唐山市汛期地质灾害气象预警预报浅析

2012-01-27赵德刚

地下水 2012年6期

关键词：易发唐山市降雨

赵德刚

(河北省环境地质勘查院，河北石家庄050021)

唐山市汛期地质灾害气象预警预报浅析

赵德刚

(河北省环境地质勘查院，河北石家庄050021)

从气象因素和全市地质灾害隐患入手逐步深化研究降水和地质环境与地质灾害发生的关系，由浅入深，在尝试和探索中开展地质灾害的预警预报研究，提出基于Predmap地质灾害气象预警软件。并通过对2009、2010及2011年6－9月预警预报取得了很好的效果。实践证明:提出的气象预警方法合理可行、简便实用，特别适用于开展唐山市北部山区地质灾害气象预警业务的应用。

地质灾害;气象;汛期;预警;唐山市

1 地质灾害防治形势与地质灾害气象预警预报的条件

唐山市汛期地质灾害气象预警预报项目属基础性公益性地质勘查工作，对履行政府管理职能、制定地质灾害防治规划和进行地质灾害预警等起支撑作用。对减少地质灾害发生、避免国家及人民群众生命财产安全具有重要作用，因而具有较大的环境效益、社会效益和经济效益。唐山市地质灾害中摧毁性、危害性最大的灾种主要是滑坡、崩塌、泥石流。据对地质灾害发生原因的调查表明，地质灾害直接因自然原因(降水)诱发的占了70%以上，而且每年主要发生于6～9月的汛期。而在全市范围内已掌握的地质灾害隐患点301处，受威胁人数1.88万人，涉及财产安全4.8亿元。

由于地质灾害的突发性，各级政府常奔波于灾后抢险救灾，防不胜防。如何有效的防止地质灾害带来的危害，已成为政府防灾管理中急需解决的重大课题。对其实行“国土、气象联手”的灾前预报，无疑成为有效减轻以降雨为主诱发因素的地质灾害伤亡和损失的一条科学途径。通过开展此项工作，使县(市)、乡各级政府和国土资源行政主管部门早知道，早设防，做到心中有数和防患于未然，就能最大限度的减少人员伤亡和财产损失，实现减灾防灾目标。

地质灾害在成因上具备自然演化和人为诱发的双重属性。首先，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。其次，河北省环境地质勘查院唐山勘查院长期承担全市地质环境监测和地质灾害调查、统计、速报与集成研究等工作，掌握了全市大量的地质灾害点的发生发展及危害程度的变化资料;同时，唐山市气象局掌握了全市翔实的大气降水历史资料和实时资料，条件完全满足了预警预报的技术要求，建立和完善“唐山市地质灾害预警预报系统建设”，进一步提高预警预报针对性、准确性和及时性的工作目标是能够实现的。

2 降水单一诱发因素下的地质灾害预警预报方法

2.1 基本思路

地质灾害气象预警预报是指某一地质灾害因为降雨而诱发的地点和时间基本确定，尚未威胁到要预警的地区，从而根据事先掌握、分析的资料提前向该地区预先发出警报。由于唐山市受特定地形地质条件的影响，降雨在区域和季节上存在着较大的差异性。除普降暴雨诱发群发性地质灾害以外，因为局地暴雨而诱发的突发性地质灾害也是唐山市的一大特征。从降水这一诱发地质灾害的主要自然因素入手，通过大量的灾害资料和气象资料，深入研究地质灾害发生与降水过程及其动态特征之间的关系，找出各种预警指标，建立地质灾害气象预警模型，进行地质灾害气象预警系统的开发研制和应用服务。

2.2 预警模型

参考国内最新的有关研究和实测结果，我们考虑应用Predmap地质灾害气象预警软件，根据市气象台降雨量的分布与预报进行数据导入，产品输出来体现预警预报过程。软件数据导入见图1，产品生成见图2。

图1 气象资料导入图

2.2 预警预报情况

以全市地质灾害隐患点、全市气象站、雨量站实时观测资料为基础，建立了降水资料实时数据库、地质灾害隐患点数据库，与气象通讯网络联网，实现了自动实时运行，自动进行实时气象资料采集处理，对全市各地及地质灾害隐患地区进行实时天气监测，自动进行预警指标计算并输出预警结果。

图2 预警产品图

以2010年为例:汛期(6－9月)经统计在气象地质灾害预警预报试验中:一级预警有81例，二级预警的有35例，三级预警(注意级)的有6例。分别占总数的66.4%，28.7%和4.9%。总体来看以一级为主，二级次之，三级最少，真正启动地质灾害防灾预案的几率最小，基本不会形成扰民现象。实际灾害的发生不在有效预警范围之内的产生原因可能有四:一是制定的判别指标标准可能还需要调整;二是该灾点的易发区分区可能不十分准确;三是诱发灾害的原因可能有降水外诱因;四是未来24小时降雨预报的落区，雨量精度上在技术方面存在局限。

运行结果表明:⑴、由于本系统的预警模型和方法还是初步的，模型参数可根据灾情实况进行进一步调整，因此预警效果可以进一步提高;⑵、目前只是通过降水这个单一的诱发因素进行地质灾害的气候条件预警，下一步系统预警模型应结合地质环境要素综合考虑，则预警效果会有更大的提高。

3 降水和地质环境条件复合的地质灾害气象预警方法

3.1 总体思路

地质灾害的发生是一个多因素共同作用的复杂的物理过程，受内因和外因控制，内因包括地形地貌、地质构造、地层岩性、水文地质、植被覆盖等;外因包括自然因素和人为因素，降雨是导致地质灾害发生的主要自然诱因，只有当地质体处于临界稳定状态或接近临界稳定状态时，外因才能诱发地质灾害发生，在目前阶段来说，滑坡等地质灾害相关的力学参数还是一灰色系统问题，难以结合监测手段进行定点实体预测。从国内外取得的经验来看，实行多科学、跨部门联合攻关，先易后难，由浅入深，采取由面到点的预测预报途径具有重要的现实意义。在综合研究和分析地质灾害内在与外在因素基础上进行多因素的预测预报成为该学科的发展方向。总体思路是:针对全市地质灾害易发程度分区图，并结合汛前隐患点调查，然后确定各易发区诱发灾害的气象预警指标和判别值，将实时气象预警指标与地质灾害易发区进行叠加分析，按Predmap软件输出地质灾害预警等级结果，并结合汛前地质灾害点排查情况及专家会商结果进行适当修正。

3.2 预警预报指标和方法

国内相关研究表明，崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的发生与前期降雨量，降水强度，降水持续时间及间隔有密切的关系，尤其是与暴雨频次具有很好的一致性。最新研究成果认为，地质灾害发生的规模和类型与降雨量有明显的正相关，而不同降雨类型下灾害的发生情况也存在明显差异。根据观测资料，崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的发生并不完全与降雨过程同步，存在一定的滞后性，一般集中在降雨后72 h内发生。这说明地质灾害发生前期的降雨情况是重要的，从理论和观测资料来说，灾害发生的前5天的降水情况形成直接影响地质灾害发生的前期降雨条件，而超过5天以上的前期降雨情况的影响要弱的多，甚至基本可以忽略。

我们根据历史灾害事件和前期累计雨量的相关性统计分析，也得出地质灾害发生与前5天累积雨量相关性较好。因此我们选取5天累积雨量进行灾害相关分析，应用精确到乡镇和灾害发生地点的真实降水数据，对近年来降水诱发灾害对应的降水指标进行了统计分析。得出诱发地质灾害的降水条件基本可分为当日暴雨－大暴雨诱发型和前期持续性累积降雨诱发型两种，累积雨量的作用主要体现在前期持续性累积降雨诱发型中，而5天累积雨量指标最具有代表意义。因此，我们选取了5天实况累积雨量和24小时预报雨量作为地质灾害气象预警预报的气象指标。

根据国土资源部和中国气象局的联合规定，地质灾害气象预警分为5等级标准，具体定义为:一级预警为可能性很小，二级预警为可能性较小，三级预警为可能性较大(注意级)、四级预警为可能性大(预警级)、五级预警为可能性很大(警报级)。因此，我们设计了综合判别表的形式，并结合不同的地质灾害易发区背景条件，经过对近年灾害历史资料的统计分析，初步确定了北部山区地质灾害易发区各级预警等级判别标准。通过地质易发条件、五日累计降雨量和24小时预报降雨量共同叠加分析研判得出预警预报等级结果(见表1)，当预警为可能性较大(注意级)三级以上时，在“唐山电视台”“唐山气象在线”等媒体上发布地质灾害气象预警预报信息。

4 体会

目前已经形成一套基于Predmap的地质灾害气象预警方法。在初步完成地质灾易发区划基础上，应用准确可靠的气象数据对诱发地质灾害的气象条件进行统计分析，将诱发地质灾害的降水条件分为当日暴雨－大暴雨诱发型和前期持续性累积降雨诱发型两类，得出了较为合理和全面的具有较好代表性的气象预报指标，设计了气象预警指标综合判别表，结合地质灾害易发区背景初步确定了各级预警等级判别标准。对2009、2010及2011年唐山市降水诱发的地质灾害预警预报的效果较好。为联合开展多因素的地质灾害气象预警预报工作奠定了基础。

对于Predmap软件的简便实用的地质灾害气象预警方法，简单明了、易于实现，适用于唐山市北部山区地质灾害气象预警业务的应用，但在实际操作中需注意以下问题:(1)地质灾害易发区划分的真实可靠程度直接影响预警效果。易发分区是相对固定的，随着人类工程活动的加剧和各种环境变化，各地灾害易发程度也会有所改变，因此每隔一段时间有必要对易发分区进行更新，并进行汛前调查;