0 引言

清远市地处粤北山区，地质灾害点多面广，是广东省地质灾害最发育地区之一。自 20世纪 70年代至 2023年 2月，有资料记载的清远市已发生各类型地质灾害 1974 处（刘曼等，2023^①）。清远南部地区是广东省三大暴雨中心（粤东南、西南沿海和粤北）（胡娅敏等，2013；伍红雨等，2017）和 1961— 2022年“龙舟水”大值区（伍红雨等，2023）之一。国内开展了一系列关于地质灾害与降水类型、降雨量等方面的研究，研究表明诱发地质灾害的降雨类型可分为台风降雨、持续强降雨和局地暴雨 3 种类型 （刘艳辉等，2009；徐晶和李伟华，2009；杨竹云等， 2023），地质灾害的时间分布主要由季风气候决定，即每年汛期是地质灾害高发期（刘传正和陈春利， 2020）。经统计，清远市自1978年以来77.41%的地质灾害发生时间集中于4—6月（刘曼等，2023^①），地质灾害发生时间与持续性强降雨时间基本一致，诱发原因为持续强降雨。每年端午节前后的 5 月 21 日—6 月 20 日通常为持续性降雨最集中时段，广东省气象部门将其定义为“龙舟水”，广东省自然资源部门将该期间内由降雨（含滞后效应）诱发的地质灾害称为“龙舟水”地质灾害。目前，该省已有针对 “龙舟水”降水类型（胡娅敏等，2013）、气候特征（伍红雨等，2017）、异常特征及成因分析（郝全成等， 2015）和强降雨诱发地质灾害（魏敏，2011）等方面的研究，但省内仅广州市（梁晓媛等，2021）、韶关市 （郭永婷和陈浩伟，2021）和梅州市（余东柏等， 2022）进行了“龙舟水”特征方面的研究，深圳市进行了“龙舟水”时空特征及致灾风险的研究（王明洁等，2023）；清远市仅进行了极端降水（罗律等， 2015；曾志平，2019）和地质灾害防治管理（郑志乐， 2018）及防治现状（刘曼和何立，2022）等方面的研究，省内尚未有专门针对“龙舟水”地质灾害发育特征与降雨量阈值方面的研究进展。

清远市 2011—2022 年“龙舟水”地质灾害占 1978 年以来地质灾害的比重超过 10.33%；其中 2022年比重更是高达 4. 00%，期间阳山、英德、连南及连州 4地均发生大范围（10处以上，下同）地质灾害。其中连州天子岭大型滑坡，体积约225万m³，为清远市有史以来规模最大滑坡，造成特别重大灾情，直接财产损失约 1200 万元。研究表明，地质灾害时空分布规律研究是制定地质灾害防治计划和落实防灾减灾措施的重要基础（刘锋等，2023）；GIS 与数理统计方法相结合的定量研究（邓念东等， 2022）可以明晰地质灾害影响因素响应程度的主次关系以及单一因子分级的控制规律，能有针对性地制定地质灾害防治措施和减灾建议（李信等， 2022）；GIS 应用于地质灾害风险评价是大势所趋 （周子俣，2023）。研究表明地质灾害降雨阈值研究方法包括经验性阈值统计和建立物理力学模型两类；前者适合区域研究，后者适合局地研究（陶妍等，2023）；在地质灾害预警预报研究常用的 3 类方法中，数学统计分析法适合区域性预报，理论模型评价法适合地质背景特征一致的局地预报，数值模拟法主要用于对单个降雨型地质灾害点预报（林春泽等，2018）；综合考虑地质环境变化与降雨参数等多因素的统计模型预报提高了预警的精细化程度和工作效率，其研究与应用已较为成熟，广泛应用于各地地质灾害预报预警系统，并取得了较好的效益（刘传正等，2015；陈悦丽等，2019）。因此，通过对清远市地质灾害的主要发育特征和“龙舟水”地质灾害经验性阈值统计分析，以及重点对2022年典型“龙舟水”降雨过程及地质灾害主要发育特征、空间分布的剖析，对于认识清远市“龙舟水”地质灾害发育与阈值规律，扩大监测预警覆盖范围，科学设置地质灾害气象预警阈值，完善地质灾害监测预警系统，科学部署地质灾害防御工作和汛期防范大范围、大型规模及重大地质灾害等方面具有重大意义。

1 研究区背景

1.1 地质概况

清远市位于广东省中北部，地势西北高东南低，连州东部、阳山东北部的山岭构成全省地势最高峻的山地，东部、南部为河流冲积平原，平原间有丘陵；地形地貌类型有平原、阶地、台地、丘陵和山地，并以丘陵和山地为主。

清远市地处扬子板块与华夏板块交接部位，区域内地质构造复杂，主要发育北东、东西向的深大断裂和南北、北东及北西向的次级断裂（图1）。出露地层从老到新有寒武系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系以及第四系。境内岩浆岩分布广泛，为加里东期、印支期及燕山期3期岩浆侵入活动产物，以燕山期为主。地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙水、红层孔隙裂隙水、碳酸盐岩类裂隙溶洞水及层状基岩裂隙水。

1.2 气象概况

清远市常年平均降水量 1909 mm，年平均降水日数（降水量≥0.1 mm）167天，日最大降雨量 640.6 mm（1982 年 5 月 12 日）。最大年降水量为 2739.5 mm（1997 年），最小年降水量为 1424.4 mm（2011 年）；降水主要集中在 4—8 月，占年降水量的 71.9%；其中 5、6 月最为集中，约占年降水量的 36. 0%（清远市人民政府办公室，2023）。

2 研究方法及数据

通过 2022 年“龙舟水”期间主要灾种的主要发育特征与清远市 1978 年以来地质灾害发育特征数据统计及对比，使用 ArcGIS 10.2 进行分析。通过 2011—2022 年“龙舟水”地质灾害发育总体时空分布特征研究降雨阈值变化规律，并通过 2022 年“龙舟水”逐日降雨量获取最新阈值。

2.1 研究方法

（1）地质灾害发育特征研究：基于数据统计，通过对清远市主要灾种的发育特征对比分析，发现地质灾害时空分布是各种孕灾地质条件相互影响的结果，且非相互独立；因此发育特征主要研究地形、地貌及工程地质岩组这3个的最主控且独立性较强的内部因素。其中地形包括高程和坡度，高程使用 DEM数据，坡度使用野外调查数据。

（2）地质灾害降雨阈值研究：采用经验性阈值统计，通过清远市地质灾害专业监测设备记录的 2022年“龙舟水”期间的逐日（记录时间为8：00时至次日8：00）降雨量值，根据地质灾害发生时间，获取其距离最近地质灾害专业监测设备记录的地质灾害发生前连续累计降雨量加地灾发生当日降雨量作为诱发阈值，按就低不就高原则确定阈值；各地区易发、多发工程地质岩组的平均诱发值为其算数平均值。

2.2 数据

（1）清远市1978年以来地质灾害数据源于广东省清远市地质灾害风险调查评价（1∶100000）项目收集的 8个县（市、区）1∶50000地质灾害详细调查、风险调查及应急调查报告、地质灾害应急调查表格等，共计 1974 处，其中主要地质灾害类型崩塌和滑坡共 1723 处；部分历史地质灾害点坡度数据不齐全，坡度统计采用 1∶50000 地质灾害风险调查成果报告中崩塌和滑坡数据集成汇总的926个野外实地调查数据，其中崩塌统计样本数为615处，滑坡统计样本311处。2011—2022年“龙舟水”期间累计降雨量及地质灾害数量、特征资料来源于清远市自然资源局，剔除2022年“龙舟水”期间明显受人类工程活动影响的地质灾害后剩余 79处（其中新发生 67处，隐患复发 5 处，6 月 22 日—6 月 26 日由滞后效应诱发7处），以保证降雨阈值研究的准确性。

（2）2022年逐日降雨量来源于清远市地质环境监测站的大于200个地质灾害隐患点专业监测设备监控数据，正常运行超过一个水文年，多数据平均累计降雨与国家站点数据相差不大。基于相关单位保密要求，本研究对非必要数据不予公开。

1—第四系砾石、砂及黏土；2—古近系泥岩、泥灰岩、粉砂岩、砂岩及砾岩；3—白垩系泥岩、泥灰岩、粉砂岩、砂岩及砾岩；4—侏罗系泥岩、泥灰岩、粉砂岩、砂岩及砾岩为主，少量火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩及熔岩；5—三叠系砂岩、砂砾岩、泥质砂岩、砂质泥岩、页岩及泥岩；6—二叠系泥岩、页岩、粉砂岩、灰岩及硅质岩；7—石炭系白云岩、白云质灰岩及灰岩为主，少量泥灰岩、钙质泥岩；8—泥盆系灰岩为主，夹白云岩、白云质灰岩，少量砾岩、砂岩、粉砂岩、页岩及硅质岩；9—寒武系板岩及变余砂岩；10—岩浆岩，以中、晚侏罗世二长花岗岩和晚奥陶世花岗闪长岩、二长花岗岩及花岗岩为主；11—断层；12—县（市、区）政府；13—市政府；14—市界

3 地质灾害发育特征

3.1 清远市1978年以来地质灾害发育特征

经统计，清远市1978年以来各地区地质灾害土质类型占84.55%，岩质类型占12.67%；地质灾害数量与密度如表1 所示，佛冈地质灾害数量及密度均最高；地质灾害以小型崩塌和滑坡为主（表2）；分布地貌、坡度及工程地质岩组类型分别如表3~表5所示。数据表明，清远市地质灾害与地形、地貌、工程岩组的关系显著，崩塌、滑坡广泛分布于丘陵、阶地地貌中，均相对集中于侵入岩组中；其中崩塌主要分布于坡度＞60°的斜坡，滑坡主要分布于坡度 30°~50°的斜坡。

清远市 1978 年以来地质灾害与各时段关系如图2 所示；其中 4—6 月为持续性降雨主汛期，7—9月为台风强降雨集中期，1—3月和10—12月为少雨时期，说明诱发清远地质灾害的降雨类型以持续强降雨为主、其次为台风降雨，最后为局地暴雨。而 1—3月累计降雨量高于10—12月，诱发地质灾害数量却少于后者；说明少雨时期降雨集中的局地暴雨相对分散降雨更易诱发地质灾害。

3.2 清远市 2011—2022 年“龙舟水”地质灾害发育特征

3.2.1 年降雨量及“龙舟水”概况

清远市各地区近十年（2011—2020 年）降雨量及“龙舟水”降雨情况如图3a所示，其中 2021年“龙舟水”区县数据缺失，2022 年“龙舟水”数据在本文 3.3.1 表6 详细介绍。经对比分析，佛冈、英德为年平均及“龙舟水”降雨量双最高地区，阳山为年平均及“龙舟水”降雨量双次高地区；连南为“龙舟水”降雨量低于清远市平均值，而年平均降雨量高于平均值地区；清远城区（清城+清新，下同）为“龙舟水”集中的低年平均降雨量地区，连州、连山为年平均及 “龙舟水”降雨量双最低地区。英德、阳山、佛冈为清远市 2011—2022 年“龙舟水”地质灾害最多发的地区。清远市2022年年降雨量和“龙舟水”均较高，而 2014 年和 2020 年的年降雨量较低，但“龙舟水” 累计降雨量较高，“龙舟水”地质灾害较多；其余年份年降雨量相对较高，但“龙舟水”累计降雨量相对较低，“龙舟水”地质灾害少；表明清远市“龙舟水” 地质灾害与年降雨量关系不显著，与“龙舟水”降雨量关系显著。

3.2.2 “龙舟水”地质灾害发育特征与规律

清远市 2011—2022 年“龙舟水”降雨量与地质灾害数量关系如图3b 所示，2014、2020 和 2022 年 “龙舟水”地质灾害分别占 2011—2022 年“龙舟水” 地质灾害的 26.96%、23.53% 和 38.73%。“龙舟水” 降雨量低的年份地质灾害不发育，“龙舟水”累计降雨处于近10年相对高值的2014年和2020年地质灾害较发育，2022 年“龙舟水”累计雨量最高、地质灾害最发育。研究表明，在地质灾害大规模发生后，诱发新的地质灾害雨量阈值提高（刘艳辉等， 2009）。2015、2016 年与 2014 年“龙舟水”累计降雨量相近，但地质灾害数量显著减少；2020 年“龙舟水”累计降雨量略高于 2014 年，但地质灾害数量较 2014年有所减少；2022年“龙舟水”降雨量显著高于 2014及2020年，发生地质灾害显著增加。表明清远地区整体符合“龙舟水”诱发大范围地质灾害后，再次诱发数量相当地质灾害的阈值将有所提高的规律。

清远市 2022 年“龙舟水”期间发生地质灾害 79 处（图4a），2011—2022年“龙舟水”期间发生地质灾害总数为204处（各区县占比见图4b，发生年份见图4c）。其中 2022 年以前仅英德、阳山和佛冈发生过大范围地质灾害，其余地区未集中发生过大范围 “龙舟水”地质灾害。数据表明发生“龙舟水”地质灾害的地区总体上表现为累计降雨量高于该地区同期多年平均降雨量和全市同期平均降雨量，但部分地区、年份存在低于的情况；不稳定的斜坡诱发 “龙舟水”地质灾害的累计降雨量阈值要低于各地区（岩组）均值。研究均值无法预测地质灾害是否发生，但对于防范“龙舟水”诱发大范围地质灾害有重要意义。

a—清远市2022年“龙舟水”地质灾害空间分布图；b—清远市各区县2011—2022年“龙舟水”地质灾害数量关系图；c—清远市2011—2022年 “龙舟水”地质灾害发生时空分布图

3.2.3 “龙舟水”诱发大范围地质灾害降雨量阈值规律

阳山 2014 年“龙舟水”诱发大范围地质灾害累计降雨量阈值低于 454.8 mm；2022 年“龙舟水”达到 866.3 mm，诱发地质灾害数量仅略有增加；2020 年佛冈“ 龙舟水 ”诱发大范围地质灾害阈值为749.7~877.3 mm，2022 年“ 龙舟水 ”达到 1001.8 mm，却未诱发地质灾害；英德2014年诱发大范围地质灾害阈值低于 801.8 mm，2022 年“龙舟水”高达 1277.7 mm，诱发地质灾害数量却显著减少。数据表明诱发地质灾害阈值是动态变化的，且有总体变高的趋势；研究表明经过多年持续性强降雨作用，诱发地质灾害数量总体趋势是减少的（刘传正和陈春利，2020），该地区总体是趋于稳定的。

清远市 2022 年“龙舟水”降雨显著高于 2011— 2021年同期；地质灾害发生最充分的佛冈未发生地质灾害，第二的英德地质灾害数量显著减少，第三的阳山地质灾害数量略有增加，充分程度较低的连南、连州、连山及清远城区地质灾害数量显著增加。数据表明持续性降雨诱发地质灾害数量与该地区地质灾害发生充分程度呈负相关。目前清远仅英德和阳山于 2014、2022年发生 2次大范围地质灾害的地区，结合各地区地质灾害地形地貌、地质灾害发育及降雨分布特征，可推测其他未发生过大范围地质灾害地区诱发大范围阈值最高为清远城区，其次为连山。

3.3 清远市 2022 年“龙舟水”地质灾害发育特征

3.3.1 2022年降雨量及“龙舟水”概况

清远市 2022年全市平均降雨量为 2347.5 mm，较常年（1909 mm）偏多 23%；“龙舟水”平均雨量 845.8 mm，比历史同期（362 mm）偏多 1.3 倍，为有气象记录以来最大值。“龙舟水”期间清远持续 10 d 出现大范围强降水，具有“降水时间长、累积雨量大、暴雨落区重叠”的特点。不同区域“龙舟水”降雨情况与诱发地质灾害情况见表6、图5。

3.3.2 2022年“龙舟水”地质灾害发育特征

2022 年“龙舟水”地质灾害按规模可分为小型 43 处，中型 24 处，大型 12 处；土质类型占 92.41%，多发育于丘陵、低山地区，发育特征详见表7及图5。其中侵入岩组地质灾害主要集中于连南和清城，碳酸盐类岩组地质灾害主要集中于阳山及英德，红层岩组地质灾害全部位于连州；因此研究各地区地质灾害易发、多发工程地质岩组降雨阈值是防范“龙舟水”地质灾害的关键，可使现有地质灾害专业监测预警系统由点向面转变，从而扩大地质灾害监测预警范围。

2022 年“龙舟水”地质灾害破坏性大和中型及以上规模比例超过45%，发生于25°~45°的斜坡比例高达77%，较清远市1978年以来地质灾害的比例显著增加；此外，发生于低山、中山比例和发生于多层土体、红层岩组、碎屑岩组及碳酸盐类岩组比例明显上升；发生于土质斜坡比例略有增加；而发生于人类活动较强的平原、台地、阶地及丘陵比例均有不同程度减少，发生于 60°以上陡坡比例显著下降，发生于侵入岩组和变质岩组显著下降。该变化是降雨强度、诱发阈值和地质灾害发生充分程度及斜坡稳定性等因素动态平衡的结果。数据表明清远市 2022 年“龙舟水”地质灾害在发生空间上相关性最高为坡度，其次为工程岩组和降雨，然后是地貌类型和高程，人类工程活动最低。

清远市 2022 年“龙舟水”地质灾害在发生空间上与连续强降雨集中区域高度重合（图5d）。研究表明连续降水极易引发突发性地质灾害，一般连续2 d暴雨（降水量大于50 mm），突发性地质灾害发生的概率急剧增加（彭亮等，2022），故诱发阈值减去 100 mm可设置为预警建议值。清远市仅英德、佛冈及阳山出现 1~3 d 的大暴雨（日降水量大于 100 mm），各地均出现 3~10 d 的暴雨，表明本次“龙舟水”地质灾害主要由持续性降雨诱发。

3.3.3 2022 年“龙舟水”诱发大范围、大型规模和重大地质灾害降雨量阈值

2022 年“龙舟水”期间阳山、英德、连南及连州发生大范围地质灾害；其中连南和连州为最近十多年以来首次集中发生大范围地质灾害。阳山地质灾害主要集中于碳酸盐类岩组，其诱发大范围地质灾害平均阈值为1133 mm；其次为碎屑岩组，其诱发大范围地质灾害平均阈值为1063 mm。英德集中多层土体、碎屑岩组，其诱发大范围地质灾害平均阈值为 1189 mm；连南集中于侵入岩组，除 1处发生于变质岩组发生时累计降雨量为 615.72 mm，其余均在 1060 mm 以上，其诱发大范围地质灾害平均阈值为1134 mm。

连州 2022年“龙舟水”期间共发生 11处地质灾害，其中 7 处（含大型 3 处）滑坡集中在均为红层岩组的连州西北部地区，监测数据表明地质灾害发生前后3日最大日降雨量仅74.3 mm，且无连续2日大于 50 mm 的情况，说明连州“龙舟水”地质灾害均由持续性降雨诱发；连州天子岭大型（灾情为特别重大）滑坡地质灾害发生于两边高中间低的“山窝”地貌，自然山体坡度 15°~20°，岩性为泥岩，属红层岩组，岩层平缓；滑体地表存在积水，滑坡前缘有水源源不断流出；发生时累计降雨量为 773.2~806.9 mm；连州发生其他小—大型地质灾害累计降雨量为 660.2~698.9 mm（朱江等，2022^②）。研究表明持续性强降雨过程容易产生群发性地质灾害，通过渗入红层岩组的砂泥岩接触界面或软弱夹层，长期泥化或饱水软化使底滑面强度大幅降低，是导致大型推移式滑坡发生的主要原因（许强和唐然；2023），天子岭大型滑坡特征相符，初步判断由上述原因诱发。

a—地质灾害发生灾害当日及前5日降雨量最大值分布图；b—地质灾害发生于最大降雨当日的日降雨量分布图；c—地质灾害发生于最大降雨量次日的日降雨量分布图；d—灾害发生于最大降雨量当日和次日的前期（6日）累积降雨量分布图

3.3.4 2022年“龙舟水”地质灾害降雨过程分析

通过 2022 年“龙舟水”地质灾害降雨过程分析可知，地质灾害发生在最大降雨日次日比例高达 57%，显著高于其他日，其次为当日（图6a）；日降雨量小于 50 mm 时存在诱发地质灾害的可能，日降雨量大于150 mm时，其当日或次日发生大范围地质灾害的可能性较大（图6b，图6c）；诱发地质灾害前期 （6日）累积降雨量小于 300 mm时，发生于最大降雨当日的可能性显著高于次日，而大于 500 mm 时，发生于最大降雨次日的可能性远高于当日（图6d）。数据表明清远市 2022 年“龙舟水”地质灾害在发生时间上与连续强降雨时间高度重合，且地质灾害的发生与强降雨在时间上有一定滞后性。

4 结论

（1）本文通过发育特征数据统计和 GIS 空间分析得出清远市地质灾害和“龙舟水”地质灾害共同发育特征规律：主要发生于土质斜坡，以小型崩塌和滑坡为主，多发于丘陵地区和侵入岩组中，主要分布于佛冈、英德及阳山三地。经验性阈值统计结果表明“龙舟水”降雨阈值是动态变化的，且有总体变高的趋势。

（2）“龙舟水”地质灾害主要由持续性降雨诱发，当持续性降雨显著增强时，山地地区 25°~45°的土质斜坡、碳酸盐类岩组和红层岩组发生地质灾害的比例显著升高。在不考虑人类工程活动影响条件下，累计降雨量越高发生地质灾害的可能性、规模及破坏性越大，地质灾害发生越充分；该地区再次诱发大范围地质灾害的降雨阈值将显著提高，同时持续性降雨诱发地质灾害数量与该地区地质灾害发生充分程度呈负相关。

（3）阳山再次发生大范围的地质灾害的可能性最高，建议将阳山作为市级汛期地质灾害重点防御区，进行监测预警试点，进一步完善监测预警系统。同时由于红层岩组发生大规模及重大地质灾害的可能性较大，汛期若发现变形迹象，建议及时撤离。

（4）持续性降雨期日降雨量大于 150 mm 时，当日或次日发生大范围地质灾害的可能性较大，需注意防范；英德、佛冈、连南、阳山、连州地区“龙舟水” 诱发大范围地质灾害累计降雨量自动预警值建议设为 1080、1030、1000、960 及 560 mm；连州红层地区防范重大地质灾害累计降雨量预警值建议设为670 mm，其余地区红层预警值应适当高于连州红层地区。

致谢 项目实施及论文完成过程中得到了清远市地质环境监测站陈全根，清远市自然资源局罗其高、陈麟，广东省有色金属地质局九四〇队林玮鹏、张建鹏、杨梓聪、范志劲、伍思兴，广东省地质局张军军的帮助；论文摘要翻译得到了韶关学院金昌的指导。同时感谢广东省地质灾害防治协会张建国、广东省地质环境监测总站郑志文、魏平新、李金湘，中山大学刘春莲、陈炳辉，广州市城市规划勘测设计研究院刘伟、华南理工大学宿文姬等专家对资助论文的基金项目提供了诸多宝贵的建议，在此一并表示感谢。

注释

① 刘曼，朱江，王露，杨胜雄，赵晓亮，杨梓聪，黄泽磊，王宁，范志劲，张龙轩，杨隐，伍思兴，覃啟发，于希峰.2023. 广东省清远市地质灾害风险调查评价报告（1∶100000）[R]. 清远：广东省有色金属地质局九四〇队.

② 朱江，刘曼，杨胜雄，赵晓亮，亢亚惠，杨梓聪，范志劲，黄泽磊，周嘉良，覃啟发，伍思兴，于希峰.2022. 广东省连州市地质灾害风险调查评价报告（1∶500000）[R]. 清远：广东省有色金属地质局九四〇队.

参考文献