地质灾害预警广播设备

① 地质灾害预警的方法类型

区域地质灾害气象预警可利用报刊、电视、广播、网络等新闻媒体及电话内、传真、手机短容信等方式;地质灾害隐患点预警可利用口哨、铜锣、高音喇叭等。发生地质灾害后，依据严重程度、人员伤亡等，政府将由低到高启动一般(Ⅳ级)、较大(Ⅲ级)、重大(Ⅱ级)、特别重大(Ⅰ级)预警，依次用蓝色、黄色、橙色和红色表示。

② 什么是地质灾害监测预警

地质灾害来源于自然和人为地质作用对地质环境的灾难性破坏，主要包括崩塌内、滑坡、泥石流、地面塌陷和地裂容缝等。我国是世界上地质灾害频发的地区之一，近年来，关于滑坡、泥石流类灾害的研究是行业研究的重点。地质灾害的防治常常因为工作的分散，造成标准化程度较差，资源共享较难的问题。

③ 滑坡、泥石流地质灾害气象预警预报

气象因素是诱发滑坡、泥石流等地质灾害的关键因素，开发基于Web-GIS和实时气象信息的实时预警预报系统，实现地质灾害实时预警预报与网络连接的地质灾害预警预报与减灾防灾体系，对可能遭受的地质灾害进行实时预警预报，及时广泛地发布预警信息，有利于实现科学高效、快速地开展灾害防治，从而最大限度地减少灾害损失，保护人民生命财产安全，变被动防治为主动防治地质灾害。

一、滑坡、泥石流地质灾害气象预警预报的主要依据

区域地质灾害（滑坡、泥石流等）空间预测主要是圈定地质灾害易发区，也就是前面论述的地质灾害危险性评估与区划。在区域地质灾害空间预测的基础上，结合实时的气象动态信息，分析研究滑坡、泥石流等地质灾害的主要诱发因素，研究同一地质环境区域，在不同气象条件下发生地质灾害的统计规律和内在机理，通过确定有效降雨量模型、降雨强度模型、降雨过程模型的临界阀值，建立基于实时动态气象信息的区域地质灾害预警预报时空耦合关系，从而对区域性的滑坡、泥石流等地质灾害进行危险性时空预警预报。

根据研究区域的地质条件、灾害调查情况、气象条件等，划分地质灾害易发区等级，统计已发生滑坡、泥石流等地质灾害与有效降雨量、24小时降雨强度的相关性，确定出不同易发区不同等级的临界降雨量（I、II），作为判别分析的阀值，确定降雨量危险性等级。降雨量小于I级临界降雨量的为低危险性，降雨量介于Ⅰ－Ⅱ级临界降雨量之间的为中危险性，降雨量大于II级临界降雨量的为高危险性。

将各单元的有效降雨量与临界有效降雨量进行对比，确定出各单元的降雨量危险性等级，将降雨量危险性等级和地质灾害易发区等级进行叠加，叠加结果见表3－4和图3-2，对应于4个不同的易发区把地质灾害预警预报等级划分为5级：其中，3级及3级以上为预警预报等级，5级为预警预报区的最高等级，1级和2级为不预警区，不同的预警预报等级采用不同的颜色予以表示。3级预警区是指应加强对灾害点的监测地区；4级预警区是指应密切加强对灾害点监测的地区，采取一定的防范措施；5级预警区是指应全天对灾害点进行监测，直接受害对象尤其是住户和人员在必要时应该采取避让措施。在预警预报中，3级为注意级，4级为预警级，5级为警报级。

表3-4 地质灾害预警区等级划分表

图3-2 区域地质灾害宏观预警构建思路示意图

我国自2003年开展全国地质灾害气象预警预报工作以来，一些专家学者就致力于预警预报模型方法的研究与探索，主要经历了两个阶段。

第一阶段，2003～2006年，采用的是第一代预警方法，即临界雨量判据法。该方法的主要原理是根据中国地貌格局、地质环境特征及其与降雨诱发型崩滑流地质灾害关系统计分析结果，以全国性分水岭、气候带、大地构造单元和区域地质环境条件，进行一级分区；以区域分水岭、历史滑坡泥石流事件分布密度、地形地貌特征、地层岩性、地质构造与新构造运动、年均降雨量分布等，进行二级分区；将全国划分为7个预警大区、74个预警区；并分区开展历史地质灾害点与实况降雨量之间的统计关系，确定各预警区诱发滑坡泥石流灾害的临界雨量，建立预警预报判据模板（图3-3）；利用全国地质灾害数据库和县市调查信息系统中的地质灾害样本和中国气象局提供的降雨资料，通过统计分析，确定地质灾害发生前的1日、2日、4日、7日、10日和15日的临界雨量作为判据模板，建立地质灾害气象预警预报模型，开展地质灾害预警预报。

图3-3 预警预报判据模板

第二阶段，即第二代预警方法。2006～2007年，“全国地质灾害气象预警预报技术方法研究”项目设立，开展了全国地质灾害气象预警预报方法升级换代的研究工作。刘传正教授提出了地质灾害区域预警理论的三分法，即隐式统计预报法、显式统计预报法和动力预报法；并提出了显式统计预警方法（称为第二代预警方法）设计思路。该方法改进了第一代预警方法中仅依靠临界过程雨量方法的局限，实现了临界过程降雨量判据与地质环境空间分析相耦合。2007年该项工作取得初步研究成果，经完善后已在2008年全国汛期预警工作中正式使用。

根据地质灾害区域预警原理和显式预警系统设计思路，具体预警模型建立过程如下：

（1）地质灾害预警分区。将全国分为7个预警大区，分区建立预警模型。

（2）地质灾害气象预警信息图层编制。充分考虑地质灾害发生的地质环境基础信息、地质灾害历史发生实况等，共编制预警信息图层30个。

（3）地质灾害潜势度计算。探索一条计算地质灾害潜势度的计算方法，根据历史地质灾害点分布情况，采用不确定系数法计算地质环境CF值、采用项目组创新提出的权重确定法确定权重，从而计算地质灾害潜势度。

（4）统计预警模型建立。以10km×10km的网格进行剖分，将地质灾害潜势度、历史灾害点当日雨量、前期雨量作为输入因子，地质灾害实发情况作为输出因子，采用多元线性回归方法，建立预警指数计算模型，从而确定预警等级。

二、美国旧金山湾滑坡泥石流气象预警系统

目前世界上滑坡泥石流灾害气象预警主要是依据美国旧金山湾滑坡泥石流预警系统提出的临界降雨阀值的方法。该系统在1985年至1995年期间运行了10年，后因种种原因被迫关闭。它是世界上运行时间最长的滑坡泥石流预警系统，其经验值得思考。

Campbell从1969年开始研究洛杉矶滑坡发生机制，1975年提出了建立基于国家气象局（NWS）降雨预报和（前多普勒）雷达影像的洛杉矶泥石流预警系统的设想。Campbell指出，泥石流预报还是可能的，可通过降雨强度和持续时间的监测，并与根据降雨-滑坡发生概率的关系所建立的临界值进行比较，进行泥石流灾害等级的等级预报。一旦超过临界值，就要对居住在山脚下的居民发出预警，撤离危险地，最大程度地减少灾害损失。Campbell提出的泥石流预警系统由以下方面构成：①雨量计观测系统，记录每小时的降雨量；②具有能够识别暴雨地区降雨强度中心的气象编图系统；将降雨数据标绘在地形（坡度）图及相关滑坡影响图上；③实时采集数据和预警管理和通讯网络。

1982年1月初，灾难性暴雨袭击了旧金山湾地区，引发了数以千计的泥石流及其他类型的浅层滑坡。经济损失达数百万美元，25人死亡。尽管该地区的人们得知暴雨预报，但并没有得到任何关于滑坡、泥石流的警报。尽管Campbell提出的建议没有在旧金山湾地区得以实施，但1982年的这场灾难性事件使得建立泥石流预警系统变得十分紧迫和必要。

图3-4 加州La Honda的泥石流降雨临界线

Cannon和Ellen(1985)建立了加州La Honda的泥石流降雨临界线(图3-4）。他们用年均降雨量（MAP）对临界降雨持续时间和临界降雨强度进行了修正（标准化），即将临界降雨强度修正为临界降雨强度/年均降雨量（MAP）。他们建立的滑坡降雨临界值是旧金山湾地区泥石流预警系统的基础。1986年2月旧金山湾地区连降暴雨，美国地质调查局和国家气象局联合启动了泥石流灾害预警系统，通过NWS广播电台系统发布了两次公共预警。这是美国首次发出的泥石流灾害预警。该次暴雨引发了旧金山湾地区数以百计的泥石流，造成1人死亡，财产损失达1000万美元。如果不是预警系统的准确预报，损失将会更加严重。

1986年的泥石流灾害预警是根据Cannon和Ellen（1985）确定的经验降雨临界值发布的。1989年Wilson等人在该经验降雨临界值的基础上，建立了累积降雨量/降雨持续时间关系曲线，对不同的规模和频率的泥石流确定不同的临界值降雨量。据此USGS滑坡工作组进行泥石流灾害预报。

Wilson自1995年一直研究困扰早期滑坡预警系统的泥石流降雨临界值强烈受局部降水条件（地形效应）影响的难题。

如前所述，Cannon（1985）建立的旧金山湾地区的区域泥石流降雨临界值，试图用长期降雨量（MAP）来修正地形效应的影响。MAP是用来描述长期降雨气候条件最常用的参数，可从标准气象图中获得。Cannon建立MAP标准化临界值，是滑坡预警系统的主要技术基础。然而，正如Cannon本人所说，在早期滑坡预警系统运行过程中，发现降雨少的地区ALERT系统的雨量数据会产生“假警报”，反映了MAP标准化会出现低MAP地区的不一致性问题。后来Wilson（1997）将旧金山湾地区的MAP标准化方法应用到南加州和美国太平洋西北部地区，出现了明显的低估或高估降雨临界值的问题。

降雨量作为参数实际上反映了暴雨规模和频率两个综合作用过程。美国太平洋西北部地区降雨量频率高但每次降雨量小，导致年均降雨量大；而南加州地区则降雨频率小但每次降雨量大，结果是年均降雨量小。年均降雨量标准化方法应识别出那些“极端”的降雨事件，即降雨量远远超过那些频率高但降雨量小的暴雨事件。因此，对于估计泥石流降雨临界值来说，单个暴雨的规模要比降雨频率重要得多。

长期的气候作用使斜坡本身达到了一种重力平衡状态，即斜坡入渗与蒸发及地表排水之间达到了平衡。这种长期的平衡作用过程可能包含着无数已知和未知的机制。斜坡土壤的岩土工程性质、地表排水率及水网分布、本土植被都可能对局部气候产生影响。Wilson用日降雨规模—频率分析，重新检查了年均降水量标准化临界值的不一致性。在年均降雨量低的旧金山湾地区，泥石流的降雨临界值高于MAP标准化的预测值。Wilson提出了参考的泥石流降雨临界值，这有益于研究降雨与地表排水之间的相互作用。Wilson的研究表明，5年暴雨重现率可以代表降雨频率与侵蚀率的优化组合关系。对三个具有明显不同降雨气候模式的不同地区（南加州洛杉矶地区、旧金山湾地区、太平洋西北部地区），采集了触发致命泥石流灾害事件的历史雨量数据，建立了（引发广泛泥石流发生）历史上触发大范围泥石流的24小时峰值暴雨降雨量与参考降雨值（5年暴雨重现值）之间的关系曲线（图3-5）。该关系曲线可用来估计泥石流的降雨临界值，与Cannon的MAP标准化降雨临界值相比，特别是可以在更加可靠点的范围内通过插值估计出特定地点（特别是受地形效应影响的山区）的临界值。

图3-5 历史触发大范围泥石流的24小时峰值暴雨降雨量与

尽管旧金山湾地区的滑坡泥石流气象预警系统在1995年关闭了，但自1995年以来没有停止对降雨/泥石流临界值方面的研究。这些研究加深了对降雨、山坡水文条件、长期降雨气象条件和斜坡稳定性之间相互作用的认识，这将为旧金山湾地区乃至世界其他地区的滑坡气象预警工作奠定很好的科学基础。

三、降雨监测与预报

旧金山湾地区滑坡预警系统运行的十年间，当地NWS的天气预报主要依靠1987年2月发射的气象卫星GOE-7（1997年被GOES-10所取代）。每隔30分钟，GOES气象卫星传送覆盖从阿拉斯加湾至夏威夷的北美西海岸云团图像。根据这些图像，当地NWS可以估计出大暴雨的速度、方向和强度。图像中的红外波谱图像还能指示云团的温度，它是估计降雨强度的重要信息。另外，地面气象观测站可获得大气压、风速、温度、降雨数据，与卫星气象数据雨季NWS国家气象中心提供的长期天气趋势预报信息相结合，当地NWS天气预报办公室综合分析这些数据，准备和提供定量天气预报（QPT），一天发布两次加州北部和南部地区未来24小时天气预报。

雨量监测（ALERT）系统能远距离自动采集高强度降雨观测数据，并将数据传送到当地实时天气预报中心。到1995年，旧金山湾地区ALERT系统已建立了60个雨量观测站点（图3-6）。尽管每个站点的建立得到了NWS的支持，但每个站点的设备购买、安装和维护则由其他联邦、州和地方政府机构负责。从1985年到1995年滑坡预警系统运行期间，USGS一直负责维护设在加州Menlo公园的ALERT接收器和数据处理微机系统。

要评估即将到来的暴雨是否会引发泥石流灾害，要考虑两个临界值：①前期累积降雨量（即土壤湿度）；②临近暴雨的强度和持续时间的综合分析。为此，USGS滑坡工作组在La Honda研究区安装了浅层测压计，并对土壤进行了监测。如果测压计首先显示出对暴雨的强烈反应，即认为已达到前期临界值。通常冬至后需几个星期的时间才能使土壤湿度超过前期临界值，之后要随时关注暴雨强度和持续时间是否足以触发泥石流灾害。

图3-6 1992年旧金山湾滑坡预警雨量监测系统—ALERT

四、泥石流灾害预警的发布

当暴雨开始时，开始监测降雨强度，估计暴雨前锋到来的速度。根据观测的降雨量，结合当地NWS的定量降雨预测（QPF）；与建立的泥石流降雨临界值进行对比分析，确定泥石流灾害的类型和规模。NWS和USGS的工作人员共同参与该阶段的工作，向公众发布三个等级的泥石流灾害预警：即①城市和小河流洪水劝告（urban and small streamsflood advisory）；②洪水/泥石流关注（flash-flood/debris-flow watch）；③洪水/泥石流警报（flash-flood/debris-flow warning）。在1986年至1995年间，多次发布了不同级别的泥石流灾害预警。

五、小结

滑坡和泥石流灾害的危险性预测主要是通过灾害产生条件分析，预测区域上或某斜坡地段将来产生滑坡泥石流灾害的可能性，圈定出可能产生滑坡泥石流灾害的影响范围及活动强度。滑坡泥石流灾害危险性预测的指标体系结构层次如图3-7所示，根据滑坡泥石流灾害危险性预测的研究对象的差异性，可从三种研究尺度建立滑坡泥石流灾害危险性预测指标体系。

图3-7 地质灾害空间预测指标体系结构层次图

区域性滑坡泥石流灾害危险性预测就是通过分析滑坡泥石流灾害在区域空间分布的聚集性及规律性，圈定出滑坡泥石流灾害相对危险性区域，从而为国土规划、减灾防灾、灾害管理与决策提供依据。不同的预测尺度对应于不同的勘察阶段和研究精度。滑坡泥石流灾害危险性区划对应于可行性研究阶段，要求对拟开发地域工程地质条件的分带规律进行初步综合评价，确定滑坡泥石流灾害作用发生的可能性及敏感性，提交的成果是区域工程地质条件综合分区图和地质灾害预测区划图。

④ 近十年国外主要的地质灾害监测系统有那些

四信地质灾害抄监测预警系统，通过野外监测站对降雨量、表面位移、泥水位、地声、次声、孔隙水压力、视频、深部位移、土压力等要素进行实时监测，使用GPRS/LoRa/3G/4G等通信方式将数据传输到管理及监测预警云平台，为防灾减灾提供实时信息服务。。
四信地质灾害监测预警系统，广泛应用于滑坡监测预警、泥石流监测预警、地面沉降监测预警、崩塌监测预警等，有效保障地质灾害多发地区人民群众的生命与财产安全。

系统由现场采集层、无线传输通信层、预警发布中心3部份组成。
实时监测地质灾害多发区的各维度数据，为科技决策提供依据

系统可快速采集、传输、计算、分析、存储各监测点的监测数据，包括雨量、泥水位、地声、次声、孔隙水压力、土体沉降、地表裂缝、深部位移、地下水、土压力、表面位移、土壤含水量、图像视频、电源电压和环境温度等，并对数据进行纠错处理，减少数据误码率、提高数据完整率。

⑤ 地质灾害预警系统研发

3.1.1 总体思路

3.1.1.1 基本认识

中国地域广大，地质环境类型复杂多样，斜坡岩土体含水状态与滑坡泥石流事件发生的对应关系是复杂的，滑坡泥石流事件与降雨过程的关系具有离散性。因此，尽可能细化预警区域的划分，对每个预警区的斜坡坡角、坡积层工程地质特征、植被类型和人类活动方式进行系统研究，得出特定环境地质条件(地层岩性、地质结构、地貌形态、地表植被和人类工程经济活动等)下引发地质灾害的大气降雨量临界值，作为地质灾害区域预警判据是可行的。

3.1.1.2 预警对象与预警重点区

降雨引发的区域突发性群发型地质灾害:崩塌、滑坡、泥石流等。

预警重点区是:

1)威胁山区的乡镇、居民点，且无力搬迁的地区;

2)威胁重要工程如桥梁、水坝和电站等地区;

3)威胁线状工程如公路、铁路、输油(气)管线和输电线路以及水上交通线等地区;

4)重要经济区(发达经济区、工矿区和农业区等);

5)重要自然保护区、自然景观和人文景观地区;

6)区域生态地质环境脆弱，且又必须开发的地区。

3.1.1.3 预警类型

突发性地质灾害气象预警可分为时间预警和空间预警两种类型。

空间预警是比较明确地划定在一定条件下(如根据长期气象预报)，一定时间段内地质灾害将要发生的地域或地点，主要适用于群发型;

时间预警是在空间预警的基础上，针对某一具体地域或地点(单体)，给出地质灾害在某一时段内或某一时刻将要发生的可能性大小，主要适用于单体如大型滑坡，并有群测群防网络或专业监测网络相配合。

空间预警是减轻区域性、全局性地质灾害的有效手段。空间预警是基于地质灾害的主要控制因素(如地层岩性、地质结构、地貌形态、地层突变等)和引发因素(如降雨、地震、冰雪消融、人为活动)开展工作，控制因素是基本条件，引发因素在不同地区或同一地区的不同地段常常表现出极大差异。

3.1.1.4 预警等级

根据《国土资源部和中国气象局关于联合开展地质灾害气象预报预警工作协议》，地质灾害气象预报预警分为5个等级:

1级，可能性很小;

2级，可能性较小;

3级，可能性较大;

4级，可能性大;

5级，可能性很大;

国家层次发布地质灾害预警按以下考虑:

1～2级不发布预报，用绿色和蓝色表示;

3级发布预报，用黄色表示;

4级发布预警，用橙色表示;

5级发布警报，用红色表示。

3.1.1.5 预警时段与地域

预报预警时段是当日20时至次日20时。

预报预警地域是中华人民共和国领土范围，暂不包括香港特别行政区、澳门特别行政区和台湾省。

3.1.1.6 技术路线

1)把全国划分为若干预警区域。

2)确定预警判据。对每个预警区的历史滑坡、泥石流事件和降雨过程的相关性进行统计分析，分别建立每个预警区的地质灾害事件与临界过程降雨量的统计关系图，确定滑坡泥石流事件在一定区域暴发的不同降雨过程临界值(低值、高值)，作为预警判据。

3)判定发生地质灾害的可能性。接收到国家气象中心发来的前期实际降雨量和次日预报降雨量数据后，对每个预警区叠加分析，根据判据图初步判定发生地质灾害的可能性。

4)判定预报预警等级。对判定发生地质灾害可能性较大或以上等级的地区，结合该预警区降雨量、地质环境、生态环境和人类活动方式、强度等指标进行综合判断，从而对次日的降雨过程引发地质灾害的空间分布进行预报或警报。

5)制作地质灾害预警产品。

6)发送预警产品。将预警产品报请有关领导签发后，发送国家气象中心。

7)发布预警产品。国家气象中心收到预警产品后，以国土资源部和中国气象局的名义在中央电视台播出。同时，地质灾害预警结果在中国地质环境网站上进行发布。

8)发布预警后，预警人员跟踪校验预警效果，总结提高预警准确率。

3.1.2 科学依据

根据1990～2002年对突发性地质灾害的分类统计，发现持续降雨引发者占总发生量的65%，其中，局地暴雨引发者约占总发生量的43%，占持续降雨引发者总量的66%。也就是说，约2/3的突发性地质灾害是由于大气降雨直接引发的或是与气象因素相关的，地质灾害气象预警工作是有科学依据的。

3.1.2.1 气象因素引发地质灾害的特点

1)区域性:一般在数百至数千平方公里内出现;单条泥石流的流域面积:≤0.6km²者11.9%;0.6～10km²者61.6%;10～50km²者22.4%。

2)群发性:崩塌、滑坡、泥石流等在某一区域多灾种呈群体出现。

3)同时性:巨大灾难在数十分钟—数小时内先后或同时出现。

4)暴发性:滑坡、特别是泥石流的发生具有突然暴发性，宏观上完好的坡体突然滑塌或“奔流”;当地人称为“涡旋炮”或“山扒皮”。如陕西省紫阳县同一地点伤亡人员最多的联合乡鱼泉村7组(瞬间造成37人遇难)是5个“涡旋炮”同时击中的结果。

5)后续性:大型滑坡一般出现在降雨过程后期，甚至降雨结束后数天。

6)成灾大:造成重大人员伤亡和各种财产损失。

3.1.2.2 气象因素引发地质灾害的成因

1)区域性持续降雨或暴雨使松散堆积层达到过饱和状态。

2)成灾地区地形陡峻，坡形变化复杂，坡度25°～70°。

3)地质上具备二元结构，上为松散堆积层，下为坚硬基岩，容易在二者的接触处形成强大渗流带。

4)松散堆积层厚度1～10m，一般1～4m。

5)一般植被覆盖率较高，在强烈暴雨持续作用下起到滞水作用。

6)居民防灾意识薄弱，房屋结构简易，抗灾强度低。房屋大多建在溪沟出山口地段，属于泥石流的流通路径。调查发现，虽然滑坡、泥石流灾害具有暴发性，但多数地点仍有数小时至数分钟的躲避时间，因防灾基本知识缺乏，以致有的村民在抢运财物过程中丧生。

7)对大型滑坡滞后于降雨过程的机理缺乏科学认识。

3.1.2.3 来自统计学的认识

地质灾害具有自然和社会的双重属性。理论研究与科学实践均证明，地质灾害具有可区划性、可监测预警性。

1)分析发现，滑坡的发生在过程降雨量和降雨强度两项参数中，存在着一个临界值，当一次降雨的过程降雨量或降雨强度达到或超过此临界值时，泥石流和滑坡等地质灾害即成群出现。

2)不同地区具体一条沟谷的泥石流始发雨量区间为10～300mm，差异之大反映了地质条件、气候条件等的差异。

3)在降雨过程的中后期或局地单点暴雨达到临界值时出现突发性群发型泥石流、滑坡等地质灾害，滑坡以小型者居多。

4)大型滑坡常在降雨过程后期或雨后数天内出现。

3.1.2.4 区域地质灾害的时空分布

据20世纪90年代的调查，我国泥石流的时空分布频率具有以下特点:

(1)泥石流频率与地貌

3500m以上的高山占9%;1000～3500m的中山占56%;小于1000m的低山占15%;黄土高原区占11%。

(2)泥石流频率与工程地质岩组

变质岩区占43%;碎屑岩区占32%;黄土区占11%;岩浆岩区占9%;碳酸盐岩区占7%。

(3)泥石流发生频率与年平均降雨量(mm/a)

＜400区域占10%;400～600区域占16%;600～800区域占18%;800～1000区域占24%;1000～1400区域占22%;＞1400区域占10%

(4)泥石流暴发时间(月份)分布频率

5月:9%;6月:18%;7月:34%;8月:24%;9月:10%

上述统计说明，泥石流主要分布在中低山地区;多出现在易于风化破碎的岩土分布区;年均降雨量过高或过低都不会暴发泥石流;发生时间主要出现在每年的6～8月。

3.1.3 中国地质灾害气象预警区划

基于我国地质灾害类型分布、全国气候区划和滑坡泥石流与区域降雨关系的各类研究文献，编制中国地质灾害气象预警区划图。

3.1.3.1 资料依据

基于气象因素的《中国地质灾害气象预警区划图(1∶500万)》的编制主要依据以下资料:

1)中国泥石流及其灾害危险区划图(1∶600万)，

中国科学院成都山地灾害与环境研究所，1991

2)中国滑坡灾害分布图(1∶600万)，

中国科学院成都山地灾害与环境研究所，1991

3)中国地质灾害类型图(1∶500万)，

地质矿产部成都水文地质工程地质中心，1991

4)中国泥石流灾害图(1∶600万)，

地质矿产部成都水文地质工程地质中心，1992

5)中国滑坡崩塌类型及分布图(1∶600万)，

地质矿产部环境地质研究所，1992

6)中国特殊类土及危害图(1∶600万)，

中国地质科学院水文地质工程地质研究所，1992

7)中国地形图(立体，1∶600万)，地图科学研究所，1999

8)中华人民共和国气候图集，气象出版社，2002

9)区域降雨资料与滑坡、泥石流关系的各类文献

3.1.3.2 预警区划分原则

根据研究需要，在此提出斜坡划分原理:

1)滑坡和泥石流是在斜坡地区发生的;

2)区域分水岭的两坡气象降雨条件和生态环境是不同的;

3)我国的最大斜坡是帕米尔高原—东海大陆架的多级多层次斜坡;

4)区域斜坡可分为三类:一类是分水岭到海滨，如后界燕山—鲁儿虎山，左界辽河，右界永定河/海河和前界渤海圈闭的区域;二类如大别山—淮河—黄河圈闭的区域;三类如四川盆地周缘区域。

一级区以全国性分水岭或雪线为界，考虑长时间周期、大空间尺度的气候区划和地质地貌环境条件;

二级区主要以重大水系、区域分水岭、区域气候、历史滑坡泥石流事件分布密度、地质环境条件、斜坡表层岩土性质和年均降雨量分布。

3.1.3.3 预警区域划分

本研究立足全国范围，暂时提出两级区划，共划分7个一级预警区，28个二级预警区，可以满足初步工作要求(图3.1)。

(1)预警区的地质灾害特征

A东北山地平原区

A₁三江地区

图3.1 中国地质灾害气象预警区划图(28个区)(台湾省专题资料暂缺)

佳木斯/牡丹江地区，气象因素引发地质灾害微弱。

A₂东北平原

桦甸/敦化地区以及大兴安岭东麓，气象因素引发地质灾害较弱。

B大华北地区

B₁辽南地区

辽东半岛地区(千山)，气象因素引发地质灾害较严重。

B₂京承地区

北京北部和河北承德地区，气象因素引发地质灾害严重。

B₃晋冀地区

太行山东麓地区，气象因素引发地质灾害较严重。

B₄山东丘陵

泰山和胶东地区，气象因素引发地质灾害在小范围较严重。

B₅豫西地区

灵宝/许昌之间和伏牛山北麓地区，气象因素引发地质灾害较严重—轻微。

B₆皖苏地区

大别山北麓和张八岭地区，气象因素引发地质灾害较严重—轻微。

B₇江浙地区

临安/嵊州地区，气象因素引发地质灾害在小范围较严重。

C中南山地丘陵区

C₁闽浙地区

武夷山/九连山以东地区，气象因素引发小规模地质灾害严重。

C₂江西地区

九岭山和赣南地区，气象因素引发小规模地质灾害严重。

C₃豫鄂地区

南阳、神农架、大洪山和大别山南麓地区，气象因素引发地质灾害较严重。

C₄湖南地区

湘西和湘南(雪峰山)地区，气象因素引发地质灾害严重。

C₅桂粤地区

桂西和两广北部地区，气象因素引发小规模地质灾害严重。

D西南中高山区

D₁陕南地区

秦岭南麓和大巴山北麓地区，气象因素引发地质灾害严重。

D₂四川盆地

成都平原外的其他地区，气象因素引发地质灾害严重。

D₃黔渝地区

黔北和重庆地区，气象因素引发地质灾害严重。

D₄滇南地区

滇南和黔南部分地区，气象因素引发地质灾害严重。

D₅川滇地区

川西、滇西和滇中地区，气象因素(含高山融水)引发地质灾害极严重。

E黄土高原区

E₁吕梁地区

大同—太原—临汾一线地区，气象因素引发地质灾害较严重—轻微。

E₂陕北地区

陕北黄土高原地区，气象因素引发地质灾害严重。

E₃陇西地区

陇西和海东地区，气象因素引发地质灾害极严重。

F北方干旱沙漠区

F₁内蒙古东部地区

气象因素引发地质灾害轻微。

F₂阿拉善地区

祁连山北麓、玉门/武威地区，气象因素(高山融水)引发地质灾害较严重。

F₃南疆地区

天山南麓、阿尔金山北麓气象因素(高山融水)引发地质灾害较严重。

F₄北疆地区

天山北麓气象因素(暴雨和高山融水)引发地质灾害严重。

G青藏高原区

G₁藏北地区

气象因素引发地质灾害轻微。

G₂藏南地区

雅鲁藏布江及支流流域气象因素(暴雨和高山融水)引发地质灾害较严重;藏东南

暴雨引发地质灾害严重。

(2)一级区域界线标志

A/F大兴安岭—七老图山

漠河—凤水山(1398)—古利牙山(1394)—太平岭(1712)—兴安岭(1397)—巴代艾来(1540)—罕山(1936)—黄岗梁(2029)—七老图山

A/B云雾山—长白山

小五台山(2882)—赤城—云雾山(2047)—七老图山—阜新—铁岭—莫日红山(1013)—白头山

B/E太行山—中条山

小五台山(2882)—恒山(2017)—北台顶(3058)—阳曲山(2059)—历山(2322)—华山(2160)

E/F毛毛山—靖边—东胜—小五台

海晏—仙密大山(4354)—毛毛山(4070)—景泰—定边—靖边—榆林—东胜—丰镇—小五台山(2882)

EB/DC秦岭—伏牛山—大别山—括苍山

海晏—龙羊峡—同仁—鸟鼠山(2609)—武山南—凤县—太白山(3767)—首阳山(2720)—秦岭—华山(2160)—全宝山(2094)—老君山(2192)—太白顶(1140)—鸡公山(744)—霍山(1774)—安庆—九华山(1342)—黄山(1873)—桐庐—括苍山(1382)—北雁荡山(1057)

F/G阿尔金山—祁连山

公格尔山(7649)—慕士塔格山(7509)—赛图拉—慕士山(6638)—乌孜塔格(6250)—九个达坂山(6303)—阿卡腾能山(4642)—阿尔金山(5798)—大雪山(5483)—祁连山(5547)—冷龙岭(4849)—毛毛山(4070)

C/D老君山—梵净山—岑王老山

老君山(2192)—武当山(1612)—大神农架(3053)—建始—来凤(＞1000)—酉阳—梵净山(2494)—佛顶山(1835)—雷公山(2179)—岑王老山(2062)—富宁

D/G九寨沟—察隅

武山—九寨沟—雪宝顶(5588)—马尔康—炉霍—新龙—巴塘—察隅

(3)二级区域界线

A₁/A₂小兴安岭—张广才岭—白头山

呼玛—大黑顶山(1047)—平顶山(1429)—大青山(944)—大秃顶子山(1690)—大石头(1194)—甑峰山(1677)—白头山

B₁/B₂下辽河

B₂/B₃永定河—海河

B₃/B₄黄河

B₄/B₅黄河故道

B₅/B₆淮河—黄河故道

B₆/B₇长江

C₁/C₂武夷山—九连山

黄山(1873)—玉京峰(1817)—黄岗山(2158)—白石峰(1858)—木马山(1328)—九连山(1248)—龙门

C₂/C₃₄霍山—幕阜山—罗霄山脉

霍山(1774)—九江—九宫山(1543)—幕阜山(1596)—连云山(1600)—武功山(1918)—井冈山—八面山(2042)—石坑埪(1902)

C₃/C₄长江

C₁₂₄/C₅南岭山脉

雷公山(2179)—猫儿山(2142)—韭菜岭(2009)—石坑埪(1902)—雪山嶂(1379)—龙门—飞云顶(1282)—莲花山(1336)—神泉港

D₁/D₂₃米仓山—大巴山

九顶山(4984)—广元—米仓山—大巴山—大神农架(3053)

D₂/D₃长江—重庆—华蓥山—万源北

D₁₂₃/D₅夹金山—大凉山

雪宝顶(5588)—九顶山(4984)—二郎山(3437)—贡嘎山(7556)—铧头尖(4791)—大凉山(3962)—长江—五莲峰(2561)—陆家大营(2854)

D₃/D₄苗岭山脉

陆家大营(2854)—黄果树瀑布—惠水—雷公山(2179)

D₄/D₅乌蒙山—哀牢山—高黎贡山

陆家大营(2854)—黎山(2678)—马龙—玉溪—哀牢山(3166)—猫头山(3306)—高黎贡山—(3374)—尖高山(3302)

E₁/E₂吕梁山脉

岱海—管涔山—荷叶坪(2784)—黑茶山(2203)—关帝山(2831)—禹门口

E₂/E₃屈吴山—六盘山脉

景泰—屈吴山(2858)—六盘山(2928)—太白(2819)

F₁/F₂

古尔班乌兰井—呼和巴什格(2364)—贺兰山(3556)—香山

F₂/F₃

马鬃山(2583)—大雪山(5483)

F₃/F₄天山山脉

托木尔峰(7443)—比依克山(7443)—天格尔峰(4562)—博格达峰(5445)—巴里坤山—托木尔提(4886)

G₁/G₂冈底斯山—念青唐古拉山脉

扎西岗—冈仁波齐峰(6656)—冷布冈日(7095)—念青唐古拉峰(7111)—嘉黎—洛隆—邦达—巴塘。

3.1.4 地质灾害气象预警判据研究

3.1.4.1 判据确定原则与资料依据

根据有限研究积累和历史经验，滑坡、泥石流的发生不但与当日激发降雨量有关，而且与前期过程降雨量关系密切，本项研究选定1d，2d，4d，7d，10d和15d过程降雨量等6个数据进行统计分析，期望对一个地区气象因素引发滑坡、泥石流地质灾害的原因与临界雨量判据的确定具有全面认识。

本次研究的资料依据主要有两方面:

1)中国地质环境监测院建立的全国地质灾害调查数据库中气象因素引发的历史滑坡泥石流灾害数据(999个);

2)国家气象中心根据中国地质环境监测院提供的滑坡、泥石流数据，整理提供了731个相关站点15d内历史降雨量数据。

3.1.4.2 预警区的临界降雨量判据研究

(1)不同降雨过程代表数据的选定

中国气象局系统对日降雨量(Q)的预报是按当日20时到次日20时计算，而滑坡、泥石流事件可能发生在此24h的任一时段。

若灾害事件在接近24时发生，则基本可对应1d(即当日)过程降雨量;若灾害事件在次日0时以后的夜间发生，则对应前一日(2d)过程降雨量更符合实际。因此，本项研究选定的数据代表时段(日:24h)是:

1d过程降雨量:0≤Q₁≤1

2d过程降雨量:1≤Q₂≤2

4d过程降雨量:3≤Q₄≤4

7d过程降雨量:6≤Q₇≤7

10d过程降雨量:9≤Q₁₀≤10

15d过程降雨量:14≤Q₁₅≤15

(2)临界过程降雨量预警判据图的建立

根据滑坡泥石流与降雨关系的研究，制作滑坡泥石流与不同时段临界降雨量关系散点图，发现散点集中成带分布，其上界可用β线表示，下界可用α线表示。因此，利用1d，2d，4d，7d，10d和15d等过程降雨量，可以建立地质灾害预警判据模式图(图3.2)。

图中横轴是时间(1～15d)，纵轴是相应的过程降雨量(mm)。我们规定，α线和β线为两条滑坡、泥石流发生的临界降雨量线，α线以下的A区为不预报区(1，2级，可能性小、较小)，α～β线之间的B区为地质灾害预报区(3，4级，可能性较大、大)，β线以上的C区为地质灾害警报区(5级，可能性很大)。

(3)预警区临界降雨判据图研究

在28个气象预警区中，18个预警区可以形成完整的滑坡、泥石流发生的临界降雨预警判据图(上限值β线、下限值α线);10个预警区因缺乏资料尚不能形成判据图，其中，A₁，B₅，F₁和G₂4个区完全缺数据;B₄，B₆，E₁，E₂，F₃和F₄6个区数据不全(只能形成α线或β线，甚至散点)。这10个区主要为滑坡、泥石流不发育区或人口稀疏地区，暂时对全国的预警工作效果影响不大。

图3.2 预报判据模板图

代表性数据及曲线举例

A₂东北平原

中国地质灾害区域预警方法与应用

*3个样本。

A₂气象预警区判据图

B₁辽南地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*9个样本。

B₁气象预警区判据图

C₁闽浙地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*50个样本。

C₁气象预警区判据图

D₁陕南地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*45个样本。

D₁气象预警区判据图

D₅川滇地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*60个样本。

D₅气象预警区判据图

E₃陇西地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*50个样本。

E₃气象预警区判据图

F₂阿拉善地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*8个样本。

F₂气象预警区判据图

G₁藏北地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*15个样本。

G₁气象预警区判据图

3.1.4.3 预警判据校正

为了提高预警精度，依据以下资料对预警区判据图进行了校正:

1)中国大陆滑坡、泥石流与降雨关系的各类科技文献;

2)历年中国地质灾害公报;

3)部分省(区、市)的地质灾害年报;

4)全国县(市)地质灾害调查区划成果资料(主要是福建省);

5)重点地区地质灾害专项研究报告等。

检索发现有13个预警区具有部分滑坡、泥石流与临界过程降雨量研究资料，有15个预警区暂未收集到或完全缺乏研究资料。

13个具备部分研究资料的预警区分别整理成图、表，可供确定相应预警区预警级别时参考，或与预警判据图配合使用。

以C₁区为例，见下表(图3.3):

图3.3 C₁区地质灾害点分布与临界降雨量统计关系

3.1.5 预警尺度精度评价

3.1.5.1 预警尺度

(1)空间预警尺度

图面表示3000km²(基于1∶500万～1∶600万地质灾害预警区划图)。

(2)时间预警尺度

地灾预警与气象预警时间尺度同步。

3.1.5.2 预警精度评价

1)取决于气象预报精度。目前全国性的气象预报精度尚不高，特别是对引发泥石流影响明显的局地单点暴雨的预报有待加强。

2)雨量站点代表性精度。地质灾害气象预警判据图依赖于气象站点经(纬)度和地质灾害发生点的经(纬)度(距离)的接近程度。

本次资料地质灾害灾情点的经(纬)度与相邻气象站点的经(纬)度之差在0.3°～1.0°之内，也即相差40～50km，反映在平面上即存在约2000km²的误差。

3)地质环境-气象因素耦合机制的研究精度。地形坡度、植被、岩土类型、含水状态、地表入渗和产流等的研究尚很薄弱。

4)人类活动方式、强度与斜坡变形破坏模式尚缺乏科学界定。

3.1.6 地质灾害预警产品制作与发布

3.1.6.1 预警产品制作、签批与发布

1)国家气象中心提供全国每次降雨过程的天气预报资料，每天16:00通过适当方式(E-mail)发送前期实际降雨量和次日预报降雨量数据;

2)中国地质环境监测院接到降雨量数据后，根据此数据和预警判据图对各预警区发生地质灾害的等级进行逐个分析和判定;

3)专家会商、分析判定预报预警结果，根据会商后的结果，做出空间预警，在预警图上划出预报或警报区，此称预警产品;

4)领导审定、签批预警产品;

5)经签批的预警产品于当天16:30通过适当方式(E-mail)发回国家气象中心;

6)国家气象中心接收预警产品，并和天气预报产品统一制作，配音;

7)中央电视台在当天晚上19:30新闻联播后播出地质灾害气象预报或警报及等级;

8)预报或警报地区的有关省级地质环境监测总站应在预警发出24h至48h内，向中国地质环境监测院反馈预警效果校验结果;

9)中国地质环境监测院分析研究预警效果校验结果，改进预警判据，逐步提高预警精度。

3.1.6.2 预警产品发布形式

(1)中央电视台发布播出

预警产品署名:国土资源部

中国气象局

模拟预报词:

今天晚上到明天白天，××地区发生地质灾害的可能性较大，请注意防范。

(2)中国地质环境信息网站发布

主要供专业人士和政府管理部门参考，跟踪研究预警效果，讨论研究预警方法与对策。

设计制作了地质灾害气象预警预报专用“符号”(图3.4)。

图3.4 地质灾害气象预报预警专用“符号”

从2005年开始，在中央电视台发布地质灾害气象预警预报信息图片时，同时配发崩塌、滑坡和泥石流动画，增强了地质灾害预警信息的视觉冲击力，也提高了地质灾害气象预报预警的社会影响力。

3.1.7 地质灾害预警软件系统

3.1.7.1 基于C语言的预警预报软件

2004～2006年，模型采用第一代临界雨量判据法，基于C语言的预警预报软件。具备自动生成降雨等值线、雨量站点上自动计算预报等级、查看雨量站点雨量等功能(图3.5)。缺点是无法自动成区、不具备GIS图层操作功能。

图3.5 基于C语言的第1套预警软件Predmap抓图

3.1.7.2 基于ArcGIS开发了第2套预警预报软件

2007年，基于ArcGIS开发了第2套预警预报软件，模型仍采用第一代临界雨量判据法(图3.6)。主要改进在于将软件系统升级为基于GIS开发，且实现预警区的自动圈闭。缺点是ArcGIS软件庞大，软件操作、升级等方面不便。

图3.6 基于ArcGIS的第2套预警软件抓图

⑥ 监测地质灾害需要用到哪些仪器

地质灾害监测方法地质灾害的监测方法可用简易监测和仪器监测。重要危险回隐患点应答采用仪器监测。
地质灾害监测方法主要有卫星与遥感监测；地面、地下、水面、水下直接观测与仪器台网监测。矿山之星地质灾害监测仪器包含传感器、接收机等。

⑦ 实施地质灾害监测预警体系建设规划的保障措施

（1）建立健全地质灾害监测的法规、制度和规范体系

建立和完善地质灾害监测管理办法、监测设施保护规定、监测资料共享、监测资料汇交制度。大力宣传《地质灾害防治条例》、《全国生态环境建设规划》、《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水法》和《中华人民共和国水土保持法》；积极推进《地质环境监测法》、《地质环境保护条例》和《矿山环境保护条例》等的立法进程。

修改完善地下水环境监测技术规范；做好矿山地质环境监测技术要求、地质灾害监测技术要求、地质灾害预报预警技术要求、地面沉降、地裂缝监测规范、地质环境监测数据采集、录入等一系列规程规范和技术标准的编制或修订工作。使地质灾害监测工作走上法制化、规范化的道路。

（2）建立健全地质灾害监测机构、理顺体制关系

建立由中央到地方专门领导机构和专业组织实体，形成覆盖全国的专业与群众相结合的地质灾害监测实体网络（图）。国务院国土资源主管部门负责全国地质灾害防治的组织、协调、指导和监督工作，其他部门按照各自职责负责相关部门的防治工作。县级以上人民政府灾害防治小组应会同水利、交通、城建和气象等部门加强配合对地质灾害险情的实时动态监测，形成既有各专业独立性，又有统一领导的监测预警体系。

建立健全国家、省（市、区）、市（地、州）和县（市）四级地质环境监测机构，明确各级监测机构作为国土资源管理部门的公益性事业单位。按照“站网管理，业务联系，技术指导，资料汇交，成果集成”的原则，理顺各级关系，加强内部机构建设，使其真正承担起各类地质环境监测和地质灾害群测群防的技术指导工作。

（3）健全监测经费保障体系

监测经费实行分级分责任承担。国家、省、地和县等不同级别的监测网点建设、维护、运行和基本建设经费，应纳入各级政府的财政预算，建立地质环境专项经费；由采矿、开采地下水、工程建设等人为因素诱发的地质灾害、环境地质问题等的专门监测网点建设、维护和监测的日常运行以及试验研究经费，应由责任人承担；各类建设项目，建设单位应承担《建设用地地质灾害危险性评估》中所要求的地质环境监测研究经费。

（4）把科技进步放在突出位置，大力推广先进实用的监测设备

重视高素质人才的培养，引进先进的技术设备，加快地质环境监测的自动化进程，推广规范化的技术规程，建设和完善地质环境信息网络，改进监测成果的发布形式，提高监测工作为社会公众服务为政府决策服务的能力。

（5）加强国际交流与合作

加强国际交流与合作，学习和借鉴国外先进技术和经验，提高我国地质环境监测水平和国际影响

总结地质灾害预报预警成功的经验，进一步尝试和推进与其他公益网的合作，实现信息资源共享互为补充和促进，不断拓展监测领域，提高为政府、为社会服务的水平。

（6）加强宣传教育，提高全社会地质灾害防治和地质环境保护意识

利用电视、广播和报纸等多种宣传媒体，结合“世界地球日”、“土地日”、“水日”等社会活动大力宣传我国人口、环境与资源的基本国策，宣传生态环境建设、地质灾害防治、地质环境保护的重要性和迫切性，提高全社会对保护地质环境的重视程度，普及地质环境保护和地质灾害防治知识，提高全民的防灾减灾意识。

⑧ 什么是地质灾害预警

以地质环境条件和历史地质灾害发育分布规律为基础，对降雨、地震和人类工程版活动等诱发因素可能引权发的地质灾害的空间范围、危险性程度和发生时段进行分析预测，并把预测结果通过电视台、电台和互联网等媒体向公众发布的行为。

⑨ 四信地质灾害监测预警系统主要功能有哪些

主要作用是：通过野外监测站对降雨量、表面位移、泥水位、地声、次声内、孔隙水压力容、视频、深部位移、土压力等要素进行实时监测，使用GPRS/LoRa/3G/4G等通信方式将数据传输到管理及监测预警云平台，为防灾减灾提供实时信息服务。
广泛应用于滑坡监测预警、泥石流监测预警、地面沉降监测预警、崩塌监测预警等，有效保障地质灾害多发地区人民群众的生命与财产安全。