三穗縣強(qiáng)降水特征和致災(zāi)閾值特征分析

楊 平，楊再禹，謝佳豪

1.鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣氣象局，貴州鎮(zhèn)遠(yuǎn) 557700；2.三穗縣氣象局，貴州三穗 556500

為更好地滿足中小尺度天氣系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、預(yù)警的需求，三穗各鄉(xiāng)鎮(zhèn)自2009年5月起建立了2要素以上的氣象觀測(cè)站，目前有區(qū)域站17個(gè)，覆蓋各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，有利于提高縣級(jí)的預(yù)報(bào)服務(wù)能力、公共氣象服務(wù)能力。但由于三穗縣地形復(fù)雜，易出現(xiàn)突發(fā)性天氣過(guò)程。胡娟等[1-2]研究發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型與地質(zhì)條件、地貌狀況、氣象條件等條件有關(guān)，其中降水往往是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主要原因，尤其是強(qiáng)降水和連續(xù)性降雨是次生災(zāi)害的主要導(dǎo)火索。劉海知等[3]研究表明有效雨量閾值模型對(duì)誘發(fā)滑坡的降雨過(guò)程有一定的識(shí)別能力，同時(shí)利用得到的降水分布特征，指導(dǎo)縣級(jí)氣象局更好地開(kāi)展“三個(gè)叫應(yīng)”氣象服務(wù)。結(jié)合強(qiáng)降水過(guò)程雨量和三穗應(yīng)急部門(mén)提供的2015—2020年強(qiáng)降水直接經(jīng)濟(jì)損失資料，直觀分析經(jīng)濟(jì)損失和災(zāi)害點(diǎn)分布情況，細(xì)化致災(zāi)臨界雨量和“三個(gè)叫應(yīng)”服務(wù)閾值。重點(diǎn)關(guān)注短時(shí)強(qiáng)降水易發(fā)區(qū)、大小流域區(qū)域、地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)和人口密集區(qū)。

短時(shí)強(qiáng)降水造成的暴雨洪澇是三穗汛期主要的氣象災(zāi)害，出現(xiàn)次數(shù)多，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失大[4-7]。三穗主要受西南季風(fēng)環(huán)流控制和太平洋副高邊緣的東南風(fēng)氣流影響，雨季多集中于5—10月(占年總量的85%)，尤其是6—8月(占年總量的49%～57%)，該地每年強(qiáng)降水天氣過(guò)程多，大多數(shù)達(dá)暴雨過(guò)程，由于強(qiáng)降雨集中、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致水淹沒(méi)農(nóng)田、基礎(chǔ)設(shè)施、垮塌等，造成房屋倒塌或人員傷亡，暴雨洪澇災(zāi)害交替發(fā)生，地質(zhì)災(zāi)害增多，嚴(yán)重危及人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全和影響城市的正常運(yùn)行。近5年來(lái)，由于暴雨引發(fā)各類(lèi)次生災(zāi)害，導(dǎo)致直接經(jīng)濟(jì)損失最大的年份為2020年，造成直接經(jīng)濟(jì)損失1 402萬(wàn)元；其次為2017年651.3萬(wàn)元[8-10]。例如：2020年6月22日，三穗縣發(fā)生大范圍的持續(xù)性強(qiáng)降水天氣過(guò)程，累全縣共出現(xiàn)9站大暴雨，最大小時(shí)雨強(qiáng)為46.5 mm，極大的雨強(qiáng)導(dǎo)致山洪暴發(fā)，導(dǎo)致全縣共計(jì)人口4 825人受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失約為529萬(wàn)元。在針對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水氣象服務(wù)，存在短時(shí)強(qiáng)降水突發(fā)性強(qiáng)，預(yù)報(bào)難度大，準(zhǔn)確率不高，尤其是地形地貌復(fù)雜的山區(qū)，縣域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)較多，因此不斷優(yōu)化本地化“叫應(yīng)”閾值就顯得尤為必要。

1 資料與方法

利用2010—2020年9個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣象觀測(cè)站降水資料和2021年三穗縣現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害受災(zāi)情況資料。通過(guò)對(duì)比分析過(guò)程強(qiáng)降水和強(qiáng)降水直接經(jīng)濟(jì)損失的相關(guān)資料來(lái)確定致災(zāi)臨界值閾值、開(kāi)展“三個(gè)叫應(yīng)”閾值，后期將不斷完善模型。

2 災(zāi)害隱患點(diǎn)分布和受災(zāi)情況

三穗是短時(shí)強(qiáng)降水及短時(shí)強(qiáng)降水引起的滑坡、崩塌等次生地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的地區(qū)，地形復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)較多。截至2021年春三穗縣共有地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)91處，經(jīng)資質(zhì)單位認(rèn)定的為59處。其中，威脅人數(shù)50人以上有13處(八弓鎮(zhèn)5處、滾馬鄉(xiāng)1處、臺(tái)烈鎮(zhèn)3處、長(zhǎng)吉鄉(xiāng)1處、雪洞鎮(zhèn)1處、瓦寨鎮(zhèn)1處、桐林鎮(zhèn)1處)，包括滑坡8處、不穩(wěn)定斜坡4處、泥石流1處，上述13處地災(zāi)隱患共威脅356戶村民，共1 705人，威脅資產(chǎn)約2 882萬(wàn)元；一般地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)78處(八弓鎮(zhèn)24處、滾馬鄉(xiāng)7處、臺(tái)烈鎮(zhèn)14處、長(zhǎng)吉鄉(xiāng)4處、雪洞鎮(zhèn)11處、瓦寨鎮(zhèn)1處、桐林鎮(zhèn)9處、良上鄉(xiāng)5處、款場(chǎng)鄉(xiāng)3處)，包括滑坡60處、崩塌5處、塌方2處、危巖體8處、不穩(wěn)定斜坡3處，其中25處為自然引發(fā)，53處為人為工程活動(dòng)引發(fā)，共威脅136戶村民、3所學(xué)校資產(chǎn)、各類(lèi)公路610 m，共威脅576人，潛在威脅財(cái)產(chǎn)1 758.5萬(wàn)元。根據(jù)2015—2020年由三穗縣應(yīng)急部門(mén)提供的由強(qiáng)降水造成的直接經(jīng)濟(jì)損失，災(zāi)害損失從小到大分別是臺(tái)烈(88.48萬(wàn)元)＜長(zhǎng)吉(128.04萬(wàn)元)＜八弓(186.59萬(wàn) 元)＜滾 馬(269.59萬(wàn) 元)＜良上(277.30萬(wàn) 元)＜雪 洞(339.42萬(wàn) 元)＜瓦寨(356.15萬(wàn)元)＜臺(tái)烈(88.48萬(wàn)元)＜款場(chǎng)(1 045.80萬(wàn)元)。

3 強(qiáng)降水時(shí)空分布

3.1 強(qiáng)降水時(shí)間分布

從2009—2019年月變化看出(圖1)，三穗強(qiáng)降水時(shí)段主要出現(xiàn)在4—10月，其中，災(zāi)害出現(xiàn)次數(shù)、死亡人數(shù)和農(nóng)作物受災(zāi)面積分布均呈單峰型；年內(nèi)4—7月是暴雨洪澇災(zāi)害的高危期，大雨以上量級(jí)降水日數(shù)(圖1b)和暴雨以上量級(jí)降水日數(shù)(圖1a)的年內(nèi)分布相一致，其日數(shù)多集中在4—9月，峰值均出現(xiàn)在6月，且4月大雨以上日數(shù)增幅最大。由此可見(jiàn)，大雨以上量級(jí)降水和暴雨以上量級(jí)降水是造成三穗暴雨洪澇災(zāi)害的主要致災(zāi)因子。

圖1 2009—2019年各月暴雨累計(jì)日數(shù)(a)、大雨累計(jì)日數(shù)(b)

3.2 強(qiáng)降水致災(zāi)臨界值

三穗是短時(shí)強(qiáng)降水及其引起的滑坡、塌方等次生地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的縣區(qū)，對(duì)比分析2020年4次的強(qiáng)降水資料及房屋受災(zāi)理賠材料可以看出，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)1 h多次災(zāi)害點(diǎn)雨量值在30.0～50.0 mm之間，最大值出現(xiàn)在桐林5月20日1 h雨量為46.6 mm。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)3 h多次災(zāi)害點(diǎn)雨量值為40.0～80.0 mm，最大值出現(xiàn)在滾馬6月23日3 h雨量為75.2 mm。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)6 h多次災(zāi)害點(diǎn)雨量值在40.0～90.0 mm之間，最大值出現(xiàn)在滾馬6月23日6 h雨量為83.6 mm。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)12 h多次災(zāi)害點(diǎn)雨量值為45.0～110.0 mm，最大值出現(xiàn)在滾馬6月23日12 h雨量為101.5 mm。各站24 h多次災(zāi)害點(diǎn)雨量值為45.3～113.6 mm，最大值出現(xiàn)在滾馬6月23日24 h雨量為113.6 mm。

結(jié)合4次有代表性(表1～4)的強(qiáng)降水資料來(lái)看，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)4次強(qiáng)降水24 h累積雨量均為50 mm左右，達(dá)暴雨量級(jí)，最大值出現(xiàn)在款場(chǎng)2017年6月29日強(qiáng)降水天氣過(guò)程，直接經(jīng)濟(jì)損失267.4萬(wàn)元，日累積量113.4 mm，次大值出現(xiàn)在款場(chǎng)2020年6月23日強(qiáng)降水天氣過(guò)程，直接經(jīng)濟(jì)損失147萬(wàn)元，日累積量68.8 mm。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)在2020年6月23日強(qiáng)降水天氣過(guò)程，長(zhǎng)吉142.4 mm，直接經(jīng)濟(jì)損失62.64萬(wàn)元，八弓113.6 mm，直接經(jīng)濟(jì)損失2.7萬(wàn)元。綜上，三穗縣域內(nèi)1 h降水超過(guò)30 mm或過(guò)程累計(jì)的降水量超過(guò)50 mm短時(shí)強(qiáng)降水易引發(fā)房屋倒塌等影響災(zāi)害，累計(jì)降水超過(guò)100 mm則將產(chǎn)生強(qiáng)災(zāi)害。

表1 2015年6月18日強(qiáng)降水天氣過(guò)程

表2 2017年6月29日強(qiáng)降水天氣過(guò)程

表3 2020年5月20日強(qiáng)降水天氣過(guò)程

表4 2020年6月23日強(qiáng)降水天氣過(guò)程

4 叫應(yīng)服務(wù)

結(jié)合三穗鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政分布，款場(chǎng)處于縣東部，八弓位于縣西部，與三穗河流自西向東流經(jīng)一致。在河流上游鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)強(qiáng)降水不一定有災(zāi)害發(fā)生，但極易導(dǎo)致下游鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)災(zāi)害。4次強(qiáng)降水顯示降水量時(shí)空分布不均，加上地形地貌、生態(tài)條件、人口密度等因素，決定了“三個(gè)叫應(yīng)”不能采用相同的標(biāo)準(zhǔn)[11-15]。即便在同一縣域，不同區(qū)域的致災(zāi)雨量閾值也不盡相同，在實(shí)際情況中可以分量級(jí)、分地區(qū)、分時(shí)段開(kāi)展氣象服務(wù)叫應(yīng)工作。

4.1 分量級(jí)

以過(guò)程雨量為統(tǒng)計(jì)量，轄區(qū)24 h前無(wú)降水時(shí)，臨界雨量閾值分別為30 mm/h、累計(jì)量50 mm、累計(jì)量100 mm；轄區(qū)24 h前有連續(xù)降水時(shí)，臨界雨量閾值分別為40、80、100 mm，在實(shí)際氣象服務(wù)中，應(yīng)重點(diǎn)叫應(yīng)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)監(jiān)測(cè)人和相關(guān)單位。細(xì)則如下：(1)站點(diǎn)1 h雨量達(dá)30 mm及以上且降雨可能持續(xù)時(shí)，對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)且人口密集、易塌方部位，值班人員要開(kāi)展叫應(yīng)工作，叫應(yīng)降水發(fā)生地鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府；(2)有站點(diǎn)過(guò)程雨量達(dá)40～50 mm及以上時(shí)，叫應(yīng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府、行政村應(yīng)急責(zé)任人、氣象信息員，視情況向政府分管領(lǐng)導(dǎo)報(bào)告；(3)有站點(diǎn)過(guò)程雨量達(dá)80～100 mm 及以上有可能引發(fā)較大災(zāi)害時(shí)，叫應(yīng)本縣相關(guān)責(zé)任單位及降水發(fā)生地鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府、行政村應(yīng)急責(zé)任人、氣象信息員，向政府分管領(lǐng)導(dǎo)報(bào)告，緊急情況向政府主要領(lǐng)導(dǎo)報(bào)告。

4.2 分地區(qū)

突出重點(diǎn)地區(qū)，尤其是當(dāng)人口密集、災(zāi)害隱患點(diǎn)多的八弓和臺(tái)烈出現(xiàn)30 mm/h的短時(shí)強(qiáng)降水或者過(guò)程雨量達(dá)50 mm以上時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注城區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)易澇部位、地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，以及及時(shí)叫應(yīng)降水發(fā)生地鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府；尤其是位于下游、位置低的款場(chǎng)。當(dāng)其上游鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)2個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)過(guò)程累積量＞50 mm的短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)，且強(qiáng)降水持續(xù)時(shí)，值班人員就要提前對(duì)下游鄉(xiāng)鎮(zhèn)開(kāi)展叫應(yīng)工作；緊盯位于大江河流域的村寨、集鎮(zhèn)及地勢(shì)低洼處，且處于短時(shí)強(qiáng)降水的高發(fā)區(qū)的站點(diǎn)，根據(jù)情況增加雨情報(bào)告頻次，提醒防范暴雨山洪地質(zhì)災(zāi)害[16]。

4.3 分時(shí)段

當(dāng)省、州2級(jí)預(yù)報(bào)有強(qiáng)降水或警戒區(qū)范圍內(nèi)正在發(fā)生強(qiáng)降水時(shí)，要充分利用現(xiàn)有的雷達(dá)系統(tǒng)、一體化短臨預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)、區(qū)域雨量站，密切關(guān)注強(qiáng)降水的移動(dòng)方向，判斷雨點(diǎn)進(jìn)入三穗的方位，尤其是在三穗強(qiáng)降水高發(fā)時(shí)期4—9月，重點(diǎn)關(guān)注6—7月。由于短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)空分布不均，再加上地形地貌、地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)較多等因素，相關(guān)部門(mén)應(yīng)不斷優(yōu)化叫應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)附近，以過(guò)程累積降水量為叫應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，全縣有91個(gè)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)，其中重大地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)主要分布在八弓、臺(tái)烈、滾馬等西部地勢(shì)較高地區(qū)，同時(shí)大部分處于短時(shí)強(qiáng)降水高發(fā)區(qū)。

統(tǒng)計(jì)三穗近年的強(qiáng)降水災(zāi)害資料，得出叫應(yīng)以“過(guò)程累積雨量”作為標(biāo)準(zhǔn)，4—9月，當(dāng)過(guò)程降雨量在50 mm及以上且降雨可能持續(xù)時(shí)，重點(diǎn)叫應(yīng)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)監(jiān)測(cè)人；過(guò)程降雨量在100 mm及以上時(shí)，叫應(yīng)應(yīng)急、防汛等相關(guān)部門(mén)。根據(jù)情況向政府分管領(lǐng)導(dǎo)報(bào)告，緊急情況向政府主要領(lǐng)導(dǎo)報(bào)告，還要結(jié)合前期降水狀況、土壤的飽和度，防止出現(xiàn)久旱轉(zhuǎn)澇的情況。

5 結(jié)論

由于地形地貌、地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)較多等因素，在實(shí)際情況中可以分量級(jí)、分地區(qū)、分時(shí)段開(kāi)展氣象服務(wù)叫應(yīng)工作。關(guān)于分量級(jí)，主要是臨界雨量閾值分別為30 mm/h、累計(jì)量50 mm、累計(jì)量100 mm，過(guò)程降雨量在臨界雨量閾值及以上且降雨可能持續(xù)時(shí)，各自開(kāi)展重點(diǎn)叫應(yīng)。關(guān)于分地區(qū)，重點(diǎn)叫應(yīng)人口密集、災(zāi)害隱患點(diǎn)多的八弓和臺(tái)烈，若上游鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)2個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)過(guò)程累積量＞50 mm的短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)，提前叫應(yīng)下游地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。關(guān)于分時(shí)段，三穗強(qiáng)降水高發(fā)時(shí)期4—9月，重點(diǎn)關(guān)注6—7月。