泥石流预报方法的研究现状及评述

苏明会 马心德

(1.武汉理工大学华夏学院，湖北武汉 430223;2.四川省冶金地质勘查局六〇一大队，四川攀枝花 617027)

泥石流灾害严重威胁着人们的生命财产安全，泥石流预测预报作为泥石流减灾的重要手段之一，受到了广泛的关注和研究。目前，已出现了种类繁多的预报类型，成为减灾研究的热点研究问题之一。

1 泥石流预报的定义

目前，泥石流的相关预报工作仍处于初期试探阶段，基本的定义仍不明朗、统一的评价标准仍然缺失，同时缺乏必要的重视和技术支持，很有必要加大研究和投入力度。通常而言，泥石流预测预报就是对其可能发生的地点(区域或者沟谷)、时间(未来1 h，1 d，1年或者更长时间)和特征(规模、流量、危害范围等)进行预先分析判断和结果的发布［1］。泥石流预测预报囊括的内容繁多，通常按区域预报和单沟预报、机理预报和统计预报、长期预报、中期预报、短期预报进行划分，这种分类主要是根据研究的侧重点和预测预报的依据。目前，按时间和按范围的泥石流预报则更为普遍，国内研究最多的是单沟短期预报和大区域中长期预报。在研究初期，泥石流预报研究中将泥石流预报分为短期预报、中期预报和长期预报，如蒋家沟暴雨泥石流预报［2］，没有确切的时间限定;之后的研究，依据预报的时间分为长期预报、中期预报、短期预报和短临预报，并给出了确切的时间限定，同时，依据预报的性质分为背景预报、预案预报、判定预报和临灾预报［3］。高速等［4］对降雨泥石流预报的时段分类进行了详细的划分。

2 泥石流预报方法

泥石流预报是一个十分年轻的学科方向，在整体上还处于探索阶段［5］。起初是对区域和单沟泥石流的评估，后来发展到对泥石流事件的预测、预报及泥石流要素预报和灾害结果预报等。

泥石流预报方法的理论基础包括统计预报和机理预报，统计预报主要是根据对发生的泥石流历史事件进行统计分析，确定临界降水量，并以此作为泥石流预报的依据。统计预报是目前研究和应用最多的一种预报方法。吴树仁［6］将之具体分为以物理的力学(或岩土力学)为理论基础、以统计学和应用数学为理论基础、以信息科学和地理信息科学为理论基础三种。早期的预报系统中，大多通过对引发滑坡、泥石流的历史降雨量(降雨强度——历时阈值)的统计分析，以此作为实时降雨预报或监测信息的参照，进而预测可能引发泥石流的暴雨事件。但在确定历时阈值时，通常未考虑地层岩性、断裂构造、地形地貌、植被土壤等环境因素的影响，未考虑泥石流发生概率在空间上存在多变性，因此，基于历时阈值的预报系统存在较大缺陷。近年来，一些地方和政府相关部门加强了对泥石流与降雨和地质环境因素之间条件概率关系的模拟研究，引进了ArcIMS技术和aiNet-GISPSRIL模拟系统，大大提高了泥石流预报准确度。机理预报是以泥石流形成机理为基础，根据流域内土体的土力学特征变化过程预报泥石流的发生与否。但机理预报是在泥石流形成机理的研究之上，目前泥石流的形成机理研究远未成熟，因此，泥石流机理预报仍处于初期阶段。高速等［4］对泥石流预报方法进行了系统的总结，包括监测降雨量预报法(降雨量分析预报法、根据气象雨量预报法、测雨雷达监测预报法)、传感器预报法、超声波泥位预报法和遥测地声预报法等。而这些预报方法的基础在于泥石流现场调查，监测系统的雨量、土壤水分、流量及震动数据和气象数据的综合分析和应用。在上述研究的基础上，一系列预报模型被提出。如较为常用的蒋家沟预报模型:R10=5.5-0.098(Pa+Rt)＞0.5 mm(临界线)和R10=6.9-0.123(Pa+Rt)＞1.0 mm(暴发线)。其中，R10为10 min降雨量，mm;Pa为泥石流发生前20 d内的有效降雨量，mm;Rt为泥石流发生时刻前的当日降雨量，mm［7］。

3 泥石流预报中存在的问题

3.1 发展趋势

提高泥石流预报的基础理论研究的力度，加强对泥石流的形成机理的理论研究，科学地探讨其内在机制，才能对泥石流预测预报提供理论基础，如近底流速的研究;加强新技术、新方法的开发应用，新的方法的拓展和应用才是泥石流预报的关键性问题，今后必须加强GIS空间分析功能和遥感技术的应用，ArcIMS技术、aiNet-GISPSRIL模拟系统和Bayes判别模型的建立［8］等;预报平台和监测预警仪器的开发和应用，基础理论研究和方法技术的革新，最终目的在于现实问题的解决，在当地政府帮助下建立预报平台，及时提供相关信息，为人们设计开发出稳定灵敏的泥石流监测报警仪器，对降低泥石流灾害具有切实意义。

具体方法包括:在典型的泥石流沟进行定点观测研究，力求解决泥石流的形成与运动参数问题;调查潜在泥石流沟的有关参数和特征;加强水文、气象的预报工作，特别是对小范围的局部暴雨的预报;建立泥石流技术档案，特别是大型泥石流沟的流域要素、形成条件、灾害情况及整治措施等资料应逐个详细记录，并解决信息接收和传递等问题;划分泥石流的危险区、潜在危险区或进行泥石流灾害敏感度分区;开展泥石流防灾警报器的研究及室内泥石流模型试验研究。

3.2 存在的问题

泥石流预测存在着不确定性和随机性:由于泥石流发生背景的复杂性以及对其形成机理和汇流规律的认识不深，激发泥石流的雨量和雨强尚不能准确定量。泥石流预报精度特别依赖于气象部门对降雨天气过程预报，灾害规模预报难度大。气象资料开发利用不够:气象部门已经能够及时提供非常丰富的天气变化资料，如天气的长、中、短期预报，卫星云图，天气形势等，但对这些资料的应用远未达到预期;泥石流在运动过程中具有大冲大淤的特点，沿途山坡和沟道中的松散固体物质往往加入到泥石流中，使得泥石流的规模和破坏力很难预测;社会观念陈旧，重救灾而轻防灾思想严重。

［1］ 崔 鹏，高克昌，韦方强.泥石流预测预报研究进展［J］.科学发展，2005，20(5):363-369.

［2］ 吴积善，康志成，田连权，等.云南蒋家沟泥石流观测研究［M］.北京:科学出版社，1990:197-213.

［3］ 谭万沛.中国暴雨泥石流预报研究基本理论与现状［J］.土壤侵蚀与水土保持学报，1996，2(1):88-95.

［4］ 高 速，周平根，董 颖，等.泥石流预测预报技术方法的研究现状浅析［J］.工程地质学报，2002，10(3):279-283.

［5］ 韦方强，崔 鹏，钟敦伦.泥石流预报分类及其研究现状和发展方向［J］.自然灾害学报，2004，13(5):10-15.

［6］ 吴树仁.突发地质灾害研究某些新进展［J］.地质力学学报，2006，12(2):265-273.

［7］ 崔 鹏，刘世建，谭万沛.中国泥石流监测预测预报研究现状与展望［J］.自然灾害学报，2000，9(3):106-111.

［8］ 杨绪祥，侯克鹏，张成良.Bayes判别分析法在泥石流预测中的应用研究［J］.昆明理工大学学报(理工版)，2010，35(6):1-5.