、不穩(wěn)定斜坡(4處)、滑坡(1處)。

圖6 “7·21”房山區(qū)河北鎮(zhèn)西區(qū)溝泥石流

圖7 “7·21”房山區(qū)霞云嶺鄉(xiāng)黃臺(tái)滑坡

圖9 “7·20”懷柔區(qū)渤海鎮(zhèn)公路崩塌

3場(chǎng)暴雨激發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量及類型有較大的差別,其中,“7·21”激發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)量是“7·20”激發(fā)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量的4.6倍,是“7·16”地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量的7倍?！?·21”激發(fā)了5類突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害,囊括了北京市5類突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害類型;“7·20”“7·16”各激發(fā)了3類突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害,其中,“7·20”期間未發(fā)生地面塌陷和不穩(wěn)定斜坡,“7·16”期間未發(fā)生泥石流和地面塌陷。

3場(chǎng)暴雨激發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的類型、數(shù)量與降雨量及降雨強(qiáng)度的空間分布高度一致(見圖3～5),均出現(xiàn)在降雨中心,而且隨降雨量的降低,災(zāi)害類型和數(shù)量逐漸減少,表明降雨是觸發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主控因子。

各類突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的雨量范圍具有清晰的界線,泥石流均發(fā)生在特大暴雨落區(qū)內(nèi),滑坡、地面塌陷發(fā)生在大暴雨及以上級(jí)別的降雨落區(qū)內(nèi),崩塌、不穩(wěn)定斜坡發(fā)生在暴雨及以上級(jí)別的降雨落區(qū)內(nèi),各類突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害激發(fā)雨量的大小排序?yàn)?泥石流>滑坡、地面塌陷>崩塌、不穩(wěn)定斜坡(見圖10～12)。

圖11 “7·20”特大暴雨激發(fā)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害分區(qū)數(shù)量柱狀統(tǒng)計(jì)圖

圖12 “7·16”特大暴雨激發(fā)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害分區(qū)數(shù)量柱狀統(tǒng)計(jì)圖

上述分析進(jìn)一步表明,降雨量與突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量高度相關(guān),與前人的分析結(jié)果一致[26]。

3 暴雨強(qiáng)度與突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害定量分析

3.1 暴雨強(qiáng)度與突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量關(guān)系

盡管區(qū)域地質(zhì)環(huán)境背景,如表層土壤類型、植被覆蓋程度以及地質(zhì)地貌特征對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生具有一定的影響,但研究表明,降水是北京地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要控制因素[35]。本次研究的數(shù)據(jù)也支持了這一結(jié)論,如房山區(qū)是“7·21”“7·20”的暴雨中心,區(qū)平均降雨量基本相同,分別為301.0 mm和301.3 mm,但2場(chǎng)降雨激發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的類型、數(shù)量卻有極大的差別(見表3),指示降水特征是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要控制因子。

表3 房山區(qū)兩場(chǎng)降雨激發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害統(tǒng)計(jì)

由表3可知,房山區(qū)2場(chǎng)降雨觸發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量及類型均有較大的差別。 “7·21”激發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)量是“7·20”激發(fā)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量的15倍,災(zāi)害類型是“7·20”激發(fā)災(zāi)害類型的2.5倍。對(duì)比“7·21”與“7·20”兩場(chǎng)降雨,整體歷時(shí)有較大差別,其中,“7·21”特大暴雨整體歷時(shí)19 h,“7·20”特大暴雨整體歷時(shí)55 h。“7·21”特大暴雨是單峰雨型,“7·20”特大暴雨是“一小一大雙峰雨型”。兩場(chǎng)降雨平均小時(shí)雨強(qiáng)分別為28.47 mm/h和7.67 mm/h,前者是后者的3.71倍(表4)。兩場(chǎng)降雨的主峰時(shí)段均持續(xù)7 h,主峰時(shí)段的累積降雨量分別是336 mm和242 mm(見圖13～14),分別占整場(chǎng)降雨量的63.98%和57.16%,平均小時(shí)雨強(qiáng)分別為48.0 mm/h和34.6 mm/h,前者是后者的1.39倍。兩場(chǎng)降雨在主峰時(shí)段均有一個(gè)3 h的強(qiáng)峰值時(shí)段,其中,“7·21”的強(qiáng)峰值時(shí)段累積降雨量為241 mm,“7·20”特大暴雨強(qiáng)峰值時(shí)段累積降雨量為127 mm(見圖13～14),平均小時(shí)雨強(qiáng)分別為80.3 mm/h和42.3 mm/h。前者是后者的1.90倍。2012～2016年的5 a間,房山區(qū)地質(zhì)環(huán)境基本沒(méi)有發(fā)生變化,因此導(dǎo)致兩場(chǎng)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害巨大差別的主要原因是降雨特征。鑒于兩場(chǎng)降雨的總降雨量基本相同,平均雨強(qiáng)卻相差近4倍,進(jìn)一步支持了降雨強(qiáng)度是觸發(fā)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害主要控制因素的判斷。

圖13 “7·21”特大暴雨強(qiáng)降雨時(shí)段及峰值降雨時(shí)段過(guò)程雨量分布

圖14 “7·20”特大暴雨強(qiáng)降雨時(shí)段及峰值降雨時(shí)段過(guò)程雨量分布

根據(jù)前人的研究,真正產(chǎn)生激發(fā)效應(yīng)的是短歷時(shí)的雨強(qiáng)[20-21]。因此,“7·21”“7·20”兩場(chǎng)降雨激發(fā)效應(yīng)最高的時(shí)段是強(qiáng)降雨峰值時(shí)段。 “7·21”激發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量是“7·20”激發(fā)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的15倍,佐證了場(chǎng)次降雨中強(qiáng)降雨時(shí)段的激發(fā)效應(yīng)理論,而且,降雨強(qiáng)度與突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害之間存在數(shù)量關(guān)系。

3.2 暴雨強(qiáng)度與突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害量化方法

對(duì)于同等級(jí)暴雨,由于降雨歷時(shí)、雨型、雨強(qiáng)不同,激發(fā)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的類型、數(shù)量有極大差別,應(yīng)該用一個(gè)指標(biāo)衡量暴雨致災(zāi)能力。引入反映暴雨致災(zāi)能力的概念——暴雨強(qiáng)度指數(shù),由相當(dāng)暴雨日數(shù)[29]與暴雨實(shí)際日數(shù)比值乘以場(chǎng)次降雨量:

暴雨強(qiáng)度指數(shù)的意義是:量化暴雨的致災(zāi)能力,即暴雨強(qiáng)度指數(shù)越高,暴雨的致災(zāi)能力就越強(qiáng),激發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的類型以及數(shù)量就越多。根據(jù)上述概念,計(jì)算出3場(chǎng)暴雨的暴雨強(qiáng)度指數(shù)分別為:5.775,1.832,1.006。

突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害對(duì)場(chǎng)次暴雨響應(yīng)的最直觀體現(xiàn)是突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)量,即突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)量越多,表明暴雨的致災(zāi)能力越強(qiáng)。為了量化體現(xiàn)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害對(duì)場(chǎng)次暴雨的響應(yīng)能力,引入地質(zhì)災(zāi)害響應(yīng)指數(shù)概念,將場(chǎng)次暴雨激發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)量無(wú)量綱化處理之后的數(shù)值,定義為該場(chǎng)暴雨的地質(zhì)災(zāi)害響應(yīng)指數(shù)。該指數(shù)越高,表明該場(chǎng)降雨激發(fā)的災(zāi)害數(shù)量越多。根據(jù)上述定義,3場(chǎng)暴雨激發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的響應(yīng)指數(shù)分別為:161,35,23。

3.3 暴雨強(qiáng)度與突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量關(guān)系

由于暴雨強(qiáng)度與突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害之間是正相關(guān)關(guān)系,即暴雨強(qiáng)度越大,突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量就越高。為了明確二者之間具體的數(shù)量關(guān)系,將上述暴雨強(qiáng)度指數(shù)與突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害指數(shù)在數(shù)值軟件中進(jìn)行了回歸分析(見圖15)。

圖15 暴雨強(qiáng)度指數(shù)與突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害響應(yīng)指數(shù)關(guān)系曲線

綜上所述,暴雨強(qiáng)度指數(shù)能量化反映暴雨致災(zāi)能力,突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害響應(yīng)指數(shù)能量化反映突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害對(duì)場(chǎng)次暴雨響應(yīng)能力。這兩個(gè)概念的引入,初步實(shí)現(xiàn)了暴雨強(qiáng)度-突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的量化表達(dá),在暴雨-突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度關(guān)系的研究上做出了新的探索。鑒于目前關(guān)于降雨與突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量完整信息相對(duì)較少,上述關(guān)系式需在以后工作中繼續(xù)完善、修正。

3.4 暴雨-突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害定量預(yù)警模式

目前,多利用臨界雨量閾值進(jìn)行突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警,該方法從降雨的多個(gè)角度對(duì)激發(fā)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的閾值進(jìn)行了界定[2-8],在實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是給出了突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的雨量激發(fā)條件,但是并未涉及到可能激發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量。而突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量通常是進(jìn)行防災(zāi)減災(zāi)部署工作中需要參考的重要技術(shù)指標(biāo):某一地區(qū)發(fā)災(zāi)數(shù)量多,則需部署的技術(shù)人員及相應(yīng)的物資數(shù)量就多;反之,需要部署的人員及物資數(shù)量就少。采用暴雨強(qiáng)度指數(shù)作為防災(zāi)減災(zāi)部署依據(jù)能夠進(jìn)一步提高防災(zāi)減災(zāi)的效率。

基于本次研究得到的暴雨強(qiáng)度指數(shù)以及對(duì)應(yīng)的災(zāi)害數(shù)量,提出了采用暴雨強(qiáng)度指數(shù)-突發(fā)地質(zhì)災(zāi)響應(yīng)指數(shù)參照表(見表5)作為防災(zāi)減災(zāi)部署的技術(shù)參數(shù)。當(dāng)預(yù)報(bào)暴雨強(qiáng)度指數(shù)為1,突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害響應(yīng)指數(shù)為20時(shí),應(yīng)急調(diào)度指數(shù)為10,此時(shí)應(yīng)急部署可安排10個(gè)應(yīng)急小組開展現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急工作,每組負(fù)責(zé)2處。以此類推,有序開展現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急工作,實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急部署的量化目標(biāo),大大地提高了應(yīng)急工作的效率。

表5 暴雨強(qiáng)度指數(shù)、突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害響應(yīng)指數(shù)、應(yīng)急調(diào)度指數(shù)對(duì)應(yīng)表

4 結(jié) 論

(1) 在總雨量一致的前提下,高雨強(qiáng)及高雨強(qiáng)持續(xù)的時(shí)間是激發(fā)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害類型、數(shù)量的關(guān)鍵因素。

(2) 各類突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的激發(fā)閾值具有清晰的界線:泥石流發(fā)生在特大暴雨落區(qū)內(nèi)(≥250 mm),滑坡、地面塌陷發(fā)生在大暴雨及以上級(jí)別的降雨落區(qū)內(nèi)(≥100 mm),崩塌、不穩(wěn)定斜坡發(fā)生在暴雨及以上級(jí)別的降雨落區(qū)內(nèi)(≥50 mm),各類突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害激發(fā)雨量的順序?yàn)?泥石流>滑坡、地面塌陷>崩塌、不穩(wěn)定斜坡。

(3) 暴雨強(qiáng)度指數(shù)是量化暴雨致災(zāi)能力的指標(biāo),突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害指數(shù)是量化突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害對(duì)暴雨響應(yīng)能力的指標(biāo),暴雨強(qiáng)度與突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量之間呈指數(shù)關(guān)系。

(4) 采用暴雨強(qiáng)度指數(shù)-突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)表部署防災(zāi)減災(zāi)工作,能進(jìn)一步提高防災(zāi)減災(zāi)效率。

提高防災(zāi)減災(zāi)效率是現(xiàn)代化城市安全發(fā)展的需求,本文在防災(zāi)減災(zāi)部署方面的量化探索,對(duì)于提高防災(zāi)減災(zāi)效率具有現(xiàn)實(shí)意義。但是由于突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害規(guī)范化管理的時(shí)間較短,目前可用于量化研究的數(shù)據(jù)較少,量化的準(zhǔn)確度和深度需要在今后的工作中進(jìn)一步加強(qiáng)和深入。