滑坡地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查報告范文
時間:2023-04-24 08:56:42
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篇1
2019年4月4日,我局與某單位一同對龍山區(qū)銀達小區(qū)北側(cè)山體進行了地質(zhì)災(zāi)害隱患踏查,經(jīng)踏查,調(diào)查結(jié)果如下:
一、調(diào)查結(jié)果
1、小區(qū)后山山體坡頂未發(fā)現(xiàn)明顯裂隙,暫無滑坡地質(zhì)災(zāi)害隱患。
2、2號樓后山體裸露,與樓房距離較近,存在崩塌地質(zhì)災(zāi)害隱患。
3、有居民種植片兒荒,造成水土流失。
4、水泥噴漿表殼鼓脹開裂,存在安全隱患。
二、建議
篇2
關(guān)鍵詞:地質(zhì)災(zāi)害;影響因素;南鄭縣
Abstract: Nanzheng County, is a more serious one of the areas of geological
disasters in the Shaanxi Province, the area of geological disasters occur more frequently. In this paper, on the basis of detailed investigation of geological disasters, geological disasters factors system analysis, think topography, precipitation and human engineering activities Nanzheng County of geological disasters occur frequently decisive factors for the prevention and control of geological disasters , thus for Disaster Reduction provide a scientific basis and reference.
Key words: geological disasters;Influencing factor;Nanzheng County
中圖分類號:F407.1 文獻標識碼:A 文章編號:
0引言
南鄭縣地處陜西省漢中盆地西南部,米倉山北麓,橫跨河谷階地平原區(qū)、低山丘陵區(qū)、中山區(qū)等三個地貌單元,其分別占全區(qū)總面積的7.98%、25.74%、66.28%。區(qū)內(nèi)溝谷密布,坡陡谷深,地質(zhì)構(gòu)造復雜,巖體破碎,降水充沛。近年隨著社會經(jīng)濟活動的日益發(fā)展,山區(qū)自然資源的不合理開發(fā)和居住環(huán)境的改善,不斷改變著原始斜坡的平衡狀態(tài),特別是 “5.12汶川地震”,加劇了原有地質(zhì)災(zāi)害并引發(fā)了新的地質(zhì)災(zāi)害,給人民生產(chǎn)、生活構(gòu)成嚴重經(jīng)濟損失和危脅,嚴重阻礙著本區(qū)經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展,是陜西省地質(zhì)災(zāi)害較嚴重的地區(qū)之一。據(jù)2009年詳細調(diào)查資料,區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害(含隱患)點共216個,其中滑坡190個,崩塌15個,泥石流8個,地面塌陷3個,含汶川地震新增17個。共威脅5190人,約6530.1萬元資產(chǎn)。
地質(zhì)災(zāi)害的形成和發(fā)生是內(nèi)、外因素綜合作用的結(jié)果,其形成條件極為復雜,其中地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖性及巖土體工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)等是主要的內(nèi)在因素,而氣候、植被、人類工程活動等則是影響和誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害形成的外在因素。因此,研究南鄭縣地質(zhì)災(zāi)害的影響因素對于分析區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的成因和機制,掌握其內(nèi)在發(fā)育規(guī)律,從而采取正確的防治措施,對減災(zāi)防災(zāi)顯得尤為重要。
1地質(zhì)災(zāi)害影響因素分析
1.1地形地貌
地形地貌是影響本區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的決定性因素。斜坡的形態(tài)(高度、長度、平剖面形態(tài))和有效臨空面是產(chǎn)生崩滑變形與活動的重要空間條件,決定著斜坡內(nèi)應(yīng)力分布狀態(tài)及穩(wěn)定性。斜坡越陡、越高,或斜坡為上下陡中間緩、上陡下緩或上緩下陡的復合型斜坡,其穩(wěn)定性越差。斜坡有效臨空面加大,坡體易失穩(wěn)變形,為崩滑流地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了更為有利的條件,在其它誘發(fā)因素促發(fā)下極有可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。據(jù)調(diào)查資料,地質(zhì)災(zāi)害在低山丘陵區(qū)較為發(fā)育,為地質(zhì)災(zāi)害集中分布區(qū),尤以冷水中上游牟家壩、紅廟、濂水、歇馬、胡家營及湘水最為發(fā)育,濂水中游梁山到兩河一帶地質(zhì)災(zāi)害亦相當發(fā)育,共有災(zāi)點135個,占總數(shù)的62.5%;北部河谷階地平原區(qū)地勢開闊、平坦,無形成地質(zhì)災(zāi)害的臨空面,地質(zhì)災(zāi)害稀少,僅在冷水、濂水Ⅱ-Ⅳ級階地有極少粘性土滑坡產(chǎn)生,僅有災(zāi)點28處,占總數(shù)的12.96%;南部中山區(qū)山勢陡竣,大部森林茂密,地質(zhì)災(zāi)害稀少,但在人類活動較強的碑壩河及后河等河流兩岸分布有地質(zhì)災(zāi)害,共53處,占總數(shù)的24.54%。
另外,河流和溝谷的不同地貌部位,遭受外動力作用以及斜坡的應(yīng)力分布不同,導致斜坡變形破壞模式也不相同。河流和溝谷地貌的演化階段或發(fā)育程度對斜坡的變形特征、破壞模式以及地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)模和致災(zāi)程度具有明顯的控制作用,以至于崩滑沿河谷兩側(cè)谷坡地帶往往呈線狀排列,密集發(fā)育。本次調(diào)查的216處地質(zhì)災(zāi)害點,除3處地面塌陷外均分布在河流兩側(cè),且多發(fā)生在流水侵蝕作用活躍、谷坡地形變化較快的地段,且河流支溝地質(zhì)災(zāi)害分布密度大于主溝,僅有46處分布在漢江一級支流濂水河、冷水河,二級支流頭道河等較大河流的兩岸,其余167處皆分布在這些河流的支溝中,在歇馬鄉(xiāng)分布尤為突出。這表明在一定高差條件下,地形愈破碎,崩滑災(zāi)害愈強烈,而在相同切割深度的區(qū)域,崩滑災(zāi)害發(fā)育程度的差異取決于殘坡積物堆積層的性質(zhì)和厚度。
1.2 地質(zhì)構(gòu)造
1.2.1區(qū)域性斷裂
地質(zhì)構(gòu)造控制了區(qū)內(nèi)地形地貌的格局,為后期地形地貌的進一步塑造和地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育打下了基礎(chǔ)。區(qū)域性斷裂兩側(cè)及次級構(gòu)造發(fā)育地段,其間巖體由于受斷裂和褶皺擠壓等影響而變得極為破碎,易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害且災(zāi)害點多,而構(gòu)造不發(fā)育區(qū)災(zāi)害點少。在主要河谷冷水河、濂水河及其一級支流,碑壩—福成及兩河鄉(xiāng),其災(zāi)點分布與主要構(gòu)造線方向一致,表現(xiàn)尤為明顯。
1.2.2新構(gòu)造運動
南鄭縣境內(nèi)的新構(gòu)造運動是發(fā)生在古構(gòu)造基礎(chǔ)上,具有明顯的繼承性。以新生代以來的元壩—圣水斷裂和第四系以來活動的法鎮(zhèn)—桂花斷裂為主,代表北東向構(gòu)造,目前仍以0.6mm的速度活動。斷裂多次復活以及地殼間歇性抬升頻繁,使河流下切形成陡峻谷坡、懸崖、斷裂帶、破碎帶等微地貌現(xiàn)象,為崩滑流提供了豐富的地形地貌條件和物質(zhì)來源。
1.2.3 地震
地震亦影響著地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育及展布。區(qū)內(nèi)大部山高谷深,山坡陡峻,加之雨量充沛、水系發(fā)育,稍有震動都有可能造成難以估量的損失。從以往發(fā)生的地震來看,該區(qū)屬弱地震區(qū),且震中大多不在境內(nèi),最高震級為5.5級,地震裂度在Ⅶ度以下。1967年8月20日南鄭縣西鋼廠地震,烈度Ⅵ度,山石震落很多,無人員傷亡。2008年5月12日汶川地震,本區(qū)受災(zāi)嚴重,毀房4632間,毀路、毀田多處,死亡39人,直接經(jīng)濟損失達2億多元。
1.3 地層巖性及巖土體結(jié)構(gòu)
地層及巖土體結(jié)構(gòu)不僅影響著區(qū)內(nèi)地形地貌的形成,而且控制著區(qū)內(nèi)斜坡的穩(wěn)定性。
區(qū)內(nèi)地層出露較全,尤其是巖漿巖分布面積最廣,其間巖石風化強烈,堆積層較厚,且含沙量較高,有利于地表水的淋濾滲入,下部的弱風化帶便成為滑面,故滑坡主要分布于巖漿巖區(qū),且多為堆積層滑坡,成為區(qū)內(nèi)分布面積最大、發(fā)育數(shù)量最多、發(fā)生頻次最高的地質(zhì)災(zāi)害,占總數(shù)的58.9%;其次為白云巖、灰?guī)r區(qū),占總數(shù)18.4%;第四系粘性土滑坡占14.7%。崩塌、泥石流分布于灰?guī)r及巖漿巖區(qū),地面塌陷亦發(fā)育于灰?guī)r分布區(qū)。
另外,在某些河流溝谷深切地段,的灰?guī)r、變質(zhì)巖常形成陡峭的巖質(zhì)斜坡,灰中一般發(fā)育多組較穩(wěn)定的構(gòu)造節(jié)理和裂隙,由于軟硬基巖的差異性風化,使灰?guī)r懸空,往往沿裂隙面、層理面發(fā)生崩滑變形。
1.4 水
水對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度的影響主要表現(xiàn)在大氣降水、地表水、地下水等三個方面,其中大氣降水是影響地質(zhì)災(zāi)害形成的主要因素。
1.4.1大氣降水
本區(qū)坡體多由松散的殘坡積物夾雜少量的有機質(zhì)和腐殖質(zhì)組成,透水性一般較好,降水可沿孔隙下滲甚至灌入,在相對隔水部位形成上層滯水或飽水帶,增加巖土體重力,甚至形成孔隙水壓力,導致巖土體飽水軟化,巖土體抗剪強度降低,從而誘發(fā)崩塌、滑坡群發(fā)。暴雨時,地表產(chǎn)生徑流量大,斜坡松散的堆積物隨地表徑流形成洪水,迅速匯集溝谷,易誘發(fā)泥石流地質(zhì)災(zāi)害。
統(tǒng)計資料表明,南鄭縣地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)生在每年7~9月,即降水量大的時期或連陰雨季節(jié),說明地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與降雨量以及降雨特征關(guān)系密切。2000~2007年發(fā)生的190次新滑坡和15次崩塌的統(tǒng)計資料表明,發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的頻次與同期月平均降水量呈明顯的正相關(guān)關(guān)系(圖1),因此暴雨和連陰雨是本區(qū)地質(zhì)災(zāi)害形成的主要影響因素之一。如2003年8月12日至9月8日全縣普降連陰雨,發(fā)生堆積層滑坡、粘性土滑坡多起,毀房480余間,毀田、毀路多處;2008年8月份全縣持續(xù)連陰雨達半月有余,境內(nèi)因降雨引發(fā)的滑坡等地質(zhì)災(zāi)害達16起;據(jù)《南鄭縣志》記載,豐水年易發(fā)生洪水及地質(zhì)災(zāi)害,年降水量超過500mm的1952、1955、1956、1961、1981、1983、2003、2005、2006年全縣均遭受到大范圍的洪水災(zāi)害,并且降雨、洪水極易誘發(fā)崩滑流地質(zhì)災(zāi)害。
圖1 降雨量與地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻次關(guān)系柱狀圖
Figure 1 Rainfall and geological disasters frequency relationship histogram
1.4.2 地表水
地表水對本區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的影響,主要是河流、水庫等地表流水對河谷兩側(cè)斜坡巖土體的側(cè)蝕和下蝕作用,增大了斜坡臨空面,降低巖土體抗剪強度,從而誘發(fā)滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害。岸坡變形破壞的活躍程度和演變方式,與河流地質(zhì)作用關(guān)系密切。冷水河、濂水河等主要河流的三、四級支流,河流下切強烈,側(cè)向侵蝕不十分突出,使岸坡加高、坡度變陡,隨著風化、卸荷裂隙的逐步發(fā)育,谷坡變形、失穩(wěn)的主要方式為基巖崩塌,崩塌的發(fā)育特點是點密度大,規(guī)模較小;冷水河、濂水河等主要河流的一、二級支流,河流下切速度減緩,側(cè)蝕突出,地質(zhì)災(zāi)害較發(fā)育,河流側(cè)蝕引起的自然災(zāi)害和人類活動引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害兼有,且易造成較大災(zāi)害;冷水河、濂水河等主要河流河谷,侵蝕速度進一步減緩,側(cè)蝕、淤積衡,變形破壞以老崩塌、滑坡體的局部或整體復活為主,大多與洪、枯水位波動帶引起的地下水位的變動、沖刷以及暴雨的作用等因素有關(guān),加之寬闊的河谷是南鄭縣重要集鎮(zhèn)所在的區(qū)域,滑坡、崩塌多屬人類工程活動觸發(fā)。
1.4.3 地下水
地下水在滑坡形成過程中,是不可缺少的影響因素,往往是起主導作用的觸發(fā)因素。地下水受大氣降水和地表水的補給,粘性土內(nèi)的上層滯水對滑坡的誘發(fā)形成作用非常大,常沿粘性土與粉質(zhì)粘土接觸帶的軟弱結(jié)構(gòu)面軟化浸泡,降低粉質(zhì)粘土、砂土的抗剪強度,也是邊坡失穩(wěn)啟動后加速滑動的劑,常誘發(fā)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。
地下水亦可通過強烈的溶蝕作用以及軟化、泥化作用等,在斜坡體中形成地下水活躍帶,并對斜坡的變形破壞起重要作用。地下水對灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等可溶巖具有溶蝕作用,溶蝕貫通節(jié)理、層理、裂隙等結(jié)構(gòu)面。地下水在巖土孔隙中儲運時,對巖土固體骨架會產(chǎn)生空隙水壓力和滲透壓力,當?shù)叵滤a給激增(如特大暴雨、山洪等)或排泄水位異常變動(如河水位變動或排泄通道堵塞等)時,可使空隙水壓力增大,削減了有效應(yīng)力,以致使某個剪切面強度降低,從而降低斜坡穩(wěn)定性;地下水對巖土體還具有軟化、泥化作用,片巖、千枚巖等巖石吸水后不僅強度降低很多,而且其片理面更光滑;松散體吸水飽和后抗剪強度大大減小,且其中的粘粒物質(zhì)隨水分進入到控滑結(jié)構(gòu)面形成泥膜后,往往具有作用而減小坡體的抗剪力,從而不利于坡體的穩(wěn)定。
1.5 植被
植被的發(fā)育起到護坡和防止水土流失的作用,對斜坡的演化和穩(wěn)定性具有一定的影響。南鄭縣植被覆蓋率>80%,對地質(zhì)災(zāi)害的形成有一定控制作用,但是,植被不是決定地質(zhì)災(zāi)害是否發(fā)育的根本原因。區(qū)內(nèi)植被對斜坡變形、演化和地質(zhì)災(zāi)害的影響主要體現(xiàn)在以下三個方面:
一是水文地質(zhì)效應(yīng)。植被不同程度地阻礙了地表徑流,增大了降水對坡體的入滲補給量。區(qū)內(nèi)地下水資源豐富,植被對地下水的蒸發(fā)排泄作用明顯。
二是力學效應(yīng)。植被根系具有加固松散堆積體,提高土體抗剪強度的能力,嵌入基巖或下部老黃土的植物根系還起到錨固作用;同時,坡體植被自重又增加了坡體的荷載,并向坡體傳遞風的動力荷載。
三是護坡效應(yīng)。植被發(fā)育地區(qū)不易產(chǎn)生水土流失,地形受侵蝕切割較緩慢,斜坡變形破壞較弱。相反,植被覆蓋率低的地區(qū),水土流失嚴重,地形受切割強烈,斜坡變形破壞較強。
1.6 人類工程活動
隨著經(jīng)濟社會的迅猛發(fā)展,人類工程活動無論在深度還是在廣度上都日益劇烈,顯示出強大的威力。人類工程經(jīng)濟活動對地質(zhì)災(zāi)害的影響,主要表現(xiàn)在不合理的濫砍亂伐和隨意開墾山坡、開挖邊坡、礦渣亂堆亂放等,打破了地質(zhì)歷史時期形成的斜坡平衡狀態(tài),造成環(huán)境惡化—氣候異常—暴雨頻發(fā)—崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害高發(fā),成為觸發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主要因素之一。調(diào)查發(fā)現(xiàn)2000~2008年期間發(fā)生的滑坡、崩塌均由人類工程活動引起,并在持續(xù)降雨因素誘發(fā)下發(fā)生,表現(xiàn)出滑坡、崩塌在人類活動強烈的時期相對集中等特點。
1.6.1 城鎮(zhèn)與農(nóng)村建設(shè)
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,人民生產(chǎn)、生活條件不斷改善,城鎮(zhèn)與新農(nóng)村基本建設(shè)日新月異,不合理地開挖坡體、削坡建房等人類工程活動破壞了自然平衡,從而形成新的人工高危邊坡,產(chǎn)生許多臨空面及松散堆積物,加之房前屋后未采取防護措施,排水設(shè)施簡易,遇連陰雨或暴雨,雨水下滲,常觸發(fā)許多小的滑坡、崩塌,使一些以前不存在威脅的滑坡、崩塌、不穩(wěn)定斜坡等的威脅性也逐漸顯現(xiàn)出來。
這些人類工程活動多數(shù)存在因管理松懈而造成選址和建設(shè)的隨意性與盲目性,極有可能誘發(fā)新的地質(zhì)災(zāi)害,威脅城鎮(zhèn)與農(nóng)村居民的生命財產(chǎn)安全。如青樹鎮(zhèn)這2年新增的9處地質(zhì)災(zāi)害點中,就有6處是由于農(nóng)村居民建房而誘發(fā)的。
1.6.2 公路與水利等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)
開挖邊坡修建道路也是導致本區(qū)災(zāi)害頻發(fā)的主要影響因素之一。南鄭縣已修建有高速公路1條,211省道貫穿南北,寶雞—漢中高速公路也已全面開工,特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)村級公路一般均沿河岸、坡腳修建,大量開挖坡體或坡腳,加之爆破手段的使用,難免會對原本穩(wěn)定的自然地質(zhì)環(huán)境造成干擾和破壞,因資金缺乏而往往沒有進行必要的護坡處理,不但破壞了坡體的穩(wěn)定性,而且將所開挖的大量土石傾倒河中或隨意堆積在山坡、河谷,堵塞河道,使河道逐漸變窄,并為泥石流提供了豐富的物源。例如漢朱公路小南海—西河段,由于地形條件的限制,修路后形成許多高陡邊坡,每逢雨季滑坡崩塌經(jīng)常發(fā)生,嚴重影響著過往車輛和行人的安全。
另外,興修水電站,水庫,筑、攔庫壩、塘、堰等使地下水位抬升,對于岸坡的侵蝕和坡腳的浸泡,使岸崩、岸塌發(fā)生成為可能。
1.6.3礦山開采
礦山開采對災(zāi)害的影響也很重要。南鄭縣礦產(chǎn)資源較為豐富,尤其是花崗巖、大理石、石灰?guī)r、鉛鋅礦等開采較多,由于開采大多無序,植被遭到嚴重破壞,使原本穩(wěn)定的斜坡變形失穩(wěn),并為泥石流的形成提供了固體物源,如陽春鎮(zhèn)大山溝泥石流、龍溝泥石流都是由于采礦不合理堆放廢渣而引起的地質(zhì)災(zāi)害。
2結(jié)論
地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生是內(nèi)、外因素綜合作用的結(jié)果,在地質(zhì)災(zāi)害諸多影響因素中,地形地貌是地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的前提條件和決定因素,而人類工程活動和降雨的雙重作用是地質(zhì)災(zāi)害最活躍最積極的誘發(fā)因素。隨著山區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè),道路、水電站的修建,礦山開采等,區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境將逐漸變差,地質(zhì)災(zāi)害防治形勢將更為嚴峻,應(yīng)引起人們的高度警覺,應(yīng)進一步宣傳地質(zhì)環(huán)境保護和地質(zhì)災(zāi)害防治知識,提高群眾地質(zhì)災(zāi)害防治意識,不斷完善群專結(jié)合的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系。
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篇3
關(guān)鍵詞: 暴雨量;變化;規(guī)律;數(shù)值模擬;
中圖分類號:P458文獻標識碼: A
一、緒論
1.1研究的目的和意義
暴雨是一種災(zāi)害性很強的氣候事件,對國民經(jīng)濟以及人民生命財產(chǎn)造成巨大損失,暴雨因其突發(fā)性和毀滅性的危害等特定而備受關(guān)注;暴雨研究作為國家重大科技攻關(guān)項目,近年來取得了許多有意義的成果,但主要集中在短期暴雨過程和我國南方地區(qū)暴雨氣候背景分析,我國西北地區(qū)暴雨,其范圍和強度與其他地區(qū)尤其南方各地相對較弱,但是因下墊面植被、土壤物理性質(zhì)、防范意識等的差異,危害程度不亞于我國其他地區(qū)。暴雨在西北地區(qū)從春季到秋季均可發(fā)發(fā)生,一次暴雨的日降水量往往超過當?shù)卦陆邓康臍夂蛑担鞅钡貐^(qū)的黃土高原和青藏高原的邊坡地帶,土質(zhì)疏松,水土流失嚴重,使西北地區(qū)成為我國地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)之一,正因為如此,暴雨給西北地區(qū)帶來的危害也是巨大的,具有典型性和代表性。而甘肅是我國泥石流最為頻發(fā)的地區(qū)之一,它與干旱洪澇和水土流失等自然災(zāi)害一起,成為制約當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展得主要因素。
暴雨常造成重大的洪澇災(zāi)害,是甘肅省最嚴重的自然災(zāi)害。但它又是一種珍貴的水資源。因此,研究暴雨的成因及其發(fā)展、演變規(guī)律等是非常有重要意義的,也能為今后甘肅地區(qū)暴雨的長、中、短期預報提供背景資料。近年來,全球暴雨天氣頻發(fā),研究暴雨日益受到國內(nèi)外各方面的重視。
1.2暴雨研究進展
我國在70年代以前對暴雨的研究與應(yīng)用還很少。改革開放以后國家科委氣象組與國家氣象局創(chuàng)立“七五”攻關(guān)項目,研究重點由天氣尺度轉(zhuǎn)為中尺度初級階段,使得暴雨預報向客觀化、定量化方向轉(zhuǎn)變。20世紀90年代后,面對1991年和1998年江淮特大暴雨及洪澇災(zāi)害提出的挑戰(zhàn),研究重點為全面發(fā)展和建立暴雨監(jiān)測、預報、評估和服務(wù)系統(tǒng),并加雨基礎(chǔ)理論研究,目標是揭示暴雨系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展的機理及其物理過程。建立暴雨預報理論和方法。自暴雨災(zāi)害研究被列為國家973重大項目之后,我國對暴雨研究進入了新的階段。隨著新一代天氣雷達網(wǎng)的業(yè)務(wù)建設(shè),大氣監(jiān)測和遙感技術(shù)得到廣泛應(yīng)用,暴雨數(shù)值預報資料同化和超級集合預報技術(shù)發(fā)揮重要作用.
二、本次過程分析
本文通過對2013年7月25日發(fā)生在甘肅天水的一次罕見大暴雨過程進行模擬分析研究。定量解釋暴雨過程中的主要物理量場變化,嘗試分析暴雨發(fā)生過程中的物理結(jié)構(gòu),為歸納甘肅暴雨的發(fā)生和發(fā)展成因提供支撐。
2.1暴雨的特點
2.11暴雨基本情況
2013年7月,甘肅省天水市連續(xù)遭遇4次暴雨洪澇災(zāi)害(圖1),引發(fā)山洪泥石流、滑坡及山體崩塌等自然災(zāi)害。其中25日暴雨再次襲擊天水市秦州區(qū)、武山縣等地,截至7月31日,已造成21人遇難、4人失蹤,7個縣區(qū)的123個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、8個街道辦事處122.26萬人次受災(zāi),大量民房、農(nóng)田被毀,道路、水電、通訊等基礎(chǔ)設(shè)施損毀嚴重。累積降水量15個觀測站(縣級站)超過50mm,其中7站超過100mm,5站在150mm以上(達年降水量1/3以上)。日最大降水量發(fā)生在天水中東部,達到160mm。
圖17月23~25日甘肅省降水量分布(單位:mm)
2.12暴雨的局地性
我國西北大多數(shù)地區(qū)的暴雨為局地性天氣。據(jù)西北區(qū)年降雨量小于600mm地區(qū)統(tǒng)計,日雨量>50mm的暴雨絕大多數(shù)都是小范圍或局地的。此次過程是從25日08時開始,自西北向東南方向成片地發(fā)生,6小時累計降水量上可以看出,14時以后降水出現(xiàn)在拉脊山脈一帶,從下午開始明顯增大,6小時中心降水達到33ms以上,到晚上達到最強,降水中心位于甘肅省天水市,6小時降水達50mm以上。
2.3環(huán)流背景
下圖為500hPa位勢高度場分布情況。如圖2.31,25日08時副熱帶高壓位于N處,呈帶狀分布,其控制的區(qū)域為:北面從四川東緣、陜南、湖北,一直到淮河以南的沿海;西邊到黔、桂東部。而陜南和甘肅中南部正處于其西北的邊緣與槽的交界處影響地帶,為對流性系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展提供了有利的背景場。自7月初以來,太平洋副熱帶高壓在我國大陸北移,副高穩(wěn)定維持在中緯,它周圍的順時針氣流,將來自太平洋的暖濕空氣沿著貴州、重慶、四川一帶,輸送到陜南、甘肅中南部地區(qū)。為其降水帶來了相對穩(wěn)定的水汽條件。20時(圖2.32)副高斷裂,形成鞍形場形勢,甘肅省位于兩高壓之間處,等溫線落后于等高線,有冷平流南壓。8日02時,東邊的高壓迅速西退(圖略),到了8日08時(圖2.33)大陸高壓依然穩(wěn)定維持,中緯度槽線繼續(xù)東移,甘肅南部處于副高西側(cè),偏南氣流主導,有充足的暖濕氣流向西北地區(qū)輸送。
圖2.31
圖2.32
圖2.33
三、本次暴雨研究診斷
3.1局地地形作用
地形和下墊面既能制約和改造大尺度環(huán)流系統(tǒng),間接影響西北暴雨,又能改變局地環(huán)流,直接影響暴雨過程。我國西北地區(qū)位于青藏高原的北部和北側(cè)。青藏高原和帕米爾高原連接在一起,橫亙在一帶,成為世界上最大、最高的高原。它的平均高度超過4000m,把熱帶潮濕空氣阻隔在高原南側(cè),把極低冷空氣阻擋在高原北側(cè),并通過多種動力和熱力過程,影響西北各地的天氣氣候。
3.2水汽條件
分析此次暴雨過程700hPa比濕場可以發(fā)現(xiàn),從24日08時開始至25日02時天水地區(qū)一直為高濕區(qū),q均為大于12g/kg,從24日14時開始舟曲縣至天水市區(qū)一帶上空出現(xiàn)等比濕線密集帶,比濕最大中心位于四川省北部,到暴雨發(fā)生前的3小時,高濕中心北移至天水市正上方,中心比濕最大值為13g/kg,甘肅中部的等值線密集程度加劇,到25日02時,北部的比濕密集帶依然存在,但是密集程度有所減弱,此時的舟曲至岷縣一帶的局地短時大暴雨過程減弱,舟曲縣至岷縣一帶上空的比濕值有所減小,但依然大于12g/kg。可見,當700hPa的比濕大于12g/kg時,有利于此次暴雨的發(fā)生,且比濕密集帶的位置與暴雨落區(qū)有很好的對應(yīng)關(guān)系,暴雨發(fā)生在比濕密集帶附近與偏高值一側(cè)的地區(qū)。
3.3濕焓分析
壓能Ep是一個動力學參數(shù),文中計算壓能公式為:為重力加速度;為對平均高度的偏差,為等壓面上某一平均高度值,500hPa、700hPa、850hPa的Z分別取5500gpm、3000gpm、1400gpm;代表空氣質(zhì)量的動能,分析中壓能用代替,單位。
暴雨發(fā)生的過程既是熱力過程,也是動力過程。濕焓是一個熱力學參數(shù),而壓能是一個動力學參數(shù),和之和通稱為“總能量”。濕空氣的焓簡稱“濕焓”,是顯熱能和潛熱能之和,通常以表示;其中,其中Cp、L、q、T分別為空氣的定壓比熱、水的凝結(jié)潛熱,比濕和氣溫。分析中用代替,單位。以下針對700hPa高度層進行濕焓平流分析。
在24日20時(圖3.31),四川北部至隴南上空的等濕焓線與等壓能線的密集帶開始逐漸轉(zhuǎn)為相垂直的形勢,濕焓平流逐漸增大,尤其以舟曲縣至天水的東南部一帶最為明顯。到了25日的02時,垂直形勢已經(jīng)完全形成,并且持續(xù)到25日下午14時,濕焓平流達到最大.等濕焓線愈密集,與等壓能線的交角愈接近90。的地方,短期暴雨強度愈大,且強濕焓平流一般是由等濕焓線的密集帶與等壓能線的密集帶成近似垂直相交而形成,處于濕焓鋒生過程,具有斜壓不穩(wěn)定能量酬。到了20時(圖3.32),甘肅省南部上空的等值線密集帶基本消失,強降水過程逐漸減弱。從此次降水過程的壓能場和濕焓場的相互配置來看,低層濕焓平流大值區(qū)較好地反應(yīng)了該區(qū)未來12h-24h強降水.
圖 3.31
圖 3.32
四、結(jié)論
甘肅是我國泥石流最發(fā)育的地區(qū)之一,災(zāi)害重且類型復雜。暴雨常造成重大的洪澇災(zāi)害,是我國最嚴重的一種災(zāi)害性天氣。此次甘肅天水泥石流就是由于短時間暴雨造成的。本文主要對7月24日至25日的一次暴雨過程進行數(shù)值模擬和診斷分析,在輸出結(jié)果上從多角度進行了細致和深入的研究,主要結(jié)論如下:
(1)衛(wèi)星資料及雷達資料表明,本次過程是中尺度系統(tǒng)自西北向東南移動造成的,具有明顯的局地性及短時性特點.
(2)本次過程水汽條件十分有利于降水的發(fā)生和發(fā)展。比濕大于12g/kg區(qū)域基本覆蓋了舟曲縣至天水一帶上空,水汽通量強輻合區(qū)與暴雨落區(qū)對應(yīng)很好。此外,高空急流對此次暴雨也有一定的激發(fā)作用,在急流出口區(qū)北側(cè)出現(xiàn)的下沉氣流把高空鋒區(qū)的冷空氣帶下,而急流南側(cè)的上升氣流則將低層的暖濕氣流帶到高層,由此形成次級環(huán)流,有利于高低層和南北側(cè)的冷暖空氣聯(lián)通,進行熱量交換。
(3)從濕焓平流場分析也發(fā)現(xiàn),我們可以提前12h做出能量累積和未來強降水落區(qū)的預報,高濕焓區(qū)是不穩(wěn)定能量聚集區(qū),而壓能風對濕焓的平流較為準確地反應(yīng)了24h后的強降水落區(qū)。
(4)高原局地地形作用對此次暴雨起著重要作用。高原中尺度地形的阻擋效應(yīng)使北面冷空氣沿高原東坡下滑,迫使冷空氣與來自東側(cè)的東南暖濕氣流正好在甘南地區(qū)相遇,CAPE值顯著增大,為對流在該地區(qū)發(fā)展提供動力條件,而且高原東坡的熱力作用在對流發(fā)展和形成中也可能起重要作用。
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