基於arcgis的溫州市地質災害危險性預警系統設計與實現pdf

㈠ 基於GIS的地質災害區域評價與危險性區劃系統研究

黃潤秋許強沈芳向喜瓊阮沈勇羅文強

（成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家專業實驗室，四川成都，610059）

【摘要】本文主要介紹了如何將現代地理信息系統（GIS）技術與一些用於多變數預測評價的數學模型有機地結合起來，快速高效地進行地質災害區域評價與危險性區劃。主要內容包括崩滑地質災害區域評價指標的選取和指標體系的建立、評價及預測的數學模型以及具體的實現過程，並通過一個實際例子說明該思路和方法手段的可行性、可靠性和先進性。

【關鍵詞】地理信息系統地質災害區域評價指標體系

1前言

隨著對山區資源開發利用的日益加劇，特別是我國目前正在實施的西部大開發戰略，山區流域地質災害已經直接影響到人民的生命財產安全和國家經濟的發展。而地質災害危險性區劃是全面反映災情，確定減災目標，優化防治措施，提高減災效益，進行減災決策的重要依據。

地質災害區域評價和危險性區劃的主要工作方法是在大量收集、分析處理基礎地質資料的前提下，運用恰當的數學統計模型，劃分出相應的危險性級別，然後從整體上對研究區進行危險性區劃。

由於各種地質因素在各個局部區域的差異性和復雜性，要做到較為精確的評價，需將整個研究區域分成若干個小圖元，根據各個小區域的不同情況，分別賦予不同的屬性，然後才能根據這些屬性進行區域評價和危險性區劃。這個工作依賴手工准備基礎數據工作量十分巨大，所以傳統的區域評價手段在實際應用中受到多方面的限制，常常只能人為地作出判斷，先分區，後評價，這樣割捨了區域內部本身固有的層次。

而地理信息系統（GIS）技術恰好可以很方便地管理多源數據，生成任意大小的圖元，還可以結合專業特點和具體問題進行二次開發用以空間評價預測，並能直觀顯示評價預測結果。同時，我們開發成功的基於GIS的地質災害區域評價與危險性區劃系統，已經實現了從基礎資料的收集與管理→評價因素的選取與定量→評價結果的直觀顯示流水線作業方式，大大地提高了工作效率，使崩滑地質災害的區域評價與危險性區劃初步達到實用化的程度。

2評價預測指標的選取及指標體系的建立

建立指標體系的目的主要包括兩個方面的內容：一是一般工程技術人員或軟體的用戶可根據該指標體系確定研究區各因素的取值方法；另一方面，該指標體系可以指導野外地質人員在進行地質災害危險性評價調查時有目的按照同一的標准進行地質災害評價預測因素的調查。

2.1評價預測指標的選取

影響地質災害發生的因素非常多，有基礎地質因素（地形地貌、地層岩性等），也有外界誘發因素（如地震、暴雨等），還有人為因素（地表和地下開挖、爆破等人類工程活動）。

評價預測因素的選取的基本原則為：從地質和工程地質的角度盡量全面地考慮影響地質災害發生的所有因素，通過廣泛地查閱文獻資料和對大量崩滑地質災害實例的分析總結，採用目標分析方法。首先將地質災害劃分為已有地質災害和潛在地質災害兩大類，分別對待，建立不同的指標體系。在此基礎上再將影響地質災害發生的因素分為基本因素和誘發因素，然後再進一步細分，直到子目標能夠用定量或定性的指標衡量為止（如圖1）。

圖1評價預測指標體系的結構

基本因素是指地質災害形成的基本條件和內在因素（內因），誘發因素是指影響和誘發地質災害演化和發生的外在因素（外因）。從圖1可以看出，基本因素主要為地形地貌、地層岩性、岸坡結構類型、軟弱地層狀況、構造情況、地面變形情況、植被發育情況、河流動力地質作用、水文地質條件、結構面組合狀況、岩體結構（裂隙發育程度）等。誘發因素主要包括降雨狀況、地震狀況以及人類工程活動強度等。

2.2評價預測指標的量化

從所選取的評價預測指標可以看出，影響地質災害發生的各種因素有些是定性的因素，如地層岩性、岸坡結構等；而有些又是測量或通過試驗得到的定量數據，如地震烈度、降雨量等。

為了便於數學處理和計算機識別，在實際操作過程中，首先應通過一定的方法，將定性因素定量化。同時，即使是定量數據，由於各個因素間數值差別較大（如地震烈度和降雨量），若將這種量值差別較大的因素輸入同一個數學模型進行分析處理，從數學上講也會產生較大的誤差。

因此，在將各個評價因素輸入分析評價的數學模型之前，需對這些因素進行量化處理，其具體處理方法為：①對於定性變數，採用專家打分法、統計分析法、信息量法或模糊數學方法進行量化取值；②對於定量數據，可採用標准化、規格化、均一化、對數、平方根等數值變換方法統一量綱。

表1為利用專家打分法對工程岩組進行定量化的示例。

表1利用專家打分法對評價預測因素進行量化的示例

2.3評價預測指標的篩選與優化

在不同的地區和不同的環境，上述各評價預測指標對地質災害的影響程度可能會有較大的差別，也就是說，在不同的地區上述各評價預測指標的主次關系可能會不一樣。同時，在大多數情況下，上述各評價預測因素本身並不是相互獨立的，各因素之間（如地形地貌與岸坡結構、岩體結構與裂隙組合狀況、水文地質條件與降雨狀況）往往存在著非常復雜的交叉和重疊關系。

因此，在具體的地質災害區域評價與危險性區劃過程中，往往並不是所採用的評價因素越多，評價的效果越好。因為，所採用評價因素過多，可能會間接地導致某些因素的重復利用，相當於人為地加大了該變數的權重。

對於具體研究區域，如何才能篩選出合理的評價預測指標，使評價預測結果最大限度地符合當地實際呢？我們認為解決此問題的關鍵應該針對不同的地區和不同的實際問題，確定各個評價因素對地質災害的影響程度（重要性），最好是先將各個評價因素按重要性程度排序，最終選取比較重要的因素作為真正的評價預測指標。這種篩選和優化評價因素的方法主要有：

2.3.1主成分分析

主成分分析是將多個指標化為少數指標的一種統計方法。它可以通過對數學方法對評價因素按對地質災害的影響程度大小進行排序，找出主要影響因素。

2.3.2兩兩比較法

將 k個評價指標作兩兩對比，列出比較結果表。如指標 B1比指標 B2重要，在B1行 B2列寫上3，而在B2行 B2列寫上1；若指標 B1與 B2分不出誰重要，則可在B1行 B2列和B2行 B1列都寫上2。例如，有5個指標的比較結果為：

∑為對該行的求和，λ為對∑的歸一化的結果。根據∑或λ的相對大小便可對其重要性進行排序。

2.3.3工程地質類比法

選用與研究區地質條件類似且研究程度較高的地區作類比，確定研究區的評價指標。

3地質災害區域評價與危險性區劃的數學模型

通過查閱大量的文獻資料表明，目前用於地質災害區域評價和危險性區劃的數學模型主要有如下幾種：邏輯信息法、判別分析法、信息量法、模糊綜合評判法、專家評分法、綜合評價法、變形破壞指數法、危險概率分析法以及神經網路法等。通過對其適用條件、可操作性、數據的可得性、分析結果的可靠性等多方面的分析比較，選定了回歸分析法、信息量法、不確定性分析方法（模糊綜合評判和模糊可靠度分析）以及神經網路方法作為地質災害區域評價和危險性分區的基本數學模型。

4基於GIS的地質災害區域評價與危險性區劃系統

在上述基礎上，我們基於Windows和GIS操作環境，採用面向對象的編程語言，開發了基於GIS的地質災害區域評價與危險性區劃系統。該系統不僅能充分利用GIS本身所具有的強大的空間數據管理與分析功能，還可以直接利用GIS的數據資源，方便快捷地實現地質災害的危險性區劃，為地質災害的勘察、評價、預測、防治提供了一套行之有效的方法技術和適用的工具。該系統的實現途徑見圖2。從圖2可以看出，地質災害區域評價與危險性區劃系統主要包括前處理、危險性區劃主模塊和後處理3個部分。利用該系統進行地質災害區域評價和危險性區劃需要經歷如下幾個步驟：

圖2地質災害區域評價與危險性區劃系統的實現途徑

（1）利用GIS軟體對研究區基礎地質資料（主要為指標體系中所列的各因素）進行數字化處理，對指標體系中所列出的各種評價預測因素最好採用單獨的圖層，分層數字化。

（2）根據指標體系對各評價預測因素所對應的數字化圖層賦予相應的屬性，這實際上是對各評價預測因素（指標）的初步定量化處理。

（3）為了提高分析評價精度，獲取足夠多的評價預測樣本，需對評價預測因素圖件進行網格化處理和圖元裁剪處理，並根據第二步的結果對這些細化的網格賦予各類評價因素屬性，同時將各個網格的信息（樣本的自變數和因變數）存入一專門的資料庫。

（4）在選中危險性區劃主模塊中的某種方法後，系統將自動從上述專門的資料庫中提取分析評價所需信息，評價完畢後將直觀地以圖形的方式顯示評價預測結果。

5基於GIS的地質災害區域評價與危險性區劃實例

5.1長江三峽庫區新灘—巴東段地質災害危險性區劃

為配合準備新一輪國土資源大調查的「一個計劃，四個工程」中的「地質災害預警工程」，國土資源部1998年年底擬在長江三峽庫區的新灘—巴東庫段（含香溪河）建立地質災害監測工程試驗（示範）區。全區面積為50km×50km，區內現已查明的滑坡崩塌計有124個，其中包括鏈子崖危岩體、新灘滑坡、黃臘石滑坡等國內外知名的地質災害體。

圖3神經網路模型得出的地質災害危險性區劃結果

我們收集了該區1:5萬地形圖、地質圖、降雨分布圖、地震烈度區劃圖、城市交通圖等圖件，利用 MapGIS數字化成電子地圖，並獲取大量野外現場調查資料，分類錄入相應圖件的屬性庫，並選取坡度、岩性、岸坡結構類型、已有動力地質現象、地面變形狀況、河流地質作用、構造復雜程度、人類工程活動等評價指標。作為試驗，在對研究區進行網格化時採用的基本圖元大小為500m×500m，最後實際獲取評價樣本（圖元）4459個。

通過利用我們所開發的地質災害區域評價與危險性區劃系統中的多種分析評價模型（圖3為神經網路模型分析結果）進行研究，得出如下結論：

（1）地質災害危險性區劃結果中穩定性最差的地段與已有的地質災害分布位置一般有較好的對應關系。這說明，地質災害頻發區對應地質災害最危險區，同時也從另一方面說明評價結果的正確性。

（2）地質災害最危險區一般沿河流呈帶狀分布。

（3）研究區最危險地段主要有3個，即黃臘石—黃土坡段、香溪河段、秭歸河段，其次在新灘和鏈子崖附近以及牛口鎮附近還分別分布有新灘—鏈子崖段和牛口段。

（4）通過現場調研結果表明，上述分析預測結果與實際情況能夠較好地符合，說明本文所採用的方法和技術手段是可行的，地質災害區域評價與危險性區劃系統的評價預測結果具有較高的可靠性，值得進一步推廣。

5.2金沙江溪落渡水電站近壩庫區地質災害危險性區劃

金沙江溪落渡水電站位於四川省雷波縣與雲南永善縣交界處的金沙江下遊河段的溪落渡峽谷。電站大壩採用雙曲拱壩壩型，壩高285m，庫容110億m3，總裝機容量1440萬千瓦，是我國擬開發的僅次於三峽的又一座巨型水電站。為進一步論證電站近壩庫岸穩定性，為庫區移民搬遷、地質災害防治及生態地質環境保護提供合理的規劃及決策依據，對該水電站近壩庫區的地質環境進行了基於GIS的綜合評價，圈定了地質災害危險地段。

根據野外調查、有關研究報告和1∶2.5萬的工程地質圖，在對本研究區基礎地質資料進行系統分析後，選取地形坡度、工程地質岩性、地質構造、岸坡結構類型、河流地質作用等為主要評價因素，將評價預測目標——危險性等級分為不危險、輕度危險、中度危險、重度危險四個等級，建立了相應的評價指標體系。按照山區流域地質環境評價與地質災害危險性預測 GIS系統的工作程式，在對研究區各種基礎圖件進行數字化，對各種評價因素進行定量化以及對矢量圖形進行柵格化處理後，採用數量化理論、信息量法、模糊綜合評判、模糊可靠度和神經網路等數學模型進行地質災害危險性區劃。

圖4和圖5分別為採用模糊可靠度方法所作出的溪落渡近壩庫區上游段和下游段的地質災害危險性分區圖。現場調研發現，危險性分區結果與野外調查結果基本相符。

圖4溪落渡近壩庫區（上游段）危險性分區圖

圖5溪落渡近壩庫區（下游段）地質災害危險性分區圖

6結語

通過本文的研究，主要取得以下成果：

（1）針對我國西南山區流域地理地質環境，形成了一套基於GIS的從數據採集→空間屬性資料庫建立→評價指標體系選擇→預測評價模型分析→地質災害危險性預測與區劃，較為完整的山區流域地質環境評價和地質災害預測的研究技術路線、方法體系和工作流程。

（2）建立了山區流域地質環境評價和地質災害預測的基本評價指標體系，並從多個角度提出了其數量化方法。

（3）基於GIS工作平台，研究開發了地質災害區域評價與危險性區劃系統，並在金沙江溪落渡水電工程庫區和長江三峽工程庫區新灘—巴東段對該系統進行了實際檢驗。應用結果表明，本文所提出的基於GIS的地質災害區域評價和危險性區劃的理論和技術方法可用於實際的地質災害評價預測，其評價預測結果基本與實際情況相符合。

在完成本項研究工作的過程中，曾得到國土資源部國際合作與科技司、地質環境司以及國土資源部長江三峽地質災害防治指揮部的大力支持和幫助，在此對他們表示衷心的感謝。

參考文獻

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㈡ 地質災害區域預警原理

據檢索統計，世界上約有20多個國家或地區不同程度地開展過降雨引發滑坡、泥石流的研究或預警工作。其中，中國香港(Brandetal.，1984)、美國(Keeferetal.，1987)、日本(Fukuzono，1985)、巴西(Neiva，1998)、委內瑞拉(Wieczoreketal.，2001)、波多黎各(Larsen＆Simon，1993)和中國大陸等曾經或正在進行面向公眾社會的降雨引發區域性滑坡、泥石流的早期預警與減災服務工作，預警的地質空間精度達到數千米量級，時間精度達到小時量級。這些國家和地區一般都在地質災害多發區或敏感區開展或完成了比較詳細的地質災害調查評價工作，擁有比較長期且比較完整的降雨與滑坡、泥石流關系資料，或在典型地區建立了比較完善的降雨遙控監測網路和先進的數據傳輸系統。

綜合分析國內外研究與應用狀況，基於氣象因素的區域地質災害預警預報理論原理可初步劃分為三大類，即隱式統計預報法、顯式統計預報法和動力預報法。

4.2.1 隱式統計預報法

隱式統計預報法把地質環境因素的作用隱含在降雨參數中，某地區的預警判據中僅僅考慮降雨參數建立模型。隱式統計預報法可稱為第一代預報方法，比較適用於地質環境模式比較單一的小區域。由於這種方法只涉及一個或一類參數，無論預警區域的研究程度深淺均可使用，所以這是國內外廣泛使用的方法，也是最易於推廣的方法。這種方法特別適用於有限空間范圍，且地質環境條件變化不大的地區，如以花崗岩及其風化殘積物分布為主的中國香港地區多年來一直在研究應用和深化這一方法。

這種方法考慮的降雨參數包括年降雨量、季度降雨量、月降雨量、多日降雨量、日降雨量、小時降雨量和10min降雨量等。實際應用時，一般只涉及1～3個參數作為預報判據，如臨界降雨量、降雨強度、有效降雨量或等效降雨量等。

突發性地質災害臨界過程降雨量判據的預警方法抓住了氣象因素誘發地質災害的關鍵方面，但預警精度必然受到所預警地區面積大小、突發性地質事件樣本數量、地質環境復雜程度和地質環境穩定性及區域社會活動狀況的限制，單一臨界降雨量指標作為預警判據的代表性是有限的。

代表性研究成果主要有:

Onodera et al.( 1974) 通過研究日本的大量滑坡，提出累計降雨量超過 150 ～ 200mm，或每小時降雨強度超過 20 ～30mm 作為判據。Nilsen et al.( 1976) 發現美國 Alameda，Califor-nia 在累計降雨量超過 180mm 時，滑坡將頻繁發生。Oberste-lehn( 1976) 認為累計降雨量達到 250mm 左右，美國 San Benito，California 將發生滑坡。Guidicini and Iwasa( 1977) 通過對巴西 9 個地區滑坡記錄和降雨資料的分析，認為降雨量超過年平均降雨量的 8% ～17%，滑坡將滑動; 超過 20%，將發生災難性滑坡。Caine( 1980) 全面總結了全球的可利用數據，給出了不同地區誘發滑坡暴雨事件的降雨強度和持續時間與滑坡的關系式。這一關系式當然不可能適用於全球所有地區( Crozier 在 1997 年證明) ，仍不失為探討誘發滑坡臨界降雨值的里程碑。

Brand et al.( 1984) 在中國香港研究表明，大多數滑坡由局部高強度短歷時降雨誘發，而前期降雨量不是主要因素，除非是小型滑坡。Ng and Shi( 1998) 認為降雨的持續也是一個非常重要的誘發滑坡的因素。中國香港地區預測 24h 內降雨量達到 175mm 或 60min 內市區內雨量超過 70mm，即認為達到滑坡預報閾值，即由政府發出通報。中國香港平均每年約發出 3 次山洪滑坡暴發警報。

Ganuti et al.( 1985) 提出了臨界降雨系數( critical precipitation coefficient，CPC) 的概念，並總結出當 CPC ＞0.5 時，將有 10a 一遇的滑坡發生; 當 CPC ＞0.6 時，將有 20a 一遇的滑坡發生。

Glade( 1997) 綜合前人研究成果建立了確定誘發滑坡的降雨臨界值的 3 個模型，並在紐西蘭北島南部的 Wellington 地區進行了驗證。3 個模型要求的基本數據為: 日降雨量、滑坡發生日期和土體潛在日蒸發量( 通過 Thornthwaite method 方法計算得到) 。降雨強度臨界值Glade( 1997) 的模型 1———日降雨模型( daily rainfall model) ，只使用日降雨量參數，簡單地分析誘發滑坡和不誘發滑坡的日降雨量( Glade，1998) ，得出最小臨界值和最大臨界值，即在最小臨界值以下，沒有滑坡發生; 在最大臨界值以上，滑坡一定發生。降雨量等級劃分以20mm 為一個等級; 降雨過程雨量臨界值 Glade( 1997) 的模型 2———前期日降雨量模型( an-tecedent daily rainfall model) ，考慮了前期降雨的影響。他認為決定前期情況有兩個主要因素: 前期降雨的歷時時間和土體含水量減少的速率; 土體含水狀態臨界值 Glade( 1997) 的模型 3———前期土體含水狀態模型( antecedent soil water status model) ，他認為除了前期雨量，土體含水量和潛在的蒸發量對滑坡的影響也很大。

劉傳正在 2003 年 5 月主持全國地質災害氣象預警工作過程中，利用地質災害發生前15d 降雨量建立滑坡、泥石流發生區帶的臨界過程降雨量創建了預警判據模式圖，並結合具體區域( 2003 年28 個區、2004 年以後74 個區) 進行校正的方法。該方法適應3 級預報的要求界定了 α 線和 β 線作為預警等級界限。3 年多來汛期的預警成果發布檢驗與應用證明，該方法在科學依據上是成立的，但限於預警區域過大、基礎數據和地質災害統計樣本數量太少，准確率有待提高，同時也充分說明了開展地質災害數據集成研究的迫切性。

另外，中國科學院成都山地災害與環境研究所等機構在單條泥石流監測與預警建模方面進行了多年持續不懈的研究工作，取得了具有代表性的成果。

4.2.2 顯式統計預報法

顯式統計預報法是一種考慮地質環境變化與降雨參數等多因素疊加建立預警判據模型的方法，它是由地質災害危險性區劃與空間預測轉化過來的(CarraraA.，1983;HaruyamaH.＆KawakamiH.，1984;BaezaC.＆CorominasJ.，1996;CarraraA.，CardinaliM.＆GuzzettiF.，1991;劉傳正，2004;殷坤龍，2005)。

區域地質災害危險性評價和風險區劃研究仍是當前的研究主流，而利用之進行地質災害的實時預警與發布則多處於探索階段。這種方法可以充分反映預警地區地質環境要素的變化，並隨著調查研究精度的提高相應地提高地質災害的空間預警精度。顯式統計預報法可稱為第二代預報方法，是正在探索中的方法，比較適用於地質環境模式比較復雜的大區域。

基於地質環境空間分析的突發性地質災害時空預警理論與方法是根據單元分析結果經過合成實現的，克服了僅僅依據單一臨界雨量指標的限制，但對臨界誘發因素的表達、預警指標的選定與量化分級等尚存在需要進一步研究的諸多問題。

因此，要實現完全科學意義上的區域突發性地質災害預警，必須建立臨界過程降雨量判據與地質環境空間分析耦合模型的理論方法———廣義顯式統計模式地質災害預報方法，預警等級指數(W)是內外動力的聯立方程組。即

中國地質災害區域預警方法與應用

式中:W為預警等級指數;a為地外天體引力作用，包括太陽、月亮的引潮力，太陽黑子、表面耀斑和太陽風等對地球表面的作用，a=f(a₁，a₂，…，a_n);b為地球內動力作用，主要表現為斷裂活動、地震和火山爆發等，b=f(b₁，b₂，…，b_n);c為地球表層外動力作用，包括降雨、滲流、沖刷、侵蝕、風化、植物根劈、風暴、溫度、乾燥和凍融作用等，c=f(c₁，c₂，…，c_n);d為人類社會工程經濟活動作用，包括資源、能源開發和工程建設等引起地質環境的變化，d=f(d₁，d₂，…，d_n)。

20世紀70年代，以美國加利福尼亞州舊金山地區聖馬提俄郡的滑坡敏感性圖為代表，利用多參數圖的加權(或不加權)疊加得到區域滑坡災害預測圖。

20世紀80年代，CarraraA.(1983)將多元統計分析預測方法引用到區域滑坡空間預測中，並在世界各國得到迅速發展與推廣。如HaruyamaH.＆KawakamiH.(1984)利用數學統計理論對日本活火山地區降雨引起的滑坡災害進行了危險度評價。BaezaC.＆CorominasJ.(1996)利用統計判別分析模型進行了淺層滑坡敏感性評估，結果斜坡破壞的正確預測率達到96.4%，有力地說明了統計預測的適用性。CarraraA.，CardinaliM.＆GuzzettiF.等(1991)將統計模型與GIS結合，應用於義大利中部某小型匯水盆地的滑坡危險性評估，實現從數據獲取到分析、管理的自動化，結果證明統計分析與GIS的綜合使用是一種快速、可行、費用低的區域滑坡危險性評價與制圖方法。

20世紀90年代中後期以來，隨著計算機技術和信息科學的高速發展，RS、GIS和GPS等「3S」技術聯合應用使快速處理海量的地質環境數據成為可能，出現了地質災害空間預測模型方法應用研究逐步從地質災害危險評價與預警應用相結合的新態勢。

劉傳正等(2004)創建並發表了用於區域地質災害評價和預警的「發育度」、「潛勢度」、「危險度」和「危害度」時空遞進分析理論與方法，簡稱「四度」遞進分析法(AMFP)，並在三峽庫區(54175km²)和四川雅安地質災害預警試驗區(1067km²)進行了應用，結果是可信的。

李長江等(2004)將GIS和ANN(人工神經網路)相互融合，考慮不同的地質、地貌和水文地質背景，建立了給定降雨量的浙江省區域群發性滑坡災害概率預報(警)系統(LAPS)。

宋光齊等(2004)根據地貌、岩性和地質構造幾率分布，基於GIS建立了給定降雨量的四川省地質災害預報系統。

殷坤龍等(2005)以浙江省為例探索了基於WebGIS的突發性地質災害預警預報問題。

由於我國政府在全國范圍內推行區域地質災害預警預報機制，目前我國的預警探索工作走在世界前列。

4.2.3 動力預報法

動力預報法是一種考慮地質體在降雨過程中地-氣耦合作用下研究對象自身動力變化過程而建立預警判據方程的方法，實質上是一種解析方法。動力預報方法的預報結果是確定性的，可稱為第三代預報方法，目前只適用於單體試驗區或特別重要的局部區域。該方法主要依據降雨前、降雨中和降雨後降水入滲在斜坡體內的轉化機制，具體描述整個過程斜坡體內地下水動力作用變化與斜坡體狀態及其穩定性的對應關系。通過鑽孔監測地下水位動態、孔隙水壓力和斜坡應力-位移等，揭示降雨前、降雨過程中和降雨後斜坡體內地下水的實時動態響應變化規律、整個坡體物理性狀變化及其變形破壞過程的關系。在充分考慮含水量、基質吸力、孔隙水壓力、滲透水壓力、飽水帶形成和滑坡—泥石流轉化因素條件下，選用數學物理方程研究解析斜坡體內地下水動力場變化規律與斜坡穩定性的關系，確定多參數的預警閾值，從而實現地質災害的實時動力預報。

目前，這種方法局限於試驗場地或單個斜坡的研究探索階段，必須依賴具有實時監測、實時傳輸和實時數據處理功能的立體監測網(地-氣耦合)作為支撐才能實現實時預報。由於理論、技術和經費等方面的高要求，這種方法比較適用於重要的小區域或單體的研究性監測預警。

據研究，美國舊金山海灣地區的6h降雨量達到4in(101.6mm)時，就可能引發大面積泥石流。為了監測降雨期間地下水壓力的變化，研究人員設置了若干個孔隙水壓力計以觀測斜坡中地下水壓力變化。舊金山海灣地區實時區域滑坡預警系統包括降雨與滑坡發生的經驗和分析關系式，實時雨量監測數據，國家氣象服務中心降雨預報以及滑坡易發區略圖。

在我國，劉傳正等(2004)在四川雅安區域地質災害監測預警試驗區進行了大氣降水與斜坡岩土層含水量變化的分層響應監測，發現不同降雨過程和降雨強度下，斜坡岩土體的含水量相應發生明顯變化，可以研究降雨在斜坡岩土體內的滲流過程直至出現滑坡、泥石流的成因機理。

2003年8月23～25日是一個引發多處地質災害並造成人員傷亡的典型降雨過程，可以作為分析實例。以8月19日15時的含水量為背景值，則8月23，24和25日降雨過程分別對應第96，120和144h的含水量，4個層位的記錄曲線明確反映了隨累計降雨量增加斜坡岩土體含水量急劇增加，第一、二層位達到過飽和狀態，且含水量急劇增加出現於第121h，即24日15時之後，滯後於降雨時間約20h。各層含水量峰值出現於第151h，即接近滑坡呈區域性暴發時間(26日零時，對應第153h)。該分析未考慮沿裂隙的地下水滲流作用(圖4.1)。

圖4.1 四川雅安桑樹坡監測試驗點第1～4層含水量隨時間變化曲線

分析對比隱式統計預報法、顯式統計預報法和動力預報法3類方法，我們認為，未來的方向是探索地質災害隱式統計、顯式統計與動力預警3種模型的聯合應用方法，以適應不同層級的地質災害預警需求。研究內容包括臨界雨量統計模型、地質環境因素疊加統計模型和地質體實時變化(水動力、應力、應變、熱力場和地磁場等)的數學物理模型等多參數、多模型的耦合。3種模型的聯合應用不僅適應特別重要的區域或小流域，也為單體地質災害的動力預警與應急響應提供決策依據。

㈢ 地質災害預警系統研發

3.1.1 總體思路

3.1.1.1 基本認識

中國地域廣大，地質環境類型復雜多樣，斜坡岩土體含水狀態與滑坡泥石流事件發生的對應關系是復雜的，滑坡泥石流事件與降雨過程的關系具有離散性。因此，盡可能細化預警區域的劃分，對每個預警區的斜坡坡角、坡積層工程地質特徵、植被類型和人類活動方式進行系統研究，得出特定環境地質條件(地層岩性、地質結構、地貌形態、地表植被和人類工程經濟活動等)下引發地質災害的大氣降雨量臨界值，作為地質災害區域預警判據是可行的。

3.1.1.2 預警對象與預警重點區

降雨引發的區域突發性群發型地質災害:崩塌、滑坡、泥石流等。

預警重點區是:

1)威脅山區的鄉鎮、居民點，且無力搬遷的地區;

2)威脅重要工程如橋梁、水壩和電站等地區;

3)威脅線狀工程如公路、鐵路、輸油(氣)管線和輸電線路以及水上交通線等地區;

4)重要經濟區(發達經濟區、工礦區和農業區等);

5)重要自然保護區、自然景觀和人文景觀地區;

6)區域生態地質環境脆弱，且又必須開發的地區。

3.1.1.3 預警類型

突發性地質災害氣象預警可分為時間預警和空間預警兩種類型。

空間預警是比較明確地劃定在一定條件下(如根據長期氣象預報)，一定時間段內地質災害將要發生的地域或地點，主要適用於群發型;

時間預警是在空間預警的基礎上，針對某一具體地域或地點(單體)，給出地質災害在某一時段內或某一時刻將要發生的可能性大小，主要適用於單體如大型滑坡，並有群測群防網路或專業監測網路相配合。

空間預警是減輕區域性、全局性地質災害的有效手段。空間預警是基於地質災害的主要控制因素(如地層岩性、地質結構、地貌形態、地層突變等)和引發因素(如降雨、地震、冰雪消融、人為活動)開展工作，控制因素是基本條件，引發因素在不同地區或同一地區的不同地段常常表現出極大差異。

3.1.1.4 預警等級

根據《國土資源部和中國氣象局關於聯合開展地質災害氣象預報預警工作協議》，地質災害氣象預報預警分為5個等級:

1級，可能性很小;

2級，可能性較小;

3級，可能性較大;

4級，可能性大;

5級，可能性很大;

國家層次發布地質災害預警按以下考慮:

1～2級不發布預報，用綠色和藍色表示;

3級發布預報，用黃色表示;

4級發布預警，用橙色表示;

5級發布警報，用紅色表示。

3.1.1.5 預警時段與地域

預報預警時段是當日20時至次日20時。

預報預警地域是中華人民共和國領土范圍，暫不包括香港特別行政區、澳門特別行政區和台灣省。

3.1.1.6 技術路線

1)把全國劃分為若干預警區域。

2)確定預警判據。對每個預警區的歷史滑坡、泥石流事件和降雨過程的相關性進行統計分析，分別建立每個預警區的地質災害事件與臨界過程降雨量的統計關系圖，確定滑坡泥石流事件在一定區域暴發的不同降雨過程臨界值(低值、高值)，作為預警判據。

3)判定發生地質災害的可能性。接收到國家氣象中心發來的前期實際降雨量和次日預報降雨量數據後，對每個預警區疊加分析，根據判據圖初步判定發生地質災害的可能性。

4)判定預報預警等級。對判定發生地質災害可能性較大或以上等級的地區，結合該預警區降雨量、地質環境、生態環境和人類活動方式、強度等指標進行綜合判斷，從而對次日的降雨過程引發地質災害的空間分布進行預報或警報。

5)製作地質災害預警產品。

6)發送預警產品。將預警產品報請有關領導簽發後，發送國家氣象中心。

7)發布預警產品。國家氣象中心收到預警產品後，以國土資源部和中國氣象局的名義在中央電視台播出。同時，地質災害預警結果在中國地質環境網站上進行發布。

8)發布預警後，預警人員跟蹤校驗預警效果，總結提高預警准確率。

3.1.2 科學依據

根據1990～2002年對突發性地質災害的分類統計，發現持續降雨引發者占總發生量的65%，其中，局地暴雨引發者約占總發生量的43%，占持續降雨引發者總量的66%。也就是說，約2/3的突發性地質災害是由於大氣降雨直接引發的或是與氣象因素相關的，地質災害氣象預警工作是有科學依據的。

3.1.2.1 氣象因素引發地質災害的特點

1)區域性:一般在數百至數千平方公里內出現;單條泥石流的流域面積:≤0.6km²者11.9%;0.6～10km²者61.6%;10～50km²者22.4%。

2)群發性:崩塌、滑坡、泥石流等在某一區域多災種呈群體出現。

3)同時性:巨大災難在數十分鍾—數小時內先後或同時出現。

4)暴發性:滑坡、特別是泥石流的發生具有突然暴發性，宏觀上完好的坡體突然滑塌或「奔流」;當地人稱為「渦旋炮」或「山扒皮」。如陝西省紫陽縣同一地點傷亡人員最多的聯合鄉魚泉村7組(瞬間造成37人遇難)是5個「渦旋炮」同時擊中的結果。

5)後續性:大型滑坡一般出現在降雨過程後期，甚至降雨結束後數天。

6)成災大:造成重大人員傷亡和各種財產損失。

3.1.2.2 氣象因素引發地質災害的成因

1)區域性持續降雨或暴雨使鬆散堆積層達到過飽和狀態。

2)成災地區地形陡峻，坡形變化復雜，坡度25°～70°。

3)地質上具備二元結構，上為鬆散堆積層，下為堅硬基岩，容易在二者的接觸處形成強大滲流帶。

4)鬆散堆積層厚度1～10m，一般1～4m。

5)一般植被覆蓋率較高，在強烈暴雨持續作用下起到滯水作用。

6)居民防災意識薄弱，房屋結構簡易，抗災強度低。房屋大多建在溪溝出山口地段，屬於泥石流的流通路徑。調查發現，雖然滑坡、泥石流災害具有暴發性，但多數地點仍有數小時至數分鍾的躲避時間，因防災基本知識缺乏，以致有的村民在搶運財物過程中喪生。

7)對大型滑坡滯後於降雨過程的機理缺乏科學認識。

3.1.2.3 來自統計學的認識

地質災害具有自然和社會的雙重屬性。理論研究與科學實踐均證明，地質災害具有可區劃性、可監測預警性。

1)分析發現，滑坡的發生在過程降雨量和降雨強度兩項參數中，存在著一個臨界值，當一次降雨的過程降雨量或降雨強度達到或超過此臨界值時，泥石流和滑坡等地質災害即成群出現。

2)不同地區具體一條溝谷的泥石流始發雨量區間為10～300mm，差異之大反映了地質條件、氣候條件等的差異。

3)在降雨過程的中後期或局地單點暴雨達到臨界值時出現突發性群發型泥石流、滑坡等地質災害，滑坡以小型者居多。

4)大型滑坡常在降雨過程後期或雨後數天內出現。

3.1.2.4 區域地質災害的時空分布

據20世紀90年代的調查，我國泥石流的時空分布頻率具有以下特點:

(1)泥石流頻率與地貌

3500m以上的高山佔9%;1000～3500m的中山佔56%;小於1000m的低山佔15%;黃土高原區佔11%。

(2)泥石流頻率與工程地質岩組

變質岩區佔43%;碎屑岩區佔32%;黃土區佔11%;岩漿岩區佔9%;碳酸鹽岩區佔7%。

(3)泥石流發生頻率與年平均降雨量(mm/a)

＜400區域佔10%;400～600區域佔16%;600～800區域佔18%;800～1000區域佔24%;1000～1400區域佔22%;＞1400區域佔10%

(4)泥石流暴發時間(月份)分布頻率

5月:9%;6月:18%;7月:34%;8月:24%;9月:10%

上述統計說明，泥石流主要分布在中低山地區;多出現在易於風化破碎的岩土分布區;年均降雨量過高或過低都不會暴發泥石流;發生時間主要出現在每年的6～8月。

3.1.3 中國地質災害氣象預警區劃

基於我國地質災害類型分布、全國氣候區劃和滑坡泥石流與區域降雨關系的各類研究文獻，編制中國地質災害氣象預警區劃圖。

3.1.3.1 資料依據

基於氣象因素的《中國地質災害氣象預警區劃圖(1∶500萬)》的編制主要依據以下資料:

1)中國泥石流及其災害危險區劃圖(1∶600萬)，

中國科學院成都山地災害與環境研究所，1991

2)中國滑坡災害分布圖(1∶600萬)，

中國科學院成都山地災害與環境研究所，1991

3)中國地質災害類型圖(1∶500萬)，

地質礦產部成都水文地質工程地質中心，1991

4)中國泥石流災害圖(1∶600萬)，

地質礦產部成都水文地質工程地質中心，1992

5)中國滑坡崩塌類型及分布圖(1∶600萬)，

地質礦產部環境地質研究所，1992

6)中國特殊類土及危害圖(1∶600萬)，

中國地質科學院水文地質工程地質研究所，1992

7)中國地形圖(立體，1∶600萬)，地圖科學研究所，1999

8)中華人民共和國氣候圖集，氣象出版社，2002

9)區域降雨資料與滑坡、泥石流關系的各類文獻

3.1.3.2 預警區劃分原則

根據研究需要，在此提出斜坡劃分原理:

1)滑坡和泥石流是在斜坡地區發生的;

2)區域分水嶺的兩坡氣象降雨條件和生態環境是不同的;

3)我國的最大斜坡是帕米爾高原—東海大陸架的多級多層次斜坡;

4)區域斜坡可分為三類:一類是分水嶺到海濱，如後界燕山—魯兒虎山，左界遼河，右界永定河/海河和前界渤海圈閉的區域;二類如大別山—淮河—黃河圈閉的區域;三類如四川盆地周緣區域。

一級區以全國性分水嶺或雪線為界，考慮長時間周期、大空間尺度的氣候區劃和地質地貌環境條件;

二級區主要以重大水系、區域分水嶺、區域氣候、歷史滑坡泥石流事件分布密度、地質環境條件、斜坡表層岩土性質和年均降雨量分布。

3.1.3.3 預警區域劃分

本研究立足全國范圍，暫時提出兩級區劃，共劃分7個一級預警區，28個二級預警區，可以滿足初步工作要求(圖3.1)。

(1)預警區的地質災害特徵

A東北山地平原區

A₁三江地區

圖3.1 中國地質災害氣象預警區劃圖(28個區)(台灣省專題資料暫缺)

佳木斯/牡丹江地區，氣象因素引發地質災害微弱。

A₂東北平原

樺甸/敦化地區以及大興安嶺東麓，氣象因素引發地質災害較弱。

B大華北地區

B₁遼南地區

遼東半島地區(千山)，氣象因素引發地質災害較嚴重。

B₂京承地區

北京北部和河北承德地區，氣象因素引發地質災害嚴重。

B₃晉冀地區

太行山東麓地區，氣象因素引發地質災害較嚴重。

B₄山東丘陵

泰山和膠東地區，氣象因素引發地質災害在小范圍較嚴重。

B₅豫西地區

靈寶/許昌之間和伏牛山北麓地區，氣象因素引發地質災害較嚴重—輕微。

B₆皖蘇地區

大別山北麓和張八嶺地區，氣象因素引發地質災害較嚴重—輕微。

B₇江浙地區

臨安/嵊州地區，氣象因素引發地質災害在小范圍較嚴重。

C中南山地丘陵區

C₁閩浙地區

武夷山/九連山以東地區，氣象因素引發小規模地質災害嚴重。

C₂江西地區

九嶺山和贛南地區，氣象因素引發小規模地質災害嚴重。

C₃豫鄂地區

南陽、神農架、大洪山和大別山南麓地區，氣象因素引發地質災害較嚴重。

C₄湖南地區

湘西和湘南(雪峰山)地區，氣象因素引發地質災害嚴重。

C₅桂粵地區

桂西和兩廣北部地區，氣象因素引發小規模地質災害嚴重。

D西南中高山區

D₁陝南地區

秦嶺南麓和大巴山北麓地區，氣象因素引發地質災害嚴重。

D₂四川盆地

成都平原外的其他地區，氣象因素引發地質災害嚴重。

D₃黔渝地區

黔北和重慶地區，氣象因素引發地質災害嚴重。

D₄滇南地區

滇南和黔南部分地區，氣象因素引發地質災害嚴重。

D₅川滇地區

川西、滇西和滇中地區，氣象因素(含高山融水)引發地質災害極嚴重。

E黃土高原區

E₁呂梁地區

大同—太原—臨汾一線地區，氣象因素引發地質災害較嚴重—輕微。

E₂陝北地區

陝北黃土高原地區，氣象因素引發地質災害嚴重。

E₃隴西地區

隴西和海東地區，氣象因素引發地質災害極嚴重。

F北方乾旱沙漠區

F₁內蒙古東部地區

氣象因素引發地質災害輕微。

F₂阿拉善地區

祁連山北麓、玉門/武威地區，氣象因素(高山融水)引發地質災害較嚴重。

F₃南疆地區

天山南麓、阿爾金山北麓氣象因素(高山融水)引發地質災害較嚴重。

F₄北疆地區

天山北麓氣象因素(暴雨和高山融水)引發地質災害嚴重。

G青藏高原區

G₁藏北地區

氣象因素引發地質災害輕微。

G₂藏南地區

雅魯藏布江及支流流域氣象因素(暴雨和高山融水)引發地質災害較嚴重;藏東南

暴雨引發地質災害嚴重。

(2)一級區域界線標志

A/F大興安嶺—七老圖山

漠河—鳳水山(1398)—古利牙山(1394)—太平嶺(1712)—興安嶺(1397)—巴代艾來(1540)—罕山(1936)—黃崗梁(2029)—七老圖山

A/B雲霧山—長白山

小五台山(2882)—赤城—雲霧山(2047)—七老圖山—阜新—鐵嶺—莫日紅山(1013)—白頭山

B/E太行山—中條山

小五台山(2882)—恆山(2017)—北台頂(3058)—陽曲山(2059)—歷山(2322)—華山(2160)

E/F毛毛山—靖邊—東勝—小五台

海晏—仙密大山(4354)—毛毛山(4070)—景泰—定邊—靖邊—榆林—東勝—豐鎮—小五台山(2882)

EB/DC秦嶺—伏牛山—大別山—括蒼山

海晏—龍羊峽—同仁—鳥鼠山(2609)—武山南—鳳縣—太白山(3767)—首陽山(2720)—秦嶺—華山(2160)—全寶山(2094)—老君山(2192)—太白頂(1140)—雞公山(744)—霍山(1774)—安慶—九華山(1342)—黃山(1873)—桐廬—括蒼山(1382)—北雁盪山(1057)

F/G阿爾金山—祁連山

公格爾山(7649)—慕士塔格山(7509)—賽圖拉—慕士山(6638)—烏孜塔格(6250)—九個達坂山(6303)—阿卡騰能山(4642)—阿爾金山(5798)—大雪山(5483)—祁連山(5547)—冷龍嶺(4849)—毛毛山(4070)

C/D老君山—梵凈山—岑王老山

老君山(2192)—武當山(1612)—大神農架(3053)—建始—來鳳(＞1000)—酉陽—梵凈山(2494)—佛頂山(1835)—雷公山(2179)—岑王老山(2062)—富寧

D/G九寨溝—察隅

武山—九寨溝—雪寶頂(5588)—馬爾康—爐霍—新龍—巴塘—察隅

(3)二級區域界線

A₁/A₂小興安嶺—張廣才嶺—白頭山

呼瑪—大黑頂山(1047)—平頂山(1429)—大青山(944)—大禿頂子山(1690)—大石頭(1194)—甑峰山(1677)—白頭山

B₁/B₂下遼河

B₂/B₃永定河—海河

B₃/B₄黃河

B₄/B₅黃河故道

B₅/B₆淮河—黃河故道

B₆/B₇長江

C₁/C₂武夷山—九連山

黃山(1873)—玉京峰(1817)—黃崗山(2158)—白石峰(1858)—木馬山(1328)—九連山(1248)—龍門

C₂/C₃₄霍山—幕阜山—羅霄山脈

霍山(1774)—九江—九宮山(1543)—幕阜山(1596)—連雲山(1600)—武功山(1918)—井岡山—八面山(2042)—石坑埪(1902)

C₃/C₄長江

C₁₂₄/C₅南嶺山脈

雷公山(2179)—貓兒山(2142)—韭菜嶺(2009)—石坑埪(1902)—雪山嶂(1379)—龍門—飛雲頂(1282)—蓮花山(1336)—神泉港

D₁/D₂₃米倉山—大巴山

九頂山(4984)—廣元—米倉山—大巴山—大神農架(3053)

D₂/D₃長江—重慶—華鎣山—萬源北

D₁₂₃/D₅夾金山—大涼山

雪寶頂(5588)—九頂山(4984)—二郎山(3437)—貢嘎山(7556)—鏵頭尖(4791)—大涼山(3962)—長江—五蓮峰(2561)—陸家大營(2854)

D₃/D₄苗嶺山脈

陸家大營(2854)—黃果樹瀑布—惠水—雷公山(2179)

D₄/D₅烏蒙山—哀牢山—高黎貢山

陸家大營(2854)—黎山(2678)—馬龍—玉溪—哀牢山(3166)—貓頭山(3306)—高黎貢山—(3374)—尖高山(3302)

E₁/E₂呂梁山脈

岱海—管涔山—荷葉坪(2784)—黑茶山(2203)—關帝山(2831)—禹門口

E₂/E₃屈吳山—六盤山脈

景泰—屈吳山(2858)—六盤山(2928)—太白(2819)

F₁/F₂

古爾班烏蘭井—呼和巴什格(2364)—賀蘭山(3556)—香山

F₂/F₃

馬鬃山(2583)—大雪山(5483)

F₃/F₄天山山脈

托木爾峰(7443)—比依克山(7443)—天格爾峰(4562)—博格達峰(5445)—巴里坤山—托木爾提(4886)

G₁/G₂岡底斯山—念青唐古拉山脈

扎西崗—岡仁波齊峰(6656)—冷布岡日(7095)—念青唐古拉峰(7111)—嘉黎—洛隆—邦達—巴塘。

3.1.4 地質災害氣象預警判據研究

3.1.4.1 判據確定原則與資料依據

根據有限研究積累和歷史經驗，滑坡、泥石流的發生不但與當日激發降雨量有關，而且與前期過程降雨量關系密切，本項研究選定1d，2d，4d，7d，10d和15d過程降雨量等6個數據進行統計分析，期望對一個地區氣象因素引發滑坡、泥石流地質災害的原因與臨界雨量判據的確定具有全面認識。

本次研究的資料依據主要有兩方面:

1)中國地質環境監測院建立的全國地質災害調查資料庫中氣象因素引發的歷史滑坡泥石流災害數據(999個);

2)國家氣象中心根據中國地質環境監測院提供的滑坡、泥石流數據，整理提供了731個相關站點15d內歷史降雨量數據。

3.1.4.2 預警區的臨界降雨量判據研究

(1)不同降雨過程代表數據的選定

中國氣象局系統對日降雨量(Q)的預報是按當日20時到次日20時計算，而滑坡、泥石流事件可能發生在此24h的任一時段。

若災害事件在接近24時發生，則基本可對應1d(即當日)過程降雨量;若災害事件在次日0時以後的夜間發生，則對應前一日(2d)過程降雨量更符合實際。因此，本項研究選定的數據代表時段(日:24h)是:

1d過程降雨量:0≤Q₁≤1

2d過程降雨量:1≤Q₂≤2

4d過程降雨量:3≤Q₄≤4

7d過程降雨量:6≤Q₇≤7

10d過程降雨量:9≤Q₁₀≤10

15d過程降雨量:14≤Q₁₅≤15

(2)臨界過程降雨量預警判據圖的建立

根據滑坡泥石流與降雨關系的研究，製作滑坡泥石流與不同時段臨界降雨量關系散點圖，發現散點集中成帶分布，其上界可用β線表示，下界可用α線表示。因此，利用1d，2d，4d，7d，10d和15d等過程降雨量，可以建立地質災害預警判據模式圖(圖3.2)。

圖中橫軸是時間(1～15d)，縱軸是相應的過程降雨量(mm)。我們規定，α線和β線為兩條滑坡、泥石流發生的臨界降雨量線，α線以下的A區為不預報區(1，2級，可能性小、較小)，α～β線之間的B區為地質災害預報區(3，4級，可能性較大、大)，β線以上的C區為地質災害警報區(5級，可能性很大)。

(3)預警區臨界降雨判據圖研究

在28個氣象預警區中，18個預警區可以形成完整的滑坡、泥石流發生的臨界降雨預警判據圖(上限值β線、下限值α線);10個預警區因缺乏資料尚不能形成判據圖，其中，A₁，B₅，F₁和G₂4個區完全缺數據;B₄，B₆，E₁，E₂，F₃和F₄6個區數據不全(只能形成α線或β線，甚至散點)。這10個區主要為滑坡、泥石流不發育區或人口稀疏地區，暫時對全國的預警工作效果影響不大。

圖3.2 預報判據模板圖

代表性數據及曲線舉例

A₂東北平原

中國地質災害區域預警方法與應用

*3個樣本。

A₂氣象預警區判據圖

B₁遼南地區

中國地質災害區域預警方法與應用

*9個樣本。

B₁氣象預警區判據圖

C₁閩浙地區

中國地質災害區域預警方法與應用

*50個樣本。

C₁氣象預警區判據圖

D₁陝南地區

中國地質災害區域預警方法與應用

*45個樣本。

D₁氣象預警區判據圖

D₅川滇地區

中國地質災害區域預警方法與應用

*60個樣本。

D₅氣象預警區判據圖

E₃隴西地區

中國地質災害區域預警方法與應用

*50個樣本。

E₃氣象預警區判據圖

F₂阿拉善地區

中國地質災害區域預警方法與應用

*8個樣本。

F₂氣象預警區判據圖

G₁藏北地區

中國地質災害區域預警方法與應用

*15個樣本。

G₁氣象預警區判據圖

3.1.4.3 預警判據校正

為了提高預警精度，依據以下資料對預警區判據圖進行了校正:

1)中國大陸滑坡、泥石流與降雨關系的各類科技文獻;

2)歷年中國地質災害公報;

3)部分省(區、市)的地質災害年報;

4)全國縣(市)地質災害調查區劃成果資料(主要是福建省);

5)重點地區地質災害專項研究報告等。

檢索發現有13個預警區具有部分滑坡、泥石流與臨界過程降雨量研究資料，有15個預警區暫未收集到或完全缺乏研究資料。

13個具備部分研究資料的預警區分別整理成圖、表，可供確定相應預警區預警級別時參考，或與預警判據圖配合使用。

以C₁區為例，見下表(圖3.3):

圖3.3 C₁區地質災害點分布與臨界降雨量統計關系

3.1.5 預警尺度精度評價

3.1.5.1 預警尺度

(1)空間預警尺度

圖面表示3000km²(基於1∶500萬～1∶600萬地質災害預警區劃圖)。

(2)時間預警尺度

地災預警與氣象預警時間尺度同步。

3.1.5.2 預警精度評價

1)取決於氣象預報精度。目前全國性的氣象預報精度尚不高，特別是對引發泥石流影響明顯的局地單點暴雨的預報有待加強。

2)雨量站點代表性精度。地質災害氣象預警判據圖依賴於氣象站點經(緯)度和地質災害發生點的經(緯)度(距離)的接近程度。

本次資料地質災害災情點的經(緯)度與相鄰氣象站點的經(緯)度之差在0.3°～1.0°之內，也即相差40～50km，反映在平面上即存在約2000km²的誤差。

3)地質環境-氣象因素耦合機制的研究精度。地形坡度、植被、岩土類型、含水狀態、地表入滲和產流等的研究尚很薄弱。

4)人類活動方式、強度與斜坡變形破壞模式尚缺乏科學界定。

3.1.6 地質災害預警產品製作與發布

3.1.6.1 預警產品製作、簽批與發布

1)國家氣象中心提供全國每次降雨過程的天氣預報資料，每天16:00通過適當方式(E-mail)發送前期實際降雨量和次日預報降雨量數據;

2)中國地質環境監測院接到降雨量數據後，根據此數據和預警判據圖對各預警區發生地質災害的等級進行逐個分析和判定;

3)專家會商、分析判定預報預警結果，根據會商後的結果，做出空間預警，在預警圖上劃出預報或警報區，此稱預警產品;

4)領導審定、簽批預警產品;

5)經簽批的預警產品於當天16:30通過適當方式(E-mail)發回國家氣象中心;

6)國家氣象中心接收預警產品，並和天氣預報產品統一製作，配音;

7)中央電視台在當天晚上19:30新聞聯播後播出地質災害氣象預報或警報及等級;

8)預報或警報地區的有關省級地質環境監測總站應在預警發出24h至48h內，向中國地質環境監測院反饋預警效果校驗結果;

9)中國地質環境監測院分析研究預警效果校驗結果，改進預警判據，逐步提高預警精度。

3.1.6.2 預警產品發布形式

(1)中央電視台發布播出

預警產品署名:國土資源部

中國氣象局

模擬預報詞:

今天晚上到明天白天，××地區發生地質災害的可能性較大，請注意防範。

(2)中國地質環境信息網站發布

主要供專業人士和政府管理部門參考，跟蹤研究預警效果，討論研究預警方法與對策。

設計製作了地質災害氣象預警預報專用「符號」(圖3.4)。

圖3.4 地質災害氣象預報預警專用「符號」

從2005年開始，在中央電視台發布地質災害氣象預警預報信息圖片時，同時配發崩塌、滑坡和泥石流動畫，增強了地質災害預警信息的視覺沖擊力，也提高了地質災害氣象預報預警的社會影響力。

3.1.7 地質災害預警軟體系統

3.1.7.1 基於C語言的預警預報軟體

2004～2006年，模型採用第一代臨界雨量判據法，基於C語言的預警預報軟體。具備自動生成降雨等值線、雨量站點上自動計算預報等級、查看雨量站點雨量等功能(圖3.5)。缺點是無法自動成區、不具備GIS圖層操作功能。

圖3.5 基於C語言的第1套預警軟體Predmap抓圖

3.1.7.2 基於ArcGIS開發了第2套預警預報軟體

2007年，基於ArcGIS開發了第2套預警預報軟體，模型仍採用第一代臨界雨量判據法(圖3.6)。主要改進在於將軟體系統升級為基於GIS開發，且實現預警區的自動圈閉。缺點是ArcGIS軟體龐大，軟體操作、升級等方面不便。

圖3.6 基於ArcGIS的第2套預警軟體抓圖

㈣ 地質災害危險性評估成果有效期為多久

全國生態環境保護綱要

生態環境保護是功在當代、惠及子孫的偉大事業和宏偉工程。堅持不懈地搞好生態環境保護是保證經濟社會健康發展，實現中華民族偉大復興的需要。為全面實施可持續發展戰略，落實環境保護基本國策，鞏固生態建設成果，努力實現祖國秀美山川的宏偉目標，特製訂本綱要。

一、當前全國生態環境保護狀況

（－）當前生態環境保護工作取得的成績和存在的問題
1.全國生態環境保護取得了一定成績。改革開放以來，黨和政府高度重視環境保護工作，採取了一系列保護和改善生態環境的重大舉措，加大了生態環境建設力度，使我國一些地區的生態環境得到了有效保護和改善。主要表現在：植樹造林、水土保持、草原建設和國土整治等重點生態工程取得進展；長江、黃河上中游水土保持重點防治工程全面實施；重點地區天然林資源保護和退耕還林還草工程開始啟動；建立了一批不同類型的自然保護區、風景名勝區和森林公園；生態農業試點示範、生態示範區建設穩步發展；環境保護法制建設逐步完善。
2.全國生態環境狀況仍面臨嚴峻形勢。目前，一些地區生態環境惡化的趨勢還沒有得到有效遏制，生態環境破壞的范圍在擴大，程度在加劇，危害在加重。突出表現在：長江、黃河等大江大河源頭的生態環境惡化呈加速趨勢，沿江沿河的重要湖泊、濕地日趨萎縮，特別是北方地區的江河斷流、湖泊乾涸、地下水位下降嚴重，加劇了洪澇災害的危害和植被退化、土地沙化；草原地區的超載放牧、過度開墾和樵採，有林地、多林區的亂砍濫伐，致使林草植被遭到破壞，生態功能衰退，水土流失加劇；礦產資源的亂采濫挖，尤其是沿江、沿岸、沿坡的開發不當，導致崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、沉降、海水倒灌等地質災害頻繁發生；全國野生動植物物種豐富區的面積不斷減少，珍稀野生動植物棲息地環境惡化，珍貴葯用野生植物數量銳減，生物資源總量下降；近岸海域污染嚴重，海洋漁業資源衰退，珊瑚礁、紅樹林遭到破壞，海岸侵蝕問題突出。生態環境繼續惡化，將嚴重影響我國經濟社會的可持續發展和國家生態環境安全。

（二）當前生態環境惡化的原因
3.資源不合理開發利用是造成生態環境惡化的主要原因。一些地區環境保護意識不強，重開發輕保護，重建設輕維護，對資源採取掠奪式、粗放型開發利用方式，超過了生態環境承載能力；一些部門和單位監管薄弱，執法不嚴，管理不力，致使許多生態環境破壞的現象屢禁不止，加劇了生態環境的退化。同時，長期以來對生態環境保護和建設的投入不足，也是造成生態環境惡化的重要原因。切實解決生態環境保護的矛盾與問題，是我們面臨的一項長期而艱巨的任務。

二、全國生態環境保護的指導思想、基本原則與目標

（－）全國生態環境保護的指導思想和基本原則
4.全國生態環境保護的指導思想。高舉鄧小平理論偉大旗幟，以實施可持續發展戰略和促進經濟增長方式轉變為中心，以改善生態環境質量和維護國家生態環境安全為目標，緊緊圍繞重點地區、重點生態環境問題，統一規劃，分類指導，分區推進，加強法治，嚴格監管，堅決打擊人為破壞生態環境行為，動員和組織全社會力量，保護和改善自然恢復能力，鞏固生態建設成果，努力遏制生態環境惡化的趨勢，為實現祖國秀美山川的宏偉目標打下堅實基礎。
5.全國生態環境保護的基本原則。堅持生態環境保護與生態環境建設並舉。在加大生態環境建設力度的同時，必須堅持保護優先、預防為主、防治結合，徹底扭轉一些地區邊建設邊破壞的被動局面。
堅持污染防治與生態環境保護並重。應充分考慮區域和流域環境污染與生態環境破壞的相互影響和作用，堅持污染防治與生態環境保護統一規劃，同步實施，把城鄉污染防治與生態環境保護有機結合起來，努力實現城鄉環境保護一體化。
堅持統籌兼顧，綜合決策，合理開發。正確處理資源開發與環境保護的關系，堅持在保護中開發，在開發中保護。經濟發展必須遵循自然規律，近期與長遠統一、局部與全局兼顧。進行資源開發活動必須充分考慮生態環境承載能力，絕不允許以犧牲生態環境為代價，換取眼前的和局部的經濟利益。
堅持誰開發誰保護，誰破壞誰恢復，誰使用誰付費制度。要明確生態環境保護的權、責、利，充分運用法律、經濟、行政和技術手段保護生態環境。

（二）全國生態環境保護的目標
6.全國生態環境保護目標是通過生態環境保護，遏制生態環境破壞，減輕自然災害的危害；促進自然資源的合理、科學利用，實現自然生態系統良性循環；維護國家生態環境安全，確保國民經濟和社會的可持續發展。
近期目標。到2010年，基本遏制生態環境破壞趨勢。建設一批生態功能保護區，力爭使長江、黃河等大江大河的源頭區，長江、松花江流域和西南、西北地區的重要湖泊、濕地，西北重要的綠洲，水土保持重點預防保護區及重點監督區等重要生態功能區的生態系統和生態功能得到保護與恢復；在切實抓好現有自然保護區建設與管理的同時，抓緊建設一批新的自然保護區，使各類良好自然生態系統及重要物種得到有效保護；建立、健全生態環境保護監管體系，使生態環境保護措施得到有效執行，重點資源開發區的各類開發活動嚴格按規劃進行，生態環境破壞恢復率有較大幅度提高；加強生態示範區和生態農業縣建設，全國部分縣（市、區）基本實現秀美山川、自然生態系統良性循環。
遠期目標。到2030年，全面遏制生態環境惡化的趨勢，使重要生態功能區、物種豐富區和重點資源開發區的生態環境得到有效保護，各大水系的一級支流源頭區和國家重點保護濕地的生態環境得到改善；部分重要生態系統得到重建與恢復；全國50％的縣（市、區）實現秀美山川、自然生態系統良性循環，30％以上的城市達到生態城市和園林城市標准。到2050年，力爭全國生態環境得到全面改善，實現城鄉環境清潔和自然生態系統良性循環，全國大部分地區實現秀美山川的宏偉目標。

三、全國生態環境保護的主要內容與要求

（一）重要生態功能區的生態環境保護
7.建立生態功能保護區。江河源頭區、重要水源涵養區、水土保持的重點預防保護區和重點監督區、江河洪水調蓄區、防風固沙區和重要漁業水域等重要生態功能區，在保持流域、區域生態平衡，減輕自然災害，確保國家和地區生態環境安全方面具有重要作用。對這些區域的現有植被和自然生態系統應嚴加保護，通過建立生態功能保護區，實施保護措施，防止生態環境的破壞和生態功能的退化。跨省域和重點流域、重點區域的重要生態功能區，建立國家級生態功能保護區；跨地（市）和縣（市）的重要生態功能區，建立省級和地（市）級生態功能保護區。
8.對生態功能保護區採取以下保護措施：停止一切導致生態功能繼續退化的開發活動和其他人為破壞活動；停止一切產生嚴重環境污染的工程項目建設；嚴格控制人口增長，區內人口已超出承載能力的應採取必要的移民措施；改變粗放生產經營方式，走生態經濟型發展道路，對已經破壞的重要生態系統，要結合生態環境建設措施，認真組織重建與恢復，盡快遏制生態環境惡化趨勢。
9.各類生態功能保護區的建立，由各級環保部門會同有關部門組成評審委員會評審，報同級政府批准。生態功能保護區的管理以地方政府為主，國家級生態功能保護區可由省級政府委派的機構管理，其中跨省域的由國家統一規劃批建後，分省按屬地管理；各級政府對生態功能保護區的建設應給予積極扶持；農業、林業、水利、環保、國土資源等有關部門要按照各自的職責加強對生態功能保護區管理、保護與建設的監督。

（二）重點資源開發的生態環境保護
10.切實加強對水、土地、森林、草原、海洋、礦產等重要自然資源的環境管理，嚴格資源開發利用中的生態環境保護工作。各類自然資源的開發，必須遵守相關的法律法規，依法履行生態環境影響評價手續；資源開發重點建設項目，應編報水土保持方案，否則一律不得開工建設。
11.水資源開發利用的生態環境保護。水資源的開發利用要全流域統籌兼顧，生產、生活和生態用水綜合平衡，堅持開源與節流並重，節流優先，治污為本，科學開源，綜合利用。建立缺水地區高耗水項目管制制度，逐步調整用水緊缺地區的高耗水產業，停止新上高耗水項目，確保流域生態用水。在發生江河斷流、湖泊萎縮、地下水超採的流域和地區，應停上新的加重水平衡失調的蓄水、引水和灌溉工程；合理控制地下水開采，做到采補平衡；在地下水嚴重超采地區，劃定地下水禁采區，抓緊清理不合理的抽水設施，防止出現大面積的地下漏斗和地表塌陷。繼續加大二氧化硫和酸雨控制力度，合理開發利用和保護大氣水資源；對於擅自圍墾的湖泊和填占的河道，要限期退耕還湖還水。通過科學的監測評價和功能區劃，規范排污許可證制度和排污口管理制度。嚴禁向水體傾倒垃圾和建築、工業廢料，進一步加大水污染特別是重點江河湖泊水污染治理力度，加快城市污水處理設施、垃圾集中處理設施建設。加大農業面源污染控制力度，鼓勵畜禽糞便資源化，確保養殖廢水達標排放，嚴格控制氮、磷嚴重超標地區的氮肥、磷肥施用量。
12.土地資源開發利用的生態環境保護。依據土地利用總體規劃，實施土地用途管制制度，明確土地承包者的生態環境保護責任，加強生態用地保護，凍結徵用具有重要生態功能的草地、林地、濕地。建設項目確需佔用生態用地的，應嚴格依法報批和補償，並實行「佔一補一」的制度，確保恢復面積不少於佔用面積。加強對交通、能源、水利等重大基礎設施建設的生態環境保護監管，建設線路和施工場址要科學選比，盡量減少佔用林地、草地和耕地，防止水土流失和土地沙化。加強非牧場草地開發利用的生態監管。大江大河上中游陡坡耕地要按照有關規劃，有計劃、分步驟地實行退耕還林還草，並加強對退耕地的管理，防止復耕。
13.森林、草原資源開發利用的生態環境保護。對具有重要生態功能的林區、草原，應劃為禁墾區、禁伐區或禁牧區，嚴格管護；已經開發利用的，要退耕退牧，育林育草，使其休養生息。實施天然林保護工程，最大限度地保護和發揮好森林的生態效益；要切實保護好各類水源涵養林、水土保持林、防風固沙林、特種用途林等生態公益林；對毀林、毀草開墾的耕地和造成的廢棄地，要按照「誰批准誰負責，誰破壞誰恢復」的原則，限期退耕還林還草。加強森林、草原防火和病蟲鼠害防治工作，努力減少林草資源災害性損失；加大火燒跡地、採伐跡地的封山育林育草力度，加速林區、草原生態環境的恢復和生態功能的提高。大力發展風能、太陽能、生物質能等可再生能源技術，減少樵採對林草植被的破壞。
發展牧業要堅持以草定畜，防止超載過牧。嚴重超載過牧的，應核定載畜量，限期壓減牲畜頭數。採取保護和利用相結合的方針，嚴格實行草場禁牧期、禁牧區和輪牧制度，積極開發秸稈飼料，逐步推行舍飼圈養辦法，加快退化草場的恢復。在乾旱、半乾旱地區要因地制宜調整糧畜生產比重，大力實施種草養畜富民工程。在農牧交錯區進行農業開發，不得造成新的草場破壞；發展綠洲農業，不得破壞天然植被。對牧區的已墾草場，應限期退耕還草，恢復植被。
14.生物物種資源開發利用的生態環境保護。生物物種資源的開發應在保護物種多樣性和確保生物安全的前提下進行。依法禁止一切形式的捕殺、採集瀕危野生動植物的活動。嚴厲打擊瀕危野生動植物的非法貿易。嚴格限制捕殺、採集和銷售益蟲、益鳥、益獸。鼓勵野生動植物的馴養、繁育。加強野生生物資源開發管理，逐步劃定準采區，規范採挖方式，嚴禁亂采濫挖；嚴格禁止採集和銷售發菜，取締一切發菜貿易，堅決制止在乾旱、半乾旱草原濫挖具有重要固沙作用的各類野生葯用植物。切實搞好重要魚類的產卵場、索餌場、越冬場、回遊通道和重要水生生物及其生境的保護。加強生物安全管理，建立轉基因生物活體及其產品的進出口管理制度和風險評估制度；對引進外來物種必須進行風險評估，加強進口檢疫工作，防止國外有害物種進入國內。
15.海洋和漁業資源開發利用的生態環境保護。海洋和漁業資源開發利用必須按功能區劃進行，做到統一規劃，合理開發利用。切實加強海岸帶的管理，嚴格圍墾造地建港、海岸工程和旅遊設施建設的審批，嚴格保護紅樹林、珊瑚礁、沿海防護林。加強重點漁場、江河出海口、海灣及其他漁業水域等重要水生資源繁育區的保護，嚴格漁業資源開發的生態環境保護監管。加大海洋污染防治力度，逐步建立污染物排海總量控制制度，加強對海上油氣勘探開發、海洋傾廢、船舶排污和港口的環境管理，逐步建立海上重大污染事故應急體系。
16.礦產資源開發利用的生態環境保護。嚴禁在生態功能保護區、自然保護區、風景名勝區、森林公園內采礦。嚴禁在崩塌滑坡危險區、泥石流易發區和易導致自然景觀破壞的區域採石、采砂、取土。礦產資源開發利用必須嚴格規劃管理，開發應選取有利於生態環境保護的工期、區域和方式，把開發活動對生態環境的破壞減少到最低限度。礦產資源開發必須防止次生地質災害的發生。在沿江、沿河、沿湖、沿庫、沿海地區開采礦產資源，必須落實生態環境保護措施，盡量避免和減少對生態環境的破壞。已造成破壞的，開發者必須限期恢復。已停止采礦或關閉的礦山、坑口，必須及時做好土地復墾。
17.旅遊資源開發利用的生態環境保護。旅遊資源的開發必須明確環境保護的目標與要求，確保旅遊設施建設與自然景觀相協調。科學確定旅遊區的遊客容量，合理設計旅遊線路，使旅遊基礎設施建設與生態環境的承載能力相適應。加強自然景觀、景點的保護，限制對重要自然遺跡的旅遊開發，從嚴控制重點風景名勝區的旅遊開發，嚴格管制索道等旅遊設施的建設規模與數量，對不符合規劃要求建設的設施，要限期拆除。旅遊區的污水、煙塵和生活垃圾處理，必須實現達標排放和科學處置。

（三）生態良好地區的生態環境保護
18.生態良好地區特別是物種豐富區是生態環境保護的重點區域，要採取積極的保護措施，保證這些區域的生態系統和生態功能不被破壞。在物種豐富、具有自然生態系統代表性、典型性、未受破壞的地區，應抓緊搶建一批新的自然保護區。要把橫斷山區、新青藏接壤高原山地、湘黔川鄂邊境山地、浙閩贛交界山地、秦巴山地、滇南西雙版納、海南島和東北大小興安嶺、三江平原等地區列為重點，分期規劃建設為各級自然保護區。對西部地區有重要保護價值的物種和生態系統分布區，特別是重要荒漠生態系統和典型荒漠野生動植物分布區，應搶建一批不同類型的自然保護區。
19.重視城市生態環境保護。在城鎮化進程中，要切實保護好各類重要生態用地。大中城市要確保一定比例的公共綠地和生態用地，深入開展園林城市創建活動，加強城市公園、綠化帶、片林、草坪的建設與保護，大力推廣庭院、牆面、屋頂、橋體的綠化和美化。嚴禁在城區和城鎮郊區隨意開山填海、開發濕地，禁止隨意填占溪、河、渠、塘。繼續開展城鎮環境綜合整治，進一步加快能源結構調整和工業污染源治理，切實加強城鎮建設項目和建築工地的環境管理，積極推進環保模範城市和環境優美城鎮創建工作。
20.加大生態示範區和生態農業縣建設力度。國家鼓勵和支持生態良好地區，在實施可持續發展戰略中發揮示範作用。進一步加快縣（市）生態示範區和生態農業縣建設步伐。在有條件的地區，應努力推動地級和省級生態示範區的建設。

四、全國生態環境保護的對策與措施

（一）加強領導和協調，建立生態環境保護綜合決策機制
21.建立和完善生態環境保護責任制。要把地方各級政府對本轄區生態環境質量負責、各部門對本行業和本系統生態環境保護負責的責任制落到實處。明確資源開發單位、法人的生態環境保護責任。實行嚴格的考核、獎罰制度。對於嚴格履行職責，在生態環境保護中做出重大貢獻的單位和個人，應給予表彰、獎勵。對於失職、瀆職，造成生態環境破壞的，應依照有關法律法規予以追究。要把生態環境保護和建設規劃納入各級經濟和社會發展的長遠規劃和年度計劃，保證各級政府對生態環境保護的投入。建立生態環境保護與建設的審計制度，確保投入與產出的合理性和生態效益、經濟效益與社會效益的統一。
22.積極協調和配合，建立行之有效的生態環境保護監管體系。國務院各有關部門要各司其職，密切配合，齊心協力，共同推進全國生態環境保護工作。環保部門要做好綜合協調與監督工作，計劃、農業、林業、水利、國土資源和建設等部門要加強自然資源開發的規劃和管理，做好生態環境保護與恢復治理工作。在國家確定生態環境重點保護與監管區域的基礎上，地方各級政府要結合本地實際，確定本轄區的生態環境重點保護與監管區域，形成上下配套的生態環境保護與監管體系。西部地區各級政府和有關部門要把搞好西部地區的生態環境保護和建設放在優先位置，確保國家西部大開發戰略的順利實施。
23.保障生態環境保護的科技支持能力。各級政府要把生態環境保護科學研究納入科技發展計劃，鼓勵科技創新，加強農村生態環境保護、生物多樣性保護、生態恢復和水土保持等重點生態環境保護領域的技術開發和推廣工作。在生態環境保護經費中，應確定一定比例的資金用於生態環境保護的科學研究和技術推廣，推動科研成果的轉化，提高生態環境保護的科技含量和水平。建立早期預警制度，加強生態環境惡化趨勢的預測預報。
24.建立經濟社會發展與生態環境保護綜合決策機制。各地要抓緊編制生態功能區劃，指導自然資源開發和產業合理布局，推動經濟社會與生態環境保護協調、健康發展。制定重大經濟技術政策、社會發展規劃、經濟發展計劃時，應依據生態功能區劃，充分考慮生態環境影響問題。自然資源的開發和植樹種草、水土保持、草原建設等重大生態環境建設項目，必須開展環境影響評價。對可能造成生態環境破壞和不利影響的項目，必須做到生態環境保護和恢復措施與資源開發和建設項目同步設計，同步施工，同步檢查驗收。對可能造成生態環境嚴重破壞的，應嚴格評審，堅決禁止。

（二）加強法制建設，提高全民的生態環境保護意識
25.加強立法和執法，把生態環境保護納入法治軌道。嚴格執行環境保護和資源管理的法律、法規，嚴厲打擊破壞生態環境的犯罪行為。抓緊有關生態環境保護與建設法律法規的制定和修改工作，制定生態功能保護區生態環境保護管理條例，健全、完善地方生態環境保護法規和監管制度。
26.認真履行國際公約，廣泛開展國際交流與合作。認真履行《生物多樣性公約》、《國際濕地公約》、《聯合國防治荒漠化公約》、《瀕危野生動植物國際貿易公約》和《保護世界文化和自然遺產公約》等國際公約，維護國家生態環境保護的權益，承擔與我國發展水平相適應的國際義務，為全球生態環境保護做出貢獻。廣泛開展國際交流與合作，積極引進國外的資金、技術和管理經驗，推動我國生態環境保護的全面發展。
27.加強生態環境保護的宣傳教育，不斷提高全民的生態環境保護意識。深入開展環境國情、國策教育，分級開展生態環境保護培訓，提高生態環境保護與經濟社會發展的綜合決策能力。重視生態環境保護的基礎教育、專業教育，積極搞好社會公眾教育。城市動物園、植物園等各類公園，要增加宣傳設施，組織特色宣傳教育活動，向公眾普及生態環境保護知識。進一步加強新聞輿論監督，表揚先進典型，揭露違法行為，完善信訪、舉報和聽證制度，充分調動廣大人民群眾和民間團體參與生態環境保護的積極性，為實現祖國秀美山川的宏偉目標而努力奮斗。

㈤ 最近在學MAPGIS軟體，想請問一下，MAPGIS在地質災害危險性評估中有什麼應用

主要是製作實際材料圖，地質災害易發程度圖、地質災害危險區劃圖等，國土部分提交的很多圖形數據格式也是基於mapgis格式的！

㈥ 國內外地質災害風險研究開展情況

一、國外地質災害風險研究概述

區域地質災害風險評估是以區域地質災害為研究對象，以地質災害的區域危險性空間分布規律和承災體的易損性評估為主要研究內容，是建立地質災害區域空間預警系統工程的必要環節，主要為制定合理的防災減災決策和區域土地規劃政策及為減災防災管理服務。

自20世紀60年代末或70年代初就開始了以滑坡災害為主體的地質災害危險性區劃研究，如：60年代末，美國西部多滑坡的加利福尼亞州的滑坡敏感性預測區劃及縣行政級別的斜坡土地使用立法研究；70年代法國提出的斜坡地質災害危險性分區系統（ZERMOS）等。進入80年代，世界許多國家和地區都開始了區域地質災害危險性分區及預測問題研究，如義大利、瑞士、美國、法國、澳大利亞、西班牙、紐西蘭、印度等。從90年代起，為了推進廣泛的國際協調與合作，聯合國在1987年通過決議，確定在20世紀最後十年開展「國際減輕自然災害十年」活動。1991年，聯合國國際減災十年（IDNDR）科技委員會提出了《國際減輕自然災害十年的災害預防、減少、減輕和環境保護綱要方案與目標》（PREEMPT），在規劃的三項任務中的第一項就是進行災害評估，提出：「各個國家對自然災害進行評估，即評估危險性和易損性。主要包括：①總體上哪些自然災害具有易損性；②對每一種災害威脅的地理分布和發生間隔及影響程度進行評估；③估計評估最重要的人口和資源集中點的易損性。」把自然災害評估納入實現減災目標的重要措施。圍繞國際減災十年計劃行動，北美及歐洲許多國家在已有地質災害危險性分區研究基礎上，開展了地質災害危險性與土地使用立法的風險評估研究，把原來單純的地質災害危險性研究拓展到了綜合減災的系統研究。

美國於1970年開始，對加利福尼亞州的地震、滑坡等10種自然災害進行了風險評估，1973年完成，得出1970～2000年加利福尼亞州10種自然災害可能造成的損失為550億美元。與此同時，由美國地調局和住房與城市發展部的政策發展與研究辦公室，聯合支持對洪水、地震、台風、風暴潮、海嘯、龍卷風、滑坡、強風、膨脹土等9種自然災害進行預測評估，對美國各縣發生的災害建立了一套預測模型，估算9種災害到2000年的期望損失。美國組成了一個由10位成員組成的專門委員會，制定了減災十年計劃，把自然災害評估列為研究的重要內容，要求開展單類的或者綜合的災害風險評估工作。日本、英國等一些國家近年來也陸續開展了地震、洪水、海嘯、泥石流、滑坡等災害風險分析或災害評估，並把有關成果作為確定減災責任與實施救助的重要依據。

瑞士是世界上開展地質災害風險區劃研究十分成功的國家之一。為了確保農業用地、建築用地的安全，預防自然災害的損失，瑞士聯邦政府1979年從立法的高度提出：「在保障國家土地完整性和協調發展的前提下實現土地的合理使用」，並頒布了聯邦政府土地管理法（Loi Fédéral sur l』Aménagement Territoire），該法律第22條規定：「各州需要調查並確定處於受自然動力嚴重威脅的土地范圍」。以聯邦政府法律為依據，各州政府制定了相應的州政府法律。如沃州（Vaud）1987年制定的土地管理法律第89條規定：「受自然災害，如雪崩、滑坡、崩塌、洪水威脅的土地，在未得到專家評估、充分論證或危險排除之前，禁止在災害危險區進行任何建築活動」。隨後制訂計劃並開展了1∶25000比例尺的斜坡地質災害風險區劃圖和1∶10000比例尺危險性區劃圖的編制和研究工作。瑞士已形成了以國家憲法為指導、州制定具體法、縣級政府必須實施的災害風險評估與預防體系。災害高危險區域內的建築一方面屬於違法，另一方面作為高風險財產范疇，保險公司絕對拒絕接納災害高危險區的財產保險業務，從而保證了瑞士全國范圍內對自然災害的最有效控制。瑞士災害的風險區劃不僅直接服務於建築規劃、政府決策，而且也間接服務於社會保障系統。雖然瑞士是世界上滑坡、崩塌等地質災害最嚴重的國家之一，無論是最後一次冰川作用以來，還是近一、二百年以來，瑞士都發生過較為重大的滑坡災害事件（Flims、Elm、Handa等特大滑坡事件），但由於得益於全國災害風險區劃體系，使其近二、三十年來的災害損失卻是世界上較少的國家之一。

法國是洪水、滑坡、崩塌、雪崩等災害較為嚴重的國家之一，早在20世紀70年代就開始全國范圍的自然災害危險性區劃研究，區劃圖直接服務於減災和防災工作，從而最大限度地減少了自然災害的損失。法國在1977年制定的城市發展規劃法（Code del』Urbanisme）規定：洪水、水土流失、滑坡、雪崩等災害危險區的建築必須受到嚴格限制。1981年該規劃法對自然災害易發區的土地使用方法又作了具體限制，例如，滑坡災害危險區分為兩類，一類是建築活動必須禁止的嚴重危險區，另一類是必須經過充分論證方可從事建築活動的較危險區。1982年，法國又頒布了自然災害防治法，並制定了洪水、雪崩、滑坡和地震四種主要自然災害防治計劃。為了進一步預測和盡可能減少災害所造成的損失，根據該防治計劃編制了災害易發區危險性區劃圖，包括紅色區域（高危險性區）、白色區域（以一種災害為主的危險區）、藍色區域（雖然有災害，但可以預防）。在紅色區域，一切新開工的建築活動是絕對禁止的，而在藍色區域，進行建築需要提供充分的論證及災害後果可靠性評估報告，如果五年之內不採取相關防治措施，財產保險公司可以對建築方因自然災害所造成的人員傷亡和財產損失不予賠償。到1989年，根據全法國的災害危險性區劃結果，法國共有 15600個鄉鎮受到洪水、雪崩、滑坡和地震四種主要自然災害的威脅，約佔全國鄉鎮總數的三分之一。由於採取了災害區劃及相應的防治措施，法國的災害損失得到了有效的控制。

二、國內地質災害風險研究概述

近20年來，國家十分重視減災工作，如《中國21世紀議程》關於防災減災行動指出：「開展全國自然災害的風險分析，包括風險辨識、風險估算、風險評估三個部分」。這表明我國已把災害風險評估作為防災減災建設的重要內容，並將之納入國家可持續發展體系。大多數地方的21世紀議程都把防災減災作為可持續發展能力建設的重要任務之一，提出了災害風險評估行動方案。在我國研究比較系統深入的災害風險評估是地震災害。其代表性的工作成果是由國家地震局先後完成的三代《中國地震烈度區劃圖及使用規定》。該圖在對全國區域地震危險性評估基礎上，確定了不同地區一般場地條件下在未來一定期限內可能遭遇超越概率為10%的烈度值，即地震基本烈度。綜合性自然災害風險研究也取得了一些研究成果。例如，黃崇福等用模糊集方法建立了城市地震災害風險評估的數學模型。水利、農林、氣象等部門的一些專家分別開展了一些區域性的洪水災害、森林火災、台風災害等風險分析或災情預測評估研究，編制了風險圖，提出了災情評估或風險評估的方法和技術。雖然這些工作還不夠深入和系統，但對指導行業減災、提高災害風險管理水平發揮了積極的作用。

我國地質災害管理工作，自1999年國土資源部發布《地質災害防治管理辦法》，標志著我國地質災害防治工作逐步走向法制化軌道，為進一步貫徹落實好《地質災害防治管理辦法》，從源頭上抓好地質災害防治，國土資源部發布了《關於實行建設用地地質災害危險性評估的通知》。通過幾年的管理實踐，以及適應全社會減災防災的需要，2004年3月1日，國務院正式發布《地質災害防治條例》，使我國地質災害防治工作有了法律保證。該《條例》規定，在地質災害易發區內進行工程建設應當在可行性研究階段進行地質災害危險性評估，並將評估結果作為可行性研究報告的組成部分；明確要求「在編制地質災害易發區內的城市總體規劃、村莊和集鎮規劃時，應當對規劃區進行地質災害危險性評估」。明確了評估的主要地質災害種類，包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫和地面沉降。隨著我國地質災害風險評估和災害防治管理向科學化、法制化方向的逐步發展，我國土地資源的合理與安全使用得到進一步優化，為控制和減少人為誘發的地質災害起到了重要的作用。

我國地質災害的風險評估（價）研究工作自20世紀90年代開始興起，在這一領域的研究中，已經取得了較為豐富的成果，為減災管理發揮了重要作用。例如，蘇經宇（1993）提出了判別泥石流危險性分布的標志和方法。劉希林等（1988）對區域泥石流風險評估進行了研究，給出了區域泥石流危險性評估的8個指標和人與財產的易損性計算公式，並提出了判斷泥石流危險性程度和評估泥石流泛濫堆積范圍的統計模型，對雲南和四川省泥石流災害風險進行了評估。張梁（1994）等根據環境經濟學理論，初步論證了地質災害的屬性特徵和風險評估的經濟分析方法。張業成（1995）對雲南省東川市泥石流災害進行了風險分析。張梁、張業成、羅元華及殷坤龍、晏同珍等對滑坡災害危險性和斜坡不穩定性的空間預測與區劃進行了系統研究，先後提出了定量評估的信息分析模型、多因素回歸分析模型、判別分析模型等，並對秦巴山區和三峽庫區滑坡災害進行了危險性分析與區劃。朱良峰（2002）等研究開發了基於GIS的區域地質災害風險分析系統，對全國范圍的滑坡泥石流災害進行了危險性分析、易損性分析和最終的風險分析。殷坤龍等經過多年研究，開發出MapGIS的滑坡災害風險分析系統（IASLH）。在該系統中，提出了滑坡災害危險性分析的信息量模型。該模型根據滑坡分布信息與各滑坡影響因素之間的關系，計算出產生滑坡的信息量，據此，進行滑坡危險性區劃，並應用IASLH系統對中國漢江流域旬陽地區的滑坡災害以及中國滑坡災害進行了評估。

當前，地質災害風險研究正處於方興未艾之時，今後將得到更加迅速的發展，其研究內容將更加廣泛，理論方法更加豐富、先進。可以預見，不久的將來，它將成為一項具有完善理論和技術方法的新興領域。其基本趨勢是：向著評估定量化、綜合化、管理空間化的方向發展。主要表現為：

（1）從歷史與現狀分析趨向預測與研究相結合；

（2）從個體分析趨向個體與區域研究相結合；

（3）從定性分析趨向定量化評估；

（4）從單項要素分析趨向綜合要素評估；

（5）從單純的風險評估理論研究發展為風險評估與減災管理相結合，風險評估與防治相結合，風險評估的目的是為了服務於社會經濟建設和減災管理；

（6）以GIS空間化技術為支撐的多因素信息模型化評估與空間化管理空前發展，將逐步取代傳統的調查統計和手工制圖，並向網路技術化發展；

（7）研究理論與方法趨向於內容更豐富，形成多學科的融合與交叉，特別是與社會學緊密相結合。

盡管經過20多年的發展，國內外的地質災害風險研究與評估在理論和實踐方面都取得了較為豐富的成果，然而還未形成系統完善的理論與方法體系，也沒有統一的評估標准，國內在這一領域的研究還很薄弱,地質災害的各專業災害評估仍處於日益深入的探討和總結過程。主要存在的問題包括：

（1）目前滑坡泥石流災害破壞損失只考慮了直接的經濟損失，對其間接經濟損失評估方法的研究很少；

（2）現有的滑坡泥石流災害風險評估框架與指標體系的目標和構成都不夠明確，指標體系不夠完整，各分析層面之間的邏輯關系，不同的學者有不同的表述，缺乏普遍共識的評估框架體系；

（3）對於滑坡泥石流災害的風險可接受水平的研究非常薄弱，沒有令人信服的標准體系；

（4）滑坡泥石流災害風險評估理論和方法還不完善；

（5）滑坡泥石流災害風險評估中的易損性分析還是一個相當薄弱的環節。在易損性分析中，一般僅考慮了滑坡泥石流災害的歷史災情中的人員傷亡，而對歷史災情中的經濟財產和資源環境的損失很少予以考慮。

㈦ 區域經濟研究實用方法:基於ARCGIS,GEODA和R的運用.pdf，誰有嗎

㈧ 　基於GIS和ANN的群發性滑坡災害概率預報預警方法

3.1.6.1原理與方法

模型設計思路的正確與否是決定地質災害預警預報效果的一個關鍵環節。滑坡災害的孕育與發生由多種因素組合而成，雖然滑坡災害尤其是由降雨誘發的滑坡災害看起來似乎簡單，但其內在的各種因素之間的相互作用是非常復雜的，對於這樣的復雜系統目前還難以用幾個確定的參數進行解析表達。因此，如何尋找一種能在已有的資料和觀測條件下，可以自動學習和調整系統各因子之間的作用參數並且合理地利用已有數據資源的方法就成為提高群發性滑坡災害預警預報能力的一個可行途徑，因而成為人們關注的一個重要課題。

人工神經網路（Artificial Neural Network），簡稱ANN，是近年來迅速發展的一種模擬人腦機理和功能的新型計算機和人工智慧技術，是當前國際上一個非常活躍的邊緣學科。它與傳統的專家系統、模糊理論等人工智慧技術相比具有很多突出的優點①由於ANN採用自適應演算法，使其較之專家系統固定的推理方式及傳統計算機的指令程序更能適應環境的變化；②具有自組織、自學習功能及歸納能力；③在數據處理中可以避免數據分析和建模中的困難，採用擬人化的方法進行處理，特別適合不確定性和非結構化信息的處理；④具有較強的容錯能力。ANN具有的這些顯而易見的優點，使其在群發性滑坡災害的預報評價中具有很大的應用前景。

應用ANN技術必須要有數據源。應用GIS對與滑坡形成有關的各種信息進行操作獲得的各種結果，可以作為ANN的輸入和訓練條件，同時ANN的輸出又可以作為GIS的資源來管理和進行新的操作。因此在滑坡等突發性地質災害預警預報系統中聯結GIS和ANN，可以使這兩種新技術相得益彰，獲得更好的應用效果。GIS與ANN兩者之間的關系可以用圖3.16表示。

圖3.16滑坡災害預報中ANN與GIS的關系示意圖

圖3.17SPV-ANN示意圖

P—預測向量，m—模型向量（隱含層向量），i—輸入變數的下標，o—輸出變數的下標，N—模型向量的數量，M—輸入變數的個數

SPV-ANN模型（李長江等，1999）是一種與鄰域法相似，但屬於自組織系統與概率型及平行向量法結合的神經網路，它與反饋型神經網路不同，其結構設計如圖3.17所示。

採用基於GIS的SPV-ANN系統進行突發性地質災害預警預報，具有以下幾個特點：①具有動態性、自適應性和自學習功能。該模型不是固定不變的，而是可以隨著有關數據的精度和質量的改善與實時更新，不斷提高系統預測的准確程度；②具有客觀性。預測過程和預測結果都不是人為決定和由人工隨意改變的，一旦輸入數據確定後，所獲得的結果不會因人而異；③具有現時性。當系統通過網路與氣象、水文地面觀測站相連通後，系統可以根據實時的降雨預報和雨量觀測數據，對預報區域范圍內滑坡災害發生的概率進行快速評價，對已知的滑坡災害危險點進行逐點搜索評價，自動編制和輸出滑坡災害發生概率分布圖，實現對滑坡災害發生的空間范圍、強度及其分布概率的臨災預警預報，通過該系統，可以同時實現在互聯網上發布滑坡災害預報信息。

3.1.6.2數據源

根據對目前已有資料的分析，可以將導致滑坡發生的主要因素概括為7個方面：①第四紀鬆散堆積層的類型、厚度、組成及結構構造；②第四紀鬆散堆積層下覆基岩的岩石類型、礦物組成、結構構造、產狀；③斷裂；④地形（坡角、坡向等）；⑤植被；⑥人類工程活動；⑦降雨量（降雨強度）和降雨持續時間等。其中，對與人類工程活動有關的情況，目前還難以獲得比較系統的資料。但是土地利用現狀從一個側面反映了人類活動的影響，因此，通過對土地利用類型與滑坡分布關系的分析可以在一定程度上揭示人類工程活動對滑坡發生的影響。

在上述7類影響因素中，任一給定點的地形坡度、坡向，斷裂構造，土壤類型及其下覆基岩的岩石類型、礦物組成、結構構造、產狀以及植被等因素相對於滑坡孕育時間的變化很小，因此在系統中把這些因素作為「常量」處理是合理的。這樣，使用經過學習訓練的SPV-ANN/GIS進行滑坡災害的預報處理時，主要的變數就是降雨量（降雨強度）和降雨持續時間。換言之，在SPV-ANN/GIS系統中通過樣本訓練，由系統自動確定各個輸入變數的權重值，設定除降雨之外的其他變數對於待評估地區（或評估單元）是穩定的，則可以以降雨量（或降雨強度）及降雨持續時間作為該點惟一的變化信息，求取在對應降雨條件（降雨量、降雨強度、降雨持續時間）下待評估地區（單元）的災害發生概率，即確定在給定降雨狀態下主要滑坡災害可能發生的區域與概率。預報結果以災害發生的空間分布概率（0～1）表示。上述的基於GIS和ANN的滑坡災害概率預報（警）系統（landslidehazard probability prediction system based on GIS and ANN），簡稱LAPS，其模式如圖3.18所示，圖3.19是LAPS的部分程序界面。

圖3.18群發性滑坡災害概率預報（警）模式

圖3.19群發性滑坡災害概率預報（警）系統（LAPS）

㈨ 滑坡、泥石流地質災害氣象預警預報

氣象因素是誘發滑坡、泥石流等地質災害的關鍵因素，開發基於Web-GIS和實時氣象信息的實時預警預報系統，實現地質災害實時預警預報與網路連接的地質災害預警預報與減災防災體系，對可能遭受的地質災害進行實時預警預報，及時廣泛地發布預警信息，有利於實現科學高效、快速地開展災害防治，從而最大限度地減少災害損失，保護人民生命財產安全，變被動防治為主動防治地質災害。

一、滑坡、泥石流地質災害氣象預警預報的主要依據

區域地質災害（滑坡、泥石流等）空間預測主要是圈定地質災害易發區，也就是前面論述的地質災害危險性評估與區劃。在區域地質災害空間預測的基礎上，結合實時的氣象動態信息，分析研究滑坡、泥石流等地質災害的主要誘發因素，研究同一地質環境區域，在不同氣象條件下發生地質災害的統計規律和內在機理，通過確定有效降雨量模型、降雨強度模型、降雨過程模型的臨界閥值，建立基於實時動態氣象信息的區域地質災害預警預報時空耦合關系，從而對區域性的滑坡、泥石流等地質災害進行危險性時空預警預報。

根據研究區域的地質條件、災害調查情況、氣象條件等，劃分地質災害易發區等級，統計已發生滑坡、泥石流等地質災害與有效降雨量、24小時降雨強度的相關性，確定出不同易發區不同等級的臨界降雨量（I、II），作為判別分析的閥值，確定降雨量危險性等級。降雨量小於I級臨界降雨量的為低危險性，降雨量介於Ⅰ－Ⅱ級臨界降雨量之間的為中危險性，降雨量大於II級臨界降雨量的為高危險性。

將各單元的有效降雨量與臨界有效降雨量進行對比，確定出各單元的降雨量危險性等級，將降雨量危險性等級和地質災害易發區等級進行疊加，疊加結果見表3－4和圖3-2，對應於4個不同的易發區把地質災害預警預報等級劃分為5級：其中，3級及3級以上為預警預報等級，5級為預警預報區的最高等級，1級和2級為不預警區，不同的預警預報等級採用不同的顏色予以表示。3級預警區是指應加強對災害點的監測地區；4級預警區是指應密切加強對災害點監測的地區，採取一定的防範措施；5級預警區是指應全天對災害點進行監測，直接受害對象尤其是住戶和人員在必要時應該採取避讓措施。在預警預報中，3級為注意級，4級為預警級，5級為警報級。

表3-4 地質災害預警區等級劃分表

圖3-2 區域地質災害宏觀預警構建思路示意圖

我國自2003年開展全國地質災害氣象預警預報工作以來，一些專家學者就致力於預警預報模型方法的研究與探索，主要經歷了兩個階段。

第一階段，2003～2006年，採用的是第一代預警方法，即臨界雨量判據法。該方法的主要原理是根據中國地貌格局、地質環境特徵及其與降雨誘發型崩滑流地質災害關系統計分析結果，以全國性分水嶺、氣候帶、大地構造單元和區域地質環境條件，進行一級分區；以區域分水嶺、歷史滑坡泥石流事件分布密度、地形地貌特徵、地層岩性、地質構造與新構造運動、年均降雨量分布等，進行二級分區；將全國劃分為7個預警大區、74個預警區；並分區開展歷史地質災害點與實況降雨量之間的統計關系，確定各預警區誘發滑坡泥石流災害的臨界雨量，建立預警預報判據模板（圖3-3）；利用全國地質災害資料庫和縣市調查信息系統中的地質災害樣本和中國氣象局提供的降雨資料，通過統計分析，確定地質災害發生前的1日、2日、4日、7日、10日和15日的臨界雨量作為判據模板，建立地質災害氣象預警預報模型，開展地質災害預警預報。

圖3-3 預警預報判據模板

第二階段，即第二代預警方法。2006～2007年，「全國地質災害氣象預警預報技術方法研究」項目設立，開展了全國地質災害氣象預警預報方法升級換代的研究工作。劉傳正教授提出了地質災害區域預警理論的三分法，即隱式統計預報法、顯式統計預報法和動力預報法；並提出了顯式統計預警方法（稱為第二代預警方法）設計思路。該方法改進了第一代預警方法中僅依靠臨界過程雨量方法的局限，實現了臨界過程降雨量判據與地質環境空間分析相耦合。2007年該項工作取得初步研究成果，經完善後已在2008年全國汛期預警工作中正式使用。

根據地質災害區域預警原理和顯式預警系統設計思路，具體預警模型建立過程如下：

（1）地質災害預警分區。將全國分為7個預警大區，分區建立預警模型。

（2）地質災害氣象預警信息圖層編制。充分考慮地質災害發生的地質環境基礎信息、地質災害歷史發生實況等，共編制預警信息圖層30個。

（3）地質災害潛勢度計算。探索一條計算地質災害潛勢度的計算方法，根據歷史地質災害點分布情況，採用不確定系數法計算地質環境CF值、採用項目組創新提出的權重確定法確定權重，從而計算地質災害潛勢度。

（4）統計預警模型建立。以10km×10km的網格進行剖分，將地質災害潛勢度、歷史災害點當日雨量、前期雨量作為輸入因子，地質災害實發情況作為輸出因子，採用多元線性回歸方法，建立預警指數計算模型，從而確定預警等級。

二、美國舊金山灣滑坡泥石流氣象預警系統

目前世界上滑坡泥石流災害氣象預警主要是依據美國舊金山灣滑坡泥石流預警系統提出的臨界降雨閥值的方法。該系統在1985年至1995年期間運行了10年，後因種種原因被迫關閉。它是世界上運行時間最長的滑坡泥石流預警系統，其經驗值得思考。

Campbell從1969年開始研究洛杉磯滑坡發生機制，1975年提出了建立基於國家氣象局（NWS）降雨預報和（前多普勒）雷達影像的洛杉磯泥石流預警系統的設想。Campbell指出，泥石流預報還是可能的，可通過降雨強度和持續時間的監測，並與根據降雨-滑坡發生概率的關系所建立的臨界值進行比較，進行泥石流災害等級的等級預報。一旦超過臨界值，就要對居住在山腳下的居民發出預警，撤離危險地，最大程度地減少災害損失。Campbell提出的泥石流預警系統由以下方面構成：①雨量計觀測系統，記錄每小時的降雨量；②具有能夠識別暴雨地區降雨強度中心的氣象編圖系統；將降雨數據標繪在地形（坡度）圖及相關滑坡影響圖上；③實時採集數據和預警管理和通訊網路。

1982年1月初，災難性暴雨襲擊了舊金山灣地區，引發了數以千計的泥石流及其他類型的淺層滑坡。經濟損失達數百萬美元，25人死亡。盡管該地區的人們得知暴雨預報，但並沒有得到任何關於滑坡、泥石流的警報。盡管Campbell提出的建議沒有在舊金山灣地區得以實施，但1982年的這場災難性事件使得建立泥石流預警系統變得十分緊迫和必要。

圖3-4 加州La Honda的泥石流降雨臨界線

Cannon和Ellen(1985)建立了加州La Honda的泥石流降雨臨界線(圖3-4）。他們用年均降雨量（MAP）對臨界降雨持續時間和臨界降雨強度進行了修正（標准化），即將臨界降雨強度修正為臨界降雨強度/年均降雨量（MAP）。他們建立的滑坡降雨臨界值是舊金山灣地區泥石流預警系統的基礎。1986年2月舊金山灣地區連降暴雨，美國地質調查局和國家氣象局聯合啟動了泥石流災害預警系統，通過NWS廣播電台系統發布了兩次公共預警。這是美國首次發出的泥石流災害預警。該次暴雨引發了舊金山灣地區數以百計的泥石流，造成1人死亡，財產損失達1000萬美元。如果不是預警系統的准確預報，損失將會更加嚴重。

1986年的泥石流災害預警是根據Cannon和Ellen（1985）確定的經驗降雨臨界值發布的。1989年Wilson等人在該經驗降雨臨界值的基礎上，建立了累積降雨量/降雨持續時間關系曲線，對不同的規模和頻率的泥石流確定不同的臨界值降雨量。據此USGS滑坡工作組進行泥石流災害預報。

Wilson自1995年一直研究困擾早期滑坡預警系統的泥石流降雨臨界值強烈受局部降水條件（地形效應）影響的難題。

如前所述，Cannon（1985）建立的舊金山灣地區的區域泥石流降雨臨界值，試圖用長期降雨量（MAP）來修正地形效應的影響。MAP是用來描述長期降雨氣候條件最常用的參數，可從標准氣象圖中獲得。Cannon建立MAP標准化臨界值，是滑坡預警系統的主要技術基礎。然而，正如Cannon本人所說，在早期滑坡預警系統運行過程中，發現降雨少的地區ALERT系統的雨量數據會產生「假警報」，反映了MAP標准化會出現低MAP地區的不一致性問題。後來Wilson（1997）將舊金山灣地區的MAP標准化方法應用到南加州和美國太平洋西北部地區，出現了明顯的低估或高估降雨臨界值的問題。

降雨量作為參數實際上反映了暴雨規模和頻率兩個綜合作用過程。美國太平洋西北部地區降雨量頻率高但每次降雨量小，導致年均降雨量大；而南加州地區則降雨頻率小但每次降雨量大，結果是年均降雨量小。年均降雨量標准化方法應識別出那些「極端」的降雨事件，即降雨量遠遠超過那些頻率高但降雨量小的暴雨事件。因此，對於估計泥石流降雨臨界值來說，單個暴雨的規模要比降雨頻率重要得多。

長期的氣候作用使斜坡本身達到了一種重力平衡狀態，即斜坡入滲與蒸發及地表排水之間達到了平衡。這種長期的平衡作用過程可能包含著無數已知和未知的機制。斜坡土壤的岩土工程性質、地表排水率及水網分布、本土植被都可能對局部氣候產生影響。Wilson用日降雨規模—頻率分析，重新檢查了年均降水量標准化臨界值的不一致性。在年均降雨量低的舊金山灣地區，泥石流的降雨臨界值高於MAP標准化的預測值。Wilson提出了參考的泥石流降雨臨界值，這有益於研究降雨與地表排水之間的相互作用。Wilson的研究表明，5年暴雨重現率可以代表降雨頻率與侵蝕率的優化組合關系。對三個具有明顯不同降雨氣候模式的不同地區（南加州洛杉磯地區、舊金山灣地區、太平洋西北部地區），採集了觸發致命泥石流災害事件的歷史雨量數據，建立了（引發廣泛泥石流發生）歷史上觸發大范圍泥石流的24小時峰值暴雨降雨量與參考降雨值（5年暴雨重現值）之間的關系曲線（圖3-5）。該關系曲線可用來估計泥石流的降雨臨界值，與Cannon的MAP標准化降雨臨界值相比，特別是可以在更加可靠點的范圍內通過插值估計出特定地點（特別是受地形效應影響的山區）的臨界值。

圖3-5 歷史觸發大范圍泥石流的24小時峰值暴雨降雨量與

盡管舊金山灣地區的滑坡泥石流氣象預警系統在1995年關閉了，但自1995年以來沒有停止對降雨/泥石流臨界值方面的研究。這些研究加深了對降雨、山坡水文條件、長期降雨氣象條件和斜坡穩定性之間相互作用的認識，這將為舊金山灣地區乃至世界其他地區的滑坡氣象預警工作奠定很好的科學基礎。

三、降雨監測與預報

舊金山灣地區滑坡預警系統運行的十年間，當地NWS的天氣預報主要依靠1987年2月發射的氣象衛星GOE-7（1997年被GOES-10所取代）。每隔30分鍾，GOES氣象衛星傳送覆蓋從阿拉斯加灣至夏威夷的北美西海岸雲團圖像。根據這些圖像，當地NWS可以估計出大暴雨的速度、方向和強度。圖像中的紅外波譜圖像還能指示雲團的溫度，它是估計降雨強度的重要信息。另外，地面氣象觀測站可獲得大氣壓、風速、溫度、降雨數據，與衛星氣象數據雨季NWS國家氣象中心提供的長期天氣趨勢預報信息相結合，當地NWS天氣預報辦公室綜合分析這些數據，准備和提供定量天氣預報（QPT），一天發布兩次加州北部和南部地區未來24小時天氣預報。

雨量監測（ALERT）系統能遠距離自動採集高強度降雨觀測數據，並將數據傳送到當地實時天氣預報中心。到1995年，舊金山灣地區ALERT系統已建立了60個雨量觀測站點（圖3-6）。盡管每個站點的建立得到了NWS的支持，但每個站點的設備購買、安裝和維護則由其他聯邦、州和地方政府機構負責。從1985年到1995年滑坡預警系統運行期間，USGS一直負責維護設在加州Menlo公園的ALERT接收器和數據處理微機系統。

要評估即將到來的暴雨是否會引發泥石流災害，要考慮兩個臨界值：①前期累積降雨量（即土壤濕度）；②臨近暴雨的強度和持續時間的綜合分析。為此，USGS滑坡工作組在La Honda研究區安裝了淺層測壓計，並對土壤進行了監測。如果測壓計首先顯示出對暴雨的強烈反應，即認為已達到前期臨界值。通常冬至後需幾個星期的時間才能使土壤濕度超過前期臨界值，之後要隨時關注暴雨強度和持續時間是否足以觸發泥石流災害。

圖3-6 1992年舊金山灣滑坡預警雨量監測系統—ALERT

四、泥石流災害預警的發布

當暴雨開始時，開始監測降雨強度，估計暴雨前鋒到來的速度。根據觀測的降雨量，結合當地NWS的定量降雨預測（QPF）；與建立的泥石流降雨臨界值進行對比分析，確定泥石流災害的類型和規模。NWS和USGS的工作人員共同參與該階段的工作，向公眾發布三個等級的泥石流災害預警：即①城市和小河流洪水勸告（urban and small streamsflood advisory）；②洪水/泥石流關注（flash-flood/debris-flow watch）；③洪水/泥石流警報（flash-flood/debris-flow warning）。在1986年至1995年間，多次發布了不同級別的泥石流災害預警。

五、小結

滑坡和泥石流災害的危險性預測主要是通過災害產生條件分析，預測區域上或某斜坡地段將來產生滑坡泥石流災害的可能性，圈定出可能產生滑坡泥石流災害的影響范圍及活動強度。滑坡泥石流災害危險性預測的指標體系結構層次如圖3-7所示，根據滑坡泥石流災害危險性預測的研究對象的差異性，可從三種研究尺度建立滑坡泥石流災害危險性預測指標體系。

圖3-7 地質災害空間預測指標體系結構層次圖

區域性滑坡泥石流災害危險性預測就是通過分析滑坡泥石流災害在區域空間分布的聚集性及規律性，圈定出滑坡泥石流災害相對危險性區域，從而為國土規劃、減災防災、災害管理與決策提供依據。不同的預測尺度對應於不同的勘察階段和研究精度。滑坡泥石流災害危險性區劃對應於可行性研究階段，要求對擬開發地域工程地質條件的分帶規律進行初步綜合評價，確定滑坡泥石流災害作用發生的可能性及敏感性，提交的成果是區域工程地質條件綜合分區圖和地質災害預測區劃圖。