北京“7·21”特大暴雨誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害類型及其特征分析

王海芝，曾慶利，許 冰,3，胡福根，于 淼

（1.北京市地質(zhì)研究所，北京 100120；2.中國科學(xué)院大學(xué)地球與行星科學(xué)學(xué)院，北京 100049；3.中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029）

0 引言

北京是世界上突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的首都城市之一。根據(jù)北京市規(guī)劃自然資源委公布的官方數(shù)據(jù)，截至2020年底，北京市山區(qū)共發(fā)現(xiàn)4 964 處突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害隱患，許多村鎮(zhèn)和旅游景區(qū)都處在地質(zhì)災(zāi)害隱患高發(fā)區(qū)，人居環(huán)境及生命財(cái)產(chǎn)受地質(zhì)災(zāi)害的潛在威脅嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自2003年以來，北京市共發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害568起[1]，造成數(shù)百億經(jīng)濟(jì)損失。研究大暴雨誘發(fā)不同類型突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害及誘發(fā)因素的變化特征，實(shí)現(xiàn)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的精確預(yù)警是防災(zāi)減災(zāi)研究的重點(diǎn)與關(guān)鍵。國內(nèi)外眾多研究表明降雨是觸發(fā)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主導(dǎo)因素，滑坡、泥石流的發(fā)生與降雨量和降雨強(qiáng)度密切相關(guān)[2?8]。但是，過去對(duì)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害臨界雨量的研究，缺少降雨與地質(zhì)災(zāi)害的詳細(xì)記錄，多是基于對(duì)歷史上災(zāi)害事件統(tǒng)計(jì)分析，缺乏真實(shí)觸發(fā)地質(zhì)災(zāi)害降雨特征信息，預(yù)測預(yù)報(bào)存在一定的誤差。因此，基于詳細(xì)降雨過程及其激發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的案例分析研究工作，對(duì)于提高預(yù)警預(yù)報(bào)的精度顯得尤為迫切和重要。

2012年7月21日10 時(shí)—22日4 時(shí)（以下簡稱“7·21”），北京市大部分地區(qū)出現(xiàn)大暴雨，局地特大暴雨天氣。強(qiáng)降雨造成北京約160.2 萬人受災(zāi)，78 人死亡，20 000 hm2農(nóng)作物受災(zāi)，525 架次航班取消，道路橋梁多處受損，交通幾近癱瘓；經(jīng)濟(jì)損失達(dá)116.4 億元[6]。全市6 個(gè)山區(qū)，3 個(gè)淺山區(qū)共發(fā)生突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害161 處，造成3 人死亡、1 人重傷、90 余處房屋受損，超過5 km道路堵塞，此外還有大量農(nóng)田、擋墻等工程設(shè)施被毀壞[9]，是有突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害記錄以來規(guī)模最大的一次群發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害事件。

文中采用典型案例分析的方法，通過對(duì)“7·21”降雨及其引發(fā)的大范圍突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)的分析整理，研究突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量、規(guī)模、災(zāi)情與降雨量及降雨強(qiáng)度之間的響應(yīng)關(guān)系，分析不同類型突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的激發(fā)雨量、激發(fā)雨強(qiáng)的條件，給出短時(shí)強(qiáng)降雨泥石流發(fā)生的雨量及雨強(qiáng)閾值，探索加強(qiáng)基于實(shí)時(shí)降雨的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害臨界雨量閾值研究的方法，在提高突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)效率方面具有較好的應(yīng)用前景。

1 區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件

北京市是由西北部的山地和東南部的平原兩大地貌單元組成。北部山區(qū)屬于燕山山脈系統(tǒng)，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、地勢陡峻、起伏較大等特點(diǎn)。西部和西北部的山區(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。東南部平原由河流沖洪積物堆積而成，地勢平緩。

根據(jù)地形劃分標(biāo)準(zhǔn)[10]，北京山區(qū)多為中低山。中低山區(qū)是突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)，丘陵是突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的中低易發(fā)區(qū)，山間盆地和平原是突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的不易發(fā)區(qū)[11?12]。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，海拔大于1 000 m，地形高差一般在500 m 以上，山勢險(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[13]。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。丘陵主要分布于山區(qū)和平原交接地區(qū)，面積約4 383.4 km2，海拔低于500 m，相對(duì)高度不超過200 m。丘陵所在區(qū)域由于坡度較緩、地形高差較小，不良地質(zhì)現(xiàn)象和地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育。平原區(qū)主要由永定河、潮白河、溫榆河、拒馬河等河流的洪積、沖積作用形成，面積約6 338 km2。

2 北京地質(zhì)災(zāi)害類型及特征

2002年北京市完成了以區(qū)（縣）為單元的潛在地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查與區(qū)劃工作，初步查明了潛在地質(zhì)災(zāi)害的種類、范圍、規(guī)模和危害程度等要素，劃定了地質(zhì)災(zāi)害高、中、低易發(fā)區(qū)和非易發(fā)區(qū)。2012年“7·21”特大自然災(zāi)害后，原市國土局組織實(shí)施了“北京市突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查（1∶5 萬）”項(xiàng)目，對(duì)北京市山區(qū)及淺山區(qū)的崩塌、滑坡、泥石流及地面塌陷等突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，查明了山區(qū)及淺山區(qū)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害及其隱患的發(fā)育特征、分布規(guī)律及形成的地質(zhì)環(huán)境條件，并對(duì)其危害程度進(jìn)行了評(píng)價(jià)。上述調(diào)查成果查明北京市大部分突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害隱患，為北京市防災(zāi)減災(zāi)提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐。但是由于調(diào)查手段的局限性和突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的高隱蔽性，仍有一定數(shù)量的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害尚未被發(fā)現(xiàn)。

經(jīng)調(diào)查，北京市山區(qū)發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害類型包括崩塌、滑坡、泥石流、采空塌陷、不穩(wěn)定斜坡。根據(jù)北京市規(guī)劃自然資源委公布的官方數(shù)據(jù)，截至2020年底，北京市山區(qū)共發(fā)育4 964 處突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害隱患。其中崩塌2 623 處，滑坡56 處，泥石流811 處，地面塌陷95 處，不穩(wěn)定斜坡1 379 處（表1）。

表1 北京市各區(qū)地質(zhì)災(zāi)害類型及數(shù)量統(tǒng)計(jì)一覽表Table 1 Statistical list of types and quantities of geological hazards in various districts of Beijing

北京市突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害總體特征表現(xiàn)在三個(gè)方面，第一是數(shù)量多、規(guī)模小：全市共發(fā)育4 964 處突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害隱患，其中小型隱患4 522 處，是全部隱患數(shù)量的91.10%；第二是分布面積廣，分布不均勻：突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害隱患分布于北京市10 個(gè)山區(qū)及淺山區(qū)，其中房山區(qū)、門頭溝區(qū)、密云區(qū)、懷柔區(qū)共發(fā)育3 409 處，占全部突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害隱患的68.7%；第三是類型全，險(xiǎn)情差異大：全市特大型險(xiǎn)情的災(zāi)害隱患僅5 處，大型險(xiǎn)情的為7 處，中型險(xiǎn)情的92 處，其余的全部為險(xiǎn)情小型。

3 北京“7·21”特大暴雨情況介紹

2012年7月21日10 時(shí)—22日4 時(shí)，受東移南下的冷空氣和西南氣流的共同影響，北京市普降暴雨，局部地區(qū)特大暴雨，全市平均降雨195 mm，平均降雨為大暴雨級(jí)別[14]?！?·21”降雨是北京市自1951年有氣象記錄以來最強(qiáng)的一次降雨過程，具有范圍廣、強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長、山地加強(qiáng)等特點(diǎn)。暴雨、大暴雨及特大暴雨覆蓋面積1.42×104km2，占全市面積的86%[15]（圖1）。暴雨中心位于房山區(qū)河北鎮(zhèn)，該處16 h 降雨量541 mm，達(dá)到了500年一遇。全市累積降雨量>100 mm 的雨量站達(dá)到了211 個(gè)，占全部雨量站總數(shù)的92%；96 個(gè)站累積雨量>200 mm；12 個(gè)站累積雨量>300 mm[16]；強(qiáng)降雨持續(xù)時(shí)間長達(dá)7 h（15:00—21:00），其中河北鎮(zhèn)長達(dá)5 h 降雨強(qiáng)度達(dá)到80～100 mm；暴雨帶呈西南-東北方向移動(dòng)，各級(jí)別暴雨空間分布界線清晰，展布方向一致（圖1）。

4 “7·21”特大暴雨致災(zāi)地質(zhì)災(zāi)害特征分析

“7·21”暴雨引發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害特點(diǎn)為：點(diǎn)多、面廣、類型齊全，分布規(guī)律性強(qiáng)、災(zāi)情等級(jí)高。災(zāi)害數(shù)量空間分布與各級(jí)暴雨空間分布高度一致，“7·21”暴雨激發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害覆蓋了除延慶之外的山區(qū)與淺山區(qū)（圖1、圖2）。本場暴雨共引發(fā)各類突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害161 處，其中房山區(qū)105 處，門頭溝區(qū)24 處，昌平區(qū)13 處，三個(gè)區(qū)災(zāi)害數(shù)量為142 處，占本次突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)量的88.20%（表2、圖2）。各區(qū)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量由多到少依次為：房山區(qū)>門頭溝區(qū)>昌平區(qū)>密云區(qū)>平谷區(qū)=海淀區(qū)>石景山區(qū)>懷柔區(qū)>豐臺(tái)區(qū)。

表2 “7·21”北京市各區(qū)地質(zhì)災(zāi)害類型及數(shù)量統(tǒng)計(jì)一覽表Table 2 Statistical list of types and quantities of geological disasters in Beijing on 21，July

圖1 “7·21”北京市降雨及突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害空間分布簡圖Fig.1 Spatial distribution of rainfall and sudden geological disasters in Beijing on 21，July

圖2 “7·21”突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害分區(qū)數(shù)量統(tǒng)計(jì)圖Fig.2 Statistical chart of geological disasters triggered by “7·21” rainstorm

“7·21”降雨激發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害類型包括了崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷及不穩(wěn)定斜坡5 種。其中崩塌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（圖3）。崩塌數(shù)量占總數(shù)的61.49%，泥石流數(shù)量占總數(shù)的14.91%，不穩(wěn)定斜坡數(shù)量占總數(shù)的11.18%。

圖3 “7·21”暴雨激發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害類型及數(shù)量統(tǒng)計(jì)圖Fig.3 Statistical chart of types and quantity of sudden geological disasters triggered by “7·21” rainstorm

“7·21”降雨激發(fā)的災(zāi)害險(xiǎn)情差異較大，根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[17]，特大級(jí)1 處、重大級(jí)1 處、較大級(jí)2 處、一般級(jí)157 處，占災(zāi)害總數(shù)的97.52%（表3）。“7·21”地質(zhì)災(zāi)害造成了重大的損失，包括3 人死亡、1 人重傷、90 余處房屋受損，超過5 km 道路堵塞，此外還有大量農(nóng)田、擋墻等工程設(shè)施被毀壞。其中1 處災(zāi)情特大級(jí)的泥石流溝出現(xiàn)在暴雨中心房山區(qū)河北鎮(zhèn)的西區(qū)溝，見圖1（a）；1 處災(zāi)情重大級(jí)的泥石流溝出現(xiàn)房山區(qū)南窖鄉(xiāng)南窖村泥石流溝；2 處災(zāi)情較大級(jí)的地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)在房山區(qū)霞云嶺鄉(xiāng)莊戶臺(tái)村，分別是莊戶臺(tái)村魚骨寺滑坡見圖1（b）和莊戶臺(tái)村港溝泥石流。

表3 “7·21”北京市各區(qū)地質(zhì)災(zāi)情統(tǒng)計(jì)一覽表Table 3 Statistics of geological disasters in Beijing on 21，July

5 基于時(shí)空維度的暴雨量致災(zāi)地質(zhì)災(zāi)害分析

5.1 降雨與突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害之間的關(guān)系分析

“7·21”短歷時(shí)、高強(qiáng)度的降雨特征引發(fā)了大規(guī)模群發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害事件。在19 h 的降雨時(shí)間段內(nèi)，全市平均降雨量達(dá)到了大暴雨級(jí)別，暴雨中心達(dá)到了特大暴雨級(jí)別，且強(qiáng)小時(shí)雨強(qiáng)持續(xù)時(shí)間長達(dá)7 h（15:00—21:00）。“7·21”降雨激發(fā)的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害在數(shù)量、規(guī)模及災(zāi)情上都與降雨特征具有極其清晰的響應(yīng)關(guān)系。

突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)量、規(guī)模以及災(zāi)情等級(jí)與降雨的時(shí)空分布具有高度的一致性。突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害均分布于累積雨量≥100 mm 的降雨落區(qū)內(nèi)，災(zāi)害的數(shù)量隨著與暴雨中心距離的增加，明顯減少。處于暴雨中心的房山區(qū)共發(fā)生突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害105 處，占總數(shù)的65.22%；其次是門頭溝區(qū)，發(fā)生突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害24 處，占總數(shù)的14.91%；第三是昌平區(qū)，發(fā)生突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害13 處，占突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的8.18%。所發(fā)生的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情的大小也隨著與暴雨中心距離的加大而逐漸變小，其中特大級(jí)災(zāi)情出現(xiàn)在降雨中心——河北鎮(zhèn)；重大級(jí)災(zāi)情發(fā)生在南窖鄉(xiāng)，距離暴雨中心河北鎮(zhèn)23 km；較大級(jí)發(fā)生在霞云嶺鄉(xiāng)，距離暴雨中心34 km。

地質(zhì)災(zāi)害類型的數(shù)量也與距暴雨中心的距離密切相關(guān)。暴雨中心區(qū)域較周邊地區(qū)災(zāi)害類型多，如暴雨中心的房山區(qū)發(fā)生了5 種類型的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，而與之毗鄰的門頭溝區(qū)發(fā)生了3 種，其他各區(qū)僅發(fā)生了2 種或1 種突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。

地質(zhì)災(zāi)害類型與降雨量和降雨強(qiáng)度密切相關(guān)。泥石流、滑坡僅出現(xiàn)在特大暴雨落區(qū)內(nèi)，崩塌、地面塌陷及不穩(wěn)定斜坡出現(xiàn)在大暴雨的落區(qū)內(nèi)。其中24 處泥石流災(zāi)害均出現(xiàn)在累積降雨量≥250 mm 落區(qū)范圍，其他突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害均出現(xiàn)在累積降雨量≥100 mm 落區(qū)范圍。

綜上所述，北京市突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與降雨特征密切相關(guān)，表明降水是觸發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)鍵因素。雨量與雨強(qiáng)越大，激發(fā)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的類型、數(shù)量就越多，險(xiǎn)情就越高，反之，則越小和越弱。因此，研究突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)期的降雨特征對(duì)于北京地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報(bào)預(yù)警具有重要意義。

5.2 典型區(qū)域降雨與典型突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害（泥石流）的關(guān)系分析

目前研究現(xiàn)狀和文中相關(guān)數(shù)據(jù)不具備詳細(xì)分析其它突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害臨界雨量的條件，所以以分析典型突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害泥石流臨界雨量閾值為主。

房山區(qū)作為“7·21”降雨的中心，降雨強(qiáng)度和累積雨量明顯高于與之毗鄰的門頭溝區(qū)。為了明確在前期無降雨的條件下，突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的激發(fā)雨強(qiáng)及累積雨量的閾值，選取了房山區(qū)具有代表性的霞云嶺雨量站的過程雨量與門頭溝區(qū)的過程雨量進(jìn)行分析，以期獲取在前期無明顯降雨的條件下，突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的閾值。

從降雨過程來看，兩個(gè)區(qū)的主要降雨時(shí)段均集中在21日11:00—20:00（圖4），其中房山區(qū)的強(qiáng)降雨過程集中在16:00—19:00 四個(gè)小時(shí)的時(shí)段內(nèi)。泥石流災(zāi)害也發(fā)生在此時(shí)段內(nèi)。指示這四個(gè)小時(shí)的累積雨量也是泥石流發(fā)生的主要觸發(fā)雨量。房山區(qū)泥石流均發(fā)生于18:00 之后較短的時(shí)間內(nèi)，激發(fā)雨強(qiáng)為62 mm/h，累積雨量為257.2 mm。同時(shí)段門頭溝區(qū)小時(shí)雨強(qiáng)為51.2 mm/h，累積雨量為187.4 mm，但是門頭溝區(qū)卻沒有泥石流發(fā)生。由此，西部山區(qū)在無前期累積雨量的前提下，泥石流發(fā)生的閾值為：187.4 mm<累積雨量≤257.2 mm，51.2 mm/h<降雨強(qiáng)度≤62 mm/h。

圖4 典型區(qū)域“7·21”暴雨過程柱狀圖Fig.4 Histogram of “7·21”rainstorm process in typical area

在累積雨量處于同一數(shù)量級(jí)的前提下，高雨強(qiáng)及高雨強(qiáng)持續(xù)的時(shí)間是決定突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量的關(guān)鍵性因素。此次暴雨過程，房山區(qū)共發(fā)生突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害105 處，門頭溝區(qū)發(fā)生突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害24 處（表2），房山區(qū)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量是門頭區(qū)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量的4.38 倍。以本場降雨的強(qiáng)降雨時(shí)段16:00—19:00 作為突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主要發(fā)生時(shí)段進(jìn)行分析，房山區(qū)在此時(shí)段內(nèi)的累積雨量為206.2 mm，門頭溝區(qū)在此時(shí)段內(nèi)的累積雨量為139.1 mm，房山區(qū)的平均小時(shí)雨強(qiáng)為51.55 mm/h，門頭溝區(qū)在此時(shí)段內(nèi)的平均小時(shí)雨強(qiáng)為34.78 mm/h，此時(shí)段內(nèi)房山區(qū)的累積雨量及平均小時(shí)雨強(qiáng)是門頭區(qū)的1.48 倍，但是房山區(qū)發(fā)生的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量卻是門頭溝區(qū)的4.38 倍，顯示雨強(qiáng)與突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量之間是呈倍數(shù)級(jí)的關(guān)系。

5.3 基于實(shí)時(shí)降雨的泥石流臨界雨量閾值分析

對(duì)于北京市泥石流臨界雨量的研究，以前的研究主要是基于一次或幾次泥石流事件時(shí)期降水?dāng)?shù)據(jù)，進(jìn)行定性或簡單的統(tǒng)計(jì)分析，閾值的確定多是根據(jù)短時(shí)間（如10 min、1 h、3 h、6 h 和24 h）最大降雨強(qiáng)度來推測[18]。但多數(shù)情況下，這些時(shí)段強(qiáng)降水與泥石流發(fā)生時(shí)間之間的相關(guān)關(guān)系并不清楚，而且兩者之間并未發(fā)現(xiàn)有明顯的線性關(guān)系[19]，表明利用上述數(shù)據(jù)進(jìn)行臨界雨量的確定具有一定的不確定性。

吳正華[20]根據(jù)降雨量-持續(xù)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停≧=421.6×D0.475）對(duì)北京市泥石流發(fā)生的臨界降雨強(qiáng)度進(jìn)行分析，表明日降雨量200 mm 以上的特大暴雨過程是高險(xiǎn)情泥石流發(fā)生的雨量條件。涂劍等[21]利用歷史上18 次泥石流發(fā)生的峰值降水持續(xù)時(shí)間和3 h 降雨的平均降水強(qiáng)度擬合了泥石流的臨界雨量為I=35.4×D?0.18。Ma 等[22]對(duì)2000年前和2000年以后的數(shù)據(jù)進(jìn)行了的單獨(dú)分析，建立了地區(qū)和區(qū)域臨界雨量模型。王海芝[23]通過對(duì)1949年以來北京地區(qū)發(fā)生的泥石流及其發(fā)生時(shí)期的降水?dāng)?shù)據(jù)分析，建立了基于平均降雨量和降雨強(qiáng)度的臨界值模型：Ι=56.9×D?0.746。

將“7·21”降雨過程中觸發(fā)泥石流的實(shí)時(shí)降雨數(shù)據(jù)與過去基于平均雨量和雨強(qiáng)的臨界值進(jìn)行對(duì)比（圖5）。從圖5 中可以清楚的發(fā)現(xiàn)，2012年7月21日觸發(fā)泥石流的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)均位于基于平均雨強(qiáng)的臨界值上部。另外，1989年7月21—22日降雨過程中[20]觸發(fā)泥石流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的降雨強(qiáng)度也遠(yuǎn)高于過去的臨界雨量模型（圖5）。上述特征表明，過去基于平均降雨強(qiáng)度的臨界雨量模型在對(duì)北京地區(qū)的預(yù)報(bào)預(yù)警中具有一定的指示意義，但可能存在較大的誤報(bào)率。即基于這些臨界雨量模型的預(yù)警值低于實(shí)際觸發(fā)泥石流的臨界值，具有較高的保險(xiǎn)系數(shù)，但可能存在較高的誤報(bào)率，在防災(zāi)減災(zāi)工作中造成不必要的人力和財(cái)力損失?；趯?shí)時(shí)數(shù)據(jù)的臨界雨量值，相對(duì)于平均雨量和雨強(qiáng)的臨界值，具有更高的準(zhǔn)確率。

圖5 “7·21”觸發(fā)泥石流的降雨強(qiáng)度與過去基于平均雨強(qiáng)的臨界雨量比較Fig.5 Comparison of rainfall intensity of debris flow triggered by“7·21”with critical rainfall based on average rainfall intensity in the past

6 結(jié)論

（1）北京市突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的種類、數(shù)量、規(guī)模以及災(zāi)情等級(jí)與降雨量及降雨強(qiáng)度密切相關(guān)。降雨中心是突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量、規(guī)模及災(zāi)情最嚴(yán)重的區(qū)域，隨著與降雨中心距離的加大，突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)量、種類及規(guī)模逐漸變少或變小。降雨強(qiáng)度是控制突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。

（2）不同類型突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的激發(fā)雨量和雨強(qiáng)不同。泥石流、滑坡發(fā)生的降雨條件高于崩塌發(fā)生的降雨條件。在無前期累積雨量的前提下，西部山區(qū)短歷時(shí)強(qiáng)降雨激發(fā)泥石流的閾值為：187.4 mm<累積雨量≤257.2 mm，51.2 mm/h<降雨強(qiáng)度≤62 mm/h。

（3）通過“7·21”事件中觸發(fā)泥石流降雨的詳細(xì)數(shù)據(jù)與過去基于平均降雨強(qiáng)度的臨界雨量的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，過去基于平均雨強(qiáng)的臨界雨量，盡管有較大的保險(xiǎn)系數(shù)，但可能有較大誤報(bào)率，基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的臨界雨量具有更高的精確性。因此，今后的工作應(yīng)加強(qiáng)基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的臨界雨量研究。