1、引用格式：陈春利，方志伟，2023.福建省地质灾害气象预警有效降雨模型研究 J.地质力学学报，29（1）：99110.DOI：10.12090/j.issn.1006-6616.2022090Citation:CHENCL，FANGZW，2023.ResearchonaneffectiverainfallmodelforgeologicaldisasterearlywarninginFujianProvince,ChinaJ.JournalofGeomechanics，29（1）：99110.DOI：10.12090/j.issn.1006-6616.2022090福建省地质灾害气象预警有效降
2、雨模型研究陈春利，方志伟CHENChunli，FANGZhiwei中国地质环境监测院（自然资源部地质灾害技术指导中心），北京100081China Institute of Geo-Environment Monitoring(Consultative Centre of Geo-Hazard Mitigation,MNR),Beijing 100081,ChinaResearch on an effective rainfall model for geological disaster early warning in Fujian Province,ChinaAbstract:Rainf
3、allisoneofthemostimportantexternalfactorsinducinggeologicaldisasters,especiallyprominentinChinasmountainousregions.Manygroup-occurringgeologicaldisastersinducedbyheavyrainfalloccurredinsoutheastChinasmiddleandlowmountainousregions,causingmanycasualtiesandpropertylosses.TakingFujianProvinceasanexampl
4、e,wecarefullyexaminedtheactualrainfalldataofhistoricalgeologicaldisastercasesandconductedcorrelationstudiesontypicalrainfallprocessesinducinggroup-occurringgeologicaldisastersbasedonquantitativerainfallestimationwithcounty-leveladministrativedistrictsasthestatisticalunit.Wealsocarriedoutapartialcorr
5、elationanalysisbasedonquantitativeindicatorsofthegeologicalenvironmentforverification.TheresultshowsthattheoccurrenceofgeologicaldisastersinFujiancorrelateswithadequaterainfallwithinthreedays,anditisreducedbyareductioncoefficientof0.79daily.Basedonthatfinding,weestablishedaneffectiverainfallmodelfor
6、FujianProvinceandverifieditthroughfieldmonitoringandearlywarningapplications.ApplyingthisrainfallmodeltogeologicaldisasterearlywarninginFujiancanreducethewarningarea,lowerthewarninglevel,shortenthewarningduration,andimprovetheaccuracyofgeologicaldisasterearlywarningbymaintainingthehitratio.Theresult
7、softhestudycanhelptocharacterizetherainfallaccuratelyandcanprovideascientificbasisforthereasonableassessmentofrainfallfactorsinregionalgeologicaldisasterearlywarning.Keywords:group-occurringgeologicaldisaster；southeasternChina；rainfall；effectiverainfallmodel；geologicaldisasterearlywarning摘 要：降雨是诱发地质
8、灾害最主要的外部因素之一，在中国东南沿海中低山丘陵区强降雨诱发的地质灾害集群发生，造成了大量人员伤亡和财产损失。以福建省为例，深入挖掘多年历史地质灾害案例的降雨实况资料，以县级行政区为统计单元，基于定量化降雨估测对诱发群发性地质灾害的典型降雨过程进行相关性研究，并基于地质环境的量化指标进行了偏相关分析验证，建立了福建省有效降雨模型并通过现场监测和预警应用进行了验证。研究表明：福建地区地质灾害的发生与灾害发生 3 日内降雨相关，且以 0.79 为折减系数逐日折减，据此建立了福建地区有效降雨模型；将福建地区有效降雨模型应用于地质灾害气象预警，可以在保证地质灾害命中率的前提下，减少预警区面积、降低预
9、警等级、缩短预警持续时间，提高地质灾害气象预警的精准性。研究结果有助于准确把握降雨特征，可为区域地质灾害气象预警中降雨因子的合理评估提供科学依据。基金项目：国家自然科学基金项目（42207213）；中国地质调查局地质环境监测项目（121210140001500）；中国地质调查局地质调查项目（0001212018CC60020）ThisresearchisfinanciallysupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(GrantNo.42207213),theGeologicalEnvironmentMonitoringProgr
10、amofCGS(GrantNo.121210140001500),andtheGeologicalSurveyProgramoftheChinaGeologicalSurvey(GrantNo.0001212018CC60020).第一作者：陈春利（1987），女，博士，高级工程师，主要从事地质灾害成灾机理及预警预报等方面的研究。E-mail：chen_收稿日期：20220715；修回日期：20221114；责任编辑：范二平第29卷第1期地质力学学报Vol.29No.12023年2月JOURNALOFGEOMECHANICSFeb.2023关键词：群发性地质灾害；东南地区；降雨；有效降雨计算模
11、型；地质灾害预警预报中图分类号：P694文献标识码：A文章编号：10066616（2023）01009912DOI：10.12090/j.issn.1006-6616.20220900引言降雨是诱发地质灾害最主要的外部因素之一，强降雨诱发的地质灾害以群发性、突发性为显著特征，严重危害公民生命财产安全（刘传正，2004；周平根，2004）。在充分考虑地形地貌、地层岩性和力学性质等内在因素的条件下，研究地质灾害与降雨事件的关联性，开展区域地质灾害的预警预报，是防范降雨诱发地质灾害的有效途径，并已取得显著成 效（王 雁 林，2005；李 欣，2006；Baum and Godt，2010；魏 平 新
12、 和 李 秀 娟，2015；陈 春 利 等，2016；Piciulloetal.，2018；方然可等，2021）。国内外学者通过地质灾害案例的统计分析总结诱发地质灾害的降雨特征，主要集中在地质灾害与雨型、降雨周期、降雨持时、暴雨持续时间等时空分布规律研究（刘艳辉等，2009,2011），以及降雨诱发地质灾害的阈值研究，包括临界累计雨量阈值(24h、1d、3d、7d、15d 累计雨量等)和临界降雨强度阈值（谢 守 益 等，1995；柳 源，1998；Gladeetal.,2000；Aleotti,2004）。实际上，由于地表径流和蒸腾作用，渗入岩土体的降雨量小于气象记录实况降雨量，因此近年来在降
13、雨诱发滑坡的研究中逐步引入有效降雨量概念(Crozier,1999；李铁锋和丛威青，2006；简文彬等，2013；吴益平等，2014)。在以往的研究中，国内外学者通过折减系数模拟土壤含水量的衰减 过 程，提 出 了 前 期 有 效 降 雨 模 型（CrozierandEyles，1980；Crozier，1986；陈景武，1990；刘传正等，2009），其 中 Crozier 提 出 的 模 型 应 用 最 为 广 泛（CrozierandEyles，1980；Crozier，1986），许多地方的对比检验效果都比较理想（李铁锋和丛威青，2006；吴益平等，2014）。在中国东南沿海和西部山区
14、等地区，岩体风化差异大、坡残积层发育，持续强降雨过程特征明显，降雨诱发的群发性地质灾害群集发生，易造成大量人员伤亡和财产损失，是降雨诱发群发性地质灾害气象预警的重点研究区(韦方强等，2010；刘艳辉和刘丽楠，2016；贺凯等，2016；熊炜等，2018；闫金凯等，2020；李壮等，2020；韩帅等，2022，张浩韦等，2022)。相关学者针对东南沿海地区的研究得到了台风影响第一天地质灾害对当日雨量更敏感，第二天地质灾害表现为受到前期有效雨量和当日雨量共同影响的特征（刘艳辉和刘丽楠，2016），以及福建山区的 13 天降雨是导致发生滑坡的重要降雨区间（伍宇明等，2014）等重要结论，但针对有效降
15、雨模型的研究较少。文章以福建省中低山丘陵区为例，研究地质灾害与有效降雨量的相关性，针对性地研究岩土体入渗降雨量对地质灾害的诱发作用，提出福建省有效降雨模型，为区域地质灾害气象预警中降雨因子的合理评估提供依据。1研究区概况福建省地处华南褶皱系的东部，地势西北高、东南低（图 1），山地丘陵占陆地面积的 90%左右，山坡坡度一般 1030，局部大于 30。地貌类型复杂，按成因可分为断块侵蚀、断块剥蚀、侵蚀溶蚀和断块堆积 4 种基本类型。地层发育较齐全，除志留系、中下泥盆统和下第三系缺失外，自太古界至第四系均有出露。岩性以岩浆岩为主，约占全省陆地面积的 64%；变质岩主要分布在西北地区，面积约占陆地面
16、积 22，主要分布在福建西北地区；沉积岩主要分布于闽西南地区，占全省陆地面积14。区内北北东北东东、北西东西及南北走向断裂十分发育，其中南平宁化（北东）断裂带与N图例高程市级地名水系0200 m200500 m500800 m8002162 m0 25 50100km图1福建省地势图Fig.1TopographicmapofFujian100地质力学学报https:/2023政和大埔（北北东）构造岩浆带将福建省割切为闽西北、闽西南及闽东 3 个地体（韦德光等，1997；图 2）。地表附近多数为高角度断层和节理，花岗岩风化壳广泛分布，坡麓地区残积、残坡积物构成的坡积裙大量发育，为降雨条件下发生浅层滑坡提供了物质基础（何永金，1995；王涛等，2003；李欣，2006）。构造(断裂)带海岸线闽西北地体闽东地体闽西地体南图 例省级行政中心地级市行政中心省级界南平三明龙岩漳州厦门泉州莆田福州宁德0 20 40kmN图2福建省构造分区图（韦德光等，1997）Fig.2TectoniczonesinFujian（Weietal.,1997）气候分区显示福建省地处南亚热带和中亚热带海洋性季风气候区，