地質災害預警廣播設備

① 地質災害預警的方法類型

區域地質災害氣象預警可利用報刊、電視、廣播、網路等新聞媒體及電話內、傳真、手機短容信等方式;地質災害隱患點預警可利用口哨、銅鑼、高音喇叭等。發生地質災害後，依據嚴重程度、人員傷亡等，政府將由低到高啟動一般(Ⅳ級)、較大(Ⅲ級)、重大(Ⅱ級)、特別重大(Ⅰ級)預警，依次用藍色、黃色、橙色和紅色表示。

② 什麼是地質災害監測預警

地質災害來源於自然和人為地質作用對地質環境的災難性破壞，主要包括崩塌內、滑坡、泥石流、地面塌陷和地裂容縫等。我國是世界上地質災害頻發的地區之一，近年來，關於滑坡、泥石流類災害的研究是行業研究的重點。地質災害的防治常常因為工作的分散，造成標准化程度較差，資源共享較難的問題。

③ 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。

④ 近十年國外主要的地質災害監測系統有那些

四信地質災害抄監測預警系統，通過野外監測站對降雨量、表面位移、泥水位、地聲、次聲、孔隙水壓力、視頻、深部位移、土壓力等要素進行實時監測，使用GPRS/LoRa/3G/4G等通信方式將數據傳輸到管理及監測預警雲平台，為防災減災提供實時信息服務。。
四信地質災害監測預警系統，廣泛應用於滑坡監測預警、泥石流監測預警、地面沉降監測預警、崩塌監測預警等，有效保障地質災害多發地區人民群眾的生命與財產安全。

系統由現場採集層、無線傳輸通信層、預警發布中心3部份組成。
實時監測地質災害多發區的各維度數據，為科技決策提供依據

系統可快速採集、傳輸、計算、分析、存儲各監測點的監測數據，包括雨量、泥水位、地聲、次聲、孔隙水壓力、土體沉降、地表裂縫、深部位移、地下水、土壓力、表面位移、土壤含水量、圖像視頻、電源電壓和環境溫度等，並對數據進行糾錯處理，減少數據誤碼率、提高數據完整率。

⑤ 地質災害預警系統研發

3.1.1 總體思路

3.1.1.1 基本認識

中國地域廣大，地質環境類型復雜多樣，斜坡岩土體含水狀態與滑坡泥石流事件發生的對應關系是復雜的，滑坡泥石流事件與降雨過程的關系具有離散性。因此，盡可能細化預警區域的劃分，對每個預警區的斜坡坡角、坡積層工程地質特徵、植被類型和人類活動方式進行系統研究，得出特定環境地質條件(地層岩性、地質結構、地貌形態、地表植被和人類工程經濟活動等)下引發地質災害的大氣降雨量臨界值，作為地質災害區域預警判據是可行的。

3.1.1.2 預警對象與預警重點區

降雨引發的區域突發性群發型地質災害:崩塌、滑坡、泥石流等。

預警重點區是:

1)威脅山區的鄉鎮、居民點，且無力搬遷的地區;

2)威脅重要工程如橋梁、水壩和電站等地區;

3)威脅線狀工程如公路、鐵路、輸油(氣)管線和輸電線路以及水上交通線等地區;

4)重要經濟區(發達經濟區、工礦區和農業區等);

5)重要自然保護區、自然景觀和人文景觀地區;

6)區域生態地質環境脆弱，且又必須開發的地區。

3.1.1.3 預警類型

突發性地質災害氣象預警可分為時間預警和空間預警兩種類型。

空間預警是比較明確地劃定在一定條件下(如根據長期氣象預報)，一定時間段內地質災害將要發生的地域或地點，主要適用於群發型;

時間預警是在空間預警的基礎上，針對某一具體地域或地點(單體)，給出地質災害在某一時段內或某一時刻將要發生的可能性大小，主要適用於單體如大型滑坡，並有群測群防網路或專業監測網路相配合。

空間預警是減輕區域性、全局性地質災害的有效手段。空間預警是基於地質災害的主要控制因素(如地層岩性、地質結構、地貌形態、地層突變等)和引發因素(如降雨、地震、冰雪消融、人為活動)開展工作，控制因素是基本條件，引發因素在不同地區或同一地區的不同地段常常表現出極大差異。

3.1.1.4 預警等級

根據《國土資源部和中國氣象局關於聯合開展地質災害氣象預報預警工作協議》，地質災害氣象預報預警分為5個等級:

1級，可能性很小;

2級，可能性較小;

3級，可能性較大;

4級，可能性大;

5級，可能性很大;

國家層次發布地質災害預警按以下考慮:

1～2級不發布預報，用綠色和藍色表示;

3級發布預報，用黃色表示;

4級發布預警，用橙色表示;

5級發布警報，用紅色表示。

3.1.1.5 預警時段與地域

預報預警時段是當日20時至次日20時。

預報預警地域是中華人民共和國領土范圍，暫不包括香港特別行政區、澳門特別行政區和台灣省。

3.1.1.6 技術路線

1)把全國劃分為若干預警區域。

2)確定預警判據。對每個預警區的歷史滑坡、泥石流事件和降雨過程的相關性進行統計分析，分別建立每個預警區的地質災害事件與臨界過程降雨量的統計關系圖，確定滑坡泥石流事件在一定區域暴發的不同降雨過程臨界值(低值、高值)，作為預警判據。

3)判定發生地質災害的可能性。接收到國家氣象中心發來的前期實際降雨量和次日預報降雨量數據後，對每個預警區疊加分析，根據判據圖初步判定發生地質災害的可能性。

4)判定預報預警等級。對判定發生地質災害可能性較大或以上等級的地區，結合該預警區降雨量、地質環境、生態環境和人類活動方式、強度等指標進行綜合判斷，從而對次日的降雨過程引發地質災害的空間分布進行預報或警報。

5)製作地質災害預警產品。

6)發送預警產品。將預警產品報請有關領導簽發後，發送國家氣象中心。

7)發布預警產品。國家氣象中心收到預警產品後，以國土資源部和中國氣象局的名義在中央電視台播出。同時，地質災害預警結果在中國地質環境網站上進行發布。

8)發布預警後，預警人員跟蹤校驗預警效果，總結提高預警准確率。

3.1.2 科學依據

根據1990～2002年對突發性地質災害的分類統計，發現持續降雨引發者占總發生量的65%，其中，局地暴雨引發者約占總發生量的43%，占持續降雨引發者總量的66%。也就是說，約2/3的突發性地質災害是由於大氣降雨直接引發的或是與氣象因素相關的，地質災害氣象預警工作是有科學依據的。

3.1.2.1 氣象因素引發地質災害的特點

1)區域性:一般在數百至數千平方公里內出現;單條泥石流的流域面積:≤0.6km²者11.9%;0.6～10km²者61.6%;10～50km²者22.4%。

2)群發性:崩塌、滑坡、泥石流等在某一區域多災種呈群體出現。

3)同時性:巨大災難在數十分鍾—數小時內先後或同時出現。

4)暴發性:滑坡、特別是泥石流的發生具有突然暴發性，宏觀上完好的坡體突然滑塌或「奔流」;當地人稱為「渦旋炮」或「山扒皮」。如陝西省紫陽縣同一地點傷亡人員最多的聯合鄉魚泉村7組(瞬間造成37人遇難)是5個「渦旋炮」同時擊中的結果。

5)後續性:大型滑坡一般出現在降雨過程後期，甚至降雨結束後數天。

6)成災大:造成重大人員傷亡和各種財產損失。

3.1.2.2 氣象因素引發地質災害的成因

1)區域性持續降雨或暴雨使鬆散堆積層達到過飽和狀態。

2)成災地區地形陡峻，坡形變化復雜，坡度25°～70°。

3)地質上具備二元結構，上為鬆散堆積層，下為堅硬基岩，容易在二者的接觸處形成強大滲流帶。

4)鬆散堆積層厚度1～10m，一般1～4m。

5)一般植被覆蓋率較高，在強烈暴雨持續作用下起到滯水作用。

6)居民防災意識薄弱，房屋結構簡易，抗災強度低。房屋大多建在溪溝出山口地段，屬於泥石流的流通路徑。調查發現，雖然滑坡、泥石流災害具有暴發性，但多數地點仍有數小時至數分鍾的躲避時間，因防災基本知識缺乏，以致有的村民在搶運財物過程中喪生。

7)對大型滑坡滯後於降雨過程的機理缺乏科學認識。

3.1.2.3 來自統計學的認識

地質災害具有自然和社會的雙重屬性。理論研究與科學實踐均證明，地質災害具有可區劃性、可監測預警性。

1)分析發現，滑坡的發生在過程降雨量和降雨強度兩項參數中，存在著一個臨界值，當一次降雨的過程降雨量或降雨強度達到或超過此臨界值時，泥石流和滑坡等地質災害即成群出現。

2)不同地區具體一條溝谷的泥石流始發雨量區間為10～300mm，差異之大反映了地質條件、氣候條件等的差異。

3)在降雨過程的中後期或局地單點暴雨達到臨界值時出現突發性群發型泥石流、滑坡等地質災害，滑坡以小型者居多。

4)大型滑坡常在降雨過程後期或雨後數天內出現。

3.1.2.4 區域地質災害的時空分布

據20世紀90年代的調查，我國泥石流的時空分布頻率具有以下特點:

(1)泥石流頻率與地貌

3500m以上的高山佔9%;1000～3500m的中山佔56%;小於1000m的低山佔15%;黃土高原區佔11%。

(2)泥石流頻率與工程地質岩組

變質岩區佔43%;碎屑岩區佔32%;黃土區佔11%;岩漿岩區佔9%;碳酸鹽岩區佔7%。

(3)泥石流發生頻率與年平均降雨量(mm/a)

＜400區域佔10%;400～600區域佔16%;600～800區域佔18%;800～1000區域佔24%;1000～1400區域佔22%;＞1400區域佔10%

(4)泥石流暴發時間(月份)分布頻率

5月:9%;6月:18%;7月:34%;8月:24%;9月:10%

上述統計說明，泥石流主要分布在中低山地區;多出現在易於風化破碎的岩土分布區;年均降雨量過高或過低都不會暴發泥石流;發生時間主要出現在每年的6～8月。

3.1.3 中國地質災害氣象預警區劃

基於我國地質災害類型分布、全國氣候區劃和滑坡泥石流與區域降雨關系的各類研究文獻，編制中國地質災害氣象預警區劃圖。

3.1.3.1 資料依據

基於氣象因素的《中國地質災害氣象預警區劃圖(1∶500萬)》的編制主要依據以下資料:

1)中國泥石流及其災害危險區劃圖(1∶600萬)，

中國科學院成都山地災害與環境研究所，1991

2)中國滑坡災害分布圖(1∶600萬)，

中國科學院成都山地災害與環境研究所，1991

3)中國地質災害類型圖(1∶500萬)，

地質礦產部成都水文地質工程地質中心，1991

4)中國泥石流災害圖(1∶600萬)，

地質礦產部成都水文地質工程地質中心，1992

5)中國滑坡崩塌類型及分布圖(1∶600萬)，

地質礦產部環境地質研究所，1992

6)中國特殊類土及危害圖(1∶600萬)，

中國地質科學院水文地質工程地質研究所，1992

7)中國地形圖(立體，1∶600萬)，地圖科學研究所，1999

8)中華人民共和國氣候圖集，氣象出版社，2002

9)區域降雨資料與滑坡、泥石流關系的各類文獻

3.1.3.2 預警區劃分原則

根據研究需要，在此提出斜坡劃分原理:

1)滑坡和泥石流是在斜坡地區發生的;

2)區域分水嶺的兩坡氣象降雨條件和生態環境是不同的;

3)我國的最大斜坡是帕米爾高原—東海大陸架的多級多層次斜坡;

4)區域斜坡可分為三類:一類是分水嶺到海濱，如後界燕山—魯兒虎山，左界遼河，右界永定河/海河和前界渤海圈閉的區域;二類如大別山—淮河—黃河圈閉的區域;三類如四川盆地周緣區域。

一級區以全國性分水嶺或雪線為界，考慮長時間周期、大空間尺度的氣候區劃和地質地貌環境條件;

二級區主要以重大水系、區域分水嶺、區域氣候、歷史滑坡泥石流事件分布密度、地質環境條件、斜坡表層岩土性質和年均降雨量分布。

3.1.3.3 預警區域劃分

本研究立足全國范圍，暫時提出兩級區劃，共劃分7個一級預警區，28個二級預警區，可以滿足初步工作要求(圖3.1)。

(1)預警區的地質災害特徵

A東北山地平原區

A₁三江地區

圖3.1 中國地質災害氣象預警區劃圖(28個區)(台灣省專題資料暫缺)

佳木斯/牡丹江地區，氣象因素引發地質災害微弱。

A₂東北平原

樺甸/敦化地區以及大興安嶺東麓，氣象因素引發地質災害較弱。

B大華北地區

B₁遼南地區

遼東半島地區(千山)，氣象因素引發地質災害較嚴重。

B₂京承地區

北京北部和河北承德地區，氣象因素引發地質災害嚴重。

B₃晉冀地區

太行山東麓地區，氣象因素引發地質災害較嚴重。

B₄山東丘陵

泰山和膠東地區，氣象因素引發地質災害在小范圍較嚴重。

B₅豫西地區

靈寶/許昌之間和伏牛山北麓地區，氣象因素引發地質災害較嚴重—輕微。

B₆皖蘇地區

大別山北麓和張八嶺地區，氣象因素引發地質災害較嚴重—輕微。

B₇江浙地區

臨安/嵊州地區，氣象因素引發地質災害在小范圍較嚴重。

C中南山地丘陵區

C₁閩浙地區

武夷山/九連山以東地區，氣象因素引發小規模地質災害嚴重。

C₂江西地區

九嶺山和贛南地區，氣象因素引發小規模地質災害嚴重。

C₃豫鄂地區

南陽、神農架、大洪山和大別山南麓地區，氣象因素引發地質災害較嚴重。

C₄湖南地區

湘西和湘南(雪峰山)地區，氣象因素引發地質災害嚴重。

C₅桂粵地區

桂西和兩廣北部地區，氣象因素引發小規模地質災害嚴重。

D西南中高山區

D₁陝南地區

秦嶺南麓和大巴山北麓地區，氣象因素引發地質災害嚴重。

D₂四川盆地

成都平原外的其他地區，氣象因素引發地質災害嚴重。

D₃黔渝地區

黔北和重慶地區，氣象因素引發地質災害嚴重。

D₄滇南地區

滇南和黔南部分地區，氣象因素引發地質災害嚴重。

D₅川滇地區

川西、滇西和滇中地區，氣象因素(含高山融水)引發地質災害極嚴重。

E黃土高原區

E₁呂梁地區

大同—太原—臨汾一線地區，氣象因素引發地質災害較嚴重—輕微。

E₂陝北地區

陝北黃土高原地區，氣象因素引發地質災害嚴重。

E₃隴西地區

隴西和海東地區，氣象因素引發地質災害極嚴重。

F北方乾旱沙漠區

F₁內蒙古東部地區

氣象因素引發地質災害輕微。

F₂阿拉善地區

祁連山北麓、玉門/武威地區，氣象因素(高山融水)引發地質災害較嚴重。

F₃南疆地區

天山南麓、阿爾金山北麓氣象因素(高山融水)引發地質災害較嚴重。

F₄北疆地區

天山北麓氣象因素(暴雨和高山融水)引發地質災害嚴重。

G青藏高原區

G₁藏北地區

氣象因素引發地質災害輕微。

G₂藏南地區

雅魯藏布江及支流流域氣象因素(暴雨和高山融水)引發地質災害較嚴重;藏東南

暴雨引發地質災害嚴重。

(2)一級區域界線標志

A/F大興安嶺—七老圖山

漠河—鳳水山(1398)—古利牙山(1394)—太平嶺(1712)—興安嶺(1397)—巴代艾來(1540)—罕山(1936)—黃崗梁(2029)—七老圖山

A/B雲霧山—長白山

小五台山(2882)—赤城—雲霧山(2047)—七老圖山—阜新—鐵嶺—莫日紅山(1013)—白頭山

B/E太行山—中條山

小五台山(2882)—恆山(2017)—北台頂(3058)—陽曲山(2059)—歷山(2322)—華山(2160)

E/F毛毛山—靖邊—東勝—小五台

海晏—仙密大山(4354)—毛毛山(4070)—景泰—定邊—靖邊—榆林—東勝—豐鎮—小五台山(2882)

EB/DC秦嶺—伏牛山—大別山—括蒼山

海晏—龍羊峽—同仁—鳥鼠山(2609)—武山南—鳳縣—太白山(3767)—首陽山(2720)—秦嶺—華山(2160)—全寶山(2094)—老君山(2192)—太白頂(1140)—雞公山(744)—霍山(1774)—安慶—九華山(1342)—黃山(1873)—桐廬—括蒼山(1382)—北雁盪山(1057)

F/G阿爾金山—祁連山

公格爾山(7649)—慕士塔格山(7509)—賽圖拉—慕士山(6638)—烏孜塔格(6250)—九個達坂山(6303)—阿卡騰能山(4642)—阿爾金山(5798)—大雪山(5483)—祁連山(5547)—冷龍嶺(4849)—毛毛山(4070)

C/D老君山—梵凈山—岑王老山

老君山(2192)—武當山(1612)—大神農架(3053)—建始—來鳳(＞1000)—酉陽—梵凈山(2494)—佛頂山(1835)—雷公山(2179)—岑王老山(2062)—富寧

D/G九寨溝—察隅

武山—九寨溝—雪寶頂(5588)—馬爾康—爐霍—新龍—巴塘—察隅

(3)二級區域界線

A₁/A₂小興安嶺—張廣才嶺—白頭山

呼瑪—大黑頂山(1047)—平頂山(1429)—大青山(944)—大禿頂子山(1690)—大石頭(1194)—甑峰山(1677)—白頭山

B₁/B₂下遼河

B₂/B₃永定河—海河

B₃/B₄黃河

B₄/B₅黃河故道

B₅/B₆淮河—黃河故道

B₆/B₇長江

C₁/C₂武夷山—九連山

黃山(1873)—玉京峰(1817)—黃崗山(2158)—白石峰(1858)—木馬山(1328)—九連山(1248)—龍門

C₂/C₃₄霍山—幕阜山—羅霄山脈

霍山(1774)—九江—九宮山(1543)—幕阜山(1596)—連雲山(1600)—武功山(1918)—井岡山—八面山(2042)—石坑埪(1902)

C₃/C₄長江

C₁₂₄/C₅南嶺山脈

雷公山(2179)—貓兒山(2142)—韭菜嶺(2009)—石坑埪(1902)—雪山嶂(1379)—龍門—飛雲頂(1282)—蓮花山(1336)—神泉港

D₁/D₂₃米倉山—大巴山

九頂山(4984)—廣元—米倉山—大巴山—大神農架(3053)

D₂/D₃長江—重慶—華鎣山—萬源北

D₁₂₃/D₅夾金山—大涼山

雪寶頂(5588)—九頂山(4984)—二郎山(3437)—貢嘎山(7556)—鏵頭尖(4791)—大涼山(3962)—長江—五蓮峰(2561)—陸家大營(2854)

D₃/D₄苗嶺山脈

陸家大營(2854)—黃果樹瀑布—惠水—雷公山(2179)

D₄/D₅烏蒙山—哀牢山—高黎貢山

陸家大營(2854)—黎山(2678)—馬龍—玉溪—哀牢山(3166)—貓頭山(3306)—高黎貢山—(3374)—尖高山(3302)

E₁/E₂呂梁山脈

岱海—管涔山—荷葉坪(2784)—黑茶山(2203)—關帝山(2831)—禹門口

E₂/E₃屈吳山—六盤山脈

景泰—屈吳山(2858)—六盤山(2928)—太白(2819)

F₁/F₂

古爾班烏蘭井—呼和巴什格(2364)—賀蘭山(3556)—香山

F₂/F₃

馬鬃山(2583)—大雪山(5483)

F₃/F₄天山山脈

托木爾峰(7443)—比依克山(7443)—天格爾峰(4562)—博格達峰(5445)—巴里坤山—托木爾提(4886)

G₁/G₂岡底斯山—念青唐古拉山脈

扎西崗—岡仁波齊峰(6656)—冷布岡日(7095)—念青唐古拉峰(7111)—嘉黎—洛隆—邦達—巴塘。

3.1.4 地質災害氣象預警判據研究

3.1.4.1 判據確定原則與資料依據

根據有限研究積累和歷史經驗，滑坡、泥石流的發生不但與當日激發降雨量有關，而且與前期過程降雨量關系密切，本項研究選定1d，2d，4d，7d，10d和15d過程降雨量等6個數據進行統計分析，期望對一個地區氣象因素引發滑坡、泥石流地質災害的原因與臨界雨量判據的確定具有全面認識。

本次研究的資料依據主要有兩方面:

1)中國地質環境監測院建立的全國地質災害調查資料庫中氣象因素引發的歷史滑坡泥石流災害數據(999個);

2)國家氣象中心根據中國地質環境監測院提供的滑坡、泥石流數據，整理提供了731個相關站點15d內歷史降雨量數據。

3.1.4.2 預警區的臨界降雨量判據研究

(1)不同降雨過程代表數據的選定

中國氣象局系統對日降雨量(Q)的預報是按當日20時到次日20時計算，而滑坡、泥石流事件可能發生在此24h的任一時段。

若災害事件在接近24時發生，則基本可對應1d(即當日)過程降雨量;若災害事件在次日0時以後的夜間發生，則對應前一日(2d)過程降雨量更符合實際。因此，本項研究選定的數據代表時段(日:24h)是:

1d過程降雨量:0≤Q₁≤1

2d過程降雨量:1≤Q₂≤2

4d過程降雨量:3≤Q₄≤4

7d過程降雨量:6≤Q₇≤7

10d過程降雨量:9≤Q₁₀≤10

15d過程降雨量:14≤Q₁₅≤15

(2)臨界過程降雨量預警判據圖的建立

根據滑坡泥石流與降雨關系的研究，製作滑坡泥石流與不同時段臨界降雨量關系散點圖，發現散點集中成帶分布，其上界可用β線表示，下界可用α線表示。因此，利用1d，2d，4d，7d，10d和15d等過程降雨量，可以建立地質災害預警判據模式圖(圖3.2)。

圖中橫軸是時間(1～15d)，縱軸是相應的過程降雨量(mm)。我們規定，α線和β線為兩條滑坡、泥石流發生的臨界降雨量線，α線以下的A區為不預報區(1，2級，可能性小、較小)，α～β線之間的B區為地質災害預報區(3，4級，可能性較大、大)，β線以上的C區為地質災害警報區(5級，可能性很大)。

(3)預警區臨界降雨判據圖研究

在28個氣象預警區中，18個預警區可以形成完整的滑坡、泥石流發生的臨界降雨預警判據圖(上限值β線、下限值α線);10個預警區因缺乏資料尚不能形成判據圖，其中，A₁，B₅，F₁和G₂4個區完全缺數據;B₄，B₆，E₁，E₂，F₃和F₄6個區數據不全(只能形成α線或β線，甚至散點)。這10個區主要為滑坡、泥石流不發育區或人口稀疏地區，暫時對全國的預警工作效果影響不大。

圖3.2 預報判據模板圖

代表性數據及曲線舉例

A₂東北平原

中國地質災害區域預警方法與應用

*3個樣本。

A₂氣象預警區判據圖

B₁遼南地區

中國地質災害區域預警方法與應用

*9個樣本。

B₁氣象預警區判據圖

C₁閩浙地區

中國地質災害區域預警方法與應用

*50個樣本。

C₁氣象預警區判據圖

D₁陝南地區

中國地質災害區域預警方法與應用

*45個樣本。

D₁氣象預警區判據圖

D₅川滇地區

中國地質災害區域預警方法與應用

*60個樣本。

D₅氣象預警區判據圖

E₃隴西地區

中國地質災害區域預警方法與應用

*50個樣本。

E₃氣象預警區判據圖

F₂阿拉善地區

中國地質災害區域預警方法與應用

*8個樣本。

F₂氣象預警區判據圖

G₁藏北地區

中國地質災害區域預警方法與應用

*15個樣本。

G₁氣象預警區判據圖

3.1.4.3 預警判據校正

為了提高預警精度，依據以下資料對預警區判據圖進行了校正:

1)中國大陸滑坡、泥石流與降雨關系的各類科技文獻;

2)歷年中國地質災害公報;

3)部分省(區、市)的地質災害年報;

4)全國縣(市)地質災害調查區劃成果資料(主要是福建省);

5)重點地區地質災害專項研究報告等。

檢索發現有13個預警區具有部分滑坡、泥石流與臨界過程降雨量研究資料，有15個預警區暫未收集到或完全缺乏研究資料。

13個具備部分研究資料的預警區分別整理成圖、表，可供確定相應預警區預警級別時參考，或與預警判據圖配合使用。

以C₁區為例，見下表(圖3.3):

圖3.3 C₁區地質災害點分布與臨界降雨量統計關系

3.1.5 預警尺度精度評價

3.1.5.1 預警尺度

(1)空間預警尺度

圖面表示3000km²(基於1∶500萬～1∶600萬地質災害預警區劃圖)。

(2)時間預警尺度

地災預警與氣象預警時間尺度同步。

3.1.5.2 預警精度評價

1)取決於氣象預報精度。目前全國性的氣象預報精度尚不高，特別是對引發泥石流影響明顯的局地單點暴雨的預報有待加強。

2)雨量站點代表性精度。地質災害氣象預警判據圖依賴於氣象站點經(緯)度和地質災害發生點的經(緯)度(距離)的接近程度。

本次資料地質災害災情點的經(緯)度與相鄰氣象站點的經(緯)度之差在0.3°～1.0°之內，也即相差40～50km，反映在平面上即存在約2000km²的誤差。

3)地質環境-氣象因素耦合機制的研究精度。地形坡度、植被、岩土類型、含水狀態、地表入滲和產流等的研究尚很薄弱。

4)人類活動方式、強度與斜坡變形破壞模式尚缺乏科學界定。

3.1.6 地質災害預警產品製作與發布

3.1.6.1 預警產品製作、簽批與發布

1)國家氣象中心提供全國每次降雨過程的天氣預報資料，每天16:00通過適當方式(E-mail)發送前期實際降雨量和次日預報降雨量數據;

2)中國地質環境監測院接到降雨量數據後，根據此數據和預警判據圖對各預警區發生地質災害的等級進行逐個分析和判定;

3)專家會商、分析判定預報預警結果，根據會商後的結果，做出空間預警，在預警圖上劃出預報或警報區，此稱預警產品;

4)領導審定、簽批預警產品;

5)經簽批的預警產品於當天16:30通過適當方式(E-mail)發回國家氣象中心;

6)國家氣象中心接收預警產品，並和天氣預報產品統一製作，配音;

7)中央電視台在當天晚上19:30新聞聯播後播出地質災害氣象預報或警報及等級;

8)預報或警報地區的有關省級地質環境監測總站應在預警發出24h至48h內，向中國地質環境監測院反饋預警效果校驗結果;

9)中國地質環境監測院分析研究預警效果校驗結果，改進預警判據，逐步提高預警精度。

3.1.6.2 預警產品發布形式

(1)中央電視台發布播出

預警產品署名:國土資源部

中國氣象局

模擬預報詞:

今天晚上到明天白天，××地區發生地質災害的可能性較大，請注意防範。

(2)中國地質環境信息網站發布

主要供專業人士和政府管理部門參考，跟蹤研究預警效果，討論研究預警方法與對策。

設計製作了地質災害氣象預警預報專用「符號」(圖3.4)。

圖3.4 地質災害氣象預報預警專用「符號」

從2005年開始，在中央電視台發布地質災害氣象預警預報信息圖片時，同時配發崩塌、滑坡和泥石流動畫，增強了地質災害預警信息的視覺沖擊力，也提高了地質災害氣象預報預警的社會影響力。

3.1.7 地質災害預警軟體系統

3.1.7.1 基於C語言的預警預報軟體

2004～2006年，模型採用第一代臨界雨量判據法，基於C語言的預警預報軟體。具備自動生成降雨等值線、雨量站點上自動計算預報等級、查看雨量站點雨量等功能(圖3.5)。缺點是無法自動成區、不具備GIS圖層操作功能。

圖3.5 基於C語言的第1套預警軟體Predmap抓圖

3.1.7.2 基於ArcGIS開發了第2套預警預報軟體

2007年，基於ArcGIS開發了第2套預警預報軟體，模型仍採用第一代臨界雨量判據法(圖3.6)。主要改進在於將軟體系統升級為基於GIS開發，且實現預警區的自動圈閉。缺點是ArcGIS軟體龐大，軟體操作、升級等方面不便。

圖3.6 基於ArcGIS的第2套預警軟體抓圖

⑥ 監測地質災害需要用到哪些儀器

地質災害監測方法地質災害的監測方法可用簡易監測和儀器監測。重要危險回隱患點應答採用儀器監測。
地質災害監測方法主要有衛星與遙感監測；地面、地下、水面、水下直接觀測與儀器台網監測。礦山之星地質災害監測儀器包含感測器、接收機等。

⑦ 實施地質災害監測預警體系建設規劃的保障措施

（1）建立健全地質災害監測的法規、制度和規范體系

建立和完善地質災害監測管理辦法、監測設施保護規定、監測資料共享、監測資料匯交制度。大力宣傳《地質災害防治條例》、《全國生態環境建設規劃》、《中華人民共和國環境保護法》、《中華人民共和國水法》和《中華人民共和國水土保持法》；積極推進《地質環境監測法》、《地質環境保護條例》和《礦山環境保護條例》等的立法進程。

修改完善地下水環境監測技術規范；做好礦山地質環境監測技術要求、地質災害監測技術要求、地質災害預報預警技術要求、地面沉降、地裂縫監測規范、地質環境監測數據採集、錄入等一系列規程規范和技術標準的編制或修訂工作。使地質災害監測工作走上法制化、規范化的道路。

（2）建立健全地質災害監測機構、理順體制關系

建立由中央到地方專門領導機構和專業組織實體，形成覆蓋全國的專業與群眾相結合的地質災害監測實體網路（圖）。國務院國土資源主管部門負責全國地質災害防治的組織、協調、指導和監督工作，其他部門按照各自職責負責相關部門的防治工作。縣級以上人民政府災害防治小組應會同水利、交通、城建和氣象等部門加強配合對地質災害險情的實時動態監測，形成既有各專業獨立性，又有統一領導的監測預警體系。

建立健全國家、省（市、區）、市（地、州）和縣（市）四級地質環境監測機構，明確各級監測機構作為國土資源管理部門的公益性事業單位。按照「站網管理，業務聯系，技術指導，資料匯交，成果集成」的原則，理順各級關系，加強內部機構建設，使其真正承擔起各類地質環境監測和地質災害群測群防的技術指導工作。

（3）健全監測經費保障體系

監測經費實行分級分責任承擔。國家、省、地和縣等不同級別的監測網點建設、維護、運行和基本建設經費，應納入各級政府的財政預算，建立地質環境專項經費；由采礦、開采地下水、工程建設等人為因素誘發的地質災害、環境地質問題等的專門監測網點建設、維護和監測的日常運行以及試驗研究經費，應由責任人承擔；各類建設項目，建設單位應承擔《建設用地地質災害危險性評估》中所要求的地質環境監測研究經費。

（4）把科技進步放在突出位置，大力推廣先進實用的監測設備

重視高素質人才的培養，引進先進的技術設備，加快地質環境監測的自動化進程，推廣規范化的技術規程，建設和完善地質環境信息網路，改進監測成果的發布形式，提高監測工作為社會公眾服務為政府決策服務的能力。

（5）加強國際交流與合作

加強國際交流與合作，學習和借鑒國外先進技術和經驗，提高我國地質環境監測水平和國際影響

總結地質災害預報預警成功的經驗，進一步嘗試和推進與其他公益網的合作，實現信息資源共享互為補充和促進，不斷拓展監測領域，提高為政府、為社會服務的水平。

（6）加強宣傳教育，提高全社會地質災害防治和地質環境保護意識

利用電視、廣播和報紙等多種宣傳媒體，結合「世界地球日」、「土地日」、「水日」等社會活動大力宣傳我國人口、環境與資源的基本國策，宣傳生態環境建設、地質災害防治、地質環境保護的重要性和迫切性，提高全社會對保護地質環境的重視程度，普及地質環境保護和地質災害防治知識，提高全民的防災減災意識。

⑧ 什麼是地質災害預警

以地質環境條件和歷史地質災害發育分布規律為基礎，對降雨、地震和人類工程版活動等誘發因素可能引權發的地質災害的空間范圍、危險性程度和發生時段進行分析預測，並把預測結果通過電視台、電台和互聯網等媒體向公眾發布的行為。

⑨ 四信地質災害監測預警系統主要功能有哪些

主要作用是：通過野外監測站對降雨量、表面位移、泥水位、地聲、次聲內、孔隙水壓力容、視頻、深部位移、土壓力等要素進行實時監測，使用GPRS/LoRa/3G/4G等通信方式將數據傳輸到管理及監測預警雲平台，為防災減災提供實時信息服務。
廣泛應用於滑坡監測預警、泥石流監測預警、地面沉降監測預警、崩塌監測預警等，有效保障地質災害多發地區人民群眾的生命與財產安全。