全國地質災害氣象預警
A. 年國家地質災害氣象預警服務
5.8.1 技術准備
5.8.1.1 工作情況
2008 年度國家級地質災害氣象預警預報服務在 5 月 1 日至 9 月 30 日開展,每日一次。由於汶川地震和台風活動以及強降雨影響,2008 年加強並延續了預警預報值班。5月 13 日以後針對地震災區加密了預報頻次,由每日 1 次增加為 2 ~ 3 次,增加了 60 次。預警預報期也從 9 月 30 日延續到 10 月 4 日( 台風「海高斯」登陸) ,11 月 5 日又增加了 1次,增加了 6 天。
2008 年預警預報值班共 159 天,製作預警預報產品 213 份。在中央電視台發布地質災害預警預報信息 94 次( 其中 4 級 93 次,5 級 1 次) ,在中央人民廣播電台發布 94 次,在中國地質環境信息網上發布 176 次( 3 級以上) ,在國土資源部政府網上發布 94 次。
由於汶川地震區山坡岩土體更加鬆散破碎、餘震不斷、強降雨天氣頻繁出現的情況,加強了地質災害預警預報工作。主要是加密了預報頻次,適度提高了地質災害預報等級。製作地質災害預警預報產品的頻次從每日 1 次增加到每日 3 次,分別在中央電視台早晨 7 點、中午 12 點和晚上 7 點 30 分氣象節目發布,並在中央電視台多個頻道、中央人民廣播電台隨氣象節目一起滾動播出,同時在中國地質環境信息網上實時發布。警示當地居民和搶險救災人員注意防範地震餘震和降雨引發的滑坡、崩塌、泥石流等地質災害; 警示臨時居住帳篷和救災場所的百姓要避開山體斜坡、河流溝口等易發地質災害的部位,提醒沿山路行駛的車輛和行人要注意山體滑坡、崩塌落石和泥石流。
適當增加地質災害氣象預警預報的頻次的工作流程為: 國家氣象中心提出,經與中國地質環境監測院會商後聯合發布。西太平洋洋面生成( 強) 熱帶風暴後,若預測可能影響中國大陸,國家氣象中心提前告知中國地質環境監測院,以便針對東南沿海的地質災害氣象預警預報做好前期准備工作。
5.8.1.2 預警產品計算
( 1) 集成了兩代預警模型
為了便於新舊預警模型並行使用、相互校驗,提高預警預報計算結果的精確性,新的預警預報系統軟體中將第一代預警模型( 臨界雨量模型) 、第二代預警模型( 顯式統計預警模型) 集成在同一系統中( 圖 5.35) 。
第一代預警模型( 臨界雨量模型) : 基於雨量站點的地質災害預報,預警計算在雨量站點上完成,在雨量站點上生成不同等級的預警等級點。
第二代預警模型( 顯式統計預警模型) : 以剖分的網格( 10km ×10km) 為單位,在每個預警網格上計算預警產品值。
圖 5.35 兩代預警模型集成使用
( 2) 可採用分步式計算與一站式計算兩種計算方式
分布式計算主要是分為: 氣象數據自動導入-預報產品計算兩步進行,便於預警產品計算之前先完成下載雨量、數據導入、數據分布查看等操作( 圖 5.36) 。一站式計算: 將數據導入、產品計算從頭到尾一步完成,便於日常預警值班的方便快捷。
圖 5.36 分步式計算與一站式計算兩種計算方式
5.8.1.3 數據管理
( 1) 雨量數據自動下載
當氣象部門將前期實況雨量和次日的預報雨量上傳到 FTP 地址上後,無論是一站式計算,還是分布式計算方式,預報員使用預警軟體時第一步就是直接從 FTP 上下載數據,下載完畢後自動提示,並直接導入軟體系統參加計算。
中國地質災害區域預警方法與應用
( 2) 數據自動備份
根據日常工作需求,軟體實現在計算完成後,完成原始雨量數據的自動備份、預警產品結果的自動備份( 圖 5.37) 。
圖 5.37 數據自動備份
原始雨量數據備份到目錄「D: 2008rain 701」
Copy ftp: / /129.179.10.68 / c-cma / a-forecast /0701 / 整個文件夾。
預警產品結果數據備份到目錄「D: 2008results 701」
Copy 「data publish 」下的 3 個文件:
gt080701.doc; gt080701.txt; 080701.bmp; 080701.jpg;
Copy 「data result 」下的 3 個文件 080701.w l; 080701.w p;
Copy 「data station 80701.w t」
5.8.1.4 數據查詢
數據查詢功能中,除地質背景環境條件查詢( 圖 5.38,首先在圖層管理欄內打開要查詢的地質環境條件數據,然後使用「查看屬性」來查看相應的地質環境條件) 外,本次軟體改進中主要增加了較強大的雨量數據的查詢功能。
雨量查詢功能主要是基於雨量站點的原始查詢、統計查詢以及數據導出等功能。通過右鍵點擊「站點查詢」,即可得到各雨量站點的信息,主要包括: 實況雨量、累計雨量、14 時雨量、條件查詢 4 個選項卡。
圖 5.38 地質背景環境條件查詢
實況雨量: 查詢結果是所選雨量站點的逐日 24h 雨量值( 圖 5.39) 。累計雨量查詢結果是所選雨量站點的逐日累計雨量,系統設計為累計 7d 的雨量。
圖 5.39 雨量查詢窗口
14 時雨量: 查詢結果是當前日期 8 時至 14 時的 6h 實況雨量、經過計算得到的當前日期 14 時至昨日 14 時的實況雨量。
條件查詢: 主要是一些較復雜的定製查詢功能和查詢結果導出功能。可以通過選擇站號、站名、起始日期、終止日期,進行不同時間段各個雨量站點的累計雨量查詢( 圖5.40) 。
圖 5.40 條件查詢
5.8.1.5 預警產品修正
地質災害預警預報產品自動完成後,預報員可根據經驗或會商結果對預警產品進行修正。關於預警產品修正依據方面,增加了分省易發區圖; 產品背景數據補充縣界、縣名以及地貌簡圖。
( 1) 增加了分省( 區、市) 易發區圖( 圖 5.41)
圖 5.41 分省( 區、市) 易發區圖
( 2) 修正了產品背景數據( 圖 5.42,圖 5.43)
圖 5.42 中國地貌底圖
圖 5.43 預警區縣界縣名
5.8.1.6 軟體界面與顯示
軟體界面作了進一步的完善; 圖層顯示標准化等,如不同雨量用不同的顏色大小進行標記; 不同預警等級的顏色也給出相應的顏色顯示標准。
( 1) 軟體界面
從每日預警值班的角度,進一步完善和簡化了預警軟體界面,圖層控制管理窗口使用更加清晰方便( 圖 5.44) 。
圖 5.44 完善後的軟體界面
( 2) 圖層顯示標准化
不同雨量用不同的顏色大小進行標記。關於當日 8 點、14 點雨量顯示的相關約定根據雨量大小( 子圖號均為 34) ( 圖 5.45) :
圖 5.45 8 點實況雨量顯示標准化
≥250mm: 深紅色( 253) ,RGB 為 151 31 23; 子圖寬度和高度均為 60;
100 ~ 250mm: 粉紅色( 183) ,RG B 為 255 0 191; 子圖寬度和高度均為 50;
50 ~ 100mm: 藍色( 5) ,RG B 為 0 0 255; 子圖寬度和高度均為 40;
25 ~ 50mm: 淺藍色( 19) ,RG B 為 135 135 255; 子圖寬度和高度均為 30;
10 ~ 25mm: 綠色( 90) ,RG B 為 0 175 0; 子圖寬度和高度均為 20;
< 10mm: 淺綠色( 7) ,RG B 為 0 255 0; 子圖寬度和高度均為 10。
( 3) 預警等級顏色標准化
( RGB,圖 5.46)
圖 5.46 預警等級顏色標准化
5.8.1.7 矢量化網上發布
將發布的預警產品格式改為矢量化格式,從而實現預警產品查詢的方便快捷和精確定位( 可直接查詢到縣級行政區域) ( 圖 5.47) 。根據需要可實現雨量數據的實時顯示與查詢; 同時,能夠滿足每日多次預警產品的發布需求。
圖 5.47 改進的矢量化網上發布及放大後效果
5.8.2 5 級地質災害警報區
2008 年汛期,共發布了 1 次 5 級預警預報信息。我們對這次預報的地質災害發生情況進行了調查。
5.8.2.1 5 級地質災害預警預報情況
2008 年 7 月 20 日下午,中國地質環境監測院收到中國氣象局的天氣預報: 未來 24 小時( 7 月 20 日 20: 00 ~7 月 21 日 20: 00) 甘肅南部、四川中部和北部、陝西西南局部、寧夏南部局部等地震影響區,以及吉林東南部、遼寧東部有暴雨( 50mm) 。其中甘肅南部局部、四川中部局部和北部局部,以及吉林東南局部有大暴雨( 100mm) 。
針對氣象局降雨預報和預測暴雨地區的地質環境條件,經過與被預警區省級地質災害預警預報技術單位和氣象局會商,我們發布了如下預警預報信息: 今日 20: 00 至明日 20:00,甘肅南部、四川中部和北部、陝西西南局部、寧夏南部局部等地震影響區,以及吉林東南部、遼寧東部局部發生地質災害可能性較大( 3 級) 。其中,甘肅南部局部、四川中部局部和北部局部等地震重災區發生地質災害可能性大或很大( 4 ~5 級) ( 圖 5.48) 。
圖 5.48 7 月 20 日降雨預報等值線和地質災害氣象預警預報區域
5.8.2.2 地質災害發生情況與地質環境條件
根據四川、甘肅國土資源廳地質環境處獲得反饋信息,7 月 20 日晚至 7 月 22 日期間,四川省東南部發生較大地質災害 47 處; 甘肅省南部發生較大地質災害 8 處。
四川省 7 月 20 ~22 日發生的地質災害主要分布在四川省東部和中南部。在地質環境分區上分別屬於盆地東華鎣山平行嶺谷地質環境區和峨眉山高中山地質環境區。
盆地東華鎣山平行嶺谷地質環境區: 以剝蝕構造地形為主,背斜成山向斜成谷,山高谷深,嶺谷相間,山嶺海拔 700 ~1700m,間以石灰岩槽狀谷地或山間小盆地,山間盆地一般海拔 300 ~500m,相對高差 100m 左右。地形坡度 30° ~35°,背斜山地區較陡。侏羅系分布最廣( 達 80%以上) 。地層岩性為泥岩、砂質泥岩、岩屑長石砂岩、粉砂岩不等厚互層組成軟硬相間的岩體主要組合。構造呈北東—北北東走向,由一系列平行的狹長不對稱箱狀背斜組成,斷裂少見。區域地殼屬間歇性面狀抬升,地殼活動較強。區域最大地震震級為 5.75 級,地震基本烈度為Ⅵ-Ⅶ。
峨眉山高中山地質環境區: 以高中山地貌為主,地勢由北向南漸增,海拔 1000 ~3700m,切割深度 500 ~1000m,地形坡度15° ~40°,山坡上緩下陡,山頂圓緩,溝谷狹窄。地層包括下古生界的碳酸鹽岩、變質岩,以及中生界的砂岩、泥岩和火山噴發的玄武岩等。軟硬相間的岩體組合,類型較多,岩層較破碎。構造以南北向的褶皺、斷裂為主,兼有北東向、北西向斷裂切割,地層錯落,岩層破碎,地殼活動較強,地震烈度為Ⅷ度。滑坡、崩塌、泥石流較發育。
甘肅省發生的地質災害主要分布在隴南山地。該地區屬西秦嶺山地,地勢西高東低,海拔 2500 ~4500m,地形強烈切割,水文網發育,相對高差 1000 ~2000m,屬中高山地形。岩土體類型以變質岩岩組、碳酸鹽岩岩組為主,碎屑岩類和黃土零星分布。年平均降雨量一般為600mm,7 ~ 9 月 3 個月降雨量佔全年的 65% ,多暴雨。植被覆蓋率達 30% ~ 46% 。屬於滑坡、泥石流中等-高-極高發育地區。
5.8.2.3 預警預報效果分析
7 月 20 日對甘肅南部局部、四川中部局部和北部局部等地震重災區發布了 4 ~ 5 級的地質災害預警預報。7 月 21 ~22 日,地質災害大量發生,實際發生區在四川東南部和甘肅南部。甘肅南部和中部局部的預報是准確的,四川北部沒有報準的原因是實際降雨發生了偏移。20 日預報的暴雨中心是南部局部、四川中部局部和北部局部等地震重災區,而實際暴雨中心卻落在了四川東南部和甘肅南部以及陝西西南部( 圖 5.49) 。
5.8.3 2008 年預警預報效果分析
本章選取 2008 年 7 月和 8 月的預報情況進行分析。
5.8.3.1 成功預報情況分析
實際計算時,如果當日僅有 1 個預報區,則按 1 個區計算; 如果有多個預報區,則按實際預報區個數計算,3 級、4 級和 5 級區共同參與計算。採用第 3 章 3.7 節建立的計算公式,計算出 2008 年 7,8 月預報准確率( 表 5.11) 。
圖 5.49 7 月 21 日預報降雨、實際降雨與地質災害點分布對比
表 5.11 2008 年 7,8 月預報准確率
表 5.11 列出 7 月共發布 93 個預報區,有 30 個准確預報區,平均預報准確率為32.26% 。8 月共發布 64 個預報區,有 14 個准確預報區,平均預報准確率為 21.88% 。每日預報准確率的變化從 0 ~100%均有,顯示地質災害發生的准確情況具有一定的隨機性,同時與降雨量的情況有一定的關系,是一個復雜的過程,造成預報准確率較低。遇到大范圍強降雨出現時,預報准確率會有所提高。
5.8.3.2 空報情況分析
實際計算時,如果當日僅有 1 個空報區,則按 1 個區計算; 如果有多個空報區,則按實際個數計算,三級、四級和五級區共同參與計算。空報率和准確率之和為 1。採用第 3 章 3.7建立的計算公式,計算出 2008 年 7,8 月空報率( 表 5.12) 。
表 5.12 2008 年 7,8 月空報率
根據表 5.12 空報率的計算結果,7 月的平均空報率為 67.74%,8 月的平均空報率為78.12% ,空報率較大,主要是因為預報降雨與實際降雨偏差較大所致。
表 5.13 2008 年 7,8 月漏報率
2008 年 7 月 20 日預報降雨和實際降雨情況可以看出,兩個預報 100mm 的地區,其中一個降雨量不到10mm,另一個區中最大降雨量僅為40mm,降雨中心完全偏離預報區域,且降雨中心最大降雨量為 73mm,與預報 100mm 相差 27mm( 圖 5.50) 。
圖 5.50 7 月 20 日預報雨量與實際雨量對比圖
5.8.3.3 漏報情況分析
採用第 3 章 3.7 建立的計算公式,計算出 2008 年 7,8 月漏報率( 表 5.13) 。
根據表 5.13 顯示的計算結果,7 月的平均漏報率為 66.87% ,8 月的平均漏報率為86.54% ,漏報率較大,主要是因為地質災害預報是針對比較大的雲團或台風等強對流天氣引起的地質災害的預報准確率較高,而對於局地暴雨等天氣情況引發的地質災害預測較低。
5.8.4 暴雨日數與地質災害
將汛期( 5 ~9 月) 全國暴雨日數與地質災害點分布疊加( 圖 5.51) 。
顯示暴雨日數較大的地區集中分布在廣東南部、廣西南部、湖北東部等地。圖 5.52 暴雨日數分段與單位面積地質災害點統計,災害點密度較大的區域集中在暴雨日數在 3 ~5 日之間,而在暴雨日數 >10 日的區域地質災害點密度並不是最大的,即總體上,暴雨日數分布與地質災害點密度分布對應關系不好。
圖 5.51 2008 年 5 ~9 月全國暴雨日數與地質災害點分布( 台灣省專題資料暫缺)
圖 5.52 2008 年 5 ~9 月全國暴雨日數分段與單位面積地質災害點統計
5.8.5 強降水過程引發地質災害分析
2008 年汛期( 5 ~ 9 月) 全國共有 8 次強降水過程,在地質災害多發區引發了大量的崩塌、滑坡、泥石流等地質災害。
( 1) 2008 年 5 月 25 ~31 日強降水過程
2008 年 5 月 25 ~ 31 日,華南大部,特別是廣西、貴州、廣東局部發生一次強降水過程,過程降水量達 50 ~200mm。在全國多個省份引發了 365 處重大地質災害。其中: 湖南 206處,廣西 32 處,貴州 17 處等( 圖 5.53) 。
圖 5.53 2008 年 5 月 25 ~31 日強降水過程與地質災害點分布( 台灣省專題資料暫缺)
從圖5.54降水量分段與單位面積災害點個數統計來看,過程降水量在50~200mm范圍內,地質災害點密度均較大,特別是過程降水量大於200mm的區域,主要分布在廣西東北部、廣東中北局部地區,地質災害點分布更為集中,密度達7.4處/100km2;過程降水量為150~200mm的區域,覆蓋了貴州、廣西兩省(區)交界地區,密度也較大,達2.8處/100km2。從全國統計來看,5月25~31日88.8%的地質災害點位於累積雨量50~100mm范圍內,全國地質災害點主要是由本次強降水過程引發的。
圖5.54 2008年5月25~31日降水量分段與單位面積地質災害點統計
(2)2008年6月6~19日強降水過程
2008年6月6~19日,在我國的華南大部,特別是廣東、廣西、江西等地持續出現強降水過程,過程降水量達200~800mm。全國多個省份596處災害點。其中:江西147處,廣西126處,湖南88處,廣東55處,浙江33處,雲南23處等(圖5.55)。
圖5.55 2008年6月6日~19日強降水過程與地質災害點分布(台灣省專題資料暫缺)
從圖5.56降水量分段與單位面積災害點個數統計來看,過程降水量在200~800mm范圍內,地質災害點分布最多,佔全國災害點總數的70.5%。過程降水量大於800mm的區域,主要分布在廣東的東南局部,為地質災害不易發地區,沒有災害點出現;過程降水量400~800mm的區域基本覆蓋了廣東、廣西、江西、浙江、安徽等省(區)的山地(地質災害高發區),地質災害分布最為廣泛,地質災害點密度為4.6~6.4處/100km2;過程降水量200~400mm的區域覆蓋了雲南、重慶、湖南等地,地質災害分布廣泛,災害點密度為6.4處/100km2。可見,本次大范圍地質災害的發生主要受到此次強降水過程的控制。
圖5.56 2008年6月6~19日降水量分段與單位面積地質災害點統計
(3)2008年7月6~10日強降水過程
2008年7月6~10日,華南大部、貴州東部、江南中西部、江漢東部、江淮西部、黃淮中東部、吉林北部等地出現了貫穿南北的強降水過程,全國多個省份共76處重大災害點,其中:廣東13處,湖北13處,安徽9處,廣西2處等。
從圖5.57降水量分段與單位面積災害點個數統計來看,隨著過程降水量增大,地質災害點密度明顯呈現增多趨勢,特別是過程降水量介於100~300mm的區域,地質災害分布點密度為0.8處/100km2;過程降水量大於300mm的區域,主要分布在廣東的東南局部,為地質災害不易發地區,沒有災害點出現;過程降水量在0~100mm范圍內,也有大量災害點分布。可見,此次強降水過程分布廣泛,除降水中心災害點個數較多外,在其他降水范圍內仍有很多災害點分布。
圖5.57 2008年7月6~10日降水量分段與單位面積地質災害點統計
(4)2008年7月20~24日強降水過程
2008年7月20~24日,四川盆地、黃淮、江淮等地普降暴雨到大暴雨,過程雨量50~200mm。在多處引發了大量地質災害,其中四川50處,湖北29處,湖南26處,陝西7處,重慶6處,貴州6處等。
從圖5.58降水量分段與單位面積災害點個數統計來看,災害點密度最大的區域過程降水量主要介於100~150mm之間,主要分布在四川、湖北、湖南等地質災害多發區,而在過程降水量更大(>200mm)的區域,災害點密度反倒相對較小,主要是因為這部分區域主要位於山東、河南、湖北等省份的地質災害低易發區。可見山區或者說地質災害多發區的災害發生,主要受到強降水過程的控制,也即只有強降水過程落在地質災害多發區時,地質災害才會大量發生。
(5)2008年7月31日至8月2日強降水過程
2008年7月31日至8月2日,安徽、江蘇局地出現強降水過程,累計降雨量50~200mm,局地250~530mm。最大降雨中心位於安徽的東北局部(>300mm),無災害點發生;次級降雨中心位於安徽南部,為災害多發區,引發災害10處。
圖5.58 2008年7月20~24日降水量分段與單位面積地質災害點統計
從圖5.59降水量分段與單位面積災害點個數統計來看,也反映了這一特點,災害點主要分布在過程降水量100~300mm的區域。在10~100mm覆蓋的其他區域,有一些災害點零星分布。
圖5.59 2008年7月31日至8月2日降水量分段與單位面積地質災害點統計
(6)2008年8月13~17日強降水過程
2008年8月13~17日,長江中上游、江淮地區等地大部分地區出現大到暴雨、局部大暴雨,降雨量普遍在50mm以上,湖北南部和東部、湖南西北部、河南東南部、安徽西部等地有100~200mm,部分地區超過200mm。在湖北、湖南、重慶等地引發大量災害。其中湖南27處,湖北14處,四川12處,貴州6處,陝西3處,重慶2處。
從圖5.60降水量分段與單位面積災害點個數統計來看,災害點密度最大的區域主要集中落於降水量大於200mm的區域,因為該區域位於湖南西北局部地區,降水強度的大幅度集中[24h降水量湖南桑植(164.4mm)、通道(113.4mm)、平江(108.0mm)破歷史同期記錄],引發了大量的群發地質災害。
(7)2008年8月28~29日強降水過程
2008年8月28~29日,湖北、安徽、重慶等地兩天累計雨量一般有50~250mm。在湖北引發了7處,重慶引發了4處地質災害。
從圖5.61降水量分段與單位面積災害點個數統計來看,災害點主要集中分布在過程降水量大於50mm的區域,該區域主要位於湖北、湖南北部、重慶大部兩日累積雨量基本都達到暴雨級別,降雨強度大,地質災害頻發。
圖5.60 2008年8月13~17日降水量分段與單位面積地質災害點統計
圖5.61 2008年8月28~29日降水量分段與單位面積地質災害點統計
(8)2008年9月22~27日強降水過程
2008年9月22~27日,四川省9個縣(市)降了大暴雨;北川縣連續5d出現暴雨;彭山和新都2個縣(市)日降水量突破9月歷史極值。地震災區部分地方道路中斷,山體滑坡和泥石流頻發,重大災害點達40處(圖5.62)。地質災害點密度最大區域位於100~200mm降水量區域,其次為50~100mm區域。
從圖5.63降水量分段與單位面積災害點個數統計來看,災害點主要集中分布在過程降水量100~200mm的區域,主要位於四川西部南北延伸地帶。
5.8.6 台風暴雨引發地質災害分析
2008年汛期(5~9月)全國共有6次台風登陸我國大陸,帶來了豐富強降水,對於崩塌、滑坡、泥石流等地質災害的發生起到了一定的引發作用。
(1)熱帶風暴「風神」(6月25~29日)
6號熱帶風暴「風神」6月25日清晨在深圳登陸。受其影響,廣東、福建、廣西、江西、湖南等地降大到暴雨,在廣東、江西、浙江、廣西等省(區)引發了大量的崩塌、滑坡、泥石流地質災害。
從不同降水量分段的災害點密度來看,過程降水量在50~400mm之間時,災害點分布較多,特別是100~200mm、300~400mm過程降水量時,災害點密度分別達到了1.2處/100km2和1.6處/100km2。而降水量大於400mm的區域主要集中在廣東東南沿海局部地區,災害少發(圖5.64)。本時段的地質災害點主要是由於台風帶來的集中降水引發的。
圖5.62 2008年9月22~27日強降水過程與地質災害點分布(台灣省專題資料暫缺)
圖5.63 2008年9月22~27日降水量分段與單位面積地質災害點統計
圖5.64 熱帶風暴「風神」(6月25~29日)誘發災害點分布統計
(2)熱帶風暴「海鷗」(7月19~20日)
7號熱帶風暴「海鷗」7月15日下午在菲律賓以東海面上生成。17日在台灣省宜蘭縣登陸,18日在福建省霞浦縣再次登陸。受其影響,福建、廣東、浙江、江西等地相繼出現暴雨到大暴雨,在廣東、福建兩省引發了7處滑坡、崩塌、泥石流等小型災害(圖5.65)。
圖5.65 熱帶風暴「海鷗」(7月19~20日)誘發災害點分布統計
本次降水過程具有降水面積相對集中的特點,過程降水量大於50mm的區域面積較小,災害點集中分布在過程降水量100~150mm的局部區域。
(3)熱帶風暴「鳳凰」(7月28日至8月2日)
第8號熱帶風暴「鳳凰」於7月25日下午在西北太平洋洋面上生成,28日早晨在台灣省花蓮登陸,同日22時在福建省福清市再次登陸,登陸時為台風強度(中心附近風力12級)。受其影響,浙江東南部、福建中北部等地普降大到暴雨,部分地區大暴雨或特大暴雨;長江口、福建、浙江等地出現8~10級大風,局部達14級。在安徽、福建、廣東、江西等省份引發了35處群發型地質災害。
過程降水量大於300mm的區域主要集中在安徽東部與江蘇交界地區,屬地質災害不易發區,無災害點分布。而過程降水量在100~300mm的區域主要分布在福建、廣東、安徽南部等地質災害多發區,降水集中,地質背景環境條件脆弱,地質災害大量發生(圖5.66)。
圖5.66 熱帶風暴「鳳凰」(7月28日至8月2日)誘發災害點分布統計
(4)強熱帶風暴「北冕」(8月7~9日)
強熱帶風暴「北冕」8月6日傍晚在廣東省陽西縣沿海登陸,登陸時中心附近最大風力有10級;並於7日下午在廣西東興市沿海再次登陸,登陸時中心附近最大風力有8級。受其影響,華南大部以及雲南普降大到暴雨,局部降大暴雨或特大暴雨,過程最大降水量超過400mm。引發130處地質災害,其中:四川50處,湖北29處,湖南26處,陝西7處,重慶6處,貴州6處等。
從過程降水量分段的災害點密度來看,降水量大於200mm的區域分布在廣西南部的局部區域,地質災害低發。而降水量50~100mm的區域分布在雲南東部、廣西中部、廣東中部等災害多發區,災害點密度達1.4處/100km2(圖5.67)。
圖5.67 強熱帶風暴「北冕」(8月7~9日)誘發災害點分布統計
(5)強台風「森拉克」(9月14~16日)
強台風「森拉克」於9月14日凌晨在台灣省宜蘭縣沿海登陸,登陸時中心附近最大風力為15級(48m/s)。「森拉克」具有發展快、強度強,移動慢、路徑異常,正面襲擊台灣,影響台灣和東海時間長等特點,降水集中在福建東北沿海、浙江東南沿海局部,無典型的台風引發災害報告(圖5.68)。
圖5.68 強台風「森拉克」(9月14~16日)誘發災害點分布統計
(6)強台風「黑格比」(9月23~27日)
強台風「黑格比」於9月24日晨在廣東省電白縣沿海登陸,登陸時中心最大風力達到15級(48m/s)。「黑格比」帶來的強降水過程與強熱帶風暴「北冕」相似,地質災害點密度最大的區域過程降水量介於100~200mm之間,在廣東、廣西、雲南等地引發了大量地質災害(圖5.69)。
圖5.69 強台風「黑格比」(9月23~27日)誘發災害點分布統計
5.8.7 第一代與第二代區域預警系統應用對比
以2007年7~8月和2008年7~8月空間預報准確率核算,前者約為40%,後者約為27%,但後者預警面積僅為前者的四分之一,大大減少了預警區域,等於減少了防災相應成本。
採用兩套系統以2008年5月1~15日實際預警情況開展了對比分析(表5.14)。
表5.14 2008年汛期第一代與第二代區域預警系統應用對比
結論是,第二代預警系統在繼承第一代系統臨界雨量判別優勢的基礎上,突出反映了區域地質環境條件,在預警准確度、精細度等多個方面有較大改進。
B. 中國氣象局連發三個預警,影響地區有哪些
中國氣象局連發三個預警,影響地區有安徽、江西、湖北、湖南、廣東、廣西、重慶、四川、貴州等27省(區、市)。
7月8日18點,中國氣象局發布地質災害氣象風險預警,暴雨橙色預警,山洪災害氣象預警。
1、中央氣象台7月8日18時繼續發布暴雨橙色預警:
預計,7月8日20時至9日20時,江西中北部、福建北部、浙江中南部、上海、湖南中部、貴州中南部、廣西北部、雲南西部和東北部、四川南部以及華北中西部等地有大到暴雨。
其中,江西中部偏東地區、浙江西南部、福建西北部、湖南西南部、貴州東南部等地的部分地區有大暴雨,江西東北部等地局地有特大暴雨(250~280毫米)。上述部分地區伴有短時強降水(最大小時降雨量40~60毫米,局地可超過80毫米),局地有雷暴大風等強對流天氣。
2、水利部和中國氣象局7月8日18時聯合發布山洪災害氣象預警:
預計,7月8日20時至7月9日20時,浙江西南部、福建西北部、江西東部、湖南西部、貴州東部等地部分地區發生山洪災害可能性大,其中,浙江西南部、福建西北部、江西東部局地發生山洪災害可能性很大。請各地注意做好實時監測、防汛預警和轉移避險等防範工作。
3、自然資源部與中國氣象局7月8日18時聯合發布地質災害氣象風險預警:
預計,7月8日20時至7月9日20時,浙江中西部,安徽南部,江西北部,湖北東部和西南部,湖南西部和北部,重慶東南部、四川南部,貴州中部和東部,雲南西部等地發生地質災害的氣象風險較高(黃色預警)。
其中,浙江西部,安徽南部,江西北部,湖北東南部,湖南西部,貴州東部等地的局地發生地質災害的氣象風險高(橙色預警)。請當地居民注意防範降水引發的地質災害,尤其是地質災害隱患點附近區域。
(2)全國地質災害氣象預警擴展閱讀
暴雨、洪澇等災害造成的損失
長江幹流監利以下江段將全線超警,太湖水位繼續上漲。國家防總決定於7月7日16時將防汛Ⅳ級應急響應提升至Ⅲ級。
據應急管理部消息,截至7月8日8時,今年以來洪澇災害造成安徽、江西、湖北、湖南、廣東、廣西、重慶、四川、貴州等27省(區、市)2458萬人次受災,132人死亡、失蹤,116.8萬人次緊急轉移安置,44.3萬人次需緊急生活救助,直接經濟損失490.4億元。
C. 中國地質災害分區預警模型
根據5.4節中中南山地丘陵區試運算過程中的總結修正的思路,在全國7個預警大區范圍內分別完成地質災害潛勢度計算、地質災害預警指數計算,從而實現國家級地質災害氣象預警預報。
5.6.1 分區潛勢度計算
5.6.1.1 權重計算結果
考慮到因子圖層准備情況和時間關系,本次計算中選取了25個因子圖層,在7個大區分別開展計算。各區內因子圖層的權重計算結果見表5.10。從權重計算結果來看具有如下特點:
(1)總體上符合經驗認識
從敏感因子排序來看,中南山地丘陵區(C區),最敏感的因子是地形起伏(權重為0.17);西南部地區(D區),最敏感因子為地震動參數(權重為0.18);黃土地區(E區),最敏感因子為岩土體類型(權重0.09),等等。而鐵路、塔廟宇等因素的敏感度則非常低,甚至很多區的權重為0。
(2)因子權重差偏小
主要是由於選取因子較多(25個),且各因子之間有一定重復,因此造成每個因子的權重相對較小,權重差偏小。25個因子的平均因子權重應為1/25,即0.04,因此當某個因子權重超過0.04時,可以認為該因子為地質災害的敏感因子。
(3)精確程度還有待進一步提高
目前的計算,是在整理現有的地質背景環境資料和歷史災害點資料基礎上,圖層資料的比例尺還相對有限,特別是歷史災害點資料主要是建立在縣市調查數據基礎上的,已調查縣災害點密集,而未調查的縣數據缺失,造成統計分析結果的精確程度有限。
表5.10 分區計算各因子權重結果表
目前的計算,主要旨在探索計算思路,計算結果的精確程度會隨著原始資料的不斷充實而不斷提高。
5.6.1.2 潛勢度計算結果校驗
將各區潛勢度的計算結果,與歷史災害點的分布情況進行對比分析,校驗潛勢度是否能夠體現地質環境的優劣程度。
圖5.20~圖5.26反映地質災害潛勢度值大的區域歷史災害點分布多,地質災害潛勢度值小的區域歷史災害點分布少,即地質災害潛勢度值的大小能夠反映歷史地質災害點的多少,能夠反映地質背景環境條件的優劣。
圖5.20 A區地質災害潛勢度與災害分布對比
圖5.21 B區地質災害潛勢度與災害分布對比
5.6.2 分區預警模型
在全國7個預警大區中,C區(中南)、D區(西南)、B區(華北)災害樣本較多,雨量站點相對稠密,採用統計分析方法,建立了顯式統計的線性回歸模型。
圖5.22 C區地質災害潛勢度與災害分布對比
圖5.23 D區地質災害潛勢度與災害分布對比
圖5.24 E區地質災害潛勢度與災害分布對比
圖5.25 F區地質災害潛勢度與災害分布對比
圖5.26 G區地質災害潛勢度與災害分布對比
A區(東北)、E區(西北黃土)、F區(西北新疆)、G區(青藏高原)由於災害點樣本太少和雨量站點稀疏,匹配到災害點上的雨量誤差較大。不具備統計分析的樣本條件,採用的是潛勢度-雨量經驗方法,即不同潛勢度分段范圍內,根據經驗給定臨界降雨判據。
5.6.2.1 線性回歸模型
將歷史災害點的發生個數作為輸出量,潛勢度值、當日雨量、前期累計雨量作為輸入雨量,進行線性回歸分析,根據統計結果可見,地質災害的發生與地質環境基礎因素(G)、降雨激發因素(Rd,Rp)存在一定程度的線性關系。
根據T值進行預警等級劃分的原則如下:
回歸分析中,輸出量為歷史地質災害點的發生個數;得到預警模型後,T值(預警指數)為地質災害發生可能性大小的量化參數,是地質環境條件與降雨條件綜合作用的量度。根據我國各大區歷史地質災害發生情況以及幾年來地質災害氣象預警預報工作經驗總結,主要通過試運算進行地質災害預警等級劃分。統計分析時將地質災害的嚴重程度按區分為3個級別,並以此3個級別作為預警模型中預警等級劃分的重要參考。同時,具體操作中也考慮了如下4個方面:
1)各大區內,挑選近年來地質災害群發的典型區域,進行預警模型試運算,並將其結果與地質災害點實際發生情況對比分析,從而修正預警等級劃分標准。
2)在典型區域內,分別採用第二代預警系統和第一代預警系統開展預警預報試運算,通過結果對比修正預警等級劃分標准。
3)預警模型中各變數的實際意義與取值范圍。G(潛勢度)為地質環境條件的量化參數;Rd和Rp為降雨條件的量化參數。取值范圍各區有所不同。
4)考慮到地質災害氣象預警預報對於地質災害防治工作的具體作用,在預警預報區域面積的大小方面也有所考慮,此項考慮主要為定性考慮。預警區域面積過大,可能會導致地質災害防治工作中無從參考,預警區域面積過小,可能會導致地質災害多發區域的漏報。
在B,C,D3個區的回歸分析過程和結果如下。
(1)B區
復相關系數:R=0.19;
判定系數:R2=0.16;
得到回歸模型方程為
中國地質災害區域預警方法與應用
根據括弧內的t統計量的值可知:G,Rd,Rp均對地質災害的發生情況有顯著影響。根據F統計量的值F=5.60,可知:回歸方程是顯著的。
通過試運算,根據T值進行分段,確定預警等級。3級(T<10);4級(10≤T<20);5級(T≥20)。
(2)C區
復相關系數:R=0.50;
判定系數:R2=0.48;
得到回歸模型方程為
中國地質災害區域預警方法與應用
根據括弧內的t統計量的值可知:G,Rd,Rp均對地質災害的發生情況有顯著影響。根據F統計量的值F=21.40,可知:回歸方程是顯著的。
通過試運算,根據T值進行分段,確定預警等級。3級(T<10);4級(10≤T<60);5級(T≥60)。
(3)D區
復相關系數:R=0.48;
判定系數:R2=0.45;
得到回歸模型方程為
中國地質災害區域預警方法與應用
根據括弧內的t統計量的值可知:G,Rd,Rp均對地質災害的發生情況有顯著影響。根據F統計量的值F=14.40,可知:回歸方程是顯著的。
通過試運算,根據T值進行分段,確定預警等級。3級(T<18);4級(18≤T<50);5級(T≥50)。
5.6.2.2 潛勢度-臨界雨量經驗方法
(1)A區
根據潛勢度G值,將A區分為3類:
中國地質災害區域預警方法與應用
(2)E區
根據潛勢度G值,將E區分為3類:
中國地質災害區域預警方法與應用
(3)F區
根據潛勢度G值,將F區分為3類:
中國地質災害區域預警方法與應用
(4)G區
根據潛勢度G值,將G區分為3類:
中國地質災害區域預警方法與應用
D. 地質災害調查與預警
一、部署重點
開展我國西南山區、黃土高原、湘鄂桂山區等主要地質災害高易發區地質災害詳細調查,建立典型地質災害監測預警區;完善長江三角洲、華北平原和汾渭盆地地面沉降監測網,開展珠江三角洲、東北平原等地區地面沉降調查,開展京滬、大同—西安等高速鐵路沿線地面沉降與地裂縫詳細調查。
二、部署建議
(一)全國地質災害調查監測綜合評價
1.工作現狀
完成了全國1:50萬以地質災害為主的環境地質調查與綜合研究,完成了700個縣(市)的縣市地質災害調查成果集成,正在開展1640個縣(市)的縣市地質災害調查成果集成。2005年起,開展1:5萬地質災害詳細調查資料庫建設及成果初步梳理工作。開展地質災害氣象預警技術方法研究,逐步提高我國區域地質災害預警預報技術水平。
但隨著詳細調查與監測預警示範的大規模鋪開,需要進一步進行數據的整理、分析與綜合集成,並在研究基礎上編制滿足國家層面需求的系列圖系。
2.工作目標
總體目標:整合地質災害詳細調查成果,分析地質災害發育分布規律,劃定地質災害易發區,搭建綜合研究技術平台和信息化平台,建立全國地質災害資料庫。整合監測預警示範區成果,研究監測預警網路建設模式,形成全國地質災害監測預警信息平台。完善地質災害調查與監測技術規程與技術要求,綜合研究並編制滿足國家需要的地質災害系列圖系。
「十二五」期間:建立地質災害調查與地質災害監測預警成果集成體系。總結地質災害調查成果,開展區域地質災害易發區綜合評價和易發程度區劃。總結地質災害監測預警示範區建設成果,搭建地質災害監測預警信息平台。
「十三五」期間:完善地質災害調查與地質災害監測預警成果集成體系。進一步總結地質災害調查成果,形成全國和省級地質災害易發區綜合評價和易發程度區劃。系統總結地質災害調查與地質災害監測成果,形成全國地質災害早期預警區劃。
3.工作任務
完成全國1:5萬地質災害調查與典型預警示範區建設成果的匯總、集成與綜合研究。搭建1:5萬地質災害調查綜合研究技術平台和信息化平台,建立全國地質災害資料庫。搭建全國地質災害監測預警信息平台,完善早期預警產品發布體系。總結修訂《崩塌、滑坡、泥石流1:50000調查規范》,完成全國地質災害早期預警區劃,編制全國及分省地質災害與地質災害早期預警綜合圖系。
「十二五」期間:對西北黃土高原區、西南山區、湘鄂桂山區、東南沿海地區地質災害高易發區1:5萬地質災害調查成果進行集成,建立1:5萬地質災害調查信息化成果技術要求;完成11個地質災害監測預警示範區成果綜合研究,搭建全國地質災害監測預警信息平台,初步建立全國地質災害早期預警區劃。
「十三五」期間:完成西北黃土高原區、西南山區、湘鄂桂山區、東南沿海地區地質災害高、中易發區1:5萬地質災害調查成果集成,完善1:5萬地質災害調查信息化成果技術要求。完成全國30個地質災害監測預警示範區成果綜合研究,形成建立全國地質災害早期預警區劃。編制完成全國及分省地質災害與地質災害早期預警綜合圖系。
(二)西北黃土高原區1:5萬地質災害調查
1.工作現狀
完成了以省(區、市)為單元的西北省區1:50萬以地質災害為主的環境地質調查、263個縣的1:10萬山區丘陵縣地質災害調查。2005年起,在46個縣近10萬平方千米范圍內開展了1:5萬地質災害調查。
通過開展1:5萬地質災害調查,基本摸清了調查區地質災害分布和發育規律,有力地支持了完善地質災害防治規劃和各項減災防災工作。根據縣市地質災害調查成果,在西北黃土高原區及秦巴山區中,仍有處於地質災害高、中易發區的191個縣近54萬平方千米需要盡快開展1:5萬地質災害調查工作。
2.工作目標
以遙感解譯、地面調查、測繪和工程勘查為主要手段,以縣(區)級行政區劃為基本單元,開展西北黃土高原區及秦巴山區20萬平方千米(191個縣)的1:5萬地質災害調查,基本查明區內地質災害及其隱患的分布、形成的地質環境條件和發育特徵,並對其危害程度進行評價,圈定地質災害易發區和危險區,建立地質災害信息預警系統,建立健全群專結合的監測網路,為減災防災提供基礎地質依據。
「十二五」期間:開展西北地質災害高易發區1:5萬地質災害調查,基本查清區內地質災害分布發育規律,逐步建立地質災害風險控制管理工作體系。
「十三五」期間:繼續開展地質災害高、中易發區1:5萬地質災害調查,查清區內地質災害分布發育規律,形成西北地區地質災害易發區區劃和重點區域地質災害風險管理區劃,顯著提高我國地質災害防治水平。
3.工作任務
開展西北地區地質災害中、高易發區1:5萬地質災害調查;完善地質災害易發性和危險性區劃;健全完善地質災害群測群防體系,建立地質災害空間資料庫。
在已經圈定的地質災害易發區內,以縣為單位採用點、線、面結合,重點和一般調查結合的方式開展1:5萬地質災害調查工作。2015年前優先開展地質災害高易發區及經濟損失較大地區調查,基本覆蓋人員傷亡及財產損失主要地區。2020年前,逐步推進,最終完成西北地區高、中易發區調查。在調查基礎上,完善地質災害易發性和危險性區劃,健全完善地質災害群測群防體系,探索建立地質災害風險評價與風險控制管理工作體系。
「十二五」期間:開展西北黃土高原區地質災害高易發區1:5萬地質災害調查。
「十三五」期間:繼續開展西北黃土高原區地質災害高、中易發區1:5萬地質災害調查。
(三)西南山區1:5萬地質災害調查
1.工作現狀
完成了以省(區、市)為單元的西南山區1:50萬以地質災害為主的環境地質調查、423個縣的1:10萬山區丘陵縣地質災害調查。2005年起,在29個縣(近10萬平方千米)開展了1:5萬地質災害調查。
通過開展1:5萬地質災害調查,基本摸清了調查區地質災害分布和發育規律,有力支持並完善了地質災害防治規劃和各項減災防災工作。根據縣市地質災害調查成果,在西南山區,仍有處於地質災害高、中易發區的190個縣近75萬平方千米需要盡快開展地質災害詳細調查工作。
2.工作目標
總體目標:以遙感解譯、地面調查、測繪和工程勘查為主要手段,以縣(區)級行政區劃為基本單元,開展西南山區、藏東地區75萬平方千米,1:5萬地質災害調查,基本查明區內地質災害及其隱患的分布、形成的地質環境條件和發育特徵,並對其危害程度進行評價,圈定地質災害易發區和危險區,建立地質災害信息預警系統,建立健全群專結合的監測網路,為減災防災提供基礎地質依據。
「十二五」期間:開展西南川滇山區、藏東地區等地質災害高易發區1:5萬地質災害調查,基本查清區內地質災害分布發育規律,逐步建立地質災害風險控制管理工作體系。
「十三五」期間:繼續開展西南川滇山區、藏東地區地質災害高、中易發區1:5萬地質災害調查,查清區內地質災害分布發育規律,形成全國地質災害易發區區劃和重點區域地質災害風險管理區劃。顯著提高我國地質災害防治水平。
3.工作任務
開展西南川滇山區、藏東地區滑坡、崩塌、泥石流等突發性地質災害中、高易發區1:5萬地質災害調查;健全完善覆蓋地質災害中、高易發區的群測群防網路,完善地質災害易發性和危險性區劃。建立地質災害空間資料庫。
在已經圈定的地質災害易發區內,以縣為單位採用點、線、面結合,重點和一般調查結合的方式開展1:5萬地質災害調查工作。2015年前優先開展地質災害高易發區及經濟損失較大地區調查,基本覆蓋人員傷亡及財產損失主要地區。2020年前,逐步推進,最終完成西南山區高、中易發區調查。在調查基礎上,建立完善群測群防體系,完善地質災害易發性和危險性區劃,探索建立區域風險評價與風險控制管理工作體系。
「十二五」期間:開展西南山區高易發區1:5萬地質災害調查工作。
「十三五」期間:繼續開展西南山區高、中易發區1:5萬地質災害調查工作。
(四)湘鄂桂山區地質災害詳細調查
1.工作現狀
完成了以省(區、市)為單元的1:50萬以地質災害為主的環境地質調查、287個縣的1:10萬山區丘陵縣地質災害調查。2005年起,在14個縣近4萬平方千米范圍內開展了1:5萬地質災害調查。
通過開展1:5萬地質災害調查,基本摸清了調查區地質災害分布和發育規律,有力地支持了完善地質災害防治規劃和各項減災防災工作。根據縣市地質災害調查成果,在湘鄂桂山區,仍有處於地質災害高、中易發區的82個縣近20萬平方千米需要盡快開展1:5萬地質災害詳細調查工作。
2.工作目標
總體目標:以遙感解譯、地面調查、測繪和工程勘查為主要手段,以縣(區)級行政區劃為基本單元,開展西南山區、藏東地區1:5萬地質災害調查,基本查明區內地質災害及其隱患的分布、形成的地質環境條件和發育特徵,並對其危害程度進行評價,圈定地質災害易發區和危險區,建立地質災害信息預警系統,建立健全群專結合的監測網路,為減災防災提供基礎地質依據。
「十二五」期間:完成湘鄂桂山地丘陵區20個縣(市)1:5萬地質災害調查,基本查明區內地質災害及其隱患的分布、形成的地質環境條件和發育特徵,並對其危害程度進行評價,為制定防災規劃和減災提供技術支撐。
「十三五」期間:全面完成湘鄂桂山地丘陵區40個縣(市)1:5萬地質災害調查,基本查明區內地質災害及其隱患的分布、形成的地質環境條件和發育特徵,並對其危害程度進行評價,為制定防災規劃和減災提供技術支撐。
3.工作任務
開展湘鄂黔山地區滑坡、崩塌、泥石流等突發性地質災害中、高易發區1:5萬地質災害調查;健全完善覆蓋地質災害中、高易發區的群測群防網路,完善地質災害易發性和危險性區劃。建立地質災害空間資料庫。
在已經圈定的地質災害易發區內,以縣為單位採用點、線、面結合,重點和一般調查結合的方式開展地質災害1:5萬調查工作。2015年前優先開展地質災害高易發區及經濟損失較大地區調查,基本覆蓋人員傷亡及財產損失主要地區。2020年前,逐步推進,最終完成湘鄂黔山地區高、中易發區調查。在調查基礎上,建立完善群測群防體系,完善地質災害易發性和危險性區劃,探索建立區域風險評價與風險控制管理工作體系。
「十二五」期間:開展高易發區1:5萬地質災害調查。
「十三五」期間:繼續開展高、中易發區1:5萬地質災害調查。
(五)東南沿海山區1:5萬地質災害調查
調查區主要包括浙江、福建、安徽、江西四省常年遭受台風襲擊的地質災害高風險區及中低山丘陵區,總面積約12萬平方千米。該區域人口密度高、經濟發達,地質條件復雜,台風和降雨頻繁,地質災害影響嚴重。
1.工作現狀
完成了以省(區、市)為單元的1:50萬以地質災害為主的環境地質調查,以縣(市)為單元的1:10萬丘陵山區地質災害調查約271個縣(市),浙江省開展了小流域1:1萬地質災害調查。初步查明了崩塌、滑坡、泥石流等突發性地質災害分布情況、發育特徵、發育強度及其形成條件和發生規律,對地質災害發生的環境地質條件和發展趨勢進行了區劃及預測評價,調查成果及時為重點縣(市)及區域地質災害防治提供了技術支撐。
雖然浙江開展小流域1:1萬地質災害調查調查,尚未系統開展1:5萬地質災害調查,缺少區域1:5萬地質災害調查資料,目前地質災害防治依靠的是以往1:10萬縣市地質調查資料,地質災害防災工作能力和水平亟待提升。
2.工作目標
總體目標:全面完成地質災害高、中易發區1:5萬地質災害調查工作,查明崩塌、滑坡、泥石流等突發性地質災害分布情況、發育特徵、發育強度及其形成條件和發生規律,對地質災害發生的環境地質條件和發展趨勢進行了區劃及預測評價,調查成果及時為重點縣(市)及區域地質災害防治提供了技術支撐。
「十二五」期間:完成地質災害高易發區1:5萬地質災害調查工作,選擇25處重大地質災害高易發區開展風險管理。
「十三五」期間:完成地質災害中易發區1:5萬地質災害調查工作,選擇15處重大地質災害中易發區開展風險管理。
3.工作任務
以保護人民生命財產和生存環境、保障重大建設工程、重要礦山、國家級或省級旅遊景區建設為目標,開展1:5萬地質災害調查,基本查明地質災害發育及危害現狀、形成條件和形成機理,進行地質災害危險性評價和風險評估;開展區域地質災害監測預警網路建設,建立典型區地質災害監測預警示範;開展重大地質災害調查與風險管理選區及評估;建立區域地質災害數據共享平台。
(六)汶川地震地質災害調查評價
1.工作現狀
開展了工作區在內的青藏高原東南緣的地殼變形、斷裂運動、地震活動研究、活動斷裂和古地震研究、區內區域地殼穩定性研究及一系列的深部地球物理探測研究。從1991年到2006年已在青藏高原東部及鄰區開展了十多年地殼形變監測。震後完成了地震災區地質災害應急調查、詳細調查及對重大災害體的勘察。
但震後地質環境、地應力場及位移場均發生了較大變化,需盡快完成調查。震後地震災區地質災害應急調查、詳細調查及對重大災害體的勘察資料亟待整理。災後恢復重建迫切需要區域穩定性評價及地質災害防治區劃。與地震及地震地質災害相關的關鍵科學問題亟待解決。
2.工作目標
總體目標:以汶川地震為契機,全面開展龍門山地區地震與地質災害詳細調查工作,結合綜合地球物理勘查,摸清龍門山斷裂帶主要特徵;系統總結工作區現代構造運動的地質災害效應規律及地質災害鏈形成機理;揭示龍門山及鄰近構造帶未來地震活動趨勢;了解龍門山及鄰近構造帶的地震工程地質條件;開展區域地殼穩定性和重要場地工程地質穩定性評價;為龍門山地震重災區恢復重建及鄰區重要工程規劃提供地質依據;建設地震地質災害信息系統,為地震災區防災減災和重建規劃服務。
「十二五」期間:完成龍門山地區地震地質災害調查,確定汶川地震發震斷裂和同震斷裂的地表變形特徵,確定活動斷裂深部結構,初步完成青藏高原東緣地殼形變和斜坡動力響應綜合監測及汶川地震災區地脈動測試,建立極震區滑坡形成機理模式及汶川地震區工程岩體穩定性評價與地質災害填圖技術方法,完成地質災害相應成果建設,為汶川地震災後重建提供相關地震地質災害資料和必要的技術支撐。
「十三五」期間:深入研究地震地質災害鏈的形成機理和演化過程,開展區域地殼穩定性評價,總結提升各種地震地質災害調查、監測和評價的技術水平,並促進相關技術方法的推廣應用。
3.工作任務
在廣泛收集利用前期已有相關地質研究資料的基礎上,利用遙感解譯與野外地面調查、深部探測相結合,線路地質調查與重點地段大比例尺填圖調查相結合,新構造運動特徵定性分析與斷裂活動時域及強度定量測試分析相結合,內動力與外動力地質作用調查相結合,物理模擬模擬與數值模擬相結合,對工作區活動斷裂特別是發震斷裂及其災害效應進行定量—半定量評價;基於青藏高原東緣地殼形變和斜坡動力響應綜合監測,以及對地震動力與地質災害相關性的多方位綜合調查和研究(模擬試驗、常規和非常規岩土工程特性試驗等),分析龍門山及鄰近構造帶未來新構造運動趨勢及其災害效應,開展汶川地震地質災害關鍵科學問題的深入研究,力圖在典型地震地質災害的成災機理和評價技術方面有所突破。
「十二五」期間:開展汶川地震災區以滑坡、崩塌、泥石流災害為主要內容的1:5萬地質災害調查與測繪;進行龍門山及鄰近構造帶地震工程地質調查評價;開展龍門山及鄰近構造帶活動斷裂調查;開展區域地殼穩定性綜合評價;在龍門山及其鄰近地區開展綜合地球物理探測,取得地震活動帶較詳細的岩石圈結構模型;在青藏高原東緣開展系統的高精度GPS測量與監測,重點開展對龍門山斷裂帶、鮮水河—安寧河—小江斷裂帶及其附近區域的監測。
開展川西地區地震地質及區域構造穩定性研究,研究更加符合斜坡地震動響應客觀實際的地震動穩定性評價方法;通過大型振動台試驗,揭示不同地震波下邊坡的動力響應規律;通過開展汶川地震災區地脈動測試及研究分析,提升對地震及餘震有關的地質災害問題更深層次的研究;在先期地震災區地質災害隱患巡排查工作的基礎上,建立地震滑坡穩定性評價及失穩概率的定量評價模型,對地震滑坡危險程度進行分級,並對其危險性進行分區,形成地震滑坡災害編圖的一套技術方法體系。
「十三五」期間:地震災區地質災害調查和研究成果進行綜合分析研究。
(七)西部復雜山體地質災害成災模式與風險評價
1.工作現狀
西部地區復雜山體區已開展過不同程度的調查工作。其中包括基礎性的1:20萬區域地質圖和1:20萬水文地質圖,及部分區域完成了1:5萬地質填圖。專業性的包括以省(區、市)為單元的1:50萬以地質災害為主的環境地質調查、1:10萬山區丘陵縣地質災害調查。2005年起,部分地區開展了1:5萬地質災害調查。
但由於西部大型山體滑坡成因復雜,只依靠地表普查很難認清成災模式,更難以掌握災害的多米諾效應。如武隆雞尾山滑坡,前期工作已將滑坡區圈定為危險區,但調查成果並沒能對滑坡破壞機理與成災模式作出正確的判斷。武隆雞尾山滑坡、宣漢天台鄉滑坡、馮店垮梁子滑坡多起災難性滑坡災害的發生,表明在西部山區復雜斜坡地帶,存在隱蔽性極高、突發性強、成因機理復雜、災害隱患極大的特殊類型滑坡。這些滑坡成災機理、致災模式亟待研究。
2.工作目標
總體目標:以西部復雜山體為研究對象,依託已有調查成果,全面開展西部復雜山體成災機理研究。開展地質災害成災模式調查、成災條件與機理研究、致災模式與機理研究、重大災害防治對策研究。初步摸清西部地區地質災害成因機制,建立西部復雜山體災害識辨方法、完善災害評價體系、提出區劃防治建議,為主動防災服務。
「十二五」期間:完成烏江流域、清江流域、三峽庫區等西南山區復雜山體滑坡和黃土地區灌溉型滑坡、秦巴山區淺表層滑坡的形成機理和成災模式研究;完成西部復雜山體特大地震滑坡的致災范圍預測研究;完成復雜山體滑坡的快速加固技術及復雜山體滑坡的遙感早期識別技術研究;建立融合重大地質災害識別、穩定性判定、致災模式判別、監測防治措施的防災體系。
「十三五」期間:深入研究復雜山體地質災害鏈的形成機理和演化過程,完善融合重大地質災害識別、穩定性判定、致災模式判別、監測防治措施的防災體系,總結提升各種地質災害調查、評價、監測和防治的技術,並促進相關技術方法的推廣應用。
3.工作任務
「十二五」期間:在重大地質災害易發的烏江流域、清江流域、三峽庫區、西部山區、秦巴山區和黃土地區選擇有代表性的滑坡,通過調查、勘察及試驗,深入研究這些地區滑坡形成原因、運動機理及致災模式,完善災害發育特徵認識,構建主動防災體系。
通過對西部復雜山體地震滑坡三維物理模擬、多種三維數值模擬、變形破壞過程分析以及滑坡動力學分析等分析手段,對滑坡的影響范圍進行深入探討。開展微型組合抗滑樁、土工合成擋牆、快速注漿、預制格構等地質災害快速加固技術的研究,並開展快速加固技術應用示範及加固效果監測分析,開展遙感早期識別技術研究等關鍵問題研究,提升主動防災能力。
「十三五」期間:開展西部復雜山體地質災害成災模式與風險評價綜合研究。
(八)典型地質災害監測預警與示範推廣
1.工作現狀
完成了長江三峽庫區滑坡等地質災害GPS控制監測網建設。初步建立四川雅安、重慶巫山、雲南哀牢山等8個代表不同突發性地質災害類型的監測預警示範區。解決了地質災害實時監測、實時傳輸、預警產品快速發布等多項關鍵技術。2003年開始,開展了全國和省級尺度的汛期地質災害氣象預警,取得了良好的效果。研製了三維激光微位移監測系統、滑坡微震自動連續觀測系統、滑坡監測多媒體網路遠程監控技術、FBG滑坡監測解調設備、地質災害光導監測儀等多項技術與設備。研製了適用於地質災害群測群防的系列儀器,已推廣20萬套,並在「5·12」抗震救災工作中發揮了重要作用。
健全監測預警網路,形成覆蓋我國主要災害類型的國家級地質災害監測工程示範區,進一步開發實用監測預警設備是下一步工作的重點。
2.工作目標
建立30個國家級地質災害監測工程示範區,對地質災害高風險區的重點區域實施專業監控,不斷提高預測預警水平,推動區域地質災害監測工作,為全國地質災害綜合預警提供依據。研製系列監測預警儀器和防治技術設備,不斷完善突發性地質災害監測數據採集、傳輸與分析管理技術,為突發性地質災害監測和減災防災提供技術支持。
「十二五」期間:完成11個典型地質災害監測預警示範區建設,建立區內有效的地質災害預警系統。
「十三五」期間:全面完成地質災害高易發區30個典型區域國家級專業監測工程示範區建設。
3.工作任務
以地質構造背景、氣候條件和地質災害發育規律為基礎,選擇典型地質災害區域建設地質災害監測預警示範區,研究探索不同地質災害區地質災害監測預警技術工作方法,為減災防災提供技術支持。根據1:5萬地質災害調查成果,優先考慮有代表性、工作基礎較好、示範作用明顯的區域開展工作。協助地方開展全國山地丘陵區縣(市)地質災害群測群防早期預警能力建設。
在地質災害高易發區30個典型區域建立國家級專業監測工程示範區,完善監測內容、建立監測網路。開展全國山地丘陵區縣(市)地質災害群測群防早期預警能力建設,為已經確認的5萬余處群測群防地質災害隱患點,安裝自動監測報警儀器。
開展簡易監測儀器研發與示範、實時監測新技術研究與示範、監測技術平台建設。
「十二五」期間:在突發性地質災害高易發區,根據不同地質災害類型,選擇建設完善燕山山地滑坡泥石流監測預警區、遼東南中低山泥石流區等11個典型區域地質災害監測預警區。
建設區域地質災害群測群防網路,對2萬處隱患點進行簡易儀器自動觀測。
「十三五」期間:繼續加強突發性地質災害高易發區專業監測示範工程建設,完成長白山崩塌滑坡、天山谷地降雨—融雪型滑坡泥石流等19個區域突發性地質災害監測預警區建設。
建設區域地質災害群測群防網路,對1萬處隱患點進行簡易儀器自動觀測。
(九)全國地面沉降調查與監測
1.工作現狀
初步完成長江三角洲地區、華北平原、汾渭盆地等重點地區地面沉降和地裂縫調查10萬平方千米,基本查明該地區發生的地質背景和地面沉降分布規律,基本建立以基岩標、分層標和GPS、水準測量為主的區域地面沉降立體監測網路,在上海、江蘇和北京地面監測站,實現了監測數據自動採集、傳輸,初步建成地面沉降地理信息系統,為制定科學的地面沉降防治措施打下了良好的基礎。
存在問題主要包括:地面沉降發展的趨勢加劇,防治任務艱巨;地面沉降調查工作程度不平衡;監測網路需要進一步完善,監測技術有待進一步提升;重大工程面臨地面沉降的威脅。
2.工作目標
建成平面以GPS監測和水準測量為主,垂向以分層標、基岩標及地下水監測為主,以及空間遙感觀測技術(In SAR)監測為主的地面沉降立體綜合監測體系,實現對地面沉降的有效監控。
「十二五」期間:完成我國所有地面沉降區、城市及重要交通干線地面沉降調查。在主要地面沉降區建成平面以GPS監測和水準測量為主,垂向以分層標、基岩標及地下水監測為主,以及空間遙感觀測技術(In SAR)監測為主的地面沉降立體綜合監測體系,基本實現對主要沉降區地面沉降的有效監控。
「十三五」期間:在所有地面沉降區建成平面以GPS監測和水準測量為主,垂向以分層標、基岩標及地下水監測為主,以及空間遙感觀測技術(In SAR)監測為主的地面沉降綜合監測體系,實現對所有地面沉降區地面沉降的有效監控。完成所有地面沉降區地面沉降風險管理與區劃,為制定科學的地面沉降防治措施打下堅實的基礎。
3.工作任務
利用In SAR等現代化監測技術,完善長江三角洲、華北平原、汾渭盆地地面沉降監測網,並繼續進行監測;開展珠江三角洲、東北平原等地面沉降工作空白區地面沉降調查,建立地面沉降監測網路;和鐵道部、交通部等部門密切合作開展重大工程區地面沉降調查與監測;結合區域地質環境背景和區域經濟發展布局,開展地面沉降災害風險評估,制定分區地面沉降控制目標和管理措施。
「十二五」期間:開展安徽阜陽、松嫩平原、珠江三角洲、江漢—洞庭湖平原等一般地面沉降區1:10萬的地面沉降調查5000平方千米;繼續對長三角、華北平原、汾渭盆地等主要沉降區進行地面沉降監測。
長江三角洲地區:開展江浙兩省沿海平原等以往工作較薄弱地區包括淮安、揚州、泰州、南通、紹興、台州地區的1:25萬地面沉降災害調查,重點城市1:5萬地面沉降災害調查。
華北平原:對前期工作薄弱的地區開展1:5萬地面沉降調查工作;基本覆蓋以開采地下水為主要水源的平原地區。
汾渭盆地:開展汾渭盆地陝西咸陽、渭南和榆次、臨汾及運城等重點城市的地面沉降地裂縫災害調查。
繼續對長三角、華北平原、汾渭盆地等主要沉降區進行地面沉降監測與風險管理。
「十三五」期間:重要地面沉降區監測。
長江三角洲地區:完善地面沉降監測網路,每年定期開展In SAR地面沉降監測。
華北平原:完善地面沉降監測網路,每年定期開展In SAR地面沉降監測。
汾渭盆地:完善地面沉降地裂縫監測網路,每年定期開展山西地面沉降監測。每年定期開展In SAR地面沉降監測。
一般沉降區地面沉降監測。即安徽阜陽、松嫩平原、珠江三角洲、江漢—洞庭湖平原等一般地面沉降區地面沉降In SAR監測。
重大工程地面沉降調查與監測。主要開展涉及華北平原、汾渭盆地和長三角地區三個地面沉降防治規劃區的主要高速鐵路建設項目的地面沉降災害防治工作,包括:全線位於汾渭盆地的大同—西安高速鐵路、跨華北平原和長三角地區的京滬高速鐵路。
E. 國土資源部中國氣象局關於進一步推進地質災害氣象預警預報工作的通知
國土資發〔2011〕135 號
各省、自治區、直轄市及計劃單列市國土資源主管部門,氣象局,中國地質環境監測院、國家氣象中心、中國氣象局公共氣象服務中心:
為深入貫徹落實 《國務院關於加強地質災害防治工作的決定》 (國發 〔2011〕20 號)、《國務院辦公廳關於加強氣象災害監測預警及信息發布工作的意見》(國辦發 〔2011〕33 號)和 《國土資源部與中國氣象局關於深化地質災害氣象預警預報工作合作的框架協議》有關精神,進一步推進全國地質災害氣象預警預報工作,現就有關事項通知如下:
一、共同推進地質災害氣象預警預報體系建設
地方各級國土資源、氣象部門要根據地質災害實際情況,圍繞地質災害防治氣象服務需求,採用多種方式,爭取多方支持,依託現有資源,共同推動在地質災害易發區建立綜合的地質災害氣象觀測站網,加快對易發區及周邊地區氣象觀測站的升級改造,加強對已建氣象設施的維護和保障,使氣象觀測設施處於良好運行狀態,以滿足地質災害易發區市 (地、州)、縣 (區、市)的地質災害氣象預警預報工作順利開展的需要。
二、健全完善地質災害氣象預報預警信息共享平台和應急聯動工作機制
地方各級國土資源、氣象部門加快建設地質災害監測預警信息和氣象預報預警信息的共享平台,建立會商機制,共同發布地質災害氣象預報預警信息。要建立應對惡劣天氣特別是突發強降雨等極端氣象條件的應急聯動工作機制。國土資源部門應根據地質災害氣象預警信息,加強應急值守,一旦發生 4 級以上地質災害氣象預警的災害性天氣,要及時啟動相關應急預案,切實做好應對防範工作。氣象部門應加強 4 級以上地質災害氣象預警災害性天氣的監測、預報、預警和服務保障工作,根據國土資源部門提供的地質災害發生情況,組織開展加密觀測和針對性的預報服務會商,及時提供氣象服務信息,並提出相關防範意見和措施建議。要依託現有通信專線,進一步加強雙方信息數據共享,重點加強地質災害易發區監測、災害數據的充分共享。要進一步加強應急聯動能力建設,完善雙方信息互通制度,拓展災害應急聯動方式渠道,豐富應急聯動技術手段。雙方要明確各自的責任部門、聯絡人員及聯系方式,做到責任到人。
三、大力推進地質災害氣象業務標准體系建設
要加強科研和聯合攻關,大力推進地質災害防治氣象業務標准體系建設,不斷提高地質災害氣象監測預警預報精細化水平。地方各級國土資源、氣象部門要聯合制定地質災害易發區氣象觀測站建設安裝、運行維護、檢測校準、通訊協議、信息交換共享、預報服務產品製作、信息發布等方面的規范和標准,充分利用各自的資源和技術優勢,形成合力,共同加快相關標准和規范的編制工作,促進地質災害氣象業務的規范化發展。聯合加強對各級地質災害氣象預警預報業務人員的培訓,提高業務水平和能力。要針對地質災害突發性強等特點,聯合研發 6 小時間隔的地質災害氣象預警預報產品,逐步開展地質災害短時臨近預警預報業務。要積極推動基層地質災害氣象預警預報工作的深入開展,推進福建省泉州市、雲南省玉溪市和三峽庫區地質災害監測預警示範區建設,深入開展精細化地質災害氣象預警預報試驗研究,探索積累經驗並在全國推廣應用。
四、全面提高地質災害氣象預警信息發布能力
地方各級國土資源、氣象部門要積極爭取地方政府和有關部門的大力支持,不斷加強易災地區特別是偏遠山區、學校、農村等地區的地質災害氣象預警及氣象災害信息發布傳播設施建設,努力拓寬預報預警信息覆蓋范圍。要加強與廣電、電信、城建等部門的聯系與合作,通過建立協同高效的聯合響應機制,利用電視和電台、手機簡訊、城區顯著位置電子廣告牌等設施及時發布地質災害氣象預報預警信息,保證預報預警信息渠道暢通、播發及時。
五、積極探索建立多樣化的地質災害防治合作模式
地方各級國土資源、氣象部門要根據各地特點和需求,積極探索建立符合本地實際的地質災害氣象業務發展長效合作機制,建立多方參與、權責明晰的地質災害氣象監測系統建設、運營維護與服務提供模式。對於面向公眾的災害性天氣預報預警、實況監測信息等服務,屬氣象部門公益服務范疇的,由各級氣象部門無償提供。對於相關部門和單位提出的個性化地質災害氣象服務需求,由氣象部門按照有關規定通過協議方式予以提供。
國土資源部 中國氣象局
二〇一一年九月八日
F. 滑坡、泥石流地質災害氣象預警預報
氣象因素是誘發滑坡、泥石流等地質災害的關鍵因素,開發基於Web-GIS和實時氣象信息的實時預警預報系統,實現地質災害實時預警預報與網路連接的地質災害預警預報與減災防災體系,對可能遭受的地質災害進行實時預警預報,及時廣泛地發布預警信息,有利於實現科學高效、快速地開展災害防治,從而最大限度地減少災害損失,保護人民生命財產安全,變被動防治為主動防治地質災害。
一、滑坡、泥石流地質災害氣象預警預報的主要依據
區域地質災害(滑坡、泥石流等)空間預測主要是圈定地質災害易發區,也就是前面論述的地質災害危險性評估與區劃。在區域地質災害空間預測的基礎上,結合實時的氣象動態信息,分析研究滑坡、泥石流等地質災害的主要誘發因素,研究同一地質環境區域,在不同氣象條件下發生地質災害的統計規律和內在機理,通過確定有效降雨量模型、降雨強度模型、降雨過程模型的臨界閥值,建立基於實時動態氣象信息的區域地質災害預警預報時空耦合關系,從而對區域性的滑坡、泥石流等地質災害進行危險性時空預警預報。
根據研究區域的地質條件、災害調查情況、氣象條件等,劃分地質災害易發區等級,統計已發生滑坡、泥石流等地質災害與有效降雨量、24小時降雨強度的相關性,確定出不同易發區不同等級的臨界降雨量(I、II),作為判別分析的閥值,確定降雨量危險性等級。降雨量小於I級臨界降雨量的為低危險性,降雨量介於Ⅰ-Ⅱ級臨界降雨量之間的為中危險性,降雨量大於II級臨界降雨量的為高危險性。
將各單元的有效降雨量與臨界有效降雨量進行對比,確定出各單元的降雨量危險性等級,將降雨量危險性等級和地質災害易發區等級進行疊加,疊加結果見表3-4和圖3-2,對應於4個不同的易發區把地質災害預警預報等級劃分為5級:其中,3級及3級以上為預警預報等級,5級為預警預報區的最高等級,1級和2級為不預警區,不同的預警預報等級採用不同的顏色予以表示。3級預警區是指應加強對災害點的監測地區;4級預警區是指應密切加強對災害點監測的地區,採取一定的防範措施;5級預警區是指應全天對災害點進行監測,直接受害對象尤其是住戶和人員在必要時應該採取避讓措施。在預警預報中,3級為注意級,4級為預警級,5級為警報級。
表3-4 地質災害預警區等級劃分表
圖3-2 區域地質災害宏觀預警構建思路示意圖
我國自2003年開展全國地質災害氣象預警預報工作以來,一些專家學者就致力於預警預報模型方法的研究與探索,主要經歷了兩個階段。
第一階段,2003~2006年,採用的是第一代預警方法,即臨界雨量判據法。該方法的主要原理是根據中國地貌格局、地質環境特徵及其與降雨誘發型崩滑流地質災害關系統計分析結果,以全國性分水嶺、氣候帶、大地構造單元和區域地質環境條件,進行一級分區;以區域分水嶺、歷史滑坡泥石流事件分布密度、地形地貌特徵、地層岩性、地質構造與新構造運動、年均降雨量分布等,進行二級分區;將全國劃分為7個預警大區、74個預警區;並分區開展歷史地質災害點與實況降雨量之間的統計關系,確定各預警區誘發滑坡泥石流災害的臨界雨量,建立預警預報判據模板(圖3-3);利用全國地質災害資料庫和縣市調查信息系統中的地質災害樣本和中國氣象局提供的降雨資料,通過統計分析,確定地質災害發生前的1日、2日、4日、7日、10日和15日的臨界雨量作為判據模板,建立地質災害氣象預警預報模型,開展地質災害預警預報。
圖3-3 預警預報判據模板
第二階段,即第二代預警方法。2006~2007年,「全國地質災害氣象預警預報技術方法研究」項目設立,開展了全國地質災害氣象預警預報方法升級換代的研究工作。劉傳正教授提出了地質災害區域預警理論的三分法,即隱式統計預報法、顯式統計預報法和動力預報法;並提出了顯式統計預警方法(稱為第二代預警方法)設計思路。該方法改進了第一代預警方法中僅依靠臨界過程雨量方法的局限,實現了臨界過程降雨量判據與地質環境空間分析相耦合。2007年該項工作取得初步研究成果,經完善後已在2008年全國汛期預警工作中正式使用。
根據地質災害區域預警原理和顯式預警系統設計思路,具體預警模型建立過程如下:
(1)地質災害預警分區。將全國分為7個預警大區,分區建立預警模型。
(2)地質災害氣象預警信息圖層編制。充分考慮地質災害發生的地質環境基礎信息、地質災害歷史發生實況等,共編制預警信息圖層30個。
(3)地質災害潛勢度計算。探索一條計算地質災害潛勢度的計算方法,根據歷史地質災害點分布情況,採用不確定系數法計算地質環境CF值、採用項目組創新提出的權重確定法確定權重,從而計算地質災害潛勢度。
(4)統計預警模型建立。以10km×10km的網格進行剖分,將地質災害潛勢度、歷史災害點當日雨量、前期雨量作為輸入因子,地質災害實發情況作為輸出因子,採用多元線性回歸方法,建立預警指數計算模型,從而確定預警等級。
二、美國舊金山灣滑坡泥石流氣象預警系統
目前世界上滑坡泥石流災害氣象預警主要是依據美國舊金山灣滑坡泥石流預警系統提出的臨界降雨閥值的方法。該系統在1985年至1995年期間運行了10年,後因種種原因被迫關閉。它是世界上運行時間最長的滑坡泥石流預警系統,其經驗值得思考。
Campbell從1969年開始研究洛杉磯滑坡發生機制,1975年提出了建立基於國家氣象局(NWS)降雨預報和(前多普勒)雷達影像的洛杉磯泥石流預警系統的設想。Campbell指出,泥石流預報還是可能的,可通過降雨強度和持續時間的監測,並與根據降雨-滑坡發生概率的關系所建立的臨界值進行比較,進行泥石流災害等級的等級預報。一旦超過臨界值,就要對居住在山腳下的居民發出預警,撤離危險地,最大程度地減少災害損失。Campbell提出的泥石流預警系統由以下方面構成:①雨量計觀測系統,記錄每小時的降雨量;②具有能夠識別暴雨地區降雨強度中心的氣象編圖系統;將降雨數據標繪在地形(坡度)圖及相關滑坡影響圖上;③實時採集數據和預警管理和通訊網路。
1982年1月初,災難性暴雨襲擊了舊金山灣地區,引發了數以千計的泥石流及其他類型的淺層滑坡。經濟損失達數百萬美元,25人死亡。盡管該地區的人們得知暴雨預報,但並沒有得到任何關於滑坡、泥石流的警報。盡管Campbell提出的建議沒有在舊金山灣地區得以實施,但1982年的這場災難性事件使得建立泥石流預警系統變得十分緊迫和必要。
圖3-4 加州La Honda的泥石流降雨臨界線
Cannon和Ellen(1985)建立了加州La Honda的泥石流降雨臨界線(圖3-4)。他們用年均降雨量(MAP)對臨界降雨持續時間和臨界降雨強度進行了修正(標准化),即將臨界降雨強度修正為臨界降雨強度/年均降雨量(MAP)。他們建立的滑坡降雨臨界值是舊金山灣地區泥石流預警系統的基礎。1986年2月舊金山灣地區連降暴雨,美國地質調查局和國家氣象局聯合啟動了泥石流災害預警系統,通過NWS廣播電台系統發布了兩次公共預警。這是美國首次發出的泥石流災害預警。該次暴雨引發了舊金山灣地區數以百計的泥石流,造成1人死亡,財產損失達1000萬美元。如果不是預警系統的准確預報,損失將會更加嚴重。
1986年的泥石流災害預警是根據Cannon和Ellen(1985)確定的經驗降雨臨界值發布的。1989年Wilson等人在該經驗降雨臨界值的基礎上,建立了累積降雨量/降雨持續時間關系曲線,對不同的規模和頻率的泥石流確定不同的臨界值降雨量。據此USGS滑坡工作組進行泥石流災害預報。
Wilson自1995年一直研究困擾早期滑坡預警系統的泥石流降雨臨界值強烈受局部降水條件(地形效應)影響的難題。
如前所述,Cannon(1985)建立的舊金山灣地區的區域泥石流降雨臨界值,試圖用長期降雨量(MAP)來修正地形效應的影響。MAP是用來描述長期降雨氣候條件最常用的參數,可從標准氣象圖中獲得。Cannon建立MAP標准化臨界值,是滑坡預警系統的主要技術基礎。然而,正如Cannon本人所說,在早期滑坡預警系統運行過程中,發現降雨少的地區ALERT系統的雨量數據會產生「假警報」,反映了MAP標准化會出現低MAP地區的不一致性問題。後來Wilson(1997)將舊金山灣地區的MAP標准化方法應用到南加州和美國太平洋西北部地區,出現了明顯的低估或高估降雨臨界值的問題。
降雨量作為參數實際上反映了暴雨規模和頻率兩個綜合作用過程。美國太平洋西北部地區降雨量頻率高但每次降雨量小,導致年均降雨量大;而南加州地區則降雨頻率小但每次降雨量大,結果是年均降雨量小。年均降雨量標准化方法應識別出那些「極端」的降雨事件,即降雨量遠遠超過那些頻率高但降雨量小的暴雨事件。因此,對於估計泥石流降雨臨界值來說,單個暴雨的規模要比降雨頻率重要得多。
長期的氣候作用使斜坡本身達到了一種重力平衡狀態,即斜坡入滲與蒸發及地表排水之間達到了平衡。這種長期的平衡作用過程可能包含著無數已知和未知的機制。斜坡土壤的岩土工程性質、地表排水率及水網分布、本土植被都可能對局部氣候產生影響。Wilson用日降雨規模—頻率分析,重新檢查了年均降水量標准化臨界值的不一致性。在年均降雨量低的舊金山灣地區,泥石流的降雨臨界值高於MAP標准化的預測值。Wilson提出了參考的泥石流降雨臨界值,這有益於研究降雨與地表排水之間的相互作用。Wilson的研究表明,5年暴雨重現率可以代表降雨頻率與侵蝕率的優化組合關系。對三個具有明顯不同降雨氣候模式的不同地區(南加州洛杉磯地區、舊金山灣地區、太平洋西北部地區),採集了觸發致命泥石流災害事件的歷史雨量數據,建立了(引發廣泛泥石流發生)歷史上觸發大范圍泥石流的24小時峰值暴雨降雨量與參考降雨值(5年暴雨重現值)之間的關系曲線(圖3-5)。該關系曲線可用來估計泥石流的降雨臨界值,與Cannon的MAP標准化降雨臨界值相比,特別是可以在更加可靠點的范圍內通過插值估計出特定地點(特別是受地形效應影響的山區)的臨界值。
圖3-5 歷史觸發大范圍泥石流的24小時峰值暴雨降雨量與
盡管舊金山灣地區的滑坡泥石流氣象預警系統在1995年關閉了,但自1995年以來沒有停止對降雨/泥石流臨界值方面的研究。這些研究加深了對降雨、山坡水文條件、長期降雨氣象條件和斜坡穩定性之間相互作用的認識,這將為舊金山灣地區乃至世界其他地區的滑坡氣象預警工作奠定很好的科學基礎。
三、降雨監測與預報
舊金山灣地區滑坡預警系統運行的十年間,當地NWS的天氣預報主要依靠1987年2月發射的氣象衛星GOE-7(1997年被GOES-10所取代)。每隔30分鍾,GOES氣象衛星傳送覆蓋從阿拉斯加灣至夏威夷的北美西海岸雲團圖像。根據這些圖像,當地NWS可以估計出大暴雨的速度、方向和強度。圖像中的紅外波譜圖像還能指示雲團的溫度,它是估計降雨強度的重要信息。另外,地面氣象觀測站可獲得大氣壓、風速、溫度、降雨數據,與衛星氣象數據雨季NWS國家氣象中心提供的長期天氣趨勢預報信息相結合,當地NWS天氣預報辦公室綜合分析這些數據,准備和提供定量天氣預報(QPT),一天發布兩次加州北部和南部地區未來24小時天氣預報。
雨量監測(ALERT)系統能遠距離自動採集高強度降雨觀測數據,並將數據傳送到當地實時天氣預報中心。到1995年,舊金山灣地區ALERT系統已建立了60個雨量觀測站點(圖3-6)。盡管每個站點的建立得到了NWS的支持,但每個站點的設備購買、安裝和維護則由其他聯邦、州和地方政府機構負責。從1985年到1995年滑坡預警系統運行期間,USGS一直負責維護設在加州Menlo公園的ALERT接收器和數據處理微機系統。
要評估即將到來的暴雨是否會引發泥石流災害,要考慮兩個臨界值:①前期累積降雨量(即土壤濕度);②臨近暴雨的強度和持續時間的綜合分析。為此,USGS滑坡工作組在La Honda研究區安裝了淺層測壓計,並對土壤進行了監測。如果測壓計首先顯示出對暴雨的強烈反應,即認為已達到前期臨界值。通常冬至後需幾個星期的時間才能使土壤濕度超過前期臨界值,之後要隨時關注暴雨強度和持續時間是否足以觸發泥石流災害。
圖3-6 1992年舊金山灣滑坡預警雨量監測系統—ALERT
四、泥石流災害預警的發布
當暴雨開始時,開始監測降雨強度,估計暴雨前鋒到來的速度。根據觀測的降雨量,結合當地NWS的定量降雨預測(QPF);與建立的泥石流降雨臨界值進行對比分析,確定泥石流災害的類型和規模。NWS和USGS的工作人員共同參與該階段的工作,向公眾發布三個等級的泥石流災害預警:即①城市和小河流洪水勸告(urban and small streamsflood advisory);②洪水/泥石流關注(flash-flood/debris-flow watch);③洪水/泥石流警報(flash-flood/debris-flow warning)。在1986年至1995年間,多次發布了不同級別的泥石流災害預警。
五、小結
滑坡和泥石流災害的危險性預測主要是通過災害產生條件分析,預測區域上或某斜坡地段將來產生滑坡泥石流災害的可能性,圈定出可能產生滑坡泥石流災害的影響范圍及活動強度。滑坡泥石流災害危險性預測的指標體系結構層次如圖3-7所示,根據滑坡泥石流災害危險性預測的研究對象的差異性,可從三種研究尺度建立滑坡泥石流災害危險性預測指標體系。
圖3-7 地質災害空間預測指標體系結構層次圖
區域性滑坡泥石流災害危險性預測就是通過分析滑坡泥石流災害在區域空間分布的聚集性及規律性,圈定出滑坡泥石流災害相對危險性區域,從而為國土規劃、減災防災、災害管理與決策提供依據。不同的預測尺度對應於不同的勘察階段和研究精度。滑坡泥石流災害危險性區劃對應於可行性研究階段,要求對擬開發地域工程地質條件的分帶規律進行初步綜合評價,確定滑坡泥石流災害作用發生的可能性及敏感性,提交的成果是區域工程地質條件綜合分區圖和地質災害預測區劃圖。
G. 從( )的6月1日起,中央電視台天氣預報節目中正式發布全國地質災害氣象預報預警
從2003年6月1日起,中央電視台天氣預報節目中正式發布全國地質災害氣象預報預警信息.
H. 地質災害氣象風險預警指的是什麼
地質災害氣象風險預警是指在一定地質環境和人為活動背景條件下,專受氣象因素的影響,某屬一地域、地段或地點在某一時間段內發生地質災害的可能性大小。它是真實世界遭受損失可能性的一種狀態,而不是真實發生的一種狀況。由於人類防禦災害能力和實施防災措施的不同,這種可能性的狀態可能發生也可能不發生或部分發生。地質災害氣象風險預警基於地質災害的主要控制因素(地層岩性、地質結構、地形地貌、岩土體類型等)和激發因素(降雨、地震、冰雪消融、人為活動)通過模型運算來開展工作,控制因素是基本條件,激發因素在不同地區或同一地區不同時段、不同地段常常表現出較大差異。