基于降雨強(qiáng)度-歷時(shí)的安徽省黃山市滑坡分組閾值研究

李子豪, 王 鈞, 郭婷婷, 侯 捷, 張俊香, 宮清華, 張洪巖

〔1.昆明理工大學(xué) 國土資源工程學(xué)院, 云南 昆明 650031; 2.廣東省科學(xué)院廣州地理研究所/廣東省地理空間信息技術(shù)與應(yīng)用公共實(shí)驗(yàn)室, 廣東 廣州 510070; 3.南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室(廣州), 廣東 廣州 511458; 4.安徽地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站, 安徽 黃山 245000; 5.黃山學(xué)院 旅游學(xué)院, 安徽 黃山 245041; 6.深圳市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心, 廣東 深圳 518034〕

安徽省黃山市2020年已查明地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)1 395處，占全省總數(shù)30%，其中半數(shù)以上為滑坡隱患點(diǎn)，威脅著4 237間房屋，1.40×104人生命與5.40×108元財(cái)產(chǎn)安全，已嚴(yán)重威脅到黃山市人民生命財(cái)產(chǎn)安全與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。由于獨(dú)特的地質(zhì)環(huán)境與氣象條件，黃山市滑坡多由降雨誘發(fā)。例如，2013年6月30日上午8時(shí)至10時(shí)，徽州區(qū)降雨量超過100 mm，強(qiáng)降雨誘發(fā)的滑坡等山地災(zāi)害，造成11人傷亡、毀壞房屋977間，農(nóng)作物受災(zāi)面積3 639 hm2，波及人口達(dá)75 000人，災(zāi)情嚴(yán)重。目前，中國采用最多的滑坡預(yù)警方式是以行政區(qū)為單位的氣象預(yù)警[1]，觸發(fā)滑坡的臨界降雨條件一直是預(yù)警研究的核心問題[2]。因此，降雨閾值的研究在黃山市滑坡預(yù)警體系建設(shè)中至關(guān)重要。

Guzzetti等[3]在淺層滑坡與臨界降雨強(qiáng)度—?dú)v時(shí)關(guān)系的研究中提出了引發(fā)滑坡的經(jīng)驗(yàn)型降雨閾值，之后世界各地學(xué)者基于大量滑坡災(zāi)害點(diǎn)和降雨數(shù)據(jù)得出各區(qū)域降雨與滑坡的關(guān)系[3-9](表1)。目前國內(nèi)外對(duì)經(jīng)驗(yàn)性降雨閾值模型的研究主要圍繞累計(jì)降雨量E，降雨強(qiáng)度I和降雨歷時(shí)D三者之間關(guān)系進(jìn)行。其中降雨強(qiáng)度—?dú)v時(shí)(I-D)閾值是經(jīng)驗(yàn)性降雨閾值中研究最多、應(yīng)用最廣泛的一種，一些國家和地區(qū)的滑坡預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)主要以降雨強(qiáng)度—?dú)v時(shí)關(guān)系閾值為基礎(chǔ)建立，如：美國加利福尼亞州的舊金山海灣區(qū)、中國香港、日本以及巴西里約熱內(nèi)盧等地[10]。

表1 全球滑坡I-D閾值[3-9]

全球各地降雨型滑坡的孕災(zāi)條件、降雨歷時(shí)的取值范圍不同，致使I-D曲線走勢相同但系數(shù)上存在較大差異。Guzzetti等[4]比較全球范圍內(nèi)的124條I-D閾值曲線，發(fā)現(xiàn)各地區(qū)的閾值差異顯著，可見I-D閾值具有時(shí)空變異性。伍宇明等[11]通過比較福建省各地區(qū)滑坡的降雨閾值，發(fā)現(xiàn)高年降雨量、多極端降雨量和受臺(tái)風(fēng)影響的地區(qū)觸發(fā)滑坡的降雨閾值相對(duì)較高。在閾值刻畫精準(zhǔn)度方面，詹良通基于數(shù)值模擬分析了坡度、土層厚度、土體力學(xué)參數(shù)、雨型等因素對(duì)淺層殘積土滑坡I-D閾值的影響[12]。林巍等[13]建立不同坡度、土層厚度、滑坡規(guī)模的降雨型滑坡I-D閾值，發(fā)現(xiàn)降雨閾值大小與這3個(gè)因素密切關(guān)系，滑坡坡度在25°～35°時(shí)降雨閾值最小。在滑坡預(yù)測方面，盛逸凡等[14]根據(jù)I-D閾值曲線得到了桑植縣滑坡不同發(fā)生概率下的降雨閾值，并以此進(jìn)行滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性等級(jí)劃分；趙海燕等[15]基于不同巖土體滑坡的I-D閾值曲線，預(yù)測在降雨歷時(shí)為3 d、有效雨強(qiáng)為22.4 mm/d的降雨工況下各巖土體滑坡發(fā)生的時(shí)間概率。

盡管國內(nèi)外學(xué)者對(duì)降雨型滑坡的I-D閾值曲線進(jìn)行了大量研究，但仍有不足之處：滑坡對(duì)應(yīng)的降雨數(shù)據(jù)不夠精準(zhǔn)，滑坡發(fā)生的時(shí)間通常只能精確到日尺度，滑坡點(diǎn)距雨量監(jiān)測站較遠(yuǎn)，導(dǎo)致誘發(fā)滑坡的實(shí)際雨量記錄不準(zhǔn)確；傳統(tǒng)的I-D模型使用累積降雨量、不折減前期降雨的統(tǒng)計(jì)方法。本文在考慮滑坡發(fā)生有效降雨量和降雨歷時(shí)起始點(diǎn)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)傳統(tǒng)的I-D閾值模型，并采用修正后的模型建立黃山市各區(qū)縣滑坡的降雨閾值。此外，將氣象預(yù)報(bào)與降雨型滑坡預(yù)警體系相結(jié)合，考慮降雨強(qiáng)度對(duì)降雨閾值的影響，將歙縣誘發(fā)滑坡的降雨事件按照氣象預(yù)報(bào)雨量級(jí)別進(jìn)行分組，得出不同降雨強(qiáng)度下滑坡的復(fù)合型I-D閾值曲線，此閾值表征各雨量等級(jí)誘發(fā)的滑坡災(zāi)害，以期為黃山市降雨型滑坡的精細(xì)化預(yù)警提供閾值依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

黃山市界于117°02′—118°55′E和29°24′—30°24′N，總面積9 807 km2。地處皖南山區(qū)，丘陵和山地約占總面積的80%，地形起伏大，坡度多在30°以上，相對(duì)高差達(dá)1 700 m。大地構(gòu)造位于江南古陸北緣下?lián)P子凹陷，滑坡易發(fā)區(qū)位于揚(yáng)子板塊南部和江南隆起帶過渡段之間，第四紀(jì)以來新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)比較活躍，強(qiáng)烈侵蝕作用形成多山地貌。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要為NE向和EW向，休寧斷裂帶將黃山市山脈，丘陵和平原區(qū)分開。出露巖性主要有花崗巖類、千枚巖、頁巖和砂巖，風(fēng)化強(qiáng)烈，第四系覆蓋通常在10～15 m左右，殘坡積層碎石土和強(qiáng)風(fēng)化層為兩類易發(fā)滑坡的工程地質(zhì)巖組，復(fù)雜的地質(zhì)條件為滑坡的孕育提供了有利條件。黃山市為亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候，多年平均降雨量1 774.5 mm，年均降雨160 d，多落于南坡，降水集中在4—7月，占全年雨量的56%。每年5—6月為“梅雨”季節(jié)，常出現(xiàn)暴雨天。該市多山的地貌類型、復(fù)雜的地質(zhì)條件、暴雨久雨事件和眾多的人類工程活動(dòng)導(dǎo)致了大量的滑坡發(fā)生，造成了災(zāi)難性的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。

1.2 黃山市滑坡時(shí)空分布特征

潘國林等[16]指出黃山市地勢高低起伏較大，巖性復(fù)雜，軟變質(zhì)巖發(fā)育且風(fēng)化作用強(qiáng)烈，斜坡殘坡積層較厚、人類工程活動(dòng)日益強(qiáng)烈這些地質(zhì)環(huán)境特征為滑坡災(zāi)害孕育提供了基礎(chǔ)條件。同時(shí)汛期雨量充沛、強(qiáng)降雨是滑坡的主要誘因，降水沿孔隙、裂隙和裂縫直接滲入結(jié)構(gòu)疏松的坡體內(nèi)，隨著雨水入滲巖土體抗剪強(qiáng)度降低、斜坡抗滑力下降，導(dǎo)致黃山市成為安徽省滑坡災(zāi)害最為發(fā)育的地區(qū)。

黃山市滑坡發(fā)育規(guī)律具有分布廣、點(diǎn)數(shù)多、以小型淺層滑坡為主、相對(duì)密集分布在丘陵區(qū)的特點(diǎn)。小型滑坡占滑坡總數(shù)的95%，滑坡易發(fā)于山地向平原過度的坡腳地帶，易發(fā)坡度為30°～45°的中陡斜坡，其中坡度大于30°的滑坡占總體的89%，滑坡多發(fā)育在高程100～300 m范圍內(nèi)；同時(shí)地質(zhì)構(gòu)造對(duì)滑坡的發(fā)育有明顯的區(qū)位控制作用，滑坡災(zāi)害點(diǎn)多沿?cái)嗔褬?gòu)造線呈條帶狀分布，如漁亭—潛口沿線與際聯(lián)—徽城沿線所夾帶狀的滑坡高發(fā)區(qū)。從空間分布(圖1)來看，黃山市降雨型滑坡分布具有不均勻性和集群性，祁門縣、休寧縣、歙縣、黃山區(qū)與徽州區(qū)交界區(qū)域滑坡災(zāi)害點(diǎn)最密集，數(shù)量占全市的71%，集中發(fā)育在祁門縣彭龍—新安、休寧縣五城—板橋、歙縣的長陔—巨川、昌溪—金川等地勢起伏較大、巖體風(fēng)化破碎、人類工程活動(dòng)密集的區(qū)域。歙縣前震旦紀(jì)淺變質(zhì)碎屑巖、休寧縣與黟縣交界處古生代碳酸鹽巖、碎屑巖的出露區(qū)域由于巖體風(fēng)化強(qiáng)烈和殘積土層較厚，滑坡點(diǎn)密集，黃山區(qū)與徽州區(qū)交界區(qū)域海拔較高，地形起伏大，存在許多坡度大于45°的高陡斜坡，地層巖性主要為花崗巖，風(fēng)化較強(qiáng)烈，同時(shí)該區(qū)臨近黃山核心旅游區(qū)，人類工程活動(dòng)頻繁，有利于滑坡的發(fā)育。滑坡分布與公路沿線存在局部吻合現(xiàn)象，如歙縣滑坡高發(fā)區(qū)與蘇村—唐里公路、北岸—深渡公路、北岸—岔口公路等線路重合，這是由于強(qiáng)烈人類工程活動(dòng)所致。

圖1 黃山市降雨型滑坡點(diǎn)分布

從時(shí)間分布看，80%的滑坡災(zāi)害發(fā)生在每年的4—7月(圖2)，可見黃山市滑坡與降雨在時(shí)間上具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，且緊隨暴雨久雨發(fā)生，呈現(xiàn)“即雨即滑”和群發(fā)的特性。春、秋兩季的滑坡災(zāi)害多滯后長歷時(shí)降雨發(fā)生。每年汛期，多由連續(xù)陰雨和臺(tái)風(fēng)期間的強(qiáng)降雨觸發(fā)滑坡。

圖2 黃山市滑坡年內(nèi)時(shí)間分布特征

2 數(shù)據(jù)來源與方法

2.1 滑坡與降雨數(shù)據(jù)

本文數(shù)據(jù)來源于安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站提供的2004—2019年黃山市滑坡災(zāi)害點(diǎn)數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的降雨事件。選用其中313個(gè)滑坡發(fā)生后立即進(jìn)行實(shí)地調(diào)查且有滑坡前逐小時(shí)降水資料的災(zāi)害點(diǎn)，其中淺層滑坡比例98%，將其建立為本研究的滑坡樣本，滑坡樣本符合黃山市的滑坡發(fā)育規(guī)律。該滑坡降雨閾值研究考慮的降雨參數(shù)包括：有效降雨量、降雨歷時(shí)、累計(jì)雨量、平均降雨強(qiáng)度。本研究綜合考慮觸發(fā)滑坡的當(dāng)日降雨和前期雨量兩者的共同作用，統(tǒng)計(jì)觸發(fā)滑坡的有效降雨量，通過比較有效降雨量確定觸發(fā)滑坡的降雨歷時(shí)，降雨歷時(shí)內(nèi)的雨量為誘發(fā)滑坡的累計(jì)雨量。國內(nèi)多位學(xué)者已探討滑坡與災(zāi)前降雨天數(shù)的關(guān)系[17]，并以相關(guān)性最大的前期降雨天數(shù)建立各區(qū)域的降雨預(yù)警體系[18]。黃健敏等[19]基于Logistic回歸模型，得出黃山市前5 d的累積降雨量與滑坡發(fā)生之間的關(guān)系最大。因此，本文選取滑坡前120 h降雨量作為誘發(fā)滑坡的降雨數(shù)據(jù)，降雨場次分割以雨量大于0.1 mm/h的時(shí)間作為降雨量統(tǒng)計(jì)開始時(shí)間，以雨量連續(xù)6 h均小于1 mm的時(shí)間作為雨量統(tǒng)計(jì)結(jié)束時(shí)間[20]。

2.2 降雨歷時(shí)D與有效雨量的統(tǒng)計(jì)

因滑坡前期的降雨中只有部分雨量對(duì)滑坡起觸發(fā)作用，誘發(fā)滑坡災(zāi)害的降雨歷時(shí)D需要確定起始時(shí)間，趙衡等[7]通過比較有效降雨量的方法來確定D的起始時(shí)間，確定某一時(shí)刻T，若T之前歷次降雨過程的有效降雨量之和∑R1小于T時(shí)刻之后直至D結(jié)束時(shí)刻之間歷次降雨過程降雨量之和的10%，即∑R1≤10%∑Rcp，則T為降雨歷時(shí)的起始時(shí)間。結(jié)合黃山市滑坡多滯后于降雨發(fā)生，避免滑坡前24 h降雨量少或者無雨、前120 h內(nèi)存在高降雨量的情況，改進(jìn)以T時(shí)刻當(dāng)天最早的降雨場次開始時(shí)間作為D的起始時(shí)刻，截止時(shí)刻為滑坡發(fā)生或最后一次降雨場次結(jié)束時(shí)刻，兩時(shí)刻內(nèi)的時(shí)間段為降雨歷時(shí)D，雨水入滲巖土體的滲流響應(yīng)時(shí)間不計(jì)入降雨歷時(shí)。本文根據(jù)有效降雨量公式計(jì)算滑坡發(fā)生前逐小時(shí)的有效降雨量[7]。

式中：Rcp為滑坡發(fā)生前第i小時(shí)的有效降雨量;Ri為滑坡發(fā)生前逐小時(shí)的降雨量;ni為距滑坡發(fā)生時(shí)刻的時(shí)間長度,單位為天(d)且可為小數(shù);a為經(jīng)驗(yàn)衰減系數(shù),實(shí)際上反映了前期降雨的流失、坡面徑流、入滲和蒸發(fā)特征,與地形地貌、巖土體性質(zhì)、溫度和風(fēng)力等因素有關(guān),此處取0.8[21]。

2.3 經(jīng)驗(yàn)性降雨閾值模型

本文采用Guzzetti等[3]提出的降雨強(qiáng)度—?dú)v時(shí)(I-D)閾值模型，該模型理論上比累積降雨量、最小激發(fā)降雨強(qiáng)度等單個(gè)因子預(yù)報(bào)閾值更加科學(xué)。該經(jīng)驗(yàn)性模型基于已發(fā)生的降雨型滑坡點(diǎn)，使用統(tǒng)計(jì)的方法將誘發(fā)滑坡的降雨歷時(shí)D和平均降雨強(qiáng)度I繪制在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中，通過冪函數(shù)表征降雨歷時(shí)和降雨強(qiáng)度的關(guān)系，降雨歷時(shí)越短，誘發(fā)滑坡所需要的降雨強(qiáng)度越大，隨著降雨歷時(shí)增加，誘發(fā)滑坡所需要的降雨強(qiáng)度呈下降趨勢。

降雨強(qiáng)度—?dú)v時(shí)曲線的表達(dá)式為：

I=aD-b

(2)

式中：a,b為統(tǒng)計(jì)參數(shù);D為誘發(fā)滑坡的降雨歷時(shí)(h);I為誘發(fā)滑坡的降雨強(qiáng)度(mm/h),由降雨歷時(shí)內(nèi)累計(jì)降雨量與降雨歷時(shí)的比值確定。式中a值的物理意義是D=1時(shí)的降雨量,即沒有前期降雨的情況下,臨滑前1 h的最小激發(fā)雨量。目前，許多研究中降雨歷時(shí)D的確定都是憑借研究人員自身經(jīng)驗(yàn)直接給出(一般取3,10,15 d等),這種方法可能存在產(chǎn)生較大誤差的風(fēng)險(xiǎn)。本研究中通過比較滑坡前逐小時(shí)有效雨量得到影響滑坡穩(wěn)定性的降雨歷時(shí)D。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)性模型統(tǒng)計(jì)方法,使用降雨歷時(shí)內(nèi)的累計(jì)降雨量與降雨歷時(shí)比值確定平均降雨強(qiáng)度,將觸發(fā)滑坡的有效雨量與降雨閾值相結(jié)合。

3 結(jié)果與分析

3.1 黃山市各區(qū)縣滑坡的降雨強(qiáng)度-歷時(shí)(I-D)閾值

選取各區(qū)縣共計(jì)313個(gè)滑坡樣本，樣本多分布于山地、丘陵地區(qū)的人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈處，根據(jù)誘發(fā)滑坡的降雨歷時(shí)和平均降雨強(qiáng)度，建立各區(qū)縣滑坡的降雨強(qiáng)度—?dú)v時(shí)關(guān)系曲線，單位為I(mm/h)，D(h)(見表2，圖3)，其中黃山區(qū)、黟縣的地質(zhì)環(huán)境條件和降雨情況相似且滑坡樣本個(gè)數(shù)較少，因此將兩個(gè)區(qū)域滑坡樣本合并考慮。

圖3 黃山市各區(qū)縣的降雨閾值

表2 黃山市各區(qū)縣滑坡的降雨歷時(shí)I-D關(guān)系

黃山市誘發(fā)滑坡的降雨歷時(shí)范圍在2～93 h之間，平均降雨強(qiáng)度在0.4～25 mm/h之間，滑坡多由中長歷時(shí)降雨誘發(fā)。各區(qū)縣誘發(fā)滑坡所需的平均最小累計(jì)降雨量為16.5 mm，即當(dāng)滑坡前累計(jì)降雨量達(dá)16.5 mm時(shí)，就可能引發(fā)滑坡。從黃山市西北向東南，引發(fā)滑坡降雨歷時(shí)內(nèi)的累計(jì)降雨量呈逐漸降低的趨勢，黃山區(qū)—黟縣和祁門縣為130～151 mm，休寧縣、屯溪區(qū)和歙縣為98～139 mm。黃山市不同區(qū)縣滑坡的I-D閾值差異相差甚遠(yuǎn)，閾值時(shí)空變異性明顯，造成此現(xiàn)象的原因與各區(qū)縣的地形地貌、地層巖性、巖石風(fēng)化與破碎程度、降雨條件及人類工程活動(dòng)等因素有關(guān)。因經(jīng)驗(yàn)性I-D閾值模型的數(shù)據(jù)源于各區(qū)域已發(fā)生的降雨型滑坡點(diǎn)，此閾值具有強(qiáng)烈的區(qū)域適用性，表明各區(qū)域內(nèi)觸發(fā)滑坡的降雨閾值情況，故根據(jù)降雨條件對(duì)滑坡進(jìn)行預(yù)警應(yīng)以適合的區(qū)域尺度為預(yù)警單元。將黃山區(qū)—黟縣和歙縣的滑坡降雨閾值相比較(圖4)，可知黃山區(qū)I-D閾值更高，觸發(fā)滑坡災(zāi)害需要更大的雨強(qiáng)，這與年平均降雨量和地質(zhì)環(huán)境條件有直接關(guān)系。黃山區(qū)的多年平均降雨量為1 774 mm，比歙縣多年平均降雨量高120 mm，這也符合強(qiáng)降雨區(qū)域的閾值高于全球的閾值的規(guī)律。歙縣2/3為山地丘陵區(qū)，地層巖性多為變質(zhì)碎屑巖，滑坡災(zāi)害多位于千枚巖出露區(qū)域，該巖風(fēng)化比較強(qiáng)烈且裂隙發(fā)育，同時(shí)歙縣削坡建房、開山修路，礦山資源開采等人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈，致使I-D閾值相對(duì)較低。

圖4 黃山區(qū)-黟縣與歙縣的I-D閾值比較

3.2 歙縣不同降雨強(qiáng)度的I-D閾值

考慮了誘發(fā)滑坡的有效降雨量和降雨歷時(shí)，上述I-D閾值在在區(qū)域降雨型滑坡預(yù)警中更為適用。但降雨強(qiáng)度與降雨歷時(shí)不能和氣象部門的降雨數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)，導(dǎo)致此閾值無法根據(jù)氣象預(yù)報(bào)的降雨事件對(duì)滑坡進(jìn)行預(yù)警。針對(duì)此應(yīng)用難題，本研究對(duì)I-D預(yù)警模型的統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行改進(jìn)，按照氣象預(yù)報(bào)的雨強(qiáng)和降雨歷時(shí)標(biāo)準(zhǔn)將降雨型滑坡分組，建立各雨強(qiáng)下的復(fù)合型I-D降雨閾值，達(dá)到基于氣象預(yù)報(bào)進(jìn)行滑坡預(yù)警的目的。

將誘發(fā)滑坡的降雨歷時(shí)分成3類：12 h以內(nèi)降雨、24 h以內(nèi)降雨、大于24 h降雨；再結(jié)合中國氣象部門的雨強(qiáng)劃分標(biāo)準(zhǔn)(表3)，根據(jù)平均降雨強(qiáng)度與降雨歷時(shí)將誘發(fā)滑坡的降雨分為3組：小中雨量組，大雨量組和暴雨量及以上組(表4)。以災(zāi)害點(diǎn)數(shù)多、降雨歷時(shí)范圍大的歙縣為例，將該縣不同雨強(qiáng)誘發(fā)的滑坡進(jìn)行分組，分別建立各組雨強(qiáng)下誘發(fā)滑坡的I-D閾值。

表3 中國氣象局關(guān)于雨量的劃分標(biāo)準(zhǔn)

表4 基于降雨歷時(shí)和降雨量的劃分

改進(jìn)后的復(fù)合型降雨閾值和關(guān)系如圖5所示。由表5可見，其中包含小中雨量組，大雨量組和暴雨量及以上組的I-D閾值曲線和關(guān)系式。若氣象預(yù)報(bào)的降雨在閾值曲線上方時(shí)，預(yù)測此次降雨誘發(fā)滑坡的可能性高；反之，當(dāng)預(yù)報(bào)降雨位于閾值下方，此降雨誘發(fā)滑坡的可能性低。經(jīng)滑坡歷史事件驗(yàn)證，歙縣的95%滑坡事件由大雨以上量級(jí)降雨誘發(fā)。

圖5 歙縣基于雨強(qiáng)劃分的降雨閾值變化特征

表5 歙縣基于降雨歷時(shí)和降雨量的劃分標(biāo)準(zhǔn)

與分組前的歙縣I-D閾值曲線相比，此復(fù)合型閾值曲線的斜率更小，在短降雨歷時(shí)中，更能體現(xiàn)峰值降雨強(qiáng)度對(duì)滑坡的誘發(fā)作用。根據(jù)氣象降雨預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，基于I-D閾值曲線模型將降雨歷時(shí)D和平均降雨強(qiáng)度I生成生成動(dòng)態(tài)曲線，根據(jù)天氣預(yù)報(bào)的雨量等級(jí)選擇對(duì)應(yīng)的降雨型滑坡閾值曲線，采用數(shù)據(jù)分析軟件判斷動(dòng)態(tài)曲線和閾值曲線相對(duì)位置，當(dāng)兩曲線距離較近時(shí)便可發(fā)出滑坡預(yù)警，當(dāng)預(yù)判兩曲線相交時(shí)降雨型滑坡可能發(fā)生。此基于氣象預(yù)報(bào)對(duì)雨強(qiáng)和歷時(shí)分組的復(fù)合型I-D閾值，可直接根據(jù)氣象預(yù)報(bào)的降雨數(shù)據(jù)情況對(duì)滑坡進(jìn)行預(yù)警，更適用于歙縣降雨型滑坡的精細(xì)化預(yù)警、預(yù)報(bào)。

4 結(jié) 論

本文通過對(duì)黃山市2004—2019年各區(qū)縣滑坡及其對(duì)應(yīng)的降雨數(shù)據(jù)的研究，建立起各區(qū)縣誘發(fā)滑坡的I-D閾值曲線，并以歙縣為例建立各雨強(qiáng)等級(jí)下的I-D閾值曲線，提高了使用氣象預(yù)報(bào)對(duì)降雨型滑坡預(yù)警的精準(zhǔn)度。

(1) 黃山市滑坡“規(guī)模小，點(diǎn)數(shù)多，相對(duì)密集分布在低山丘陵區(qū)域”。從空間分布來看，密集分布在起伏度較大、斷裂構(gòu)造帶與公路沿線區(qū)域。從時(shí)間分布看，80%的滑坡發(fā)生在每年的汛季(4—7月)，且緊隨暴雨久雨發(fā)生，呈現(xiàn)暴雨群發(fā)性，誘因是降雨與人類工程因素疊加。5月為歙縣、祁門、休寧縣滑坡易發(fā)時(shí)段；6月為歙縣、休寧、祁門、徽州區(qū)滑坡易發(fā)時(shí)段；7月為祁門、休寧、歙縣、徽州區(qū)、黃山區(qū)—黟縣滑坡易發(fā)時(shí)段；汛期需提高地災(zāi)警惕，加強(qiáng)防災(zāi)意識(shí)建設(shè)，通過重點(diǎn)區(qū)域防范減少受災(zāi)損失。

(2) 本文提出適合黃山市的降雨歷時(shí)D和平均降雨強(qiáng)度I的確定方法，通過經(jīng)驗(yàn)性降雨閾值模型分別建立黃山市各區(qū)縣引發(fā)滑坡的降雨強(qiáng)度—降雨歷時(shí)(I-D)閾值，可知黃山市降雨型滑坡多由中長歷時(shí)降雨誘發(fā)。各區(qū)縣斜坡單元對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境條件和氣象降雨常態(tài)條件已經(jīng)產(chǎn)生了一定的適應(yīng)性，當(dāng)降雨超過經(jīng)驗(yàn)性降雨閾值曲線時(shí)發(fā)生滑坡災(zāi)害就成為大概率事件，本研究可為降雨型滑坡的預(yù)警體系提供技術(shù)支持。

(3) 基于氣象預(yù)報(bào)的降雨雨強(qiáng)與歷時(shí)將誘發(fā)滑坡的降雨事件分3組，建立歙縣小中雨、大雨與暴雨及以上雨強(qiáng)級(jí)別的復(fù)合型降雨閾值曲線，此閾值可根據(jù)氣象預(yù)報(bào)的降雨情況選用相對(duì)應(yīng)的降雨型滑坡閾值曲線，根據(jù)氣象預(yù)報(bào)的雨況和閾值進(jìn)行區(qū)域性滑坡預(yù)警，便于當(dāng)?shù)貞?yīng)急部門和氣象部門聯(lián)合建立適合當(dāng)?shù)鼐?xì)化的降雨型滑坡預(yù)警系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到使用氣象預(yù)報(bào)降雨數(shù)據(jù)預(yù)警滑坡的效果。

(4) 本文討論的是統(tǒng)計(jì)學(xué)上滑坡的經(jīng)驗(yàn)性降雨閾值，地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、當(dāng)日激發(fā)雨強(qiáng)等因素對(duì)滑坡的誘發(fā)作用體現(xiàn)在有效降雨量的系數(shù)中。黃山市各區(qū)縣滑坡的降雨閾值曲線存在較大差異，可見經(jīng)驗(yàn)性降雨閾值有的區(qū)域適用性。滑坡的I-D閾值曲線應(yīng)視為一項(xiàng)長期的研究活動(dòng)，后續(xù)需增加滑坡案例來完善閾值曲線的時(shí)效性。同時(shí)今后將結(jié)合黃山市的地質(zhì)環(huán)境條件和滑坡特征建立更精確的降雨閾值預(yù)警滑坡系統(tǒng)，并在時(shí)間和空間上對(duì)其預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率進(jìn)行驗(yàn)證。