淺談灌陽(yáng)縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生與降雨量關(guān)系

李柏榮 李權(quán) 莫運(yùn)松

摘 要：地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與水的關(guān)系十分密切，氣象因素對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的形成影響是顯著的、特別是強(qiáng)度大，通過(guò)對(duì)灌陽(yáng)縣地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查，研究降雨量、降雨強(qiáng)度和降雨過(guò)程與地質(zhì)災(zāi)害的空間分布、時(shí)間上的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定灌陽(yáng)縣花崗巖區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的臨界降雨量值有著十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害；降雨量；降雨強(qiáng)度；降雨過(guò)程

地質(zhì)災(zāi)害的形成和發(fā)生與水的關(guān)系十分密切，幾乎所有地質(zhì)災(zāi)害形成的過(guò)程都離不開(kāi)水的作用，降雨因素對(duì)地質(zhì)災(zāi)害形成影響是顯著的、特別是強(qiáng)度大。降雨在地質(zhì)災(zāi)害形成中的作用表現(xiàn)在三個(gè)主要方面[1]，一是對(duì)軟弱結(jié)構(gòu)面的侵蝕軟化作用，降低結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度，加快滑動(dòng)面的形成；二是增加邊坡巖土體的重量，使得下滑力急劇增加，破壞邊坡巖土體的力學(xué)平衡，起誘發(fā)破壞作用；三是滑動(dòng)面孔隙水壓力增加，對(duì)滑坡變形破壞起控制作用，在孔隙水壓力持續(xù)作用階段即滑坡形成的初始階段（蠕滑階段），坡體后緣和前緣的水平位移均有明顯的加速過(guò)程，而垂直位移表現(xiàn)出后緣下坐、前緣上抬。降雨只有轉(zhuǎn)化成邊坡地下水才能對(duì)地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生作用，那么要使降雨轉(zhuǎn)化成地下水邊坡巖土體必須具備可滲透性，只有可滲透性良好的巖土層，降雨才能轉(zhuǎn)化成地下水。降雨對(duì)地質(zhì)災(zāi)害形成的影響程度直接受控于邊坡地下水水位，水位越高，影響程度越大，地下水位在短時(shí)間內(nèi)大幅度上升是大多數(shù)地質(zhì)災(zāi)害形成的直接誘因。

1. 氣候條件及地質(zhì)災(zāi)害概況

灌陽(yáng)縣屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，夏熱冬冷，春秋溫和，春夏濕秋冬干，冬短夏長(zhǎng)，四季分明，光照適宜，熱量充足。多年平均氣溫17.9℃，最高氣溫39℃，最低氣溫-5.8℃，年均相對(duì)濕度為78%，降雨多集中于3～8月，約占年降雨量的71.8%，降雨最大有月份一般在4～6月份。

灌陽(yáng)縣暴雨主要受“臺(tái)風(fēng)”影響，每年的臺(tái)風(fēng)一般出現(xiàn)在5月～9月間，其中5月和6月出現(xiàn)的暴雨累計(jì)次數(shù)最多。

根據(jù)灌陽(yáng)縣地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查及統(tǒng)計(jì)，灌陽(yáng)縣已發(fā)生的滑坡、崩塌、不穩(wěn)定斜坡、地面塌陷、地裂縫、泥石流、危巖地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)共計(jì)171處。

2. 地質(zhì)災(zāi)害與降雨的時(shí)間上的對(duì)應(yīng)關(guān)系

（1）暴雨出現(xiàn)的次數(shù)越多，發(fā)生的災(zāi)害概率就大，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)量就越多。根據(jù)2003年～2012年各年出現(xiàn)暴雨的次數(shù)與當(dāng)年出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，出現(xiàn)暴雨的次數(shù)越多，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的頻率越多，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

（2）各月累計(jì)暴雨總值越大，發(fā)生災(zāi)害數(shù)也就越多。灌陽(yáng)縣崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在每年的5～6月份（見(jiàn)表2），其他月份甚少發(fā)生，其高發(fā)期與當(dāng)?shù)氐谋┯昶谑治呛?/p>

不過(guò)值得注意的是，表2及圖1顯示了灌陽(yáng)縣的崩塌和滑坡發(fā)生的最高頻率是在6月份，而月降雨量的峰值通常在5月份，兩者不吻合的原因可能是降雨入滲邊坡巖土體中，造成巖土含水量增加，降雨量的峰值過(guò)后，巖土體的含水量仍未達(dá)到飽和狀態(tài)，持續(xù)的降雨會(huì)使巖土體的含水量達(dá)到飽和狀態(tài)，強(qiáng)度會(huì)明顯降低，使之更容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。

3. 崩塌和滑坡與暴雨量的關(guān)系

斜坡的破壞過(guò)程是變形長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在滑坡崩塌發(fā)生前一般會(huì)有比較顯著的變形。變形的原因之一是在枯水期，天氣炎熱干燥，土體發(fā)生干縮龜裂，其次是人為切削坡腳，引起在斜坡后部受拉區(qū)的變形量比較大，產(chǎn)生一系列拉張裂隙。這些裂隙的產(chǎn)生都會(huì)增加降水的入滲的機(jī)率，一旦降水強(qiáng)度大于地表積水點(diǎn)，就會(huì)發(fā)生地表徑流，地面匯集的雨水將沿著這些裂隙通道快速地滲入崩滑體內(nèi)，裂隙內(nèi)的積水就會(huì)產(chǎn)生有壓滲透，這又大大增加了降雨入滲量。同時(shí)，斜坡體的含水量將迅速增加，基質(zhì)吸力大幅降低，土體的抗剪強(qiáng)度減小，邊坡的穩(wěn)定性降低，就會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)生破壞。降雨入滲后還會(huì)導(dǎo)致邊坡內(nèi)地下水位升高，在坡腳處難以瞬間排泄，很大的靜水壓力使裂縫擴(kuò)大，導(dǎo)致更多的降雨入滲，而坡體瞬間的滑移又使得坡前地下水的滲流排泄通道迅速減?。ó?dāng)滲流量一定，而滲透斷面趨于零時(shí)，滲透動(dòng)水壓力趨于無(wú)窮），在坡前產(chǎn)生極高的滲透區(qū)，即出現(xiàn)水激現(xiàn)象，最終導(dǎo)致斜坡失穩(wěn)。

這就是為什么暴雨容易激發(fā)崩塌和滑坡發(fā)生的原因所在。表3列出了灌陽(yáng)縣近年來(lái)崩塌和滑坡發(fā)生的數(shù)量與暴雨量的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，充分展示了暴雨對(duì)滑坡和崩塌等斜坡地質(zhì)災(zāi)害的激發(fā)作用。

4. 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的臨界降雨量值

以往眾多學(xué)者從降水歷時(shí)、降水量和降水強(qiáng)度等方面對(duì)滑坡預(yù)報(bào)開(kāi)展過(guò)研究。由于受所掌握的降雨資料限制，本次研究主要利用當(dāng)日降水強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行預(yù)報(bào)。臨界降雨指標(biāo)的確定主要是根據(jù)歷史地質(zhì)災(zāi)害事件和當(dāng)日降水強(qiáng)度的相關(guān)性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析而得到的。臨界降水指標(biāo)的運(yùn)用是來(lái)源于統(tǒng)計(jì)學(xué)分析基礎(chǔ)上的科學(xué)認(rèn)識(shí)：在地質(zhì)災(zāi)害（主要指滑坡、崩塌）發(fā)生的雨強(qiáng)參數(shù)中，存著一個(gè)臨界值，當(dāng)降雨強(qiáng)度達(dá)到或超過(guò)此臨界值時(shí)，地質(zhì)災(zāi)害成群出現(xiàn)。

為研究方便，暫不考慮地形地貌、構(gòu)造等因素，單純從降水角度出發(fā)，通過(guò)建立統(tǒng)計(jì)模型，定量考查不同指標(biāo)降水誘發(fā)滑坡、崩塌的頻次，進(jìn)而確定降水危險(xiǎn)閥值。

根據(jù)日降雨強(qiáng)度與滑坡、崩塌數(shù)量關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)小于日降水強(qiáng)度出現(xiàn)的累計(jì)崩塌、滑坡數(shù)量關(guān)系，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表4，并據(jù)此繪制折線圖2。

由圖2可見(jiàn)，隨著降水強(qiáng)度的增加，滑坡、崩塌發(fā)生的數(shù)量呈“臺(tái)階式”增多，2處“高臺(tái)階” 分別出現(xiàn)在40mm和80mm處，其中是降水強(qiáng)度從40mm增至50mm，滑坡、崩塌發(fā)生的數(shù)量劇增約38%，日降水強(qiáng)度從80mm增至90mm，滑坡、崩塌發(fā)生的數(shù)量增7處。故日降水強(qiáng)度40mm和80mm可作為臨界降雨量。

5. 結(jié)束語(yǔ)

（1）灌陽(yáng)縣花崗巖區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的形成主要受降雨的控制，其表現(xiàn)在降雨過(guò)程及降雨強(qiáng)度，以及土體本身透水程度的強(qiáng)弱，一般降雨時(shí)形成地表水入滲快的斜坡體比入滲慢的容易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。

（2）灌陽(yáng)縣花崗巖區(qū)取40mm、80mm，作為地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生前臨界降雨量值是符合實(shí)際的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 灌陽(yáng)縣地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查