福建省台风暴雨条件下滑坡规律性研究

池永翔

(福建省地质调查研究院，福建 福州 350001)

0 引言

福建属典型的台风暴雨影响区域，是我国主要地质灾害多发区之一，其气候条件、地质背景及地质灾害类型在我国东南沿海地区具有较强的典型性。山地丘陵占全省陆地面积的90%以上，山坡残坡积土层广泛发育，且厚度大;岩石风化裂隙、断层节理和软弱结构面发育;台风登陆次数多，降雨量大，降雨集中。由于特殊的地质环境条件和气候条件，滑坡成为福建省的主要地质灾害种类之一，尤其在每年6—10月，台风暴雨引起的大量滑坡给人民的生命财产安全造成了严重的危害。福建省台风暴雨条件下的滑坡具有数量多、分布广、规模小等特点，其主要发育类型为土质滑坡，滑体物质以火成岩、碎屑岩的风化残坡土为主，土层较薄;同时，由台风带来的降雨具有雨强大、路径性强的特点，台风当天或过后短时间内，路径范围内易发生群发性小型崩滑塌(何永金，1995;柳侃等，2003;程庆展，2004)。

大量的滑坡发生在大雨、久雨及特大暴雨之后的事实，说明滑坡的发生与降雨特别是暴雨之间有着十分密切的关系。目前，国内外学者对于降雨诱发的滑坡进行了大量的研究工作，但对于台风暴雨这类特殊、极端雨型条件下的滑坡破坏机理却鲜有研究，缺乏对整个台风暴雨过程中的降雨特点、滑坡规律的研究(胡明鉴等，2001a，2001b;张友谊，2007;Okura et al，2002;Take et al，2003，2004;White et al，2003;Moriwaki et al，2004)。台风暴雨条件下的滑坡既具有普通降雨型滑坡的特点，又具有其自身的特殊性。通过对台风“莫拉克”新生41个滑坡点进行的追踪调查和台风过程降雨量与滑坡发生数量的关系分析，找出主要致灾因素，总结出台风暴雨条件下滑坡发生的背景环境，同时分析台风暴雨各个特征要素与滑坡之间的关系。

1 基于“追风行动”的福建省台风暴雨诱发滑坡的规律性分析

福建省台风暴雨具有降雨中心降雨强度大、历时短、雨量集中的典型特点(庄希澄等，2005;林小红等，2009)。前人虽然对福建省地质灾害与降雨的关系做了一定的研究，但大多数是针对总降雨量、临界降雨量进行的分析，而针对台风暴雨特殊雨型与滑坡之间的相互关系的研究很少。一般对台风暴雨过后新生滑坡的应急调查，往往是在数天甚至数月后才进行，在植被发育迅速、土壤肥沃的自然条件下，很难再获取滑坡的形态特征要素，更无法重现原有状态。本次研究根据大量的台风暴雨降雨与滑坡资料，跟踪了2009年台风“莫拉克”的路径，对新发生的滑坡进行实地追踪调研，及时获取滑坡体相关资料，并深入研究台风暴雨与滑坡的相互关系。

1.1 台风“莫拉克”登陆概况

2009年8月9日16时20分，第8号台风“莫拉克”在霞浦北壁沿海登陆，近中心最大风力为12级，以10 km/h左右的速度向偏北方向移动，强度逐渐减弱;19时中心位于霞浦境内，风力减至11级。于10日7时进入浙江境内，风力为9级。

8月9日8时—10日8时，台风登陆当日福建九仙山降水量为205.5 mm(8月份历史极值在1990年8月20日，为185.7 mm)，超过当地8月日降水量历史极值。福建、浙江、安徽、江西的部分站点过程雨量超过50年一遇，福建东北部和浙江东南部达300～500 mm，福建柘荣达708.0 mm。

1.2 台风暴雨的行进路径与滑坡的关系

台风“莫拉克”中心登陆点位于福建省境内东部霞浦县北壁沿海，受台风正面影响，共造成福建全省41个新增地质灾害点，主要位于受台风正面登陆的宁德市境内和临近的福州市，涉及5个县(市)区。台风在环流上升运动过程中，以接近中心的外围尤为猛烈，愈近中心，降雨强度就愈强。因此，滑坡分布不仅只发生在台风中心的霞浦县，其外围受影响区域福鼎市、福安市、柘荣县甚至永泰县均发生不同程度的灾害。对比台风行进路径与新增灾害分布情况发现，滑坡与台风中心登陆区域及登陆后的运行轨迹具有良好的一致性(图1、图2)。

图1 台风“莫拉克”行进路径图Fig.1 Map showing track of the typhoon Morakot

图2 台风“莫拉克”新增滑坡灾害分布示意图Fig.2 Sketch showing distribution of new landslides caused by the typhoon Morakot

1.3 台风暴雨条件下滑坡发生的背景条件

1.3.1 地形地貌 将台风“莫拉克”新生的41个滑坡点投影至福建省地貌图上(图2)，可以得出：在台风经过的地区，海拔50～500 m丘陵地带和500～1 000 m低山地带灾害最为发育，占调查统计数的93%;低山地貌有28处，占68%;丘陵台地地貌有10处，占25%。这主要是由于在此海拔高度范围沟谷切割大，丘陵低山地带残坡积层较厚、分布广，具备发生小规模滑坡的基础条件，同时强烈的人类工程活动、发育的临空面也是滑坡多发的外在因素。而在海拔大于1 000 m的中高山和沿海小于50 m的平原台地滑坡则相对不发育。

另据本次工作调查统计，台风经过的地区滑坡多发生于25°～45°自然斜坡区;45°以上边坡多为人工建房开挖边坡，滑坡数占总数的20.3%。

1.3.2 土层厚度 残坡积层的厚度在一定程度上决定了土质滑坡的规模。新增的地质灾害主要以东南丘陵地区中小型滑坡为主，小型滑坡占85%以上。从滑体厚度上看，本次新增的41个滑坡点主要以6～10 m厚土层为主，占92.68%;厚度11～15 m仅有1处;厚度4～5 m仅有2处。

1.3.3 母岩岩性 此次调查的滑坡类型多为土质滑坡，其发育规模主要与其土层厚度有关，而土层厚度又与下伏母岩岩性密切相关。残坡积土体厚度大的地区主要分布在福建省中北部，母岩主要以侵入岩为主，加之区域构造及风化作用强烈，土体结构松散，故滑坡数量较多。发生滑坡处的母岩岩性，以花岗岩类居多，有32处;凝灰岩4处;粉砂岩5处。

1.3.4 植被 在对台风“莫拉克”新生滑坡点现场调查中发现，滑坡主要发生在生态经济林中，原始生态林几乎很少发生。而生态经济林中又以毛竹危害性最大，这主要是与其种植过程和植被本身的特殊性有关。毛竹根系浅，枝杆细而高，顶端枝叶茂密，容易受风力影响拉拽根系，扰动表层土体;与此同时，竹林地区由于长期挖笋，无形中也松动了表层土体，在两者共同作用下，竹林斜坡地区地表水下渗容易，因此也更容易发生表层土体的滑动。

2 台风暴雨降雨特性与滑坡的关系

对台风“莫拉克”新生滑坡点现场追踪调查显示：台风暴雨条件下滑坡主要发生于海拔50～500 m丘陵地带和500～1 000 m低山，且多发于25°～45°的自然斜坡地带，并且以浅层土质滑坡为主。台风暴雨的特征与福建省相对独特的地质环境背景之间的联系是研究该类型滑坡发生机理的重要前提。利用台风“莫拉克”期间新生滑坡的调查资料，结合历史台风期间的滑坡资料，研究台风暴雨降雨特性与滑坡的相互关系，可为其后设定准确的降雨模型参数提供依据。

2.1 台风暴雨季节特征与滑坡的关系

为研究福建省滑坡与台风暴雨之间的关系，对全省台风暴雨降雨情况与期间发生的滑坡数量进行统计分析。从季节性来看，福建省台风暴雨条件下的滑坡集中发生在7、8、9月，占滑坡发生总量的75.97%。7—9月是福建受台风影响最重的月份，占多年台风降雨的81.1%;8月份降雨量达到全年最顶峰;而1—3月福建基本不受台风影响(图3)。说明福建省的滑坡集中发生在汛期台风期，且滑坡发生与降雨时间、降雨天数、降雨量以及暴雨频次均有很好的一致性。

2.2 台风暴雨降雨过程与滑坡的关系

图3 福建省月平均台风暴雨量与滑坡数量关系图Fig.3 Relationship between monthly average storm rainfall amount and landslides'number

“莫拉克”台风追踪调查自登陆开始，即每日对福建省各雨量站降雨量进行实时监测。从新增滑坡点降雨量可以看出：台风登陆2天前即受台风环流影响开始，降雨量相对较小，最大仅达到38 mm/d;其后逐渐增大，到登陆前1天，平均降雨量为85 mm/d，部分县市为180 mm/d，但在此期间未发生新增地灾点;台风登陆当天，平均降雨量为265 mm/d，最大值达到480 mm/d，最小值也达到133 mm/d，在此期间新增滑坡大规模发生(图4)。因此可以得知，滑坡与台风暴雨的降雨过程密切相关，当福建省受台风环流影响开始，降雨量相对较小，诱发滑坡的概率较小;而台风中心登陆境内，带来强降雨影响，从而诱发大量的滑坡发生。

同时，根据对台风暴雨的降雨过程分析可知，大部分降水集中于台风登陆后48 h内，而主雨量段往往集中于台风登陆后24 h内，降雨量超过总降雨量的50%。“莫拉克”台风登陆当日降雨量占总降雨量高达73%以上，而登陆前2天累计降雨量只占总降雨量的26.57%。根据台风“莫拉克”降雨过程与新增滑坡点数量的关系(表1)，新增滑坡全部发生在台风登陆当日，可见台风暴雨的降雨全过程中，台风登陆当日的降雨对滑坡起着决定性作用。

2.3 台风登陆当日降雨量与滑坡的关系

在对滑坡灾害追踪调查过程中，发现对于灾情往往只记录了发生日期，而未精确到时间段，降雨量资料亦以天为统计单元，因而台风登陆当日降雨量的资料统计无法准确到台风登陆期间24 h内的降雨实情，只能以台风登陆当日相对应的24 h内的降雨量资料来进行相关统计，只能反映一种趋势(杨丽，2007)。

图4 “莫拉克”台风各地降雨量图Fig.4 Chart showing rainfall amount caused by the typhoon Morakot

表1 台风“莫拉克”降雨过程与新增滑坡关系Table 1 Relationship between rainfall process and new landslides caused by the typhoon Morakot

表2 台风登陆当日降雨量及对应滑坡数量统计Table 2 Statistics of rainfall amount and corresponding landslides'number on a typhoon landing day

从表2的统计可以看出：当台风登陆当天降雨量＜100 mm时，未诱发滑坡的大量发生;降雨量达到100～150 mm后，滑坡数量出现第一次猛增;当降雨量＞150 mm时，滑坡数量出现第二次猛增。由此可见，100 mm的降雨量可作为台风登陆当日滑坡数量爆发的降雨量阀值。

2.4 台风登陆当日短时降雨量与滑坡的关系

根据之前的分析可知，台风登陆过程中，最大降雨量及主要降雨量均出现在台风登陆的当日。

根据1991—2006年降雨统计资料，台风登陆当日的强降雨具有集中在当日某段时间之内的特点，当日连续1、2、3 h极值雨量平均占当日总降雨量的27.90%，当日连续2 h极值雨量平均占当日总降雨量的47.31%，当日连续3 h极值雨量平均占当日总降雨量的59.52%。可见台风登陆当日大部分降雨量主要集中在3 h内，因此，3 h可作为当日降雨强度的峰值(表3)。

表3 台风登陆当日短时降雨量极值占当日降雨量的比值Table 3 Percentage of extremum of short-time rainfall amount divided into overall rainfall on a typhoon landing day

另根据资料统计发现，台风暴雨短时间内极值降雨量的大小也与滑坡的发生有密切关系，表4为1、3、6、12 h 极值雨强值的分布。

表4 短时强降雨致灾参考值Table 4 Statistics of disaster-induced short-time heavy rainfall

因此，可以定量将台风登陆当天100 mm降雨量和3 h短时60 mm降雨极值作为台风暴雨诱发滑坡的临界降雨量，同时也可以作为初步预测滑坡发生的一个降雨值参考指标。

3 结论

通过对福建省台风暴雨特征的详细分析，结合沿“莫拉克”台风路径对福建省内新发生滑坡进行的追踪调研，总结出台风暴雨条件下滑坡发生的背景环境，同时分析了台风暴雨各个特征要素与滑坡之间的关系。

通过对台风“莫拉克”新生41个滑坡点进行的追踪调查和台风过程降雨量与滑坡发生数量的关系分析得出，滑坡与台风中心登陆区域及登陆后的运行轨迹具有很强的一致性。台风登陆当天的降雨对滑坡起决定性作用，当台风登陆当日降雨量达到100 mm的日降雨量或60 mm的3 h极值降雨量时，易触发“即雨即滑”群发式小型浅层土质滑坡。

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