湖南省茶陵县地质灾害气象预警区划研究

王国卫，彭文祥

(1.中南大学地球科学与信息物理学院，长沙 410083;2.湖南省地质环境监测总站，长沙 410007)

湖南省茶陵县地质灾害气象预警区划研究

王国卫1,2，彭文祥1

(1.中南大学地球科学与信息物理学院，长沙 410083;2.湖南省地质环境监测总站，长沙 410007)

地质灾害的诱发因素包括自然因素和人为因素，自然因素主要为降雨，在确定的地质背景条件下，研究气象和地质灾害的关系，对今后地质灾害预警预报与地质灾害防灾减灾工作有着重要意义。在总结过去十年地质灾害预警预报工作经验的基础上，提出了地质灾害气象预警区划方法。

地质灾害;降雨阈值;气象预警;区划

1 引言

随着经济的发展，地质灾害造成重大人员伤亡的事故呈上升趋势。为减少因地质灾害造成的群死群伤事件，提高地质灾害预警预报工作的准确度，国土资源部与中国气象局于2003年6月1日启动了全国地质灾害预警预报工作，将气象与地质灾害预警预报工作紧密结合，10 a来，取得了良好效果，为地质灾害防灾减灾工作提供了新的思路。本文以湖南省茶陵县为例，进行地质灾害气象预警区划研究。

2 地质环境条件

茶陵县位于湖南东部，湘江支流洣水流域，属亚热带季风湿润气候区，据茶陵气象站1980～2014年统计资料，多年平均降水量1 461.9 mm，最大降水量2 208.7 mm，日最大降雨量270.7 mm，时最大降雨量124.8 mm。

茶陵县地貌多属山地和丘陵，山体起伏大，总体格局是：西北、东南山地矗立，地势逐渐向中部倾斜，形成一个向西南敞开的丘陵性盆地。境内除元古界、志留系、震旦系缺失外，从下古生界寒武系至新生界第四系均有分布。二云母花岗岩主要分布于东北部和东部地区。区内山体连绵起伏，地质灾害发育，全县共有各类地质灾害417处，多为降雨型地质灾害。

3 地质灾害气象预警区划原则与方法

3.1 地质灾害气象预警区划原则

地质灾害气象预警区的划分原则主要根据境内地形地貌、地层岩性、水文地质等内在决定因素， 结合大气降水和人类活动等诱发地质灾害的外部因素，充分考虑现状地质灾害发育强度、分布规律及发展趋势， 采用定性分析为主、定量分析为辅， 定性分析与定量评价相结合进行预警区的划分。

3.2 地质灾害气象预警区划方法

采用单元网格法，在1∶5万行政区图上对全县进行网格化，每个网格单元面积为1 km×1 km，面积不足一个单元格的，按标准单元格进行计算处理。采用计分法确定最小评价单元地质灾害气象预警级别，将相同级别最小评价单元进行合并，并对边界进行平滑，绘制地质灾害气象预警区划。

3.2.1 临界降雨量的确定方法

斜坡类地质灾害的主要诱发因素是降雨，一个地区往往有一个临界降雨强度。因此，在进行地质灾害气象预警时，必须搞清楚该区域内可诱发降雨型地质灾害的最小雨量值(即临界雨量)，并结合其他区划要素的分析，进行地质灾害气象预报预警等级划分。

本次研究将茶陵县地质灾害分为两种情况，第一种为能够确切知道发生时间的地质灾害；另一种为不能准确知道发生日期但能确定发生月份的灾害。然后针对此两种分类的地质灾害采用不同的方法进行降水雨量阈值分析。

(1) 具有准确发生时间的灾害雨量

对具有准确发生日期的地质灾害采用回放法，选取灾害发生当天6 h和24 h(因降水过程而异)离发生灾害点最近的区域自动雨量站的降雨量为致灾雨量进行统计，为使临界雨量值更具代表性，将同一(或相近)地点、同一降水过程地质灾害频次合并，以免重复统计同一降水数值。

基于以上汛期各次地质灾害不同时段的降雨量统计结果，计算得出典型区域临界雨量值。临界雨量值的计算方法：

Rij临界=min(Rij)(i,j= 1, 2, 3, 4, …,N)

式中，Rij临界为典型流域地质灾害临界雨;Rij为第j次山洪灾害对应i次降水过程的最大平均雨量。

(2) 不能确定准确发生时间灾害的雨量

对于那些不能确定发生时间的地质灾害(只能精确到月份)，我们按月份进行统计分析，统计时包含已知准确发生时间的地质灾害样本，即对所有的地质灾害样本进行统计。

设某月灾害发生频次为Z，降水量为R，可能致灾降水频次P，降水致灾概率为G，P和G均为R的函数，有：G(R)=Z/P(R)，即致灾概率=灾害频次/致灾降水频次；寻找降水阈值的过程亦即寻找与相应致灾概率对应的致灾降水量值得过程。为此，我们首先统计出某地点灾害发生频次和相应的致灾降水频次曲线，即降水量与相应降水频次变化曲线。统计各时次降水量从20～100 mm(间隔10 mm)发生频次，得到P与R的关系，进而得出G与R的关系G(R)，取致灾概率G达到某一数值时对应的降水量R为临界雨量值。G值通过公式中确定时间的灾害发生频次Z0与所求对应临界雨量值降水发生频次P0求出。

此外，根据不同区域内灾害点多年最大降雨量平均值和临界雨量的比例关系，得出临界降雨系数，其数值大小直接说明了降雨诱发地质灾害的相关程度。

(3) 阈值分级定义

降雨型地质灾害发生概率决定于降水量强度的变化，根据经验，我们定义地质灾害发生概率为30%的降水量为预报区阈值，发生概率为50%的降水量为预警区阈值，发生概率为70%的降水量为警报区阈值。

3.2.2 引发地质灾害的阈值分析

采用2006～2014年期间由降雨引发的地质灾害情况，对阈值进行分析验证。得出各个时段的降雨量阈值。

(1) 6 h降水阈值图(图1)

(2) 24 h降水阈值图(图2)

4 地质灾害气象预警区划评价

根据区内地质环境条件和地质灾害发育特征，综合降雨量分布图以及降雨阈值研究成果，对茶陵县进行地质灾害气象预警区划研究，将全县分为3个大区，66个小区域(图3)，其中五级预警区3个，四级预警区1个，3级预警区2个，各分区情况如下所述：

4.1 5级警报区

(1) 洣江-舲舫气象预警警报区Ja1

分布于茶陵的中南部地区，包括洣江茶厂、舲舫乡、桃坑乡、青年水库及石井电站的大部分地区，面积约319.6 km2，区内短时降水(0～6 h)达到50 mm、短期(0～24 h)降水达到65 mm就有可能引发地质灾害。

(2) 尧水气象预警警报区Ja2

分布于严塘镇西北部地区，面积约37.9 km2，区内短时降水(0～6 h)达到65 mm、短期(0～24h)降水达到80 mm就有可能引发地质灾害。

(3) 八团乡气象预警警报区Ja3

分布于茶陵北部的八团乡部分地区，面积约10 km2，区内短时降水(0～6 h)达到65 mm、短期(0～24 h)降水达到85 mm就有可能引发地质灾害。

4.2 4级预警区

茶陵中部大部分地区气象预警区Jb1:分布于茶陵县中部除1级预警区的狭长地区和西南部，包括火田镇、腰陂镇、马江镇和洮水水库大部分地区，面积约720.8 km2。区内短时降水(0～6 h)达到70 mm、短期(0～24 h)降水达到90 mm就有可能引发地质灾害。

4.3 3级预报区

(1) 茶陵西部预报区Jc1

分布于茶陵县西部的潞水镇、平水镇、枣市镇、界首镇大部分地区，总面积约为641.9 km2，区内短时降水(0～6 h)达到75 mm、短期(0～24 h)降水达到95 mm就有可能引发地质灾害。

(2) 茶陵东部预报区Jc2

分布于茶陵东部的高陇镇、严塘镇东部地区，面积约765.2 km2，区内短时降水(0～6 h)达到80 mm、短期(0～24 h)降水达到95 mm就有可能引发地质灾害。

[1] 肖伟，黄丹,等.地质灾害气象预报预警方法研究[J].地质与资源，2005,14(4):274-278.

刘传正，温铭生,等.中国地质灾害气象预警初步研究[J].地质通报，2003,23(4):303-309.

彭轲，王宁涛,等.地质灾害气象预警区划方法研究[J].地质灾害与环境保护，2010,21(4):82-87.

刘传正.中国地质灾害气象预警方法与应用[J].岩土工程界，2004,7(7):17-18．

宋光齐，李云贵,等.地质灾害气象预报预警方法探讨——以四川省地质灾害气象预报预警为例[J].水文地质工程地质，2004,31(2):33-36.

陈百炼.降水诱发地质灾害的气象预警方法研究[J].贵州气象，2002,26(4):4-7．

STUDY ON THE DIVISION BY METEOROLOGICAL PREWARNING OF GEO-HAZARDS IN CHALING COUNTY, HUNAN PROVINCE

WANG Guo-wei1,2，PENG Wen-xiang1

(1.School of Geosciences and Info-Physics,Central South University, Changsha 410083,China；2.Geological environment monitoring station of Hunan Province, Changsha 410007,China)

The geological hazards can be induced by both natural factors and artificial factors. Precipitation is the main natural factor. Research on the relationship between meteorology and geological hazards under certain geological condition plays an important role not only in the early warning and prediction of Geo-hazards but also in protecting against and mitigating Geo-hazards. Methods of division by meteorological prewarning of Geo-hazards are suggested,which is based on the summary of Geo-hazards prewarning and prediction in the past 10 years.

geological hazards; precipitation threshold; meteorological rewarning ; Division

1006-4362(2015)04-0052-04

2015-06-28改回日期：2015-09-19

X43

A

王国卫(1985- )，男，本科学历，助理工程师，现就职于湖南省地质环境监测总站，在中南大学攻读岩土工程方向的在职研究生，主要从事地质灾害调查、评价工作。E-mail:373933421@qq.com