趙德剛

(河北省環(huán)境地質勘查院，河北 石家莊050021)

唐山市汛期地質災害氣象預警預報淺析

趙德剛

(河北省環(huán)境地質勘查院，河北 石家莊050021)

從氣象因素和全市地質災害隱患入手逐步深化研究降水和地質環(huán)境與地質災害發(fā)生的關系，由淺入深，在嘗試和探索中開展地質災害的預警預報研究，提出基于Predmap地質災害氣象預警軟件。并通過對2009、2010及2011年6－9月預警預報取得了很好的效果。實踐證明:提出的氣象預警方法合理可行、簡便實用，特別適用于開展唐山市北部山區(qū)地質災害氣象預警業(yè)務的應用。

地質災害;氣象;汛期;預警;唐山市

1 地質災害防治形勢與地質災害氣象預警預報的條件

唐山市汛期地質災害氣象預警預報項目屬基礎性公益性地質勘查工作，對履行政府管理職能、制定地質災害防治規(guī)劃和進行地質災害預警等起支撐作用。對減少地質災害發(fā)生、避免國家及人民群眾生命財產安全具有重要作用，因而具有較大的環(huán)境效益、社會效益和經濟效益。唐山市地質災害中摧毀性、危害性最大的災種主要是滑坡、崩塌、泥石流。據對地質災害發(fā)生原因的調查表明，地質災害直接因自然原因(降水)誘發(fā)的占了70%以上，而且每年主要發(fā)生于6～9月的汛期。而在全市范圍內已掌握的地質災害隱患點301處，受威脅人數1.88萬人，涉及財產安全4.8億元。

由于地質災害的突發(fā)性，各級政府常奔波于災后搶險救災，防不勝防。如何有效的防止地質災害帶來的危害，已成為政府防災管理中急需解決的重大課題。對其實行“國土、氣象聯手”的災前預報，無疑成為有效減輕以降雨為主誘發(fā)因素的地質災害傷亡和損失的一條科學途徑。通過開展此項工作，使縣(市)、鄉(xiāng)各級政府和國土資源行政主管部門早知道，早設防，做到心中有數和防患于未然，就能最大限度的減少人員傷亡和財產損失，實現減災防災目標。

地質災害在成因上具備自然演化和人為誘發(fā)的雙重屬性。首先，理論研究與科學實踐均證明，地質災害具有可區(qū)劃性、可監(jiān)測預警性。其次，河北省環(huán)境地質勘查院唐山勘查院長期承擔全市地質環(huán)境監(jiān)測和地質災害調查、統計、速報與集成研究等工作，掌握了全市大量的地質災害點的發(fā)生發(fā)展及危害程度的變化資料;同時，唐山市氣象局掌握了全市翔實的大氣降水歷史資料和實時資料，條件完全滿足了預警預報的技術要求，建立和完善“唐山市地質災害預警預報系統建設”，進一步提高預警預報針對性、準確性和及時性的工作目標是能夠實現的。

2 降水單一誘發(fā)因素下的地質災害預警預報方法

2.1 基本思路

地質災害氣象預警預報是指某一地質災害因為降雨而誘發(fā)的地點和時間基本確定，尚未威脅到要預警的地區(qū)，從而根據事先掌握、分析的資料提前向該地區(qū)預先發(fā)出警報。由于唐山市受特定地形地質條件的影響，降雨在區(qū)域和季節(jié)上存在著較大的差異性。除普降暴雨誘發(fā)群發(fā)性地質災害以外，因為局地暴雨而誘發(fā)的突發(fā)性地質災害也是唐山市的一大特征。從降水這一誘發(fā)地質災害的主要自然因素入手，通過大量的災害資料和氣象資料，深入研究地質災害發(fā)生與降水過程及其動態(tài)特征之間的關系，找出各種預警指標，建立地質災害氣象預警模型，進行地質災害氣象預警系統的開發(fā)研制和應用服務。

2.2 預警模型

參考國內最新的有關研究和實測結果，我們考慮應用Predmap地質災害氣象預警軟件，根據市氣象臺降雨量的分布與預報進行數據導入，產品輸出來體現預警預報過程。軟件數據導入見圖1，產品生成見圖2。

圖1 氣象資料導入圖

2.2 預警預報情況

以全市地質災害隱患點、全市氣象站、雨量站實時觀測資料為基礎，建立了降水資料實時數據庫、地質災害隱患點數據庫，與氣象通訊網絡聯網，實現了自動實時運行，自動進行實時氣象資料采集處理，對全市各地及地質災害隱患地區(qū)進行實時天氣監(jiān)測，自動進行預警指標計算并輸出預警結果。

圖2 預警產品圖

以2010年為例:汛期(6－9月)經統計在氣象地質災害預警預報試驗中:一級預警有81例，二級預警的有35例，三級預警(注意級)的有6例。分別占總數的66.4%，28.7%和4.9%。總體來看以一級為主，二級次之，三級最少，真正啟動地質災害防災預案的幾率最小，基本不會形成擾民現象。實際災害的發(fā)生不在有效預警范圍之內的產生原因可能有四:一是制定的判別指標標準可能還需要調整;二是該災點的易發(fā)區(qū)分區(qū)可能不十分準確;三是誘發(fā)災害的原因可能有降水外誘因;四是未來24小時降雨預報的落區(qū)，雨量精度上在技術方面存在局限。

運行結果表明:⑴、由于本系統的預警模型和方法還是初步的，模型參數可根據災情實況進行進一步調整，因此預警效果可以進一步提高;⑵、目前只是通過降水這個單一的誘發(fā)因素進行地質災害的氣候條件預警，下一步系統預警模型應結合地質環(huán)境要素綜合考慮，則預警效果會有更大的提高。

3 降水和地質環(huán)境條件復合的地質災害氣象預警方法

3.1 總體思路

地質災害的發(fā)生是一個多因素共同作用的復雜的物理過程，受內因和外因控制，內因包括地形地貌、地質構造、地層巖性、水文地質、植被覆蓋等;外因包括自然因素和人為因素，降雨是導致地質災害發(fā)生的主要自然誘因，只有當地質體處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)或接近臨界穩(wěn)定狀態(tài)時，外因才能誘發(fā)地質災害發(fā)生，在目前階段來說，滑坡等地質災害相關的力學參數還是一灰色系統問題，難以結合監(jiān)測手段進行定點實體預測。從國內外取得的經驗來看，實行多科學、跨部門聯合攻關，先易后難，由淺入深，采取由面到點的預測預報途徑具有重要的現實意義。在綜合研究和分析地質災害內在與外在因素基礎上進行多因素的預測預報成為該學科的發(fā)展方向?？傮w思路是:針對全市地質災害易發(fā)程度分區(qū)圖，并結合汛前隱患點調查，然后確定各易發(fā)區(qū)誘發(fā)災害的氣象預警指標和判別值，將實時氣象預警指標與地質災害易發(fā)區(qū)進行疊加分析，按Predmap軟件輸出地質災害預警等級結果，并結合汛前地質災害點排查情況及專家會商結果進行適當修正。

3.2 預警預報指標和方法

國內相關研究表明，崩塌、滑坡、泥石流等地質災害的發(fā)生與前期降雨量，降水強度，降水持續(xù)時間及間隔有密切的關系，尤其是與暴雨頻次具有很好的一致性。最新研究成果認為，地質災害發(fā)生的規(guī)模和類型與降雨量有明顯的正相關，而不同降雨類型下災害的發(fā)生情況也存在明顯差異。根據觀測資料，崩塌、滑坡、泥石流等地質災害的發(fā)生并不完全與降雨過程同步，存在一定的滯后性，一般集中在降雨后72 h內發(fā)生。這說明地質災害發(fā)生前期的降雨情況是重要的，從理論和觀測資料來說，災害發(fā)生的前5天的降水情況形成直接影響地質災害發(fā)生的前期降雨條件，而超過5天以上的前期降雨情況的影響要弱的多，甚至基本可以忽略。

我們根據歷史災害事件和前期累計雨量的相關性統計分析，也得出地質災害發(fā)生與前5天累積雨量相關性較好。因此我們選取5天累積雨量進行災害相關分析，應用精確到鄉(xiāng)鎮(zhèn)和災害發(fā)生地點的真實降水數據，對近年來降水誘發(fā)災害對應的降水指標進行了統計分析。得出誘發(fā)地質災害的降水條件基本可分為當日暴雨－大暴雨誘發(fā)型和前期持續(xù)性累積降雨誘發(fā)型兩種，累積雨量的作用主要體現在前期持續(xù)性累積降雨誘發(fā)型中，而5天累積雨量指標最具有代表意義。因此，我們選取了5天實況累積雨量和24小時預報雨量作為地質災害氣象預警預報的氣象指標。

根據國土資源部和中國氣象局的聯合規(guī)定，地質災害氣象預警分為5等級標準，具體定義為:一級預警為可能性很小，二級預警為可能性較小，三級預警為可能性較大(注意級)、四級預警為可能性大(預警級)、五級預警為可能性很大(警報級)。因此，我們設計了綜合判別表的形式，并結合不同的地質災害易發(fā)區(qū)背景條件，經過對近年災害歷史資料的統計分析，初步確定了北部山區(qū)地質災害易發(fā)區(qū)各級預警等級判別標準。通過地質易發(fā)條件、五日累計降雨量和24小時預報降雨量共同疊加分析研判得出預警預報等級結果(見表1)，當預警為可能性較大(注意級)三級以上時，在“唐山電視臺”“唐山氣象在線”等媒體上發(fā)布地質災害氣象預警預報信息。

4 體會

目前已經形成一套基于Predmap的地質災害氣象預警方法。在初步完成地質災易發(fā)區(qū)劃基礎上，應用準確可靠的氣象數據對誘發(fā)地質災害的氣象條件進行統計分析，將誘發(fā)地質災害的降水條件分為當日暴雨－大暴雨誘發(fā)型和前期持續(xù)性累積降雨誘發(fā)型兩類，得出了較為合理和全面的具有較好代表性的氣象預報指標，設計了氣象預警指標綜合判別表，結合地質災害易發(fā)區(qū)背景初步確定了各級預警等級判別標準。對2009、2010及2011年唐山市降水誘發(fā)的地質災害預警預報的效果較好。為聯合開展多因素的地質災害氣象預警預報工作奠定了基礎。

對于Predmap軟件的簡便實用的地質災害氣象預警方法，簡單明了、易于實現，適用于唐山市北部山區(qū)地質災害氣象預警業(yè)務的應用，但在實際操作中需注意以下問題:(1)地質災害易發(fā)區(qū)劃分的真實可靠程度直接影響預警效果。易發(fā)分區(qū)是相對固定的，隨著人類工程活動的加劇和各種環(huán)境變化，各地災害易發(fā)程度也會有所改變，因此每隔一段時間有必要對易發(fā)分區(qū)進行更新，并進行汛前調查;

表1 唐山北部山區(qū)地質災害預警等級判別表

(2)氣象預報的準確性直接影響地質災害的預警效果。開展的災害實例驗證中以當日實況雨量代替了預報雨量，這在很大程度上提高了預警準確率，而在實際業(yè)務中必須使用預報量，預警準確率將可能大為降低;

(3)地質災害氣象預警指標綜合判別標準參數應根據實際應用情況進行必要的調整，以達到預警效果與實際情況更為相符。

另外，還要盡快建立與市內各縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)的地質災害信息網絡，及時分析反饋情況，研究修正預警預報工作中使用的評判標準和方法，提高預測預警的可信度。并與正運行的河北省環(huán)境地質災害應急指揮系統鏈接，以提高地方地質災害預防能力。

［1］國土資源部地質環(huán)境司.地質災害氣象預警預報工作要求.2009.

［2］林孝松，郭躍.滑坡與降雨的耦合關系研究［J］.災害學.2001，16(2);87～92.

［3］楊勝元，陳百煉，楊森林等，貴州省汛期地質災害氣象預報預警的探索與實踐.貴州地質.2005.22.(3).

［4］商彥蕊，河北省水文地質孕災環(huán)境變化及其影響.地質災害與環(huán)境保護.2000(03).

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1004－1184(2012)06－0150－03

2012－08－07

趙德剛(1981－)，男，吉林榆樹人，工程師，主要從事水文與水資源工程工作。