基于arcgis的温州市地质灾害危险性预警系统设计与实现pdf

㈠ 基于GIS的地质灾害区域评价与危险性区划系统研究

黄润秋许强沈芳向喜琼阮沈勇罗文强

（成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家专业实验室，四川成都，610059）

【摘要】本文主要介绍了如何将现代地理信息系统（GIS）技术与一些用于多变量预测评价的数学模型有机地结合起来，快速高效地进行地质灾害区域评价与危险性区划。主要内容包括崩滑地质灾害区域评价指标的选取和指标体系的建立、评价及预测的数学模型以及具体的实现过程，并通过一个实际例子说明该思路和方法手段的可行性、可靠性和先进性。

【关键词】地理信息系统地质灾害区域评价指标体系

1前言

随着对山区资源开发利用的日益加剧，特别是我国目前正在实施的西部大开发战略，山区流域地质灾害已经直接影响到人民的生命财产安全和国家经济的发展。而地质灾害危险性区划是全面反映灾情，确定减灾目标，优化防治措施，提高减灾效益，进行减灾决策的重要依据。

地质灾害区域评价和危险性区划的主要工作方法是在大量收集、分析处理基础地质资料的前提下，运用恰当的数学统计模型，划分出相应的危险性级别，然后从整体上对研究区进行危险性区划。

由于各种地质因素在各个局部区域的差异性和复杂性，要做到较为精确的评价，需将整个研究区域分成若干个小图元，根据各个小区域的不同情况，分别赋予不同的属性，然后才能根据这些属性进行区域评价和危险性区划。这个工作依赖手工准备基础数据工作量十分巨大，所以传统的区域评价手段在实际应用中受到多方面的限制，常常只能人为地作出判断，先分区，后评价，这样割舍了区域内部本身固有的层次。

而地理信息系统（GIS）技术恰好可以很方便地管理多源数据，生成任意大小的图元，还可以结合专业特点和具体问题进行二次开发用以空间评价预测，并能直观显示评价预测结果。同时，我们开发成功的基于GIS的地质灾害区域评价与危险性区划系统，已经实现了从基础资料的收集与管理→评价因素的选取与定量→评价结果的直观显示流水线作业方式，大大地提高了工作效率，使崩滑地质灾害的区域评价与危险性区划初步达到实用化的程度。

2评价预测指标的选取及指标体系的建立

建立指标体系的目的主要包括两个方面的内容：一是一般工程技术人员或软件的用户可根据该指标体系确定研究区各因素的取值方法；另一方面，该指标体系可以指导野外地质人员在进行地质灾害危险性评价调查时有目的按照同一的标准进行地质灾害评价预测因素的调查。

2.1评价预测指标的选取

影响地质灾害发生的因素非常多，有基础地质因素（地形地貌、地层岩性等），也有外界诱发因素（如地震、暴雨等），还有人为因素（地表和地下开挖、爆破等人类工程活动）。

评价预测因素的选取的基本原则为：从地质和工程地质的角度尽量全面地考虑影响地质灾害发生的所有因素，通过广泛地查阅文献资料和对大量崩滑地质灾害实例的分析总结，采用目标分析方法。首先将地质灾害划分为已有地质灾害和潜在地质灾害两大类，分别对待，建立不同的指标体系。在此基础上再将影响地质灾害发生的因素分为基本因素和诱发因素，然后再进一步细分，直到子目标能够用定量或定性的指标衡量为止（如图1）。

图1评价预测指标体系的结构

基本因素是指地质灾害形成的基本条件和内在因素（内因），诱发因素是指影响和诱发地质灾害演化和发生的外在因素（外因）。从图1可以看出，基本因素主要为地形地貌、地层岩性、岸坡结构类型、软弱地层状况、构造情况、地面变形情况、植被发育情况、河流动力地质作用、水文地质条件、结构面组合状况、岩体结构（裂隙发育程度）等。诱发因素主要包括降雨状况、地震状况以及人类工程活动强度等。

2.2评价预测指标的量化

从所选取的评价预测指标可以看出，影响地质灾害发生的各种因素有些是定性的因素，如地层岩性、岸坡结构等；而有些又是测量或通过试验得到的定量数据，如地震烈度、降雨量等。

为了便于数学处理和计算机识别，在实际操作过程中，首先应通过一定的方法，将定性因素定量化。同时，即使是定量数据，由于各个因素间数值差别较大（如地震烈度和降雨量），若将这种量值差别较大的因素输入同一个数学模型进行分析处理，从数学上讲也会产生较大的误差。

因此，在将各个评价因素输入分析评价的数学模型之前，需对这些因素进行量化处理，其具体处理方法为：①对于定性变量，采用专家打分法、统计分析法、信息量法或模糊数学方法进行量化取值；②对于定量数据，可采用标准化、规格化、均一化、对数、平方根等数值变换方法统一量纲。

表1为利用专家打分法对工程岩组进行定量化的示例。

表1利用专家打分法对评价预测因素进行量化的示例

2.3评价预测指标的筛选与优化

在不同的地区和不同的环境，上述各评价预测指标对地质灾害的影响程度可能会有较大的差别，也就是说，在不同的地区上述各评价预测指标的主次关系可能会不一样。同时，在大多数情况下，上述各评价预测因素本身并不是相互独立的，各因素之间（如地形地貌与岸坡结构、岩体结构与裂隙组合状况、水文地质条件与降雨状况）往往存在着非常复杂的交叉和重叠关系。

因此，在具体的地质灾害区域评价与危险性区划过程中，往往并不是所采用的评价因素越多，评价的效果越好。因为，所采用评价因素过多，可能会间接地导致某些因素的重复利用，相当于人为地加大了该变量的权重。

对于具体研究区域，如何才能筛选出合理的评价预测指标，使评价预测结果最大限度地符合当地实际呢？我们认为解决此问题的关键应该针对不同的地区和不同的实际问题，确定各个评价因素对地质灾害的影响程度（重要性），最好是先将各个评价因素按重要性程度排序，最终选取比较重要的因素作为真正的评价预测指标。这种筛选和优化评价因素的方法主要有：

2.3.1主成分分析

主成分分析是将多个指标化为少数指标的一种统计方法。它可以通过对数学方法对评价因素按对地质灾害的影响程度大小进行排序，找出主要影响因素。

2.3.2两两比较法

将 k个评价指标作两两对比，列出比较结果表。如指标 B1比指标 B2重要，在B1行 B2列写上3，而在B2行 B2列写上1；若指标 B1与 B2分不出谁重要，则可在B1行 B2列和B2行 B1列都写上2。例如，有5个指标的比较结果为：

∑为对该行的求和，λ为对∑的归一化的结果。根据∑或λ的相对大小便可对其重要性进行排序。

2.3.3工程地质类比法

选用与研究区地质条件类似且研究程度较高的地区作类比，确定研究区的评价指标。

3地质灾害区域评价与危险性区划的数学模型

通过查阅大量的文献资料表明，目前用于地质灾害区域评价和危险性区划的数学模型主要有如下几种：逻辑信息法、判别分析法、信息量法、模糊综合评判法、专家评分法、综合评价法、变形破坏指数法、危险概率分析法以及神经网络法等。通过对其适用条件、可操作性、数据的可得性、分析结果的可靠性等多方面的分析比较，选定了回归分析法、信息量法、不确定性分析方法（模糊综合评判和模糊可靠度分析）以及神经网络方法作为地质灾害区域评价和危险性分区的基本数学模型。

4基于GIS的地质灾害区域评价与危险性区划系统

在上述基础上，我们基于Windows和GIS操作环境，采用面向对象的编程语言，开发了基于GIS的地质灾害区域评价与危险性区划系统。该系统不仅能充分利用GIS本身所具有的强大的空间数据管理与分析功能，还可以直接利用GIS的数据资源，方便快捷地实现地质灾害的危险性区划，为地质灾害的勘察、评价、预测、防治提供了一套行之有效的方法技术和适用的工具。该系统的实现途径见图2。从图2可以看出，地质灾害区域评价与危险性区划系统主要包括前处理、危险性区划主模块和后处理3个部分。利用该系统进行地质灾害区域评价和危险性区划需要经历如下几个步骤：

图2地质灾害区域评价与危险性区划系统的实现途径

（1）利用GIS软件对研究区基础地质资料（主要为指标体系中所列的各因素）进行数字化处理，对指标体系中所列出的各种评价预测因素最好采用单独的图层，分层数字化。

（2）根据指标体系对各评价预测因素所对应的数字化图层赋予相应的属性，这实际上是对各评价预测因素（指标）的初步定量化处理。

（3）为了提高分析评价精度，获取足够多的评价预测样本，需对评价预测因素图件进行网格化处理和图元裁剪处理，并根据第二步的结果对这些细化的网格赋予各类评价因素属性，同时将各个网格的信息（样本的自变量和因变量）存入一专门的数据库。

（4）在选中危险性区划主模块中的某种方法后，系统将自动从上述专门的数据库中提取分析评价所需信息，评价完毕后将直观地以图形的方式显示评价预测结果。

5基于GIS的地质灾害区域评价与危险性区划实例

5.1长江三峡库区新滩—巴东段地质灾害危险性区划

为配合准备新一轮国土资源大调查的“一个计划，四个工程”中的“地质灾害预警工程”，国土资源部1998年年底拟在长江三峡库区的新滩—巴东库段（含香溪河）建立地质灾害监测工程试验（示范）区。全区面积为50km×50km，区内现已查明的滑坡崩塌计有124个，其中包括链子崖危岩体、新滩滑坡、黄腊石滑坡等国内外知名的地质灾害体。

图3神经网络模型得出的地质灾害危险性区划结果

我们收集了该区1:5万地形图、地质图、降雨分布图、地震烈度区划图、城市交通图等图件，利用 MapGIS数字化成电子地图，并获取大量野外现场调查资料，分类录入相应图件的属性库，并选取坡度、岩性、岸坡结构类型、已有动力地质现象、地面变形状况、河流地质作用、构造复杂程度、人类工程活动等评价指标。作为试验，在对研究区进行网格化时采用的基本图元大小为500m×500m，最后实际获取评价样本（图元）4459个。

通过利用我们所开发的地质灾害区域评价与危险性区划系统中的多种分析评价模型（图3为神经网络模型分析结果）进行研究，得出如下结论：

（1）地质灾害危险性区划结果中稳定性最差的地段与已有的地质灾害分布位置一般有较好的对应关系。这说明，地质灾害频发区对应地质灾害最危险区，同时也从另一方面说明评价结果的正确性。

（2）地质灾害最危险区一般沿河流呈带状分布。

（3）研究区最危险地段主要有3个，即黄腊石—黄土坡段、香溪河段、秭归河段，其次在新滩和链子崖附近以及牛口镇附近还分别分布有新滩—链子崖段和牛口段。

（4）通过现场调研结果表明，上述分析预测结果与实际情况能够较好地符合，说明本文所采用的方法和技术手段是可行的，地质灾害区域评价与危险性区划系统的评价预测结果具有较高的可靠性，值得进一步推广。

5.2金沙江溪落渡水电站近坝库区地质灾害危险性区划

金沙江溪落渡水电站位于四川省雷波县与云南永善县交界处的金沙江下游河段的溪落渡峡谷。电站大坝采用双曲拱坝坝型，坝高285m，库容110亿m3，总装机容量1440万千瓦，是我国拟开发的仅次于三峡的又一座巨型水电站。为进一步论证电站近坝库岸稳定性，为库区移民搬迁、地质灾害防治及生态地质环境保护提供合理的规划及决策依据，对该水电站近坝库区的地质环境进行了基于GIS的综合评价，圈定了地质灾害危险地段。

根据野外调查、有关研究报告和1∶2.5万的工程地质图，在对本研究区基础地质资料进行系统分析后，选取地形坡度、工程地质岩性、地质构造、岸坡结构类型、河流地质作用等为主要评价因素，将评价预测目标——危险性等级分为不危险、轻度危险、中度危险、重度危险四个等级，建立了相应的评价指标体系。按照山区流域地质环境评价与地质灾害危险性预测 GIS系统的工作程式，在对研究区各种基础图件进行数字化，对各种评价因素进行定量化以及对矢量图形进行栅格化处理后，采用数量化理论、信息量法、模糊综合评判、模糊可靠度和神经网络等数学模型进行地质灾害危险性区划。

图4和图5分别为采用模糊可靠度方法所作出的溪落渡近坝库区上游段和下游段的地质灾害危险性分区图。现场调研发现，危险性分区结果与野外调查结果基本相符。

图4溪落渡近坝库区（上游段）危险性分区图

图5溪落渡近坝库区（下游段）地质灾害危险性分区图

6结语

通过本文的研究，主要取得以下成果：

（1）针对我国西南山区流域地理地质环境，形成了一套基于GIS的从数据采集→空间属性数据库建立→评价指标体系选择→预测评价模型分析→地质灾害危险性预测与区划，较为完整的山区流域地质环境评价和地质灾害预测的研究技术路线、方法体系和工作流程。

（2）建立了山区流域地质环境评价和地质灾害预测的基本评价指标体系，并从多个角度提出了其数量化方法。

（3）基于GIS工作平台，研究开发了地质灾害区域评价与危险性区划系统，并在金沙江溪落渡水电工程库区和长江三峡工程库区新滩—巴东段对该系统进行了实际检验。应用结果表明，本文所提出的基于GIS的地质灾害区域评价和危险性区划的理论和技术方法可用于实际的地质灾害评价预测，其评价预测结果基本与实际情况相符合。

在完成本项研究工作的过程中，曾得到国土资源部国际合作与科技司、地质环境司以及国土资源部长江三峡地质灾害防治指挥部的大力支持和帮助，在此对他们表示衷心的感谢。

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㈡ 地质灾害区域预警原理

据检索统计，世界上约有20多个国家或地区不同程度地开展过降雨引发滑坡、泥石流的研究或预警工作。其中，中国香港(Brandetal.，1984)、美国(Keeferetal.，1987)、日本(Fukuzono，1985)、巴西(Neiva，1998)、委内瑞拉(Wieczoreketal.，2001)、波多黎各(Larsen＆Simon，1993)和中国大陆等曾经或正在进行面向公众社会的降雨引发区域性滑坡、泥石流的早期预警与减灾服务工作，预警的地质空间精度达到数千米量级，时间精度达到小时量级。这些国家和地区一般都在地质灾害多发区或敏感区开展或完成了比较详细的地质灾害调查评价工作，拥有比较长期且比较完整的降雨与滑坡、泥石流关系资料，或在典型地区建立了比较完善的降雨遥控监测网络和先进的数据传输系统。

综合分析国内外研究与应用状况，基于气象因素的区域地质灾害预警预报理论原理可初步划分为三大类，即隐式统计预报法、显式统计预报法和动力预报法。

4.2.1 隐式统计预报法

隐式统计预报法把地质环境因素的作用隐含在降雨参数中，某地区的预警判据中仅仅考虑降雨参数建立模型。隐式统计预报法可称为第一代预报方法，比较适用于地质环境模式比较单一的小区域。由于这种方法只涉及一个或一类参数，无论预警区域的研究程度深浅均可使用，所以这是国内外广泛使用的方法，也是最易于推广的方法。这种方法特别适用于有限空间范围，且地质环境条件变化不大的地区，如以花岗岩及其风化残积物分布为主的中国香港地区多年来一直在研究应用和深化这一方法。

这种方法考虑的降雨参数包括年降雨量、季度降雨量、月降雨量、多日降雨量、日降雨量、小时降雨量和10min降雨量等。实际应用时，一般只涉及1～3个参数作为预报判据，如临界降雨量、降雨强度、有效降雨量或等效降雨量等。

突发性地质灾害临界过程降雨量判据的预警方法抓住了气象因素诱发地质灾害的关键方面，但预警精度必然受到所预警地区面积大小、突发性地质事件样本数量、地质环境复杂程度和地质环境稳定性及区域社会活动状况的限制，单一临界降雨量指标作为预警判据的代表性是有限的。

代表性研究成果主要有:

Onodera et al.( 1974) 通过研究日本的大量滑坡，提出累计降雨量超过 150 ～ 200mm，或每小时降雨强度超过 20 ～30mm 作为判据。Nilsen et al.( 1976) 发现美国 Alameda，Califor-nia 在累计降雨量超过 180mm 时，滑坡将频繁发生。Oberste-lehn( 1976) 认为累计降雨量达到 250mm 左右，美国 San Benito，California 将发生滑坡。Guidicini and Iwasa( 1977) 通过对巴西 9 个地区滑坡记录和降雨资料的分析，认为降雨量超过年平均降雨量的 8% ～17%，滑坡将滑动; 超过 20%，将发生灾难性滑坡。Caine( 1980) 全面总结了全球的可利用数据，给出了不同地区诱发滑坡暴雨事件的降雨强度和持续时间与滑坡的关系式。这一关系式当然不可能适用于全球所有地区( Crozier 在 1997 年证明) ，仍不失为探讨诱发滑坡临界降雨值的里程碑。

Brand et al.( 1984) 在中国香港研究表明，大多数滑坡由局部高强度短历时降雨诱发，而前期降雨量不是主要因素，除非是小型滑坡。Ng and Shi( 1998) 认为降雨的持续也是一个非常重要的诱发滑坡的因素。中国香港地区预测 24h 内降雨量达到 175mm 或 60min 内市区内雨量超过 70mm，即认为达到滑坡预报阈值，即由政府发出通报。中国香港平均每年约发出 3 次山洪滑坡暴发警报。

Ganuti et al.( 1985) 提出了临界降雨系数( critical precipitation coefficient，CPC) 的概念，并总结出当 CPC ＞0.5 时，将有 10a 一遇的滑坡发生; 当 CPC ＞0.6 时，将有 20a 一遇的滑坡发生。

Glade( 1997) 综合前人研究成果建立了确定诱发滑坡的降雨临界值的 3 个模型，并在纽西兰北岛南部的 Wellington 地区进行了验证。3 个模型要求的基本数据为: 日降雨量、滑坡发生日期和土体潜在日蒸发量( 通过 Thornthwaite method 方法计算得到) 。降雨强度临界值Glade( 1997) 的模型 1———日降雨模型( daily rainfall model) ，只使用日降雨量参数，简单地分析诱发滑坡和不诱发滑坡的日降雨量( Glade，1998) ，得出最小临界值和最大临界值，即在最小临界值以下，没有滑坡发生; 在最大临界值以上，滑坡一定发生。降雨量等级划分以20mm 为一个等级; 降雨过程雨量临界值 Glade( 1997) 的模型 2———前期日降雨量模型( an-tecedent daily rainfall model) ，考虑了前期降雨的影响。他认为决定前期情况有两个主要因素: 前期降雨的历时时间和土体含水量减少的速率; 土体含水状态临界值 Glade( 1997) 的模型 3———前期土体含水状态模型( antecedent soil water status model) ，他认为除了前期雨量，土体含水量和潜在的蒸发量对滑坡的影响也很大。

刘传正在 2003 年 5 月主持全国地质灾害气象预警工作过程中，利用地质灾害发生前15d 降雨量建立滑坡、泥石流发生区带的临界过程降雨量创建了预警判据模式图，并结合具体区域( 2003 年28 个区、2004 年以后74 个区) 进行校正的方法。该方法适应3 级预报的要求界定了 α 线和 β 线作为预警等级界限。3 年多来汛期的预警成果发布检验与应用证明，该方法在科学依据上是成立的，但限于预警区域过大、基础数据和地质灾害统计样本数量太少，准确率有待提高，同时也充分说明了开展地质灾害数据集成研究的迫切性。

另外，中国科学院成都山地灾害与环境研究所等机构在单条泥石流监测与预警建模方面进行了多年持续不懈的研究工作，取得了具有代表性的成果。

4.2.2 显式统计预报法

显式统计预报法是一种考虑地质环境变化与降雨参数等多因素叠加建立预警判据模型的方法，它是由地质灾害危险性区划与空间预测转化过来的(CarraraA.，1983;HaruyamaH.＆KawakamiH.，1984;BaezaC.＆CorominasJ.，1996;CarraraA.，CardinaliM.＆GuzzettiF.，1991;刘传正，2004;殷坤龙，2005)。

区域地质灾害危险性评价和风险区划研究仍是当前的研究主流，而利用之进行地质灾害的实时预警与发布则多处于探索阶段。这种方法可以充分反映预警地区地质环境要素的变化，并随着调查研究精度的提高相应地提高地质灾害的空间预警精度。显式统计预报法可称为第二代预报方法，是正在探索中的方法，比较适用于地质环境模式比较复杂的大区域。

基于地质环境空间分析的突发性地质灾害时空预警理论与方法是根据单元分析结果经过合成实现的，克服了仅仅依据单一临界雨量指标的限制，但对临界诱发因素的表达、预警指标的选定与量化分级等尚存在需要进一步研究的诸多问题。

因此，要实现完全科学意义上的区域突发性地质灾害预警，必须建立临界过程降雨量判据与地质环境空间分析耦合模型的理论方法———广义显式统计模式地质灾害预报方法，预警等级指数(W)是内外动力的联立方程组。即

中国地质灾害区域预警方法与应用

式中:W为预警等级指数;a为地外天体引力作用，包括太阳、月亮的引潮力，太阳黑子、表面耀斑和太阳风等对地球表面的作用，a=f(a₁，a₂，…，a_n);b为地球内动力作用，主要表现为断裂活动、地震和火山爆发等，b=f(b₁，b₂，…，b_n);c为地球表层外动力作用，包括降雨、渗流、冲刷、侵蚀、风化、植物根劈、风暴、温度、干燥和冻融作用等，c=f(c₁，c₂，…，c_n);d为人类社会工程经济活动作用，包括资源、能源开发和工程建设等引起地质环境的变化，d=f(d₁，d₂，…，d_n)。

20世纪70年代，以美国加利福尼亚州旧金山地区圣马提俄郡的滑坡敏感性图为代表，利用多参数图的加权(或不加权)叠加得到区域滑坡灾害预测图。

20世纪80年代，CarraraA.(1983)将多元统计分析预测方法引用到区域滑坡空间预测中，并在世界各国得到迅速发展与推广。如HaruyamaH.＆KawakamiH.(1984)利用数学统计理论对日本活火山地区降雨引起的滑坡灾害进行了危险度评价。BaezaC.＆CorominasJ.(1996)利用统计判别分析模型进行了浅层滑坡敏感性评估，结果斜坡破坏的正确预测率达到96.4%，有力地说明了统计预测的适用性。CarraraA.，CardinaliM.＆GuzzettiF.等(1991)将统计模型与GIS结合，应用于意大利中部某小型汇水盆地的滑坡危险性评估，实现从数据获取到分析、管理的自动化，结果证明统计分析与GIS的综合使用是一种快速、可行、费用低的区域滑坡危险性评价与制图方法。

20世纪90年代中后期以来，随着计算机技术和信息科学的高速发展，RS、GIS和GPS等“3S”技术联合应用使快速处理海量的地质环境数据成为可能，出现了地质灾害空间预测模型方法应用研究逐步从地质灾害危险评价与预警应用相结合的新态势。

刘传正等(2004)创建并发表了用于区域地质灾害评价和预警的“发育度”、“潜势度”、“危险度”和“危害度”时空递进分析理论与方法，简称“四度”递进分析法(AMFP)，并在三峡库区(54175km²)和四川雅安地质灾害预警试验区(1067km²)进行了应用，结果是可信的。

李长江等(2004)将GIS和ANN(人工神经网络)相互融合，考虑不同的地质、地貌和水文地质背景，建立了给定降雨量的浙江省区域群发性滑坡灾害概率预报(警)系统(LAPS)。

宋光齐等(2004)根据地貌、岩性和地质构造几率分布，基于GIS建立了给定降雨量的四川省地质灾害预报系统。

殷坤龙等(2005)以浙江省为例探索了基于WebGIS的突发性地质灾害预警预报问题。

由于我国政府在全国范围内推行区域地质灾害预警预报机制，目前我国的预警探索工作走在世界前列。

4.2.3 动力预报法

动力预报法是一种考虑地质体在降雨过程中地-气耦合作用下研究对象自身动力变化过程而建立预警判据方程的方法，实质上是一种解析方法。动力预报方法的预报结果是确定性的，可称为第三代预报方法，目前只适用于单体试验区或特别重要的局部区域。该方法主要依据降雨前、降雨中和降雨后降水入渗在斜坡体内的转化机制，具体描述整个过程斜坡体内地下水动力作用变化与斜坡体状态及其稳定性的对应关系。通过钻孔监测地下水位动态、孔隙水压力和斜坡应力-位移等，揭示降雨前、降雨过程中和降雨后斜坡体内地下水的实时动态响应变化规律、整个坡体物理性状变化及其变形破坏过程的关系。在充分考虑含水量、基质吸力、孔隙水压力、渗透水压力、饱水带形成和滑坡—泥石流转化因素条件下，选用数学物理方程研究解析斜坡体内地下水动力场变化规律与斜坡稳定性的关系，确定多参数的预警阈值，从而实现地质灾害的实时动力预报。

目前，这种方法局限于试验场地或单个斜坡的研究探索阶段，必须依赖具有实时监测、实时传输和实时数据处理功能的立体监测网(地-气耦合)作为支撑才能实现实时预报。由于理论、技术和经费等方面的高要求，这种方法比较适用于重要的小区域或单体的研究性监测预警。

据研究，美国旧金山海湾地区的6h降雨量达到4in(101.6mm)时，就可能引发大面积泥石流。为了监测降雨期间地下水压力的变化，研究人员设置了若干个孔隙水压力计以观测斜坡中地下水压力变化。旧金山海湾地区实时区域滑坡预警系统包括降雨与滑坡发生的经验和分析关系式，实时雨量监测数据，国家气象服务中心降雨预报以及滑坡易发区略图。

在我国，刘传正等(2004)在四川雅安区域地质灾害监测预警试验区进行了大气降水与斜坡岩土层含水量变化的分层响应监测，发现不同降雨过程和降雨强度下，斜坡岩土体的含水量相应发生明显变化，可以研究降雨在斜坡岩土体内的渗流过程直至出现滑坡、泥石流的成因机理。

2003年8月23～25日是一个引发多处地质灾害并造成人员伤亡的典型降雨过程，可以作为分析实例。以8月19日15时的含水量为背景值，则8月23，24和25日降雨过程分别对应第96，120和144h的含水量，4个层位的记录曲线明确反映了随累计降雨量增加斜坡岩土体含水量急剧增加，第一、二层位达到过饱和状态，且含水量急剧增加出现于第121h，即24日15时之后，滞后于降雨时间约20h。各层含水量峰值出现于第151h，即接近滑坡呈区域性暴发时间(26日零时，对应第153h)。该分析未考虑沿裂隙的地下水渗流作用(图4.1)。

图4.1 四川雅安桑树坡监测试验点第1～4层含水量随时间变化曲线

分析对比隐式统计预报法、显式统计预报法和动力预报法3类方法，我们认为，未来的方向是探索地质灾害隐式统计、显式统计与动力预警3种模型的联合应用方法，以适应不同层级的地质灾害预警需求。研究内容包括临界雨量统计模型、地质环境因素叠加统计模型和地质体实时变化(水动力、应力、应变、热力场和地磁场等)的数学物理模型等多参数、多模型的耦合。3种模型的联合应用不仅适应特别重要的区域或小流域，也为单体地质灾害的动力预警与应急响应提供决策依据。

㈢ 地质灾害预警系统研发

3.1.1 总体思路

3.1.1.1 基本认识

中国地域广大，地质环境类型复杂多样，斜坡岩土体含水状态与滑坡泥石流事件发生的对应关系是复杂的，滑坡泥石流事件与降雨过程的关系具有离散性。因此，尽可能细化预警区域的划分，对每个预警区的斜坡坡角、坡积层工程地质特征、植被类型和人类活动方式进行系统研究，得出特定环境地质条件(地层岩性、地质结构、地貌形态、地表植被和人类工程经济活动等)下引发地质灾害的大气降雨量临界值，作为地质灾害区域预警判据是可行的。

3.1.1.2 预警对象与预警重点区

降雨引发的区域突发性群发型地质灾害:崩塌、滑坡、泥石流等。

预警重点区是:

1)威胁山区的乡镇、居民点，且无力搬迁的地区;

2)威胁重要工程如桥梁、水坝和电站等地区;

3)威胁线状工程如公路、铁路、输油(气)管线和输电线路以及水上交通线等地区;

4)重要经济区(发达经济区、工矿区和农业区等);

5)重要自然保护区、自然景观和人文景观地区;

6)区域生态地质环境脆弱，且又必须开发的地区。

3.1.1.3 预警类型

突发性地质灾害气象预警可分为时间预警和空间预警两种类型。

空间预警是比较明确地划定在一定条件下(如根据长期气象预报)，一定时间段内地质灾害将要发生的地域或地点，主要适用于群发型;

时间预警是在空间预警的基础上，针对某一具体地域或地点(单体)，给出地质灾害在某一时段内或某一时刻将要发生的可能性大小，主要适用于单体如大型滑坡，并有群测群防网络或专业监测网络相配合。

空间预警是减轻区域性、全局性地质灾害的有效手段。空间预警是基于地质灾害的主要控制因素(如地层岩性、地质结构、地貌形态、地层突变等)和引发因素(如降雨、地震、冰雪消融、人为活动)开展工作，控制因素是基本条件，引发因素在不同地区或同一地区的不同地段常常表现出极大差异。

3.1.1.4 预警等级

根据《国土资源部和中国气象局关于联合开展地质灾害气象预报预警工作协议》，地质灾害气象预报预警分为5个等级:

1级，可能性很小;

2级，可能性较小;

3级，可能性较大;

4级，可能性大;

5级，可能性很大;

国家层次发布地质灾害预警按以下考虑:

1～2级不发布预报，用绿色和蓝色表示;

3级发布预报，用黄色表示;

4级发布预警，用橙色表示;

5级发布警报，用红色表示。

3.1.1.5 预警时段与地域

预报预警时段是当日20时至次日20时。

预报预警地域是中华人民共和国领土范围，暂不包括香港特别行政区、澳门特别行政区和台湾省。

3.1.1.6 技术路线

1)把全国划分为若干预警区域。

2)确定预警判据。对每个预警区的历史滑坡、泥石流事件和降雨过程的相关性进行统计分析，分别建立每个预警区的地质灾害事件与临界过程降雨量的统计关系图，确定滑坡泥石流事件在一定区域暴发的不同降雨过程临界值(低值、高值)，作为预警判据。

3)判定发生地质灾害的可能性。接收到国家气象中心发来的前期实际降雨量和次日预报降雨量数据后，对每个预警区叠加分析，根据判据图初步判定发生地质灾害的可能性。

4)判定预报预警等级。对判定发生地质灾害可能性较大或以上等级的地区，结合该预警区降雨量、地质环境、生态环境和人类活动方式、强度等指标进行综合判断，从而对次日的降雨过程引发地质灾害的空间分布进行预报或警报。

5)制作地质灾害预警产品。

6)发送预警产品。将预警产品报请有关领导签发后，发送国家气象中心。

7)发布预警产品。国家气象中心收到预警产品后，以国土资源部和中国气象局的名义在中央电视台播出。同时，地质灾害预警结果在中国地质环境网站上进行发布。

8)发布预警后，预警人员跟踪校验预警效果，总结提高预警准确率。

3.1.2 科学依据

根据1990～2002年对突发性地质灾害的分类统计，发现持续降雨引发者占总发生量的65%，其中，局地暴雨引发者约占总发生量的43%，占持续降雨引发者总量的66%。也就是说，约2/3的突发性地质灾害是由于大气降雨直接引发的或是与气象因素相关的，地质灾害气象预警工作是有科学依据的。

3.1.2.1 气象因素引发地质灾害的特点

1)区域性:一般在数百至数千平方公里内出现;单条泥石流的流域面积:≤0.6km²者11.9%;0.6～10km²者61.6%;10～50km²者22.4%。

2)群发性:崩塌、滑坡、泥石流等在某一区域多灾种呈群体出现。

3)同时性:巨大灾难在数十分钟—数小时内先后或同时出现。

4)暴发性:滑坡、特别是泥石流的发生具有突然暴发性，宏观上完好的坡体突然滑塌或“奔流”;当地人称为“涡旋炮”或“山扒皮”。如陕西省紫阳县同一地点伤亡人员最多的联合乡鱼泉村7组(瞬间造成37人遇难)是5个“涡旋炮”同时击中的结果。

5)后续性:大型滑坡一般出现在降雨过程后期，甚至降雨结束后数天。

6)成灾大:造成重大人员伤亡和各种财产损失。

3.1.2.2 气象因素引发地质灾害的成因

1)区域性持续降雨或暴雨使松散堆积层达到过饱和状态。

2)成灾地区地形陡峻，坡形变化复杂，坡度25°～70°。

3)地质上具备二元结构，上为松散堆积层，下为坚硬基岩，容易在二者的接触处形成强大渗流带。

4)松散堆积层厚度1～10m，一般1～4m。

5)一般植被覆盖率较高，在强烈暴雨持续作用下起到滞水作用。

6)居民防灾意识薄弱，房屋结构简易，抗灾强度低。房屋大多建在溪沟出山口地段，属于泥石流的流通路径。调查发现，虽然滑坡、泥石流灾害具有暴发性，但多数地点仍有数小时至数分钟的躲避时间，因防灾基本知识缺乏，以致有的村民在抢运财物过程中丧生。

7)对大型滑坡滞后于降雨过程的机理缺乏科学认识。

3.1.2.3 来自统计学的认识

地质灾害具有自然和社会的双重属性。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。

1)分析发现，滑坡的发生在过程降雨量和降雨强度两项参数中，存在着一个临界值，当一次降雨的过程降雨量或降雨强度达到或超过此临界值时，泥石流和滑坡等地质灾害即成群出现。

2)不同地区具体一条沟谷的泥石流始发雨量区间为10～300mm，差异之大反映了地质条件、气候条件等的差异。

3)在降雨过程的中后期或局地单点暴雨达到临界值时出现突发性群发型泥石流、滑坡等地质灾害，滑坡以小型者居多。

4)大型滑坡常在降雨过程后期或雨后数天内出现。

3.1.2.4 区域地质灾害的时空分布

据20世纪90年代的调查，我国泥石流的时空分布频率具有以下特点:

(1)泥石流频率与地貌

3500m以上的高山占9%;1000～3500m的中山占56%;小于1000m的低山占15%;黄土高原区占11%。

(2)泥石流频率与工程地质岩组

变质岩区占43%;碎屑岩区占32%;黄土区占11%;岩浆岩区占9%;碳酸盐岩区占7%。

(3)泥石流发生频率与年平均降雨量(mm/a)

＜400区域占10%;400～600区域占16%;600～800区域占18%;800～1000区域占24%;1000～1400区域占22%;＞1400区域占10%

(4)泥石流暴发时间(月份)分布频率

5月:9%;6月:18%;7月:34%;8月:24%;9月:10%

上述统计说明，泥石流主要分布在中低山地区;多出现在易于风化破碎的岩土分布区;年均降雨量过高或过低都不会暴发泥石流;发生时间主要出现在每年的6～8月。

3.1.3 中国地质灾害气象预警区划

基于我国地质灾害类型分布、全国气候区划和滑坡泥石流与区域降雨关系的各类研究文献，编制中国地质灾害气象预警区划图。

3.1.3.1 资料依据

基于气象因素的《中国地质灾害气象预警区划图(1∶500万)》的编制主要依据以下资料:

1)中国泥石流及其灾害危险区划图(1∶600万)，

中国科学院成都山地灾害与环境研究所，1991

2)中国滑坡灾害分布图(1∶600万)，

中国科学院成都山地灾害与环境研究所，1991

3)中国地质灾害类型图(1∶500万)，

地质矿产部成都水文地质工程地质中心，1991

4)中国泥石流灾害图(1∶600万)，

地质矿产部成都水文地质工程地质中心，1992

5)中国滑坡崩塌类型及分布图(1∶600万)，

地质矿产部环境地质研究所，1992

6)中国特殊类土及危害图(1∶600万)，

中国地质科学院水文地质工程地质研究所，1992

7)中国地形图(立体，1∶600万)，地图科学研究所，1999

8)中华人民共和国气候图集，气象出版社，2002

9)区域降雨资料与滑坡、泥石流关系的各类文献

3.1.3.2 预警区划分原则

根据研究需要，在此提出斜坡划分原理:

1)滑坡和泥石流是在斜坡地区发生的;

2)区域分水岭的两坡气象降雨条件和生态环境是不同的;

3)我国的最大斜坡是帕米尔高原—东海大陆架的多级多层次斜坡;

4)区域斜坡可分为三类:一类是分水岭到海滨，如后界燕山—鲁儿虎山，左界辽河，右界永定河/海河和前界渤海圈闭的区域;二类如大别山—淮河—黄河圈闭的区域;三类如四川盆地周缘区域。

一级区以全国性分水岭或雪线为界，考虑长时间周期、大空间尺度的气候区划和地质地貌环境条件;

二级区主要以重大水系、区域分水岭、区域气候、历史滑坡泥石流事件分布密度、地质环境条件、斜坡表层岩土性质和年均降雨量分布。

3.1.3.3 预警区域划分

本研究立足全国范围，暂时提出两级区划，共划分7个一级预警区，28个二级预警区，可以满足初步工作要求(图3.1)。

(1)预警区的地质灾害特征

A东北山地平原区

A₁三江地区

图3.1 中国地质灾害气象预警区划图(28个区)(台湾省专题资料暂缺)

佳木斯/牡丹江地区，气象因素引发地质灾害微弱。

A₂东北平原

桦甸/敦化地区以及大兴安岭东麓，气象因素引发地质灾害较弱。

B大华北地区

B₁辽南地区

辽东半岛地区(千山)，气象因素引发地质灾害较严重。

B₂京承地区

北京北部和河北承德地区，气象因素引发地质灾害严重。

B₃晋冀地区

太行山东麓地区，气象因素引发地质灾害较严重。

B₄山东丘陵

泰山和胶东地区，气象因素引发地质灾害在小范围较严重。

B₅豫西地区

灵宝/许昌之间和伏牛山北麓地区，气象因素引发地质灾害较严重—轻微。

B₆皖苏地区

大别山北麓和张八岭地区，气象因素引发地质灾害较严重—轻微。

B₇江浙地区

临安/嵊州地区，气象因素引发地质灾害在小范围较严重。

C中南山地丘陵区

C₁闽浙地区

武夷山/九连山以东地区，气象因素引发小规模地质灾害严重。

C₂江西地区

九岭山和赣南地区，气象因素引发小规模地质灾害严重。

C₃豫鄂地区

南阳、神农架、大洪山和大别山南麓地区，气象因素引发地质灾害较严重。

C₄湖南地区

湘西和湘南(雪峰山)地区，气象因素引发地质灾害严重。

C₅桂粤地区

桂西和两广北部地区，气象因素引发小规模地质灾害严重。

D西南中高山区

D₁陕南地区

秦岭南麓和大巴山北麓地区，气象因素引发地质灾害严重。

D₂四川盆地

成都平原外的其他地区，气象因素引发地质灾害严重。

D₃黔渝地区

黔北和重庆地区，气象因素引发地质灾害严重。

D₄滇南地区

滇南和黔南部分地区，气象因素引发地质灾害严重。

D₅川滇地区

川西、滇西和滇中地区，气象因素(含高山融水)引发地质灾害极严重。

E黄土高原区

E₁吕梁地区

大同—太原—临汾一线地区，气象因素引发地质灾害较严重—轻微。

E₂陕北地区

陕北黄土高原地区，气象因素引发地质灾害严重。

E₃陇西地区

陇西和海东地区，气象因素引发地质灾害极严重。

F北方干旱沙漠区

F₁内蒙古东部地区

气象因素引发地质灾害轻微。

F₂阿拉善地区

祁连山北麓、玉门/武威地区，气象因素(高山融水)引发地质灾害较严重。

F₃南疆地区

天山南麓、阿尔金山北麓气象因素(高山融水)引发地质灾害较严重。

F₄北疆地区

天山北麓气象因素(暴雨和高山融水)引发地质灾害严重。

G青藏高原区

G₁藏北地区

气象因素引发地质灾害轻微。

G₂藏南地区

雅鲁藏布江及支流流域气象因素(暴雨和高山融水)引发地质灾害较严重;藏东南

暴雨引发地质灾害严重。

(2)一级区域界线标志

A/F大兴安岭—七老图山

漠河—凤水山(1398)—古利牙山(1394)—太平岭(1712)—兴安岭(1397)—巴代艾来(1540)—罕山(1936)—黄岗梁(2029)—七老图山

A/B云雾山—长白山

小五台山(2882)—赤城—云雾山(2047)—七老图山—阜新—铁岭—莫日红山(1013)—白头山

B/E太行山—中条山

小五台山(2882)—恒山(2017)—北台顶(3058)—阳曲山(2059)—历山(2322)—华山(2160)

E/F毛毛山—靖边—东胜—小五台

海晏—仙密大山(4354)—毛毛山(4070)—景泰—定边—靖边—榆林—东胜—丰镇—小五台山(2882)

EB/DC秦岭—伏牛山—大别山—括苍山

海晏—龙羊峡—同仁—鸟鼠山(2609)—武山南—凤县—太白山(3767)—首阳山(2720)—秦岭—华山(2160)—全宝山(2094)—老君山(2192)—太白顶(1140)—鸡公山(744)—霍山(1774)—安庆—九华山(1342)—黄山(1873)—桐庐—括苍山(1382)—北雁荡山(1057)

F/G阿尔金山—祁连山

公格尔山(7649)—慕士塔格山(7509)—赛图拉—慕士山(6638)—乌孜塔格(6250)—九个达坂山(6303)—阿卡腾能山(4642)—阿尔金山(5798)—大雪山(5483)—祁连山(5547)—冷龙岭(4849)—毛毛山(4070)

C/D老君山—梵净山—岑王老山

老君山(2192)—武当山(1612)—大神农架(3053)—建始—来凤(＞1000)—酉阳—梵净山(2494)—佛顶山(1835)—雷公山(2179)—岑王老山(2062)—富宁

D/G九寨沟—察隅

武山—九寨沟—雪宝顶(5588)—马尔康—炉霍—新龙—巴塘—察隅

(3)二级区域界线

A₁/A₂小兴安岭—张广才岭—白头山

呼玛—大黑顶山(1047)—平顶山(1429)—大青山(944)—大秃顶子山(1690)—大石头(1194)—甑峰山(1677)—白头山

B₁/B₂下辽河

B₂/B₃永定河—海河

B₃/B₄黄河

B₄/B₅黄河故道

B₅/B₆淮河—黄河故道

B₆/B₇长江

C₁/C₂武夷山—九连山

黄山(1873)—玉京峰(1817)—黄岗山(2158)—白石峰(1858)—木马山(1328)—九连山(1248)—龙门

C₂/C₃₄霍山—幕阜山—罗霄山脉

霍山(1774)—九江—九宫山(1543)—幕阜山(1596)—连云山(1600)—武功山(1918)—井冈山—八面山(2042)—石坑埪(1902)

C₃/C₄长江

C₁₂₄/C₅南岭山脉

雷公山(2179)—猫儿山(2142)—韭菜岭(2009)—石坑埪(1902)—雪山嶂(1379)—龙门—飞云顶(1282)—莲花山(1336)—神泉港

D₁/D₂₃米仓山—大巴山

九顶山(4984)—广元—米仓山—大巴山—大神农架(3053)

D₂/D₃长江—重庆—华蓥山—万源北

D₁₂₃/D₅夹金山—大凉山

雪宝顶(5588)—九顶山(4984)—二郎山(3437)—贡嘎山(7556)—铧头尖(4791)—大凉山(3962)—长江—五莲峰(2561)—陆家大营(2854)

D₃/D₄苗岭山脉

陆家大营(2854)—黄果树瀑布—惠水—雷公山(2179)

D₄/D₅乌蒙山—哀牢山—高黎贡山

陆家大营(2854)—黎山(2678)—马龙—玉溪—哀牢山(3166)—猫头山(3306)—高黎贡山—(3374)—尖高山(3302)

E₁/E₂吕梁山脉

岱海—管涔山—荷叶坪(2784)—黑茶山(2203)—关帝山(2831)—禹门口

E₂/E₃屈吴山—六盘山脉

景泰—屈吴山(2858)—六盘山(2928)—太白(2819)

F₁/F₂

古尔班乌兰井—呼和巴什格(2364)—贺兰山(3556)—香山

F₂/F₃

马鬃山(2583)—大雪山(5483)

F₃/F₄天山山脉

托木尔峰(7443)—比依克山(7443)—天格尔峰(4562)—博格达峰(5445)—巴里坤山—托木尔提(4886)

G₁/G₂冈底斯山—念青唐古拉山脉

扎西岗—冈仁波齐峰(6656)—冷布冈日(7095)—念青唐古拉峰(7111)—嘉黎—洛隆—邦达—巴塘。

3.1.4 地质灾害气象预警判据研究

3.1.4.1 判据确定原则与资料依据

根据有限研究积累和历史经验，滑坡、泥石流的发生不但与当日激发降雨量有关，而且与前期过程降雨量关系密切，本项研究选定1d，2d，4d，7d，10d和15d过程降雨量等6个数据进行统计分析，期望对一个地区气象因素引发滑坡、泥石流地质灾害的原因与临界雨量判据的确定具有全面认识。

本次研究的资料依据主要有两方面:

1)中国地质环境监测院建立的全国地质灾害调查数据库中气象因素引发的历史滑坡泥石流灾害数据(999个);

2)国家气象中心根据中国地质环境监测院提供的滑坡、泥石流数据，整理提供了731个相关站点15d内历史降雨量数据。

3.1.4.2 预警区的临界降雨量判据研究

(1)不同降雨过程代表数据的选定

中国气象局系统对日降雨量(Q)的预报是按当日20时到次日20时计算，而滑坡、泥石流事件可能发生在此24h的任一时段。

若灾害事件在接近24时发生，则基本可对应1d(即当日)过程降雨量;若灾害事件在次日0时以后的夜间发生，则对应前一日(2d)过程降雨量更符合实际。因此，本项研究选定的数据代表时段(日:24h)是:

1d过程降雨量:0≤Q₁≤1

2d过程降雨量:1≤Q₂≤2

4d过程降雨量:3≤Q₄≤4

7d过程降雨量:6≤Q₇≤7

10d过程降雨量:9≤Q₁₀≤10

15d过程降雨量:14≤Q₁₅≤15

(2)临界过程降雨量预警判据图的建立

根据滑坡泥石流与降雨关系的研究，制作滑坡泥石流与不同时段临界降雨量关系散点图，发现散点集中成带分布，其上界可用β线表示，下界可用α线表示。因此，利用1d，2d，4d，7d，10d和15d等过程降雨量，可以建立地质灾害预警判据模式图(图3.2)。

图中横轴是时间(1～15d)，纵轴是相应的过程降雨量(mm)。我们规定，α线和β线为两条滑坡、泥石流发生的临界降雨量线，α线以下的A区为不预报区(1，2级，可能性小、较小)，α～β线之间的B区为地质灾害预报区(3，4级，可能性较大、大)，β线以上的C区为地质灾害警报区(5级，可能性很大)。

(3)预警区临界降雨判据图研究

在28个气象预警区中，18个预警区可以形成完整的滑坡、泥石流发生的临界降雨预警判据图(上限值β线、下限值α线);10个预警区因缺乏资料尚不能形成判据图，其中，A₁，B₅，F₁和G₂4个区完全缺数据;B₄，B₆，E₁，E₂，F₃和F₄6个区数据不全(只能形成α线或β线，甚至散点)。这10个区主要为滑坡、泥石流不发育区或人口稀疏地区，暂时对全国的预警工作效果影响不大。

图3.2 预报判据模板图

代表性数据及曲线举例

A₂东北平原

中国地质灾害区域预警方法与应用

*3个样本。

A₂气象预警区判据图

B₁辽南地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*9个样本。

B₁气象预警区判据图

C₁闽浙地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*50个样本。

C₁气象预警区判据图

D₁陕南地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*45个样本。

D₁气象预警区判据图

D₅川滇地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*60个样本。

D₅气象预警区判据图

E₃陇西地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*50个样本。

E₃气象预警区判据图

F₂阿拉善地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*8个样本。

F₂气象预警区判据图

G₁藏北地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*15个样本。

G₁气象预警区判据图

3.1.4.3 预警判据校正

为了提高预警精度，依据以下资料对预警区判据图进行了校正:

1)中国大陆滑坡、泥石流与降雨关系的各类科技文献;

2)历年中国地质灾害公报;

3)部分省(区、市)的地质灾害年报;

4)全国县(市)地质灾害调查区划成果资料(主要是福建省);

5)重点地区地质灾害专项研究报告等。

检索发现有13个预警区具有部分滑坡、泥石流与临界过程降雨量研究资料，有15个预警区暂未收集到或完全缺乏研究资料。

13个具备部分研究资料的预警区分别整理成图、表，可供确定相应预警区预警级别时参考，或与预警判据图配合使用。

以C₁区为例，见下表(图3.3):

图3.3 C₁区地质灾害点分布与临界降雨量统计关系

3.1.5 预警尺度精度评价

3.1.5.1 预警尺度

(1)空间预警尺度

图面表示3000km²(基于1∶500万～1∶600万地质灾害预警区划图)。

(2)时间预警尺度

地灾预警与气象预警时间尺度同步。

3.1.5.2 预警精度评价

1)取决于气象预报精度。目前全国性的气象预报精度尚不高，特别是对引发泥石流影响明显的局地单点暴雨的预报有待加强。

2)雨量站点代表性精度。地质灾害气象预警判据图依赖于气象站点经(纬)度和地质灾害发生点的经(纬)度(距离)的接近程度。

本次资料地质灾害灾情点的经(纬)度与相邻气象站点的经(纬)度之差在0.3°～1.0°之内，也即相差40～50km，反映在平面上即存在约2000km²的误差。

3)地质环境-气象因素耦合机制的研究精度。地形坡度、植被、岩土类型、含水状态、地表入渗和产流等的研究尚很薄弱。

4)人类活动方式、强度与斜坡变形破坏模式尚缺乏科学界定。

3.1.6 地质灾害预警产品制作与发布

3.1.6.1 预警产品制作、签批与发布

1)国家气象中心提供全国每次降雨过程的天气预报资料，每天16:00通过适当方式(E-mail)发送前期实际降雨量和次日预报降雨量数据;

2)中国地质环境监测院接到降雨量数据后，根据此数据和预警判据图对各预警区发生地质灾害的等级进行逐个分析和判定;

3)专家会商、分析判定预报预警结果，根据会商后的结果，做出空间预警，在预警图上划出预报或警报区，此称预警产品;

4)领导审定、签批预警产品;

5)经签批的预警产品于当天16:30通过适当方式(E-mail)发回国家气象中心;

6)国家气象中心接收预警产品，并和天气预报产品统一制作，配音;

7)中央电视台在当天晚上19:30新闻联播后播出地质灾害气象预报或警报及等级;

8)预报或警报地区的有关省级地质环境监测总站应在预警发出24h至48h内，向中国地质环境监测院反馈预警效果校验结果;

9)中国地质环境监测院分析研究预警效果校验结果，改进预警判据，逐步提高预警精度。

3.1.6.2 预警产品发布形式

(1)中央电视台发布播出

预警产品署名:国土资源部

中国气象局

模拟预报词:

今天晚上到明天白天，××地区发生地质灾害的可能性较大，请注意防范。

(2)中国地质环境信息网站发布

主要供专业人士和政府管理部门参考，跟踪研究预警效果，讨论研究预警方法与对策。

设计制作了地质灾害气象预警预报专用“符号”(图3.4)。

图3.4 地质灾害气象预报预警专用“符号”

从2005年开始，在中央电视台发布地质灾害气象预警预报信息图片时，同时配发崩塌、滑坡和泥石流动画，增强了地质灾害预警信息的视觉冲击力，也提高了地质灾害气象预报预警的社会影响力。

3.1.7 地质灾害预警软件系统

3.1.7.1 基于C语言的预警预报软件

2004～2006年，模型采用第一代临界雨量判据法，基于C语言的预警预报软件。具备自动生成降雨等值线、雨量站点上自动计算预报等级、查看雨量站点雨量等功能(图3.5)。缺点是无法自动成区、不具备GIS图层操作功能。

图3.5 基于C语言的第1套预警软件Predmap抓图

3.1.7.2 基于ArcGIS开发了第2套预警预报软件

2007年，基于ArcGIS开发了第2套预警预报软件，模型仍采用第一代临界雨量判据法(图3.6)。主要改进在于将软件系统升级为基于GIS开发，且实现预警区的自动圈闭。缺点是ArcGIS软件庞大，软件操作、升级等方面不便。

图3.6 基于ArcGIS的第2套预警软件抓图

㈣ 地质灾害危险性评估成果有效期为多久

全国生态环境保护纲要

生态环境保护是功在当代、惠及子孙的伟大事业和宏伟工程。坚持不懈地搞好生态环境保护是保证经济社会健康发展，实现中华民族伟大复兴的需要。为全面实施可持续发展战略，落实环境保护基本国策，巩固生态建设成果，努力实现祖国秀美山川的宏伟目标，特制订本纲要。

一、当前全国生态环境保护状况

（－）当前生态环境保护工作取得的成绩和存在的问题
1.全国生态环境保护取得了一定成绩。改革开放以来，党和政府高度重视环境保护工作，采取了一系列保护和改善生态环境的重大举措，加大了生态环境建设力度，使我国一些地区的生态环境得到了有效保护和改善。主要表现在：植树造林、水土保持、草原建设和国土整治等重点生态工程取得进展；长江、黄河上中游水土保持重点防治工程全面实施；重点地区天然林资源保护和退耕还林还草工程开始启动；建立了一批不同类型的自然保护区、风景名胜区和森林公园；生态农业试点示范、生态示范区建设稳步发展；环境保护法制建设逐步完善。
2.全国生态环境状况仍面临严峻形势。目前，一些地区生态环境恶化的趋势还没有得到有效遏制，生态环境破坏的范围在扩大，程度在加剧，危害在加重。突出表现在：长江、黄河等大江大河源头的生态环境恶化呈加速趋势，沿江沿河的重要湖泊、湿地日趋萎缩，特别是北方地区的江河断流、湖泊干涸、地下水位下降严重，加剧了洪涝灾害的危害和植被退化、土地沙化；草原地区的超载放牧、过度开垦和樵采，有林地、多林区的乱砍滥伐，致使林草植被遭到破坏，生态功能衰退，水土流失加剧；矿产资源的乱采滥挖，尤其是沿江、沿岸、沿坡的开发不当，导致崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、沉降、海水倒灌等地质灾害频繁发生；全国野生动植物物种丰富区的面积不断减少，珍稀野生动植物栖息地环境恶化，珍贵药用野生植物数量锐减，生物资源总量下降；近岸海域污染严重，海洋渔业资源衰退，珊瑚礁、红树林遭到破坏，海岸侵蚀问题突出。生态环境继续恶化，将严重影响我国经济社会的可持续发展和国家生态环境安全。

（二）当前生态环境恶化的原因
3.资源不合理开发利用是造成生态环境恶化的主要原因。一些地区环境保护意识不强，重开发轻保护，重建设轻维护，对资源采取掠夺式、粗放型开发利用方式，超过了生态环境承载能力；一些部门和单位监管薄弱，执法不严，管理不力，致使许多生态环境破坏的现象屡禁不止，加剧了生态环境的退化。同时，长期以来对生态环境保护和建设的投入不足，也是造成生态环境恶化的重要原因。切实解决生态环境保护的矛盾与问题，是我们面临的一项长期而艰巨的任务。

二、全国生态环境保护的指导思想、基本原则与目标

（－）全国生态环境保护的指导思想和基本原则
4.全国生态环境保护的指导思想。高举邓小平理论伟大旗帜，以实施可持续发展战略和促进经济增长方式转变为中心，以改善生态环境质量和维护国家生态环境安全为目标，紧紧围绕重点地区、重点生态环境问题，统一规划，分类指导，分区推进，加强法治，严格监管，坚决打击人为破坏生态环境行为，动员和组织全社会力量，保护和改善自然恢复能力，巩固生态建设成果，努力遏制生态环境恶化的趋势，为实现祖国秀美山川的宏伟目标打下坚实基础。
5.全国生态环境保护的基本原则。坚持生态环境保护与生态环境建设并举。在加大生态环境建设力度的同时，必须坚持保护优先、预防为主、防治结合，彻底扭转一些地区边建设边破坏的被动局面。
坚持污染防治与生态环境保护并重。应充分考虑区域和流域环境污染与生态环境破坏的相互影响和作用，坚持污染防治与生态环境保护统一规划，同步实施，把城乡污染防治与生态环境保护有机结合起来，努力实现城乡环境保护一体化。
坚持统筹兼顾，综合决策，合理开发。正确处理资源开发与环境保护的关系，坚持在保护中开发，在开发中保护。经济发展必须遵循自然规律，近期与长远统一、局部与全局兼顾。进行资源开发活动必须充分考虑生态环境承载能力，绝不允许以牺牲生态环境为代价，换取眼前的和局部的经济利益。
坚持谁开发谁保护，谁破坏谁恢复，谁使用谁付费制度。要明确生态环境保护的权、责、利，充分运用法律、经济、行政和技术手段保护生态环境。

（二）全国生态环境保护的目标
6.全国生态环境保护目标是通过生态环境保护，遏制生态环境破坏，减轻自然灾害的危害；促进自然资源的合理、科学利用，实现自然生态系统良性循环；维护国家生态环境安全，确保国民经济和社会的可持续发展。
近期目标。到2010年，基本遏制生态环境破坏趋势。建设一批生态功能保护区，力争使长江、黄河等大江大河的源头区，长江、松花江流域和西南、西北地区的重要湖泊、湿地，西北重要的绿洲，水土保持重点预防保护区及重点监督区等重要生态功能区的生态系统和生态功能得到保护与恢复；在切实抓好现有自然保护区建设与管理的同时，抓紧建设一批新的自然保护区，使各类良好自然生态系统及重要物种得到有效保护；建立、健全生态环境保护监管体系，使生态环境保护措施得到有效执行，重点资源开发区的各类开发活动严格按规划进行，生态环境破坏恢复率有较大幅度提高；加强生态示范区和生态农业县建设，全国部分县（市、区）基本实现秀美山川、自然生态系统良性循环。
远期目标。到2030年，全面遏制生态环境恶化的趋势，使重要生态功能区、物种丰富区和重点资源开发区的生态环境得到有效保护，各大水系的一级支流源头区和国家重点保护湿地的生态环境得到改善；部分重要生态系统得到重建与恢复；全国50％的县（市、区）实现秀美山川、自然生态系统良性循环，30％以上的城市达到生态城市和园林城市标准。到2050年，力争全国生态环境得到全面改善，实现城乡环境清洁和自然生态系统良性循环，全国大部分地区实现秀美山川的宏伟目标。

三、全国生态环境保护的主要内容与要求

（一）重要生态功能区的生态环境保护
7.建立生态功能保护区。江河源头区、重要水源涵养区、水土保持的重点预防保护区和重点监督区、江河洪水调蓄区、防风固沙区和重要渔业水域等重要生态功能区，在保持流域、区域生态平衡，减轻自然灾害，确保国家和地区生态环境安全方面具有重要作用。对这些区域的现有植被和自然生态系统应严加保护，通过建立生态功能保护区，实施保护措施，防止生态环境的破坏和生态功能的退化。跨省域和重点流域、重点区域的重要生态功能区，建立国家级生态功能保护区；跨地（市）和县（市）的重要生态功能区，建立省级和地（市）级生态功能保护区。
8.对生态功能保护区采取以下保护措施：停止一切导致生态功能继续退化的开发活动和其他人为破坏活动；停止一切产生严重环境污染的工程项目建设；严格控制人口增长，区内人口已超出承载能力的应采取必要的移民措施；改变粗放生产经营方式，走生态经济型发展道路，对已经破坏的重要生态系统，要结合生态环境建设措施，认真组织重建与恢复，尽快遏制生态环境恶化趋势。
9.各类生态功能保护区的建立，由各级环保部门会同有关部门组成评审委员会评审，报同级政府批准。生态功能保护区的管理以地方政府为主，国家级生态功能保护区可由省级政府委派的机构管理，其中跨省域的由国家统一规划批建后，分省按属地管理；各级政府对生态功能保护区的建设应给予积极扶持；农业、林业、水利、环保、国土资源等有关部门要按照各自的职责加强对生态功能保护区管理、保护与建设的监督。

（二）重点资源开发的生态环境保护
10.切实加强对水、土地、森林、草原、海洋、矿产等重要自然资源的环境管理，严格资源开发利用中的生态环境保护工作。各类自然资源的开发，必须遵守相关的法律法规，依法履行生态环境影响评价手续；资源开发重点建设项目，应编报水土保持方案，否则一律不得开工建设。
11.水资源开发利用的生态环境保护。水资源的开发利用要全流域统筹兼顾，生产、生活和生态用水综合平衡，坚持开源与节流并重，节流优先，治污为本，科学开源，综合利用。建立缺水地区高耗水项目管制制度，逐步调整用水紧缺地区的高耗水产业，停止新上高耗水项目，确保流域生态用水。在发生江河断流、湖泊萎缩、地下水超采的流域和地区，应停上新的加重水平衡失调的蓄水、引水和灌溉工程；合理控制地下水开采，做到采补平衡；在地下水严重超采地区，划定地下水禁采区，抓紧清理不合理的抽水设施，防止出现大面积的地下漏斗和地表塌陷。继续加大二氧化硫和酸雨控制力度，合理开发利用和保护大气水资源；对于擅自围垦的湖泊和填占的河道，要限期退耕还湖还水。通过科学的监测评价和功能区划，规范排污许可证制度和排污口管理制度。严禁向水体倾倒垃圾和建筑、工业废料，进一步加大水污染特别是重点江河湖泊水污染治理力度，加快城市污水处理设施、垃圾集中处理设施建设。加大农业面源污染控制力度，鼓励畜禽粪便资源化，确保养殖废水达标排放，严格控制氮、磷严重超标地区的氮肥、磷肥施用量。
12.土地资源开发利用的生态环境保护。依据土地利用总体规划，实施土地用途管制制度，明确土地承包者的生态环境保护责任，加强生态用地保护，冻结征用具有重要生态功能的草地、林地、湿地。建设项目确需占用生态用地的，应严格依法报批和补偿，并实行“占一补一”的制度，确保恢复面积不少于占用面积。加强对交通、能源、水利等重大基础设施建设的生态环境保护监管，建设线路和施工场址要科学选比，尽量减少占用林地、草地和耕地，防止水土流失和土地沙化。加强非牧场草地开发利用的生态监管。大江大河上中游陡坡耕地要按照有关规划，有计划、分步骤地实行退耕还林还草，并加强对退耕地的管理，防止复耕。
13.森林、草原资源开发利用的生态环境保护。对具有重要生态功能的林区、草原，应划为禁垦区、禁伐区或禁牧区，严格管护；已经开发利用的，要退耕退牧，育林育草，使其休养生息。实施天然林保护工程，最大限度地保护和发挥好森林的生态效益；要切实保护好各类水源涵养林、水土保持林、防风固沙林、特种用途林等生态公益林；对毁林、毁草开垦的耕地和造成的废弃地，要按照“谁批准谁负责，谁破坏谁恢复”的原则，限期退耕还林还草。加强森林、草原防火和病虫鼠害防治工作，努力减少林草资源灾害性损失；加大火烧迹地、采伐迹地的封山育林育草力度，加速林区、草原生态环境的恢复和生态功能的提高。大力发展风能、太阳能、生物质能等可再生能源技术，减少樵采对林草植被的破坏。
发展牧业要坚持以草定畜，防止超载过牧。严重超载过牧的，应核定载畜量，限期压减牲畜头数。采取保护和利用相结合的方针，严格实行草场禁牧期、禁牧区和轮牧制度，积极开发秸秆饲料，逐步推行舍饲圈养办法，加快退化草场的恢复。在干旱、半干旱地区要因地制宜调整粮畜生产比重，大力实施种草养畜富民工程。在农牧交错区进行农业开发，不得造成新的草场破坏；发展绿洲农业，不得破坏天然植被。对牧区的已垦草场，应限期退耕还草，恢复植被。
14.生物物种资源开发利用的生态环境保护。生物物种资源的开发应在保护物种多样性和确保生物安全的前提下进行。依法禁止一切形式的捕杀、采集濒危野生动植物的活动。严厉打击濒危野生动植物的非法贸易。严格限制捕杀、采集和销售益虫、益鸟、益兽。鼓励野生动植物的驯养、繁育。加强野生生物资源开发管理，逐步划定准采区，规范采挖方式，严禁乱采滥挖；严格禁止采集和销售发菜，取缔一切发菜贸易，坚决制止在干旱、半干旱草原滥挖具有重要固沙作用的各类野生药用植物。切实搞好重要鱼类的产卵场、索饵场、越冬场、回游通道和重要水生生物及其生境的保护。加强生物安全管理，建立转基因生物活体及其产品的进出口管理制度和风险评估制度；对引进外来物种必须进行风险评估，加强进口检疫工作，防止国外有害物种进入国内。
15.海洋和渔业资源开发利用的生态环境保护。海洋和渔业资源开发利用必须按功能区划进行，做到统一规划，合理开发利用。切实加强海岸带的管理，严格围垦造地建港、海岸工程和旅游设施建设的审批，严格保护红树林、珊瑚礁、沿海防护林。加强重点渔场、江河出海口、海湾及其他渔业水域等重要水生资源繁育区的保护，严格渔业资源开发的生态环境保护监管。加大海洋污染防治力度，逐步建立污染物排海总量控制制度，加强对海上油气勘探开发、海洋倾废、船舶排污和港口的环境管理，逐步建立海上重大污染事故应急体系。
16.矿产资源开发利用的生态环境保护。严禁在生态功能保护区、自然保护区、风景名胜区、森林公园内采矿。严禁在崩塌滑坡危险区、泥石流易发区和易导致自然景观破坏的区域采石、采砂、取土。矿产资源开发利用必须严格规划管理，开发应选取有利于生态环境保护的工期、区域和方式，把开发活动对生态环境的破坏减少到最低限度。矿产资源开发必须防止次生地质灾害的发生。在沿江、沿河、沿湖、沿库、沿海地区开采矿产资源，必须落实生态环境保护措施，尽量避免和减少对生态环境的破坏。已造成破坏的，开发者必须限期恢复。已停止采矿或关闭的矿山、坑口，必须及时做好土地复垦。
17.旅游资源开发利用的生态环境保护。旅游资源的开发必须明确环境保护的目标与要求，确保旅游设施建设与自然景观相协调。科学确定旅游区的游客容量，合理设计旅游线路，使旅游基础设施建设与生态环境的承载能力相适应。加强自然景观、景点的保护，限制对重要自然遗迹的旅游开发，从严控制重点风景名胜区的旅游开发，严格管制索道等旅游设施的建设规模与数量，对不符合规划要求建设的设施，要限期拆除。旅游区的污水、烟尘和生活垃圾处理，必须实现达标排放和科学处置。

（三）生态良好地区的生态环境保护
18.生态良好地区特别是物种丰富区是生态环境保护的重点区域，要采取积极的保护措施，保证这些区域的生态系统和生态功能不被破坏。在物种丰富、具有自然生态系统代表性、典型性、未受破坏的地区，应抓紧抢建一批新的自然保护区。要把横断山区、新青藏接壤高原山地、湘黔川鄂边境山地、浙闽赣交界山地、秦巴山地、滇南西双版纳、海南岛和东北大小兴安岭、三江平原等地区列为重点，分期规划建设为各级自然保护区。对西部地区有重要保护价值的物种和生态系统分布区，特别是重要荒漠生态系统和典型荒漠野生动植物分布区，应抢建一批不同类型的自然保护区。
19.重视城市生态环境保护。在城镇化进程中，要切实保护好各类重要生态用地。大中城市要确保一定比例的公共绿地和生态用地，深入开展园林城市创建活动，加强城市公园、绿化带、片林、草坪的建设与保护，大力推广庭院、墙面、屋顶、桥体的绿化和美化。严禁在城区和城镇郊区随意开山填海、开发湿地，禁止随意填占溪、河、渠、塘。继续开展城镇环境综合整治，进一步加快能源结构调整和工业污染源治理，切实加强城镇建设项目和建筑工地的环境管理，积极推进环保模范城市和环境优美城镇创建工作。
20.加大生态示范区和生态农业县建设力度。国家鼓励和支持生态良好地区，在实施可持续发展战略中发挥示范作用。进一步加快县（市）生态示范区和生态农业县建设步伐。在有条件的地区，应努力推动地级和省级生态示范区的建设。

四、全国生态环境保护的对策与措施

（一）加强领导和协调，建立生态环境保护综合决策机制
21.建立和完善生态环境保护责任制。要把地方各级政府对本辖区生态环境质量负责、各部门对本行业和本系统生态环境保护负责的责任制落到实处。明确资源开发单位、法人的生态环境保护责任。实行严格的考核、奖罚制度。对于严格履行职责，在生态环境保护中做出重大贡献的单位和个人，应给予表彰、奖励。对于失职、渎职，造成生态环境破坏的，应依照有关法律法规予以追究。要把生态环境保护和建设规划纳入各级经济和社会发展的长远规划和年度计划，保证各级政府对生态环境保护的投入。建立生态环境保护与建设的审计制度，确保投入与产出的合理性和生态效益、经济效益与社会效益的统一。
22.积极协调和配合，建立行之有效的生态环境保护监管体系。国务院各有关部门要各司其职，密切配合，齐心协力，共同推进全国生态环境保护工作。环保部门要做好综合协调与监督工作，计划、农业、林业、水利、国土资源和建设等部门要加强自然资源开发的规划和管理，做好生态环境保护与恢复治理工作。在国家确定生态环境重点保护与监管区域的基础上，地方各级政府要结合本地实际，确定本辖区的生态环境重点保护与监管区域，形成上下配套的生态环境保护与监管体系。西部地区各级政府和有关部门要把搞好西部地区的生态环境保护和建设放在优先位置，确保国家西部大开发战略的顺利实施。
23.保障生态环境保护的科技支持能力。各级政府要把生态环境保护科学研究纳入科技发展计划，鼓励科技创新，加强农村生态环境保护、生物多样性保护、生态恢复和水土保持等重点生态环境保护领域的技术开发和推广工作。在生态环境保护经费中，应确定一定比例的资金用于生态环境保护的科学研究和技术推广，推动科研成果的转化，提高生态环境保护的科技含量和水平。建立早期预警制度，加强生态环境恶化趋势的预测预报。
24.建立经济社会发展与生态环境保护综合决策机制。各地要抓紧编制生态功能区划，指导自然资源开发和产业合理布局，推动经济社会与生态环境保护协调、健康发展。制定重大经济技术政策、社会发展规划、经济发展计划时，应依据生态功能区划，充分考虑生态环境影响问题。自然资源的开发和植树种草、水土保持、草原建设等重大生态环境建设项目，必须开展环境影响评价。对可能造成生态环境破坏和不利影响的项目，必须做到生态环境保护和恢复措施与资源开发和建设项目同步设计，同步施工，同步检查验收。对可能造成生态环境严重破坏的，应严格评审，坚决禁止。

（二）加强法制建设，提高全民的生态环境保护意识
25.加强立法和执法，把生态环境保护纳入法治轨道。严格执行环境保护和资源管理的法律、法规，严厉打击破坏生态环境的犯罪行为。抓紧有关生态环境保护与建设法律法规的制定和修改工作，制定生态功能保护区生态环境保护管理条例，健全、完善地方生态环境保护法规和监管制度。
26.认真履行国际公约，广泛开展国际交流与合作。认真履行《生物多样性公约》、《国际湿地公约》、《联合国防治荒漠化公约》、《濒危野生动植物国际贸易公约》和《保护世界文化和自然遗产公约》等国际公约，维护国家生态环境保护的权益，承担与我国发展水平相适应的国际义务，为全球生态环境保护做出贡献。广泛开展国际交流与合作，积极引进国外的资金、技术和管理经验，推动我国生态环境保护的全面发展。
27.加强生态环境保护的宣传教育，不断提高全民的生态环境保护意识。深入开展环境国情、国策教育，分级开展生态环境保护培训，提高生态环境保护与经济社会发展的综合决策能力。重视生态环境保护的基础教育、专业教育，积极搞好社会公众教育。城市动物园、植物园等各类公园，要增加宣传设施，组织特色宣传教育活动，向公众普及生态环境保护知识。进一步加强新闻舆论监督，表扬先进典型，揭露违法行为，完善信访、举报和听证制度，充分调动广大人民群众和民间团体参与生态环境保护的积极性，为实现祖国秀美山川的宏伟目标而努力奋斗。

㈤ 最近在学MAPGIS软件，想请问一下，MAPGIS在地质灾害危险性评估中有什么应用

主要是制作实际材料图，地质灾害易发程度图、地质灾害危险区划图等，国土部分提交的很多图形数据格式也是基于mapgis格式的！

㈥ 国内外地质灾害风险研究开展情况

一、国外地质灾害风险研究概述

区域地质灾害风险评估是以区域地质灾害为研究对象，以地质灾害的区域危险性空间分布规律和承灾体的易损性评估为主要研究内容，是建立地质灾害区域空间预警系统工程的必要环节，主要为制定合理的防灾减灾决策和区域土地规划政策及为减灾防灾管理服务。

自20世纪60年代末或70年代初就开始了以滑坡灾害为主体的地质灾害危险性区划研究，如：60年代末，美国西部多滑坡的加利福尼亚州的滑坡敏感性预测区划及县行政级别的斜坡土地使用立法研究；70年代法国提出的斜坡地质灾害危险性分区系统（ZERMOS）等。进入80年代，世界许多国家和地区都开始了区域地质灾害危险性分区及预测问题研究，如意大利、瑞士、美国、法国、澳大利亚、西班牙、新西兰、印度等。从90年代起，为了推进广泛的国际协调与合作，联合国在1987年通过决议，确定在20世纪最后十年开展“国际减轻自然灾害十年”活动。1991年，联合国国际减灾十年（IDNDR）科技委员会提出了《国际减轻自然灾害十年的灾害预防、减少、减轻和环境保护纲要方案与目标》（PREEMPT），在规划的三项任务中的第一项就是进行灾害评估，提出：“各个国家对自然灾害进行评估，即评估危险性和易损性。主要包括：①总体上哪些自然灾害具有易损性；②对每一种灾害威胁的地理分布和发生间隔及影响程度进行评估；③估计评估最重要的人口和资源集中点的易损性。”把自然灾害评估纳入实现减灾目标的重要措施。围绕国际减灾十年计划行动，北美及欧洲许多国家在已有地质灾害危险性分区研究基础上，开展了地质灾害危险性与土地使用立法的风险评估研究，把原来单纯的地质灾害危险性研究拓展到了综合减灾的系统研究。

美国于1970年开始，对加利福尼亚州的地震、滑坡等10种自然灾害进行了风险评估，1973年完成，得出1970～2000年加利福尼亚州10种自然灾害可能造成的损失为550亿美元。与此同时，由美国地调局和住房与城市发展部的政策发展与研究办公室，联合支持对洪水、地震、台风、风暴潮、海啸、龙卷风、滑坡、强风、膨胀土等9种自然灾害进行预测评估，对美国各县发生的灾害建立了一套预测模型，估算9种灾害到2000年的期望损失。美国组成了一个由10位成员组成的专门委员会，制定了减灾十年计划，把自然灾害评估列为研究的重要内容，要求开展单类的或者综合的灾害风险评估工作。日本、英国等一些国家近年来也陆续开展了地震、洪水、海啸、泥石流、滑坡等灾害风险分析或灾害评估，并把有关成果作为确定减灾责任与实施救助的重要依据。

瑞士是世界上开展地质灾害风险区划研究十分成功的国家之一。为了确保农业用地、建筑用地的安全，预防自然灾害的损失，瑞士联邦政府1979年从立法的高度提出：“在保障国家土地完整性和协调发展的前提下实现土地的合理使用”，并颁布了联邦政府土地管理法（Loi Fédéral sur l’Aménagement Territoire），该法律第22条规定：“各州需要调查并确定处于受自然动力严重威胁的土地范围”。以联邦政府法律为依据，各州政府制定了相应的州政府法律。如沃州（Vaud）1987年制定的土地管理法律第89条规定：“受自然灾害，如雪崩、滑坡、崩塌、洪水威胁的土地，在未得到专家评估、充分论证或危险排除之前，禁止在灾害危险区进行任何建筑活动”。随后制订计划并开展了1∶25000比例尺的斜坡地质灾害风险区划图和1∶10000比例尺危险性区划图的编制和研究工作。瑞士已形成了以国家宪法为指导、州制定具体法、县级政府必须实施的灾害风险评估与预防体系。灾害高危险区域内的建筑一方面属于违法，另一方面作为高风险财产范畴，保险公司绝对拒绝接纳灾害高危险区的财产保险业务，从而保证了瑞士全国范围内对自然灾害的最有效控制。瑞士灾害的风险区划不仅直接服务于建筑规划、政府决策，而且也间接服务于社会保障系统。虽然瑞士是世界上滑坡、崩塌等地质灾害最严重的国家之一，无论是最后一次冰川作用以来，还是近一、二百年以来，瑞士都发生过较为重大的滑坡灾害事件（Flims、Elm、Handa等特大滑坡事件），但由于得益于全国灾害风险区划体系，使其近二、三十年来的灾害损失却是世界上较少的国家之一。

法国是洪水、滑坡、崩塌、雪崩等灾害较为严重的国家之一，早在20世纪70年代就开始全国范围的自然灾害危险性区划研究，区划图直接服务于减灾和防灾工作，从而最大限度地减少了自然灾害的损失。法国在1977年制定的城市发展规划法（Code del’Urbanisme）规定：洪水、水土流失、滑坡、雪崩等灾害危险区的建筑必须受到严格限制。1981年该规划法对自然灾害易发区的土地使用方法又作了具体限制，例如，滑坡灾害危险区分为两类，一类是建筑活动必须禁止的严重危险区，另一类是必须经过充分论证方可从事建筑活动的较危险区。1982年，法国又颁布了自然灾害防治法，并制定了洪水、雪崩、滑坡和地震四种主要自然灾害防治计划。为了进一步预测和尽可能减少灾害所造成的损失，根据该防治计划编制了灾害易发区危险性区划图，包括红色区域（高危险性区）、白色区域（以一种灾害为主的危险区）、蓝色区域（虽然有灾害，但可以预防）。在红色区域，一切新开工的建筑活动是绝对禁止的，而在蓝色区域，进行建筑需要提供充分的论证及灾害后果可靠性评估报告，如果五年之内不采取相关防治措施，财产保险公司可以对建筑方因自然灾害所造成的人员伤亡和财产损失不予赔偿。到1989年，根据全法国的灾害危险性区划结果，法国共有 15600个乡镇受到洪水、雪崩、滑坡和地震四种主要自然灾害的威胁，约占全国乡镇总数的三分之一。由于采取了灾害区划及相应的防治措施，法国的灾害损失得到了有效的控制。

二、国内地质灾害风险研究概述

近20年来，国家十分重视减灾工作，如《中国21世纪议程》关于防灾减灾行动指出：“开展全国自然灾害的风险分析，包括风险辨识、风险估算、风险评估三个部分”。这表明我国已把灾害风险评估作为防灾减灾建设的重要内容，并将之纳入国家可持续发展体系。大多数地方的21世纪议程都把防灾减灾作为可持续发展能力建设的重要任务之一，提出了灾害风险评估行动方案。在我国研究比较系统深入的灾害风险评估是地震灾害。其代表性的工作成果是由国家地震局先后完成的三代《中国地震烈度区划图及使用规定》。该图在对全国区域地震危险性评估基础上，确定了不同地区一般场地条件下在未来一定期限内可能遭遇超越概率为10%的烈度值，即地震基本烈度。综合性自然灾害风险研究也取得了一些研究成果。例如，黄崇福等用模糊集方法建立了城市地震灾害风险评估的数学模型。水利、农林、气象等部门的一些专家分别开展了一些区域性的洪水灾害、森林火灾、台风灾害等风险分析或灾情预测评估研究，编制了风险图，提出了灾情评估或风险评估的方法和技术。虽然这些工作还不够深入和系统，但对指导行业减灾、提高灾害风险管理水平发挥了积极的作用。

我国地质灾害管理工作，自1999年国土资源部发布《地质灾害防治管理办法》，标志着我国地质灾害防治工作逐步走向法制化轨道，为进一步贯彻落实好《地质灾害防治管理办法》，从源头上抓好地质灾害防治，国土资源部发布了《关于实行建设用地地质灾害危险性评估的通知》。通过几年的管理实践，以及适应全社会减灾防灾的需要，2004年3月1日，国务院正式发布《地质灾害防治条例》，使我国地质灾害防治工作有了法律保证。该《条例》规定，在地质灾害易发区内进行工程建设应当在可行性研究阶段进行地质灾害危险性评估，并将评估结果作为可行性研究报告的组成部分；明确要求“在编制地质灾害易发区内的城市总体规划、村庄和集镇规划时，应当对规划区进行地质灾害危险性评估”。明确了评估的主要地质灾害种类，包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝和地面沉降。随着我国地质灾害风险评估和灾害防治管理向科学化、法制化方向的逐步发展，我国土地资源的合理与安全使用得到进一步优化，为控制和减少人为诱发的地质灾害起到了重要的作用。

我国地质灾害的风险评估（价）研究工作自20世纪90年代开始兴起，在这一领域的研究中，已经取得了较为丰富的成果，为减灾管理发挥了重要作用。例如，苏经宇（1993）提出了判别泥石流危险性分布的标志和方法。刘希林等（1988）对区域泥石流风险评估进行了研究，给出了区域泥石流危险性评估的8个指标和人与财产的易损性计算公式，并提出了判断泥石流危险性程度和评估泥石流泛滥堆积范围的统计模型，对云南和四川省泥石流灾害风险进行了评估。张梁（1994）等根据环境经济学理论，初步论证了地质灾害的属性特征和风险评估的经济分析方法。张业成（1995）对云南省东川市泥石流灾害进行了风险分析。张梁、张业成、罗元华及殷坤龙、晏同珍等对滑坡灾害危险性和斜坡不稳定性的空间预测与区划进行了系统研究，先后提出了定量评估的信息分析模型、多因素回归分析模型、判别分析模型等，并对秦巴山区和三峡库区滑坡灾害进行了危险性分析与区划。朱良峰（2002）等研究开发了基于GIS的区域地质灾害风险分析系统，对全国范围的滑坡泥石流灾害进行了危险性分析、易损性分析和最终的风险分析。殷坤龙等经过多年研究，开发出MapGIS的滑坡灾害风险分析系统（IASLH）。在该系统中，提出了滑坡灾害危险性分析的信息量模型。该模型根据滑坡分布信息与各滑坡影响因素之间的关系，计算出产生滑坡的信息量，据此，进行滑坡危险性区划，并应用IASLH系统对中国汉江流域旬阳地区的滑坡灾害以及中国滑坡灾害进行了评估。

当前，地质灾害风险研究正处于方兴未艾之时，今后将得到更加迅速的发展，其研究内容将更加广泛，理论方法更加丰富、先进。可以预见，不久的将来，它将成为一项具有完善理论和技术方法的新兴领域。其基本趋势是：向着评估定量化、综合化、管理空间化的方向发展。主要表现为：

（1）从历史与现状分析趋向预测与研究相结合；

（2）从个体分析趋向个体与区域研究相结合；

（3）从定性分析趋向定量化评估；

（4）从单项要素分析趋向综合要素评估；

（5）从单纯的风险评估理论研究发展为风险评估与减灾管理相结合，风险评估与防治相结合，风险评估的目的是为了服务于社会经济建设和减灾管理；

（6）以GIS空间化技术为支撑的多因素信息模型化评估与空间化管理空前发展，将逐步取代传统的调查统计和手工制图，并向网络技术化发展；

（7）研究理论与方法趋向于内容更丰富，形成多学科的融合与交叉，特别是与社会学紧密相结合。

尽管经过20多年的发展，国内外的地质灾害风险研究与评估在理论和实践方面都取得了较为丰富的成果，然而还未形成系统完善的理论与方法体系，也没有统一的评估标准，国内在这一领域的研究还很薄弱,地质灾害的各专业灾害评估仍处于日益深入的探讨和总结过程。主要存在的问题包括：

（1）目前滑坡泥石流灾害破坏损失只考虑了直接的经济损失，对其间接经济损失评估方法的研究很少；

（2）现有的滑坡泥石流灾害风险评估框架与指标体系的目标和构成都不够明确，指标体系不够完整，各分析层面之间的逻辑关系，不同的学者有不同的表述，缺乏普遍共识的评估框架体系；

（3）对于滑坡泥石流灾害的风险可接受水平的研究非常薄弱，没有令人信服的标准体系；

（4）滑坡泥石流灾害风险评估理论和方法还不完善；

（5）滑坡泥石流灾害风险评估中的易损性分析还是一个相当薄弱的环节。在易损性分析中，一般仅考虑了滑坡泥石流灾害的历史灾情中的人员伤亡，而对历史灾情中的经济财产和资源环境的损失很少予以考虑。

㈦ 区域经济研究实用方法:基于ARCGIS,GEODA和R的运用.pdf，谁有吗

㈧ 　基于GIS和ANN的群发性滑坡灾害概率预报预警方法

3.1.6.1原理与方法

模型设计思路的正确与否是决定地质灾害预警预报效果的一个关键环节。滑坡灾害的孕育与发生由多种因素组合而成，虽然滑坡灾害尤其是由降雨诱发的滑坡灾害看起来似乎简单，但其内在的各种因素之间的相互作用是非常复杂的，对于这样的复杂系统目前还难以用几个确定的参数进行解析表达。因此，如何寻找一种能在已有的资料和观测条件下，可以自动学习和调整系统各因子之间的作用参数并且合理地利用已有数据资源的方法就成为提高群发性滑坡灾害预警预报能力的一个可行途径，因而成为人们关注的一个重要课题。

人工神经网络（Artificial Neural Network），简称ANN，是近年来迅速发展的一种模拟人脑机理和功能的新型计算机和人工智能技术，是当前国际上一个非常活跃的边缘学科。它与传统的专家系统、模糊理论等人工智能技术相比具有很多突出的优点①由于ANN采用自适应算法，使其较之专家系统固定的推理方式及传统计算机的指令程序更能适应环境的变化；②具有自组织、自学习功能及归纳能力；③在数据处理中可以避免数据分析和建模中的困难，采用拟人化的方法进行处理，特别适合不确定性和非结构化信息的处理；④具有较强的容错能力。ANN具有的这些显而易见的优点，使其在群发性滑坡灾害的预报评价中具有很大的应用前景。

应用ANN技术必须要有数据源。应用GIS对与滑坡形成有关的各种信息进行操作获得的各种结果，可以作为ANN的输入和训练条件，同时ANN的输出又可以作为GIS的资源来管理和进行新的操作。因此在滑坡等突发性地质灾害预警预报系统中联结GIS和ANN，可以使这两种新技术相得益彰，获得更好的应用效果。GIS与ANN两者之间的关系可以用图3.16表示。

图3.16滑坡灾害预报中ANN与GIS的关系示意图

图3.17SPV-ANN示意图

P—预测向量，m—模型向量（隐含层向量），i—输入变量的下标，o—输出变量的下标，N—模型向量的数量，M—输入变量的个数

SPV-ANN模型（李长江等，1999）是一种与邻域法相似，但属于自组织系统与概率型及平行向量法结合的神经网络，它与反馈型神经网络不同，其结构设计如图3.17所示。

采用基于GIS的SPV-ANN系统进行突发性地质灾害预警预报，具有以下几个特点：①具有动态性、自适应性和自学习功能。该模型不是固定不变的，而是可以随着有关数据的精度和质量的改善与实时更新，不断提高系统预测的准确程度；②具有客观性。预测过程和预测结果都不是人为决定和由人工随意改变的，一旦输入数据确定后，所获得的结果不会因人而异；③具有现时性。当系统通过网络与气象、水文地面观测站相连通后，系统可以根据实时的降雨预报和雨量观测数据，对预报区域范围内滑坡灾害发生的概率进行快速评价，对已知的滑坡灾害危险点进行逐点搜索评价，自动编制和输出滑坡灾害发生概率分布图，实现对滑坡灾害发生的空间范围、强度及其分布概率的临灾预警预报，通过该系统，可以同时实现在互联网上发布滑坡灾害预报信息。

3.1.6.2数据源

根据对目前已有资料的分析，可以将导致滑坡发生的主要因素概括为7个方面：①第四纪松散堆积层的类型、厚度、组成及结构构造；②第四纪松散堆积层下覆基岩的岩石类型、矿物组成、结构构造、产状；③断裂；④地形（坡角、坡向等）；⑤植被；⑥人类工程活动；⑦降雨量（降雨强度）和降雨持续时间等。其中，对与人类工程活动有关的情况，目前还难以获得比较系统的资料。但是土地利用现状从一个侧面反映了人类活动的影响，因此，通过对土地利用类型与滑坡分布关系的分析可以在一定程度上揭示人类工程活动对滑坡发生的影响。

在上述7类影响因素中，任一给定点的地形坡度、坡向，断裂构造，土壤类型及其下覆基岩的岩石类型、矿物组成、结构构造、产状以及植被等因素相对于滑坡孕育时间的变化很小，因此在系统中把这些因素作为“常量”处理是合理的。这样，使用经过学习训练的SPV-ANN/GIS进行滑坡灾害的预报处理时，主要的变量就是降雨量（降雨强度）和降雨持续时间。换言之，在SPV-ANN/GIS系统中通过样本训练，由系统自动确定各个输入变量的权重值，设定除降雨之外的其他变量对于待评估地区（或评估单元）是稳定的，则可以以降雨量（或降雨强度）及降雨持续时间作为该点惟一的变化信息，求取在对应降雨条件（降雨量、降雨强度、降雨持续时间）下待评估地区（单元）的灾害发生概率，即确定在给定降雨状态下主要滑坡灾害可能发生的区域与概率。预报结果以灾害发生的空间分布概率（0～1）表示。上述的基于GIS和ANN的滑坡灾害概率预报（警）系统（landslidehazard probability prediction system based on GIS and ANN），简称LAPS，其模式如图3.18所示，图3.19是LAPS的部分程序界面。

图3.18群发性滑坡灾害概率预报（警）模式

图3.19群发性滑坡灾害概率预报（警）系统（LAPS）

㈨ 滑坡、泥石流地质灾害气象预警预报

气象因素是诱发滑坡、泥石流等地质灾害的关键因素，开发基于Web-GIS和实时气象信息的实时预警预报系统，实现地质灾害实时预警预报与网络连接的地质灾害预警预报与减灾防灾体系，对可能遭受的地质灾害进行实时预警预报，及时广泛地发布预警信息，有利于实现科学高效、快速地开展灾害防治，从而最大限度地减少灾害损失，保护人民生命财产安全，变被动防治为主动防治地质灾害。

一、滑坡、泥石流地质灾害气象预警预报的主要依据

区域地质灾害（滑坡、泥石流等）空间预测主要是圈定地质灾害易发区，也就是前面论述的地质灾害危险性评估与区划。在区域地质灾害空间预测的基础上，结合实时的气象动态信息，分析研究滑坡、泥石流等地质灾害的主要诱发因素，研究同一地质环境区域，在不同气象条件下发生地质灾害的统计规律和内在机理，通过确定有效降雨量模型、降雨强度模型、降雨过程模型的临界阀值，建立基于实时动态气象信息的区域地质灾害预警预报时空耦合关系，从而对区域性的滑坡、泥石流等地质灾害进行危险性时空预警预报。

根据研究区域的地质条件、灾害调查情况、气象条件等，划分地质灾害易发区等级，统计已发生滑坡、泥石流等地质灾害与有效降雨量、24小时降雨强度的相关性，确定出不同易发区不同等级的临界降雨量（I、II），作为判别分析的阀值，确定降雨量危险性等级。降雨量小于I级临界降雨量的为低危险性，降雨量介于Ⅰ－Ⅱ级临界降雨量之间的为中危险性，降雨量大于II级临界降雨量的为高危险性。

将各单元的有效降雨量与临界有效降雨量进行对比，确定出各单元的降雨量危险性等级，将降雨量危险性等级和地质灾害易发区等级进行叠加，叠加结果见表3－4和图3-2，对应于4个不同的易发区把地质灾害预警预报等级划分为5级：其中，3级及3级以上为预警预报等级，5级为预警预报区的最高等级，1级和2级为不预警区，不同的预警预报等级采用不同的颜色予以表示。3级预警区是指应加强对灾害点的监测地区；4级预警区是指应密切加强对灾害点监测的地区，采取一定的防范措施；5级预警区是指应全天对灾害点进行监测，直接受害对象尤其是住户和人员在必要时应该采取避让措施。在预警预报中，3级为注意级，4级为预警级，5级为警报级。

表3-4 地质灾害预警区等级划分表

图3-2 区域地质灾害宏观预警构建思路示意图

我国自2003年开展全国地质灾害气象预警预报工作以来，一些专家学者就致力于预警预报模型方法的研究与探索，主要经历了两个阶段。

第一阶段，2003～2006年，采用的是第一代预警方法，即临界雨量判据法。该方法的主要原理是根据中国地貌格局、地质环境特征及其与降雨诱发型崩滑流地质灾害关系统计分析结果，以全国性分水岭、气候带、大地构造单元和区域地质环境条件，进行一级分区；以区域分水岭、历史滑坡泥石流事件分布密度、地形地貌特征、地层岩性、地质构造与新构造运动、年均降雨量分布等，进行二级分区；将全国划分为7个预警大区、74个预警区；并分区开展历史地质灾害点与实况降雨量之间的统计关系，确定各预警区诱发滑坡泥石流灾害的临界雨量，建立预警预报判据模板（图3-3）；利用全国地质灾害数据库和县市调查信息系统中的地质灾害样本和中国气象局提供的降雨资料，通过统计分析，确定地质灾害发生前的1日、2日、4日、7日、10日和15日的临界雨量作为判据模板，建立地质灾害气象预警预报模型，开展地质灾害预警预报。

图3-3 预警预报判据模板

第二阶段，即第二代预警方法。2006～2007年，“全国地质灾害气象预警预报技术方法研究”项目设立，开展了全国地质灾害气象预警预报方法升级换代的研究工作。刘传正教授提出了地质灾害区域预警理论的三分法，即隐式统计预报法、显式统计预报法和动力预报法；并提出了显式统计预警方法（称为第二代预警方法）设计思路。该方法改进了第一代预警方法中仅依靠临界过程雨量方法的局限，实现了临界过程降雨量判据与地质环境空间分析相耦合。2007年该项工作取得初步研究成果，经完善后已在2008年全国汛期预警工作中正式使用。

根据地质灾害区域预警原理和显式预警系统设计思路，具体预警模型建立过程如下：

（1）地质灾害预警分区。将全国分为7个预警大区，分区建立预警模型。

（2）地质灾害气象预警信息图层编制。充分考虑地质灾害发生的地质环境基础信息、地质灾害历史发生实况等，共编制预警信息图层30个。

（3）地质灾害潜势度计算。探索一条计算地质灾害潜势度的计算方法，根据历史地质灾害点分布情况，采用不确定系数法计算地质环境CF值、采用项目组创新提出的权重确定法确定权重，从而计算地质灾害潜势度。

（4）统计预警模型建立。以10km×10km的网格进行剖分，将地质灾害潜势度、历史灾害点当日雨量、前期雨量作为输入因子，地质灾害实发情况作为输出因子，采用多元线性回归方法，建立预警指数计算模型，从而确定预警等级。

二、美国旧金山湾滑坡泥石流气象预警系统

目前世界上滑坡泥石流灾害气象预警主要是依据美国旧金山湾滑坡泥石流预警系统提出的临界降雨阀值的方法。该系统在1985年至1995年期间运行了10年，后因种种原因被迫关闭。它是世界上运行时间最长的滑坡泥石流预警系统，其经验值得思考。

Campbell从1969年开始研究洛杉矶滑坡发生机制，1975年提出了建立基于国家气象局（NWS）降雨预报和（前多普勒）雷达影像的洛杉矶泥石流预警系统的设想。Campbell指出，泥石流预报还是可能的，可通过降雨强度和持续时间的监测，并与根据降雨-滑坡发生概率的关系所建立的临界值进行比较，进行泥石流灾害等级的等级预报。一旦超过临界值，就要对居住在山脚下的居民发出预警，撤离危险地，最大程度地减少灾害损失。Campbell提出的泥石流预警系统由以下方面构成：①雨量计观测系统，记录每小时的降雨量；②具有能够识别暴雨地区降雨强度中心的气象编图系统；将降雨数据标绘在地形（坡度）图及相关滑坡影响图上；③实时采集数据和预警管理和通讯网络。

1982年1月初，灾难性暴雨袭击了旧金山湾地区，引发了数以千计的泥石流及其他类型的浅层滑坡。经济损失达数百万美元，25人死亡。尽管该地区的人们得知暴雨预报，但并没有得到任何关于滑坡、泥石流的警报。尽管Campbell提出的建议没有在旧金山湾地区得以实施，但1982年的这场灾难性事件使得建立泥石流预警系统变得十分紧迫和必要。

图3-4 加州La Honda的泥石流降雨临界线

Cannon和Ellen(1985)建立了加州La Honda的泥石流降雨临界线(图3-4）。他们用年均降雨量（MAP）对临界降雨持续时间和临界降雨强度进行了修正（标准化），即将临界降雨强度修正为临界降雨强度/年均降雨量（MAP）。他们建立的滑坡降雨临界值是旧金山湾地区泥石流预警系统的基础。1986年2月旧金山湾地区连降暴雨，美国地质调查局和国家气象局联合启动了泥石流灾害预警系统，通过NWS广播电台系统发布了两次公共预警。这是美国首次发出的泥石流灾害预警。该次暴雨引发了旧金山湾地区数以百计的泥石流，造成1人死亡，财产损失达1000万美元。如果不是预警系统的准确预报，损失将会更加严重。

1986年的泥石流灾害预警是根据Cannon和Ellen（1985）确定的经验降雨临界值发布的。1989年Wilson等人在该经验降雨临界值的基础上，建立了累积降雨量/降雨持续时间关系曲线，对不同的规模和频率的泥石流确定不同的临界值降雨量。据此USGS滑坡工作组进行泥石流灾害预报。

Wilson自1995年一直研究困扰早期滑坡预警系统的泥石流降雨临界值强烈受局部降水条件（地形效应）影响的难题。

如前所述，Cannon（1985）建立的旧金山湾地区的区域泥石流降雨临界值，试图用长期降雨量（MAP）来修正地形效应的影响。MAP是用来描述长期降雨气候条件最常用的参数，可从标准气象图中获得。Cannon建立MAP标准化临界值，是滑坡预警系统的主要技术基础。然而，正如Cannon本人所说，在早期滑坡预警系统运行过程中，发现降雨少的地区ALERT系统的雨量数据会产生“假警报”，反映了MAP标准化会出现低MAP地区的不一致性问题。后来Wilson（1997）将旧金山湾地区的MAP标准化方法应用到南加州和美国太平洋西北部地区，出现了明显的低估或高估降雨临界值的问题。

降雨量作为参数实际上反映了暴雨规模和频率两个综合作用过程。美国太平洋西北部地区降雨量频率高但每次降雨量小，导致年均降雨量大；而南加州地区则降雨频率小但每次降雨量大，结果是年均降雨量小。年均降雨量标准化方法应识别出那些“极端”的降雨事件，即降雨量远远超过那些频率高但降雨量小的暴雨事件。因此，对于估计泥石流降雨临界值来说，单个暴雨的规模要比降雨频率重要得多。

长期的气候作用使斜坡本身达到了一种重力平衡状态，即斜坡入渗与蒸发及地表排水之间达到了平衡。这种长期的平衡作用过程可能包含着无数已知和未知的机制。斜坡土壤的岩土工程性质、地表排水率及水网分布、本土植被都可能对局部气候产生影响。Wilson用日降雨规模—频率分析，重新检查了年均降水量标准化临界值的不一致性。在年均降雨量低的旧金山湾地区，泥石流的降雨临界值高于MAP标准化的预测值。Wilson提出了参考的泥石流降雨临界值，这有益于研究降雨与地表排水之间的相互作用。Wilson的研究表明，5年暴雨重现率可以代表降雨频率与侵蚀率的优化组合关系。对三个具有明显不同降雨气候模式的不同地区（南加州洛杉矶地区、旧金山湾地区、太平洋西北部地区），采集了触发致命泥石流灾害事件的历史雨量数据，建立了（引发广泛泥石流发生）历史上触发大范围泥石流的24小时峰值暴雨降雨量与参考降雨值（5年暴雨重现值）之间的关系曲线（图3-5）。该关系曲线可用来估计泥石流的降雨临界值，与Cannon的MAP标准化降雨临界值相比，特别是可以在更加可靠点的范围内通过插值估计出特定地点（特别是受地形效应影响的山区）的临界值。

图3-5 历史触发大范围泥石流的24小时峰值暴雨降雨量与

尽管旧金山湾地区的滑坡泥石流气象预警系统在1995年关闭了，但自1995年以来没有停止对降雨/泥石流临界值方面的研究。这些研究加深了对降雨、山坡水文条件、长期降雨气象条件和斜坡稳定性之间相互作用的认识，这将为旧金山湾地区乃至世界其他地区的滑坡气象预警工作奠定很好的科学基础。

三、降雨监测与预报

旧金山湾地区滑坡预警系统运行的十年间，当地NWS的天气预报主要依靠1987年2月发射的气象卫星GOE-7（1997年被GOES-10所取代）。每隔30分钟，GOES气象卫星传送覆盖从阿拉斯加湾至夏威夷的北美西海岸云团图像。根据这些图像，当地NWS可以估计出大暴雨的速度、方向和强度。图像中的红外波谱图像还能指示云团的温度，它是估计降雨强度的重要信息。另外，地面气象观测站可获得大气压、风速、温度、降雨数据，与卫星气象数据雨季NWS国家气象中心提供的长期天气趋势预报信息相结合，当地NWS天气预报办公室综合分析这些数据，准备和提供定量天气预报（QPT），一天发布两次加州北部和南部地区未来24小时天气预报。

雨量监测（ALERT）系统能远距离自动采集高强度降雨观测数据，并将数据传送到当地实时天气预报中心。到1995年，旧金山湾地区ALERT系统已建立了60个雨量观测站点（图3-6）。尽管每个站点的建立得到了NWS的支持，但每个站点的设备购买、安装和维护则由其他联邦、州和地方政府机构负责。从1985年到1995年滑坡预警系统运行期间，USGS一直负责维护设在加州Menlo公园的ALERT接收器和数据处理微机系统。

要评估即将到来的暴雨是否会引发泥石流灾害，要考虑两个临界值：①前期累积降雨量（即土壤湿度）；②临近暴雨的强度和持续时间的综合分析。为此，USGS滑坡工作组在La Honda研究区安装了浅层测压计，并对土壤进行了监测。如果测压计首先显示出对暴雨的强烈反应，即认为已达到前期临界值。通常冬至后需几个星期的时间才能使土壤湿度超过前期临界值，之后要随时关注暴雨强度和持续时间是否足以触发泥石流灾害。

图3-6 1992年旧金山湾滑坡预警雨量监测系统—ALERT

四、泥石流灾害预警的发布

当暴雨开始时，开始监测降雨强度，估计暴雨前锋到来的速度。根据观测的降雨量，结合当地NWS的定量降雨预测（QPF）；与建立的泥石流降雨临界值进行对比分析，确定泥石流灾害的类型和规模。NWS和USGS的工作人员共同参与该阶段的工作，向公众发布三个等级的泥石流灾害预警：即①城市和小河流洪水劝告（urban and small streamsflood advisory）；②洪水/泥石流关注（flash-flood/debris-flow watch）；③洪水/泥石流警报（flash-flood/debris-flow warning）。在1986年至1995年间，多次发布了不同级别的泥石流灾害预警。

五、小结

滑坡和泥石流灾害的危险性预测主要是通过灾害产生条件分析，预测区域上或某斜坡地段将来产生滑坡泥石流灾害的可能性，圈定出可能产生滑坡泥石流灾害的影响范围及活动强度。滑坡泥石流灾害危险性预测的指标体系结构层次如图3-7所示，根据滑坡泥石流灾害危险性预测的研究对象的差异性，可从三种研究尺度建立滑坡泥石流灾害危险性预测指标体系。

图3-7 地质灾害空间预测指标体系结构层次图

区域性滑坡泥石流灾害危险性预测就是通过分析滑坡泥石流灾害在区域空间分布的聚集性及规律性，圈定出滑坡泥石流灾害相对危险性区域，从而为国土规划、减灾防灾、灾害管理与决策提供依据。不同的预测尺度对应于不同的勘察阶段和研究精度。滑坡泥石流灾害危险性区划对应于可行性研究阶段，要求对拟开发地域工程地质条件的分带规律进行初步综合评价，确定滑坡泥石流灾害作用发生的可能性及敏感性，提交的成果是区域工程地质条件综合分区图和地质灾害预测区划图。