中国地质灾害预警
① 中国地质灾害预警区划
根据中国地貌格局、地质环境特征及其与降雨引发型崩滑流地质灾害关系统计分析结果,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环境条件,将全国分为7个预警大区(图5.1):
图5.1 中国地质灾害预警区划图(台湾省专题资料暂缺)
A东北山地平原区;
B大华北地区;
C中南山地丘陵区;
D西南中高山区;
E黄土高原区;
F北方干旱沙漠区;
G青藏高原区。
在预警区划(7大区划分)基础上,分区开展预警模型建立工作。分区界限:
(1)A/F大兴安岭—七老图山
漠河—凤水山(1398m)—古利牙山(1394m)—太平岭(1712m)—兴安岭(1397m)—巴代艾来(1540m)—罕山(1936m)—黄岗梁(2029m)—七老图山
(2)A/B云雾山—长白山
小五台山(2882m)—赤城—云雾山(2047m)—七老图山—阜新—铁岭—莫日红山(1013m)—白头山
(3)B/E太行山—中条山
小五台山(2882m)—恒山(2017m)—北台顶(3058m)—阳曲山(2059m)—历山(2322m)—华山(2160m)
(4)E/F毛毛山—靖边—东胜—小五台山
海晏—仙密大山(4354m)—毛毛山(4070m)—景泰—定边—靖边—榆林—东胜—丰镇—小五台山(2882m)
(5)EB/DC秦岭线—伏牛山—大别山—括苍山
海晏—龙羊峡—同仁—鸟鼠山(2609m)—武山南—凤县—太白山(3767m)—首阳山(2720m)—秦岭—华山(2160m)—全宝山(2094m)—老君山(2192m)—太白顶(1140m)—鸡公山(744m)—霍山(1774m)—安庆—九华山(1342m)—黄山(1873m)—桐庐—括苍山(1382m)—北雁荡山(1057m)
(6)F/G阿尔金山—祁连山
公格尔山(7649m)—慕士塔格山(7509m)—赛图拉—慕士山(6638m)—乌孜塔格(6250m)—九个达坂山(6303m)—阿卡腾能山(4642m)—阿尔金山(5798m)—大雪山(5483m)———祁连山(5547m)—冷龙岭(4849m)—毛毛山(4070m)
(7)C/D老君山—梵净山—岑王老山
老君山(2192m)—武当山(1612m)—大神农架(3053m)—建始—来凤(>1000m)—酉阳—梵净山(2494m)—佛顶山(1835m)—雷公山(2179m)—岑王老山(2062m)—富宁
(8)D/G九寨沟—察隅
武山—九寨沟—雪宝顶(5588m)—马尔康—炉霍—新龙—巴塘—察隅
注:括号内为高程点(m)。
② 中国地质灾害分区预警模型
根据5.4节中中南山地丘陵区试运算过程中的总结修正的思路,在全国7个预警大区范围内分别完成地质灾害潜势度计算、地质灾害预警指数计算,从而实现国家级地质灾害气象预警预报。
5.6.1 分区潜势度计算
5.6.1.1 权重计算结果
考虑到因子图层准备情况和时间关系,本次计算中选取了25个因子图层,在7个大区分别开展计算。各区内因子图层的权重计算结果见表5.10。从权重计算结果来看具有如下特点:
(1)总体上符合经验认识
从敏感因子排序来看,中南山地丘陵区(C区),最敏感的因子是地形起伏(权重为0.17);西南部地区(D区),最敏感因子为地震动参数(权重为0.18);黄土地区(E区),最敏感因子为岩土体类型(权重0.09),等等。而铁路、塔庙宇等因素的敏感度则非常低,甚至很多区的权重为0。
(2)因子权重差偏小
主要是由于选取因子较多(25个),且各因子之间有一定重复,因此造成每个因子的权重相对较小,权重差偏小。25个因子的平均因子权重应为1/25,即0.04,因此当某个因子权重超过0.04时,可以认为该因子为地质灾害的敏感因子。
(3)精确程度还有待进一步提高
目前的计算,是在整理现有的地质背景环境资料和历史灾害点资料基础上,图层资料的比例尺还相对有限,特别是历史灾害点资料主要是建立在县市调查数据基础上的,已调查县灾害点密集,而未调查的县数据缺失,造成统计分析结果的精确程度有限。
表5.10 分区计算各因子权重结果表
目前的计算,主要旨在探索计算思路,计算结果的精确程度会随着原始资料的不断充实而不断提高。
5.6.1.2 潜势度计算结果校验
将各区潜势度的计算结果,与历史灾害点的分布情况进行对比分析,校验潜势度是否能够体现地质环境的优劣程度。
图5.20~图5.26反映地质灾害潜势度值大的区域历史灾害点分布多,地质灾害潜势度值小的区域历史灾害点分布少,即地质灾害潜势度值的大小能够反映历史地质灾害点的多少,能够反映地质背景环境条件的优劣。
图5.20 A区地质灾害潜势度与灾害分布对比
图5.21 B区地质灾害潜势度与灾害分布对比
5.6.2 分区预警模型
在全国7个预警大区中,C区(中南)、D区(西南)、B区(华北)灾害样本较多,雨量站点相对稠密,采用统计分析方法,建立了显式统计的线性回归模型。
图5.22 C区地质灾害潜势度与灾害分布对比
图5.23 D区地质灾害潜势度与灾害分布对比
图5.24 E区地质灾害潜势度与灾害分布对比
图5.25 F区地质灾害潜势度与灾害分布对比
图5.26 G区地质灾害潜势度与灾害分布对比
A区(东北)、E区(西北黄土)、F区(西北新疆)、G区(青藏高原)由于灾害点样本太少和雨量站点稀疏,匹配到灾害点上的雨量误差较大。不具备统计分析的样本条件,采用的是潜势度-雨量经验方法,即不同潜势度分段范围内,根据经验给定临界降雨判据。
5.6.2.1 线性回归模型
将历史灾害点的发生个数作为输出量,潜势度值、当日雨量、前期累计雨量作为输入雨量,进行线性回归分析,根据统计结果可见,地质灾害的发生与地质环境基础因素(G)、降雨激发因素(Rd,Rp)存在一定程度的线性关系。
根据T值进行预警等级划分的原则如下:
回归分析中,输出量为历史地质灾害点的发生个数;得到预警模型后,T值(预警指数)为地质灾害发生可能性大小的量化参数,是地质环境条件与降雨条件综合作用的量度。根据我国各大区历史地质灾害发生情况以及几年来地质灾害气象预警预报工作经验总结,主要通过试运算进行地质灾害预警等级划分。统计分析时将地质灾害的严重程度按区分为3个级别,并以此3个级别作为预警模型中预警等级划分的重要参考。同时,具体操作中也考虑了如下4个方面:
1)各大区内,挑选近年来地质灾害群发的典型区域,进行预警模型试运算,并将其结果与地质灾害点实际发生情况对比分析,从而修正预警等级划分标准。
2)在典型区域内,分别采用第二代预警系统和第一代预警系统开展预警预报试运算,通过结果对比修正预警等级划分标准。
3)预警模型中各变量的实际意义与取值范围。G(潜势度)为地质环境条件的量化参数;Rd和Rp为降雨条件的量化参数。取值范围各区有所不同。
4)考虑到地质灾害气象预警预报对于地质灾害防治工作的具体作用,在预警预报区域面积的大小方面也有所考虑,此项考虑主要为定性考虑。预警区域面积过大,可能会导致地质灾害防治工作中无从参考,预警区域面积过小,可能会导致地质灾害多发区域的漏报。
在B,C,D3个区的回归分析过程和结果如下。
(1)B区
复相关系数:R=0.19;
判定系数:R2=0.16;
得到回归模型方程为
中国地质灾害区域预警方法与应用
根据括号内的t统计量的值可知:G,Rd,Rp均对地质灾害的发生情况有显著影响。根据F统计量的值F=5.60,可知:回归方程是显著的。
通过试运算,根据T值进行分段,确定预警等级。3级(T<10);4级(10≤T<20);5级(T≥20)。
(2)C区
复相关系数:R=0.50;
判定系数:R2=0.48;
得到回归模型方程为
中国地质灾害区域预警方法与应用
根据括号内的t统计量的值可知:G,Rd,Rp均对地质灾害的发生情况有显著影响。根据F统计量的值F=21.40,可知:回归方程是显著的。
通过试运算,根据T值进行分段,确定预警等级。3级(T<10);4级(10≤T<60);5级(T≥60)。
(3)D区
复相关系数:R=0.48;
判定系数:R2=0.45;
得到回归模型方程为
中国地质灾害区域预警方法与应用
根据括号内的t统计量的值可知:G,Rd,Rp均对地质灾害的发生情况有显著影响。根据F统计量的值F=14.40,可知:回归方程是显著的。
通过试运算,根据T值进行分段,确定预警等级。3级(T<18);4级(18≤T<50);5级(T≥50)。
5.6.2.2 潜势度-临界雨量经验方法
(1)A区
根据潜势度G值,将A区分为3类:
中国地质灾害区域预警方法与应用
(2)E区
根据潜势度G值,将E区分为3类:
中国地质灾害区域预警方法与应用
(3)F区
根据潜势度G值,将F区分为3类:
中国地质灾害区域预警方法与应用
(4)G区
根据潜势度G值,将G区分为3类:
中国地质灾害区域预警方法与应用
③ 从( )的6月1日起,中央电视台天气预报节目中正式发布全国地质灾害气象预报预警
从2003年6月1日起,中央电视台天气预报节目中正式发布全国地质灾害气象预报预警信息.
④ 年国家地质灾害气象预警服务
5.8.1 技术准备
5.8.1.1 工作情况
2008 年度国家级地质灾害气象预警预报服务在 5 月 1 日至 9 月 30 日开展,每日一次。由于汶川地震和台风活动以及强降雨影响,2008 年加强并延续了预警预报值班。5月 13 日以后针对地震灾区加密了预报频次,由每日 1 次增加为 2 ~ 3 次,增加了 60 次。预警预报期也从 9 月 30 日延续到 10 月 4 日( 台风“海高斯”登陆) ,11 月 5 日又增加了 1次,增加了 6 天。
2008 年预警预报值班共 159 天,制作预警预报产品 213 份。在中央电视台发布地质灾害预警预报信息 94 次( 其中 4 级 93 次,5 级 1 次) ,在中央人民广播电台发布 94 次,在中国地质环境信息网上发布 176 次( 3 级以上) ,在国土资源部政府网上发布 94 次。
由于汶川地震区山坡岩土体更加松散破碎、余震不断、强降雨天气频繁出现的情况,加强了地质灾害预警预报工作。主要是加密了预报频次,适度提高了地质灾害预报等级。制作地质灾害预警预报产品的频次从每日 1 次增加到每日 3 次,分别在中央电视台早晨 7 点、中午 12 点和晚上 7 点 30 分气象节目发布,并在中央电视台多个频道、中央人民广播电台随气象节目一起滚动播出,同时在中国地质环境信息网上实时发布。警示当地居民和抢险救灾人员注意防范地震余震和降雨引发的滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害; 警示临时居住帐篷和救灾场所的百姓要避开山体斜坡、河流沟口等易发地质灾害的部位,提醒沿山路行驶的车辆和行人要注意山体滑坡、崩塌落石和泥石流。
适当增加地质灾害气象预警预报的频次的工作流程为: 国家气象中心提出,经与中国地质环境监测院会商后联合发布。西太平洋洋面生成( 强) 热带风暴后,若预测可能影响中国大陆,国家气象中心提前告知中国地质环境监测院,以便针对东南沿海的地质灾害气象预警预报做好前期准备工作。
5.8.1.2 预警产品计算
( 1) 集成了两代预警模型
为了便于新旧预警模型并行使用、相互校验,提高预警预报计算结果的精确性,新的预警预报系统软件中将第一代预警模型( 临界雨量模型) 、第二代预警模型( 显式统计预警模型) 集成在同一系统中( 图 5.35) 。
第一代预警模型( 临界雨量模型) : 基于雨量站点的地质灾害预报,预警计算在雨量站点上完成,在雨量站点上生成不同等级的预警等级点。
第二代预警模型( 显式统计预警模型) : 以剖分的网格( 10km ×10km) 为单位,在每个预警网格上计算预警产品值。
图 5.35 两代预警模型集成使用
( 2) 可采用分步式计算与一站式计算两种计算方式
分布式计算主要是分为: 气象数据自动导入-预报产品计算两步进行,便于预警产品计算之前先完成下载雨量、数据导入、数据分布查看等操作( 图 5.36) 。一站式计算: 将数据导入、产品计算从头到尾一步完成,便于日常预警值班的方便快捷。
图 5.36 分步式计算与一站式计算两种计算方式
5.8.1.3 数据管理
( 1) 雨量数据自动下载
当气象部门将前期实况雨量和次日的预报雨量上传到 FTP 地址上后,无论是一站式计算,还是分布式计算方式,预报员使用预警软件时第一步就是直接从 FTP 上下载数据,下载完毕后自动提示,并直接导入软件系统参加计算。
中国地质灾害区域预警方法与应用
( 2) 数据自动备份
根据日常工作需求,软件实现在计算完成后,完成原始雨量数据的自动备份、预警产品结果的自动备份( 图 5.37) 。
图 5.37 数据自动备份
原始雨量数据备份到目录“D: 2008rain 701”
Copy ftp: / /129.179.10.68 / c-cma / a-forecast /0701 / 整个文件夹。
预警产品结果数据备份到目录“D: 2008results 701”
Copy “data publish ”下的 3 个文件:
gt080701.doc; gt080701.txt; 080701.bmp; 080701.jpg;
Copy “data result ”下的 3 个文件 080701.w l; 080701.w p;
Copy “data station 80701.w t”
5.8.1.4 数据查询
数据查询功能中,除地质背景环境条件查询( 图 5.38,首先在图层管理栏内打开要查询的地质环境条件数据,然后使用“查看属性”来查看相应的地质环境条件) 外,本次软件改进中主要增加了较强大的雨量数据的查询功能。
雨量查询功能主要是基于雨量站点的原始查询、统计查询以及数据导出等功能。通过右键点击“站点查询”,即可得到各雨量站点的信息,主要包括: 实况雨量、累计雨量、14 时雨量、条件查询 4 个选项卡。
图 5.38 地质背景环境条件查询
实况雨量: 查询结果是所选雨量站点的逐日 24h 雨量值( 图 5.39) 。累计雨量查询结果是所选雨量站点的逐日累计雨量,系统设计为累计 7d 的雨量。
图 5.39 雨量查询窗口
14 时雨量: 查询结果是当前日期 8 时至 14 时的 6h 实况雨量、经过计算得到的当前日期 14 时至昨日 14 时的实况雨量。
条件查询: 主要是一些较复杂的定制查询功能和查询结果导出功能。可以通过选择站号、站名、起始日期、终止日期,进行不同时间段各个雨量站点的累计雨量查询( 图5.40) 。
图 5.40 条件查询
5.8.1.5 预警产品修正
地质灾害预警预报产品自动完成后,预报员可根据经验或会商结果对预警产品进行修正。关于预警产品修正依据方面,增加了分省易发区图; 产品背景数据补充县界、县名以及地貌简图。
( 1) 增加了分省( 区、市) 易发区图( 图 5.41)
图 5.41 分省( 区、市) 易发区图
( 2) 修正了产品背景数据( 图 5.42,图 5.43)
图 5.42 中国地貌底图
图 5.43 预警区县界县名
5.8.1.6 软件界面与显示
软件界面作了进一步的完善; 图层显示标准化等,如不同雨量用不同的颜色大小进行标记; 不同预警等级的颜色也给出相应的颜色显示标准。
( 1) 软件界面
从每日预警值班的角度,进一步完善和简化了预警软件界面,图层控制管理窗口使用更加清晰方便( 图 5.44) 。
图 5.44 完善后的软件界面
( 2) 图层显示标准化
不同雨量用不同的颜色大小进行标记。关于当日 8 点、14 点雨量显示的相关约定根据雨量大小( 子图号均为 34) ( 图 5.45) :
图 5.45 8 点实况雨量显示标准化
≥250mm: 深红色( 253) ,RGB 为 151 31 23; 子图宽度和高度均为 60;
100 ~ 250mm: 粉红色( 183) ,RG B 为 255 0 191; 子图宽度和高度均为 50;
50 ~ 100mm: 蓝色( 5) ,RG B 为 0 0 255; 子图宽度和高度均为 40;
25 ~ 50mm: 浅蓝色( 19) ,RG B 为 135 135 255; 子图宽度和高度均为 30;
10 ~ 25mm: 绿色( 90) ,RG B 为 0 175 0; 子图宽度和高度均为 20;
< 10mm: 浅绿色( 7) ,RG B 为 0 255 0; 子图宽度和高度均为 10。
( 3) 预警等级颜色标准化
( RGB,图 5.46)
图 5.46 预警等级颜色标准化
5.8.1.7 矢量化网上发布
将发布的预警产品格式改为矢量化格式,从而实现预警产品查询的方便快捷和精确定位( 可直接查询到县级行政区域) ( 图 5.47) 。根据需要可实现雨量数据的实时显示与查询; 同时,能够满足每日多次预警产品的发布需求。
图 5.47 改进的矢量化网上发布及放大后效果
5.8.2 5 级地质灾害警报区
2008 年汛期,共发布了 1 次 5 级预警预报信息。我们对这次预报的地质灾害发生情况进行了调查。
5.8.2.1 5 级地质灾害预警预报情况
2008 年 7 月 20 日下午,中国地质环境监测院收到中国气象局的天气预报: 未来 24 小时( 7 月 20 日 20: 00 ~7 月 21 日 20: 00) 甘肃南部、四川中部和北部、陕西西南局部、宁夏南部局部等地震影响区,以及吉林东南部、辽宁东部有暴雨( 50mm) 。其中甘肃南部局部、四川中部局部和北部局部,以及吉林东南局部有大暴雨( 100mm) 。
针对气象局降雨预报和预测暴雨地区的地质环境条件,经过与被预警区省级地质灾害预警预报技术单位和气象局会商,我们发布了如下预警预报信息: 今日 20: 00 至明日 20:00,甘肃南部、四川中部和北部、陕西西南局部、宁夏南部局部等地震影响区,以及吉林东南部、辽宁东部局部发生地质灾害可能性较大( 3 级) 。其中,甘肃南部局部、四川中部局部和北部局部等地震重灾区发生地质灾害可能性大或很大( 4 ~5 级) ( 图 5.48) 。
图 5.48 7 月 20 日降雨预报等值线和地质灾害气象预警预报区域
5.8.2.2 地质灾害发生情况与地质环境条件
根据四川、甘肃国土资源厅地质环境处获得反馈信息,7 月 20 日晚至 7 月 22 日期间,四川省东南部发生较大地质灾害 47 处; 甘肃省南部发生较大地质灾害 8 处。
四川省 7 月 20 ~22 日发生的地质灾害主要分布在四川省东部和中南部。在地质环境分区上分别属于盆地东华蓥山平行岭谷地质环境区和峨眉山高中山地质环境区。
盆地东华蓥山平行岭谷地质环境区: 以剥蚀构造地形为主,背斜成山向斜成谷,山高谷深,岭谷相间,山岭海拔 700 ~1700m,间以石灰岩槽状谷地或山间小盆地,山间盆地一般海拔 300 ~500m,相对高差 100m 左右。地形坡度 30° ~35°,背斜山地区较陡。侏罗系分布最广( 达 80%以上) 。地层岩性为泥岩、砂质泥岩、岩屑长石砂岩、粉砂岩不等厚互层组成软硬相间的岩体主要组合。构造呈北东—北北东走向,由一系列平行的狭长不对称箱状背斜组成,断裂少见。区域地壳属间歇性面状抬升,地壳活动较强。区域最大地震震级为 5.75 级,地震基本烈度为Ⅵ-Ⅶ。
峨眉山高中山地质环境区: 以高中山地貌为主,地势由北向南渐增,海拔 1000 ~3700m,切割深度 500 ~1000m,地形坡度15° ~40°,山坡上缓下陡,山顶圆缓,沟谷狭窄。地层包括下古生界的碳酸盐岩、变质岩,以及中生界的砂岩、泥岩和火山喷发的玄武岩等。软硬相间的岩体组合,类型较多,岩层较破碎。构造以南北向的褶皱、断裂为主,兼有北东向、北西向断裂切割,地层错落,岩层破碎,地壳活动较强,地震烈度为Ⅷ度。滑坡、崩塌、泥石流较发育。
甘肃省发生的地质灾害主要分布在陇南山地。该地区属西秦岭山地,地势西高东低,海拔 2500 ~4500m,地形强烈切割,水文网发育,相对高差 1000 ~2000m,属中高山地形。岩土体类型以变质岩岩组、碳酸盐岩岩组为主,碎屑岩类和黄土零星分布。年平均降雨量一般为600mm,7 ~ 9 月 3 个月降雨量占全年的 65% ,多暴雨。植被覆盖率达 30% ~ 46% 。属于滑坡、泥石流中等-高-极高发育地区。
5.8.2.3 预警预报效果分析
7 月 20 日对甘肃南部局部、四川中部局部和北部局部等地震重灾区发布了 4 ~ 5 级的地质灾害预警预报。7 月 21 ~22 日,地质灾害大量发生,实际发生区在四川东南部和甘肃南部。甘肃南部和中部局部的预报是准确的,四川北部没有报准的原因是实际降雨发生了偏移。20 日预报的暴雨中心是南部局部、四川中部局部和北部局部等地震重灾区,而实际暴雨中心却落在了四川东南部和甘肃南部以及陕西西南部( 图 5.49) 。
5.8.3 2008 年预警预报效果分析
本章选取 2008 年 7 月和 8 月的预报情况进行分析。
5.8.3.1 成功预报情况分析
实际计算时,如果当日仅有 1 个预报区,则按 1 个区计算; 如果有多个预报区,则按实际预报区个数计算,3 级、4 级和 5 级区共同参与计算。采用第 3 章 3.7 节建立的计算公式,计算出 2008 年 7,8 月预报准确率( 表 5.11) 。
图 5.49 7 月 21 日预报降雨、实际降雨与地质灾害点分布对比
表 5.11 2008 年 7,8 月预报准确率
表 5.11 列出 7 月共发布 93 个预报区,有 30 个准确预报区,平均预报准确率为32.26% 。8 月共发布 64 个预报区,有 14 个准确预报区,平均预报准确率为 21.88% 。每日预报准确率的变化从 0 ~100%均有,显示地质灾害发生的准确情况具有一定的随机性,同时与降雨量的情况有一定的关系,是一个复杂的过程,造成预报准确率较低。遇到大范围强降雨出现时,预报准确率会有所提高。
5.8.3.2 空报情况分析
实际计算时,如果当日仅有 1 个空报区,则按 1 个区计算; 如果有多个空报区,则按实际个数计算,三级、四级和五级区共同参与计算。空报率和准确率之和为 1。采用第 3 章 3.7建立的计算公式,计算出 2008 年 7,8 月空报率( 表 5.12) 。
表 5.12 2008 年 7,8 月空报率
根据表 5.12 空报率的计算结果,7 月的平均空报率为 67.74%,8 月的平均空报率为78.12% ,空报率较大,主要是因为预报降雨与实际降雨偏差较大所致。
表 5.13 2008 年 7,8 月漏报率
2008 年 7 月 20 日预报降雨和实际降雨情况可以看出,两个预报 100mm 的地区,其中一个降雨量不到10mm,另一个区中最大降雨量仅为40mm,降雨中心完全偏离预报区域,且降雨中心最大降雨量为 73mm,与预报 100mm 相差 27mm( 图 5.50) 。
图 5.50 7 月 20 日预报雨量与实际雨量对比图
5.8.3.3 漏报情况分析
采用第 3 章 3.7 建立的计算公式,计算出 2008 年 7,8 月漏报率( 表 5.13) 。
根据表 5.13 显示的计算结果,7 月的平均漏报率为 66.87% ,8 月的平均漏报率为86.54% ,漏报率较大,主要是因为地质灾害预报是针对比较大的云团或台风等强对流天气引起的地质灾害的预报准确率较高,而对于局地暴雨等天气情况引发的地质灾害预测较低。
5.8.4 暴雨日数与地质灾害
将汛期( 5 ~9 月) 全国暴雨日数与地质灾害点分布叠加( 图 5.51) 。
显示暴雨日数较大的地区集中分布在广东南部、广西南部、湖北东部等地。图 5.52 暴雨日数分段与单位面积地质灾害点统计,灾害点密度较大的区域集中在暴雨日数在 3 ~5 日之间,而在暴雨日数 >10 日的区域地质灾害点密度并不是最大的,即总体上,暴雨日数分布与地质灾害点密度分布对应关系不好。
图 5.51 2008 年 5 ~9 月全国暴雨日数与地质灾害点分布( 台湾省专题资料暂缺)
图 5.52 2008 年 5 ~9 月全国暴雨日数分段与单位面积地质灾害点统计
5.8.5 强降水过程引发地质灾害分析
2008 年汛期( 5 ~ 9 月) 全国共有 8 次强降水过程,在地质灾害多发区引发了大量的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。
( 1) 2008 年 5 月 25 ~31 日强降水过程
2008 年 5 月 25 ~ 31 日,华南大部,特别是广西、贵州、广东局部发生一次强降水过程,过程降水量达 50 ~200mm。在全国多个省份引发了 365 处重大地质灾害。其中: 湖南 206处,广西 32 处,贵州 17 处等( 图 5.53) 。
图 5.53 2008 年 5 月 25 ~31 日强降水过程与地质灾害点分布( 台湾省专题资料暂缺)
从图5.54降水量分段与单位面积灾害点个数统计来看,过程降水量在50~200mm范围内,地质灾害点密度均较大,特别是过程降水量大于200mm的区域,主要分布在广西东北部、广东中北局部地区,地质灾害点分布更为集中,密度达7.4处/100km2;过程降水量为150~200mm的区域,覆盖了贵州、广西两省(区)交界地区,密度也较大,达2.8处/100km2。从全国统计来看,5月25~31日88.8%的地质灾害点位于累积雨量50~100mm范围内,全国地质灾害点主要是由本次强降水过程引发的。
图5.54 2008年5月25~31日降水量分段与单位面积地质灾害点统计
(2)2008年6月6~19日强降水过程
2008年6月6~19日,在我国的华南大部,特别是广东、广西、江西等地持续出现强降水过程,过程降水量达200~800mm。全国多个省份596处灾害点。其中:江西147处,广西126处,湖南88处,广东55处,浙江33处,云南23处等(图5.55)。
图5.55 2008年6月6日~19日强降水过程与地质灾害点分布(台湾省专题资料暂缺)
从图5.56降水量分段与单位面积灾害点个数统计来看,过程降水量在200~800mm范围内,地质灾害点分布最多,占全国灾害点总数的70.5%。过程降水量大于800mm的区域,主要分布在广东的东南局部,为地质灾害不易发地区,没有灾害点出现;过程降水量400~800mm的区域基本覆盖了广东、广西、江西、浙江、安徽等省(区)的山地(地质灾害高发区),地质灾害分布最为广泛,地质灾害点密度为4.6~6.4处/100km2;过程降水量200~400mm的区域覆盖了云南、重庆、湖南等地,地质灾害分布广泛,灾害点密度为6.4处/100km2。可见,本次大范围地质灾害的发生主要受到此次强降水过程的控制。
图5.56 2008年6月6~19日降水量分段与单位面积地质灾害点统计
(3)2008年7月6~10日强降水过程
2008年7月6~10日,华南大部、贵州东部、江南中西部、江汉东部、江淮西部、黄淮中东部、吉林北部等地出现了贯穿南北的强降水过程,全国多个省份共76处重大灾害点,其中:广东13处,湖北13处,安徽9处,广西2处等。
从图5.57降水量分段与单位面积灾害点个数统计来看,随着过程降水量增大,地质灾害点密度明显呈现增多趋势,特别是过程降水量介于100~300mm的区域,地质灾害分布点密度为0.8处/100km2;过程降水量大于300mm的区域,主要分布在广东的东南局部,为地质灾害不易发地区,没有灾害点出现;过程降水量在0~100mm范围内,也有大量灾害点分布。可见,此次强降水过程分布广泛,除降水中心灾害点个数较多外,在其他降水范围内仍有很多灾害点分布。
图5.57 2008年7月6~10日降水量分段与单位面积地质灾害点统计
(4)2008年7月20~24日强降水过程
2008年7月20~24日,四川盆地、黄淮、江淮等地普降暴雨到大暴雨,过程雨量50~200mm。在多处引发了大量地质灾害,其中四川50处,湖北29处,湖南26处,陕西7处,重庆6处,贵州6处等。
从图5.58降水量分段与单位面积灾害点个数统计来看,灾害点密度最大的区域过程降水量主要介于100~150mm之间,主要分布在四川、湖北、湖南等地质灾害多发区,而在过程降水量更大(>200mm)的区域,灾害点密度反倒相对较小,主要是因为这部分区域主要位于山东、河南、湖北等省份的地质灾害低易发区。可见山区或者说地质灾害多发区的灾害发生,主要受到强降水过程的控制,也即只有强降水过程落在地质灾害多发区时,地质灾害才会大量发生。
(5)2008年7月31日至8月2日强降水过程
2008年7月31日至8月2日,安徽、江苏局地出现强降水过程,累计降雨量50~200mm,局地250~530mm。最大降雨中心位于安徽的东北局部(>300mm),无灾害点发生;次级降雨中心位于安徽南部,为灾害多发区,引发灾害10处。
图5.58 2008年7月20~24日降水量分段与单位面积地质灾害点统计
从图5.59降水量分段与单位面积灾害点个数统计来看,也反映了这一特点,灾害点主要分布在过程降水量100~300mm的区域。在10~100mm覆盖的其他区域,有一些灾害点零星分布。
图5.59 2008年7月31日至8月2日降水量分段与单位面积地质灾害点统计
(6)2008年8月13~17日强降水过程
2008年8月13~17日,长江中上游、江淮地区等地大部分地区出现大到暴雨、局部大暴雨,降雨量普遍在50mm以上,湖北南部和东部、湖南西北部、河南东南部、安徽西部等地有100~200mm,部分地区超过200mm。在湖北、湖南、重庆等地引发大量灾害。其中湖南27处,湖北14处,四川12处,贵州6处,陕西3处,重庆2处。
从图5.60降水量分段与单位面积灾害点个数统计来看,灾害点密度最大的区域主要集中落于降水量大于200mm的区域,因为该区域位于湖南西北局部地区,降水强度的大幅度集中[24h降水量湖南桑植(164.4mm)、通道(113.4mm)、平江(108.0mm)破历史同期记录],引发了大量的群发地质灾害。
(7)2008年8月28~29日强降水过程
2008年8月28~29日,湖北、安徽、重庆等地两天累计雨量一般有50~250mm。在湖北引发了7处,重庆引发了4处地质灾害。
从图5.61降水量分段与单位面积灾害点个数统计来看,灾害点主要集中分布在过程降水量大于50mm的区域,该区域主要位于湖北、湖南北部、重庆大部两日累积雨量基本都达到暴雨级别,降雨强度大,地质灾害频发。
图5.60 2008年8月13~17日降水量分段与单位面积地质灾害点统计
图5.61 2008年8月28~29日降水量分段与单位面积地质灾害点统计
(8)2008年9月22~27日强降水过程
2008年9月22~27日,四川省9个县(市)降了大暴雨;北川县连续5d出现暴雨;彭山和新都2个县(市)日降水量突破9月历史极值。地震灾区部分地方道路中断,山体滑坡和泥石流频发,重大灾害点达40处(图5.62)。地质灾害点密度最大区域位于100~200mm降水量区域,其次为50~100mm区域。
从图5.63降水量分段与单位面积灾害点个数统计来看,灾害点主要集中分布在过程降水量100~200mm的区域,主要位于四川西部南北延伸地带。
5.8.6 台风暴雨引发地质灾害分析
2008年汛期(5~9月)全国共有6次台风登陆我国大陆,带来了丰富强降水,对于崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的发生起到了一定的引发作用。
(1)热带风暴“风神”(6月25~29日)
6号热带风暴“风神”6月25日清晨在深圳登陆。受其影响,广东、福建、广西、江西、湖南等地降大到暴雨,在广东、江西、浙江、广西等省(区)引发了大量的崩塌、滑坡、泥石流地质灾害。
从不同降水量分段的灾害点密度来看,过程降水量在50~400mm之间时,灾害点分布较多,特别是100~200mm、300~400mm过程降水量时,灾害点密度分别达到了1.2处/100km2和1.6处/100km2。而降水量大于400mm的区域主要集中在广东东南沿海局部地区,灾害少发(图5.64)。本时段的地质灾害点主要是由于台风带来的集中降水引发的。
图5.62 2008年9月22~27日强降水过程与地质灾害点分布(台湾省专题资料暂缺)
图5.63 2008年9月22~27日降水量分段与单位面积地质灾害点统计
图5.64 热带风暴“风神”(6月25~29日)诱发灾害点分布统计
(2)热带风暴“海鸥”(7月19~20日)
7号热带风暴“海鸥”7月15日下午在菲律宾以东海面上生成。17日在台湾省宜兰县登陆,18日在福建省霞浦县再次登陆。受其影响,福建、广东、浙江、江西等地相继出现暴雨到大暴雨,在广东、福建两省引发了7处滑坡、崩塌、泥石流等小型灾害(图5.65)。
图5.65 热带风暴“海鸥”(7月19~20日)诱发灾害点分布统计
本次降水过程具有降水面积相对集中的特点,过程降水量大于50mm的区域面积较小,灾害点集中分布在过程降水量100~150mm的局部区域。
(3)热带风暴“凤凰”(7月28日至8月2日)
第8号热带风暴“凤凰”于7月25日下午在西北太平洋洋面上生成,28日早晨在台湾省花莲登陆,同日22时在福建省福清市再次登陆,登陆时为台风强度(中心附近风力12级)。受其影响,浙江东南部、福建中北部等地普降大到暴雨,部分地区大暴雨或特大暴雨;长江口、福建、浙江等地出现8~10级大风,局部达14级。在安徽、福建、广东、江西等省份引发了35处群发型地质灾害。
过程降水量大于300mm的区域主要集中在安徽东部与江苏交界地区,属地质灾害不易发区,无灾害点分布。而过程降水量在100~300mm的区域主要分布在福建、广东、安徽南部等地质灾害多发区,降水集中,地质背景环境条件脆弱,地质灾害大量发生(图5.66)。
图5.66 热带风暴“凤凰”(7月28日至8月2日)诱发灾害点分布统计
(4)强热带风暴“北冕”(8月7~9日)
强热带风暴“北冕”8月6日傍晚在广东省阳西县沿海登陆,登陆时中心附近最大风力有10级;并于7日下午在广西东兴市沿海再次登陆,登陆时中心附近最大风力有8级。受其影响,华南大部以及云南普降大到暴雨,局部降大暴雨或特大暴雨,过程最大降水量超过400mm。引发130处地质灾害,其中:四川50处,湖北29处,湖南26处,陕西7处,重庆6处,贵州6处等。
从过程降水量分段的灾害点密度来看,降水量大于200mm的区域分布在广西南部的局部区域,地质灾害低发。而降水量50~100mm的区域分布在云南东部、广西中部、广东中部等灾害多发区,灾害点密度达1.4处/100km2(图5.67)。
图5.67 强热带风暴“北冕”(8月7~9日)诱发灾害点分布统计
(5)强台风“森拉克”(9月14~16日)
强台风“森拉克”于9月14日凌晨在台湾省宜兰县沿海登陆,登陆时中心附近最大风力为15级(48m/s)。“森拉克”具有发展快、强度强,移动慢、路径异常,正面袭击台湾,影响台湾和东海时间长等特点,降水集中在福建东北沿海、浙江东南沿海局部,无典型的台风引发灾害报告(图5.68)。
图5.68 强台风“森拉克”(9月14~16日)诱发灾害点分布统计
(6)强台风“黑格比”(9月23~27日)
强台风“黑格比”于9月24日晨在广东省电白县沿海登陆,登陆时中心最大风力达到15级(48m/s)。“黑格比”带来的强降水过程与强热带风暴“北冕”相似,地质灾害点密度最大的区域过程降水量介于100~200mm之间,在广东、广西、云南等地引发了大量地质灾害(图5.69)。
图5.69 强台风“黑格比”(9月23~27日)诱发灾害点分布统计
5.8.7 第一代与第二代区域预警系统应用对比
以2007年7~8月和2008年7~8月空间预报准确率核算,前者约为40%,后者约为27%,但后者预警面积仅为前者的四分之一,大大减少了预警区域,等于减少了防灾相应成本。
采用两套系统以2008年5月1~15日实际预警情况开展了对比分析(表5.14)。
表5.14 2008年汛期第一代与第二代区域预警系统应用对比
结论是,第二代预警系统在继承第一代系统临界雨量判别优势的基础上,突出反映了区域地质环境条件,在预警准确度、精细度等多个方面有较大改进。
⑤ 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
⑥ 全国地质灾害监测预警体系建设规划的必要性、指导思想、基本原则和目标
7.2.1 必要性
《中国21世纪议程》提出了我国可持续发展的战略目标。在我国经济和社会快速发展的过程中,人类活动的强度和范围达到前所未有的程度,其对包括地质环境在内的人类生态环境的干扰与破坏也日益增强,在许多地区引发的不同程度的自然地质灾害造成了危害和损失成倍增加的现象,矿产资源和地下水资源等的开发利用以及各种工程活动诱发的地面沉降、崩塌、滑坡、泥石流等人为地质灾害也较为普遍,对城市、公共基础设施和广大人民群众的生命财产安全构成严重威胁。特别是地面沉降多发生在我国经济最发达、人口密度最大、公共基础设施最密集的东部地区,成为这些地区乃至国家可持续发展的重要制约因素。因此,保护生态环境、进行生态环境建设和防灾减灾,已经成为国家长期的目标和任务。为此,加强地质灾害监测,进行全国地质灾害监测与预警体系建设的规划,在监测基础上,实现对地质灾害的治理与对地质环境的保护,不仅是防灾减灾的需要,而且也是国家经济社会可持续发展、保护生态环境和进行生态环境建设的最基本的保障,是一项重要的基础性和公益性的国家地质工作。现就从我国社会经济的发展的几个重要方面,对地质环境与地质灾害监测的必要性,进行简要论述:
(1)保障国家重大工程建设安全与西部大开发战略的需求
全国有20余条铁路干线和所有山区公路不同程度地受到滑坡、崩塌、泥石流的危害或威胁。大型水库岸边,河流傍岸,尤其是峡谷段,常因发生滑坡、崩塌、泥石流而阻塞航道,并引起洪灾。中东部沿海平原和盆地地面沉降、地裂缝和地面塌陷等地质灾害严重威胁和破坏基础工程设施。加强这些基础工程设施和沿大江大河危险地段的地质环境监测,采取科学的分析方法进行预测预报,是一项长期的工作。
西部大开发战略把加快水利、交通、能源和通讯等基础设施建设放在首位,其中包括:长江三峡工程、南水北调工程、大江大河上中游干(支)流控制性水利枢纽工程、内河航运通道、青藏铁路、西电东送工程、西气东输工程等。这些重大工程地域跨度大,多处在或穿越地质灾害易发区,为保障上述工程安全施工和运营,必须加强地质环境监测工作。
(2)城市化发展对地质灾害监测的需求
目前,我国有城市668座。预计2020年左右,我国城镇化水平将提高到45%~50%,我国城市数将达到1000~1100座。城市是人类活动最集中,环境地质问题最突出的地区。为了保障城市化进程,指导城市规划,预防由于不合理的工程活动引发的地面沉降、地裂缝、崩塌、滑坡等地质灾害和其他环境地质问题,必须加强对城市地下水环境和地质灾害的监测。
(3)矿产资源开发对地质灾害监测的需求
我国矿产资源开发带来了很多环境地质问题,产生大量的地质灾害隐患。每年矿石开采量57亿~60亿t,矿山企业每年产生固体废弃物133.8亿t、产生尾矿26.5亿t,处置率仅为6.95%。矿山固体废弃物任意堆放形成了严重的滑坡、泥石流等地质灾害隐患,地下采矿活动诱发的滑坡、地面塌陷等地质灾害十分突出。矿山地质环境监测十分薄弱,矿山地质灾害防治工作任重道远。为了保障矿产资源的安全开发和矿山地质环境的有效治理,必须加强矿山地质环境监测。
7.2.2 指导思想
应坚持以人为本,全面、协调、可持续的科学发展观和人口、资源、环境协调发展的一系列方针政策。紧密结合经济社会发展规划的总体目标和要求,充分认识地质灾害监测预警体系建设的重要性和紧迫性。动员社会各方面的力量,从我国地质灾害发生发育的实际出发,尊重自然规律和经济规律,正确处理长远与当前、整体与局部的关系,依靠科技进步,运用新思路、新理论、新技术、新方法,实现对地质灾害的有效监控和预报预警,为我国地质灾害防治、地质环境保护和资源环境的可持续利用提供有力支撑。
7.2.3 基本原则
(1)与国家国民经济社会发展进程相适应的原则
建立和完善与全面建设小康社会相适应的、符合可持续发展要求的地质灾害监测预警体系,为国家和地方宏观调控和指导国土资源开发与整治提供依据。
(2)突出“以人为本”
坚持按客观规律办事,从实际出发,讲求实效,山区、平原和不同灾种的监测重点各有侧重的原则。在以突发性地质灾害为重点的地区,应以最大限度地减少人员伤亡、保障社会稳定和人民生命财产安全作为主要目的;缓变性地质灾害应以专业监测为主要手段进行监测与规划。
(3)群、专结合的原则
建立以县、乡、村为基础,全民参与、群专结合的群策群防体系,是多年来地质灾害防治工作中总结出来的宝贵经验,也是避免人员伤亡,把灾害损失降到最低限度的重要保证。
(4)统筹规划、分步实施、分级管理
密切结合生产力布局和人口分布状况,对全国地质灾害监测预警体系建设工作进行统筹规划,制定切实可行的分阶段实施方案,明确各级政府和企(事)业单位在地质灾害监测中的责任和义务,建立统一管理和分级(国家、省、市、县)管理相结合,处理好全部与局部、长远与当前的关系,优先实施重点地区和重要经济区(带)的监测预警体系建设。
(5)监测网建设与保护并重
摈弃重建设、轻保护的观念,严禁边建设、边破坏,通过法律、经济等手段,明确保护责任,落实保护费用,切实保护监测仪器、设备、设施的建设成果。
(6)站网建设与能力建设并举
在不断完善地质灾害监测网基础硬件设施建设的同时,加强机构建设、法规制度建设、技术规范建设、信息系统建设、人力资源建设和研究能力建设。
(7)专业服务功能与公众服务功能并重
地质灾害监测信息既要为国家决策和专业调查评价提供支持,也要为社会公众提供地质灾害现状信息和防灾减灾信息。
(8)依靠科技创新、提高监测工作质量
加强科学研究,改进监测设施,依靠科技进步,全面提升监测能力和服务水平。
(9)建立多渠道筹资机制
各级地质灾害监测机构的监测经费要纳入同级政府财政预算。多渠道筹集监测资金,设立各级地质灾害监测专项经费,确保监测工作的顺利实施。
7.2.4 目标
地质灾害监测预警体系建设的目的是最大限度地减少人民群众的生命财产损失,以保障经济、社会的可持续发展;为国家及地方宏观调控和指导国土资源开发与整治提供依据;从地质环境可持续开发利用角度提出地区发展战略建议;为改善人居环境,保障交通大动脉安全畅通,水电工程正常运行等提供保障;为地区社会经济发展提供决策参考。在基本掌握全国地质灾害分布状况与危害程度的基础上,建立并逐步完善全国地质灾害的监测预警网络体系。
(1)总体目标
从现在起到2020年,在逐步查明我国地质灾害分布状况与危害程度的基础上,建成覆盖全国的较完善的突发性地质灾害群测群防网络体系;建成以省(区、市)及部分县(市)地质环境监测站为骨干的突发性地质灾害应急反应体系;建成我国较完善的地质灾害专业监测骨干网络,重点地区及重要经济区(带)达到监测数据的实时采集、分析、预警预报的水平。使地质灾害防治工作以被动救灾为主的局面得到根本性扭转,人为有效控制地质灾害,使损失逐年攀升的趋势得到有效控制。
(2)阶段目标
1)到2010年,地质灾害监测预警体系建设的目标如下:①群测群防监测网络覆盖到全国突发性地质灾害易发区的1400个县(市),形成县、乡、村三级监测体系。②初步建成由各级政府和有关部门参与的全国地质灾害专业监测骨干网络。③初步建成重要交通干线和水利工程区的专业监测预警系统。充分推广高新技术在地质灾害监测中的应用,利用计算机技术、3S技术等先进手段,提高监测预报的自动化水平。④在进一步完善群、专结合,群测群防监测网络的同时,完成分布在全国各省(区、市)重大突发性地质灾害隐患点的监测预警预报示范系统。⑤建成较完善的地质灾害监测信息网络系统,重点地区及重要经济区(带)的专业监测要初步达到监测数据的实时采集、自动分析、自动预警预报的水平。⑥初步建成重点地区及重要经济区(带)地面沉降等缓变性地质灾害监测网络系统。力争使我国地质灾害监测预警预报的仪器、设备达到国际水平。
2)到2020年,在地质灾害监测管理法规、规章的支持下,要使国土资源部门对地质灾害监测监督管理的职能全面到位,并逐步纳入科学化、规范化和法制化的轨道;使地质灾害监测体系的科学理论与技术方法达到国际先进水平,建成覆盖全国的较完善的地质灾害重点防治区突发性地质灾害群专结合的监测预警预报网络;建成全国地面沉降、地裂缝等缓变性地质灾害的实时监控体系;建成完善的地质灾害监测信息网络,实现地质灾害监测数据的自动化采集、传输、存储和信息的实时发布。建成比较完善的地质灾害防灾预警指挥系统。
⑦ 地质灾害黄色预警是什么意思
地质灾害黄色预警信号是指24小时内地质灾害发生的风险较高。地质灾害黄色预警信号是地质灾害预警信号中的第一级。
地质灾害预警级别分为五级,但预警信号为四级,即蓝色、黄色、橙色和红色,分别代表一般、较重、严重和特别严重,黄色预警是指未来24小时内发生地质灾害的可能性较大,应及时通知监测人员和受威胁住户注意避险。
(7)中国地质灾害预警扩展阅读:
质灾害气象预警预报信息每年汛期(5-9月)在中央电视台天气预报节目中和中国地质环境信息网上发布,目的是提醒被预警区的干部和群众防范滑坡、崩塌和泥石流灾害。可以分为以下等级:
一级提醒级,24小时内,灾害发生可能性很小。 启动重要地质灾害隐患点的群测群防巡查。
二级 提醒级,24小时内,灾害发生可能性较小。 预报预警时间内对重要地质灾害隐患点24小时监测。
三级 注意级,24小时内,灾害发生可能性较大。 预报预警时间内启动地质灾害隐患点群测群防,并24小时监测;采取防御措施,提醒灾害易发地点附近的居民、厂矿、学校、企事业单位密切关注天气预报,以防天气突然恶化。
四级 预警级,24小时内,灾害发生可能性大。 启动受地质灾害隐患点威胁区居民临时避让方案;暂停灾害易发地点附近的户外作业,各有关单位值班指挥人员到岗准备应急措施。组织抢险队伍,转移危险地带居民,密切注意雨情变化。
五级 警报级,24小时内,灾害发生可能性很大。 启动不稳定危险斜坡威胁区居民临时避让方案;紧急疏散灾害易发地点附近的居民、学生、厂矿、企事业单位人员,关闭有关道路,组织人员准备抢险。
参考资料:网络—地质灾害黄色预警信号
⑧ 地质灾害调查与预警
一、部署重点
开展我国西南山区、黄土高原、湘鄂桂山区等主要地质灾害高易发区地质灾害详细调查,建立典型地质灾害监测预警区;完善长江三角洲、华北平原和汾渭盆地地面沉降监测网,开展珠江三角洲、东北平原等地区地面沉降调查,开展京沪、大同—西安等高速铁路沿线地面沉降与地裂缝详细调查。
二、部署建议
(一)全国地质灾害调查监测综合评价
1.工作现状
完成了全国1:50万以地质灾害为主的环境地质调查与综合研究,完成了700个县(市)的县市地质灾害调查成果集成,正在开展1640个县(市)的县市地质灾害调查成果集成。2005年起,开展1:5万地质灾害详细调查数据库建设及成果初步梳理工作。开展地质灾害气象预警技术方法研究,逐步提高我国区域地质灾害预警预报技术水平。
但随着详细调查与监测预警示范的大规模铺开,需要进一步进行数据的整理、分析与综合集成,并在研究基础上编制满足国家层面需求的系列图系。
2.工作目标
总体目标:整合地质灾害详细调查成果,分析地质灾害发育分布规律,划定地质灾害易发区,搭建综合研究技术平台和信息化平台,建立全国地质灾害数据库。整合监测预警示范区成果,研究监测预警网络建设模式,形成全国地质灾害监测预警信息平台。完善地质灾害调查与监测技术规程与技术要求,综合研究并编制满足国家需要的地质灾害系列图系。
“十二五”期间:建立地质灾害调查与地质灾害监测预警成果集成体系。总结地质灾害调查成果,开展区域地质灾害易发区综合评价和易发程度区划。总结地质灾害监测预警示范区建设成果,搭建地质灾害监测预警信息平台。
“十三五”期间:完善地质灾害调查与地质灾害监测预警成果集成体系。进一步总结地质灾害调查成果,形成全国和省级地质灾害易发区综合评价和易发程度区划。系统总结地质灾害调查与地质灾害监测成果,形成全国地质灾害早期预警区划。
3.工作任务
完成全国1:5万地质灾害调查与典型预警示范区建设成果的汇总、集成与综合研究。搭建1:5万地质灾害调查综合研究技术平台和信息化平台,建立全国地质灾害数据库。搭建全国地质灾害监测预警信息平台,完善早期预警产品发布体系。总结修订《崩塌、滑坡、泥石流1:50000调查规范》,完成全国地质灾害早期预警区划,编制全国及分省地质灾害与地质灾害早期预警综合图系。
“十二五”期间:对西北黄土高原区、西南山区、湘鄂桂山区、东南沿海地区地质灾害高易发区1:5万地质灾害调查成果进行集成,建立1:5万地质灾害调查信息化成果技术要求;完成11个地质灾害监测预警示范区成果综合研究,搭建全国地质灾害监测预警信息平台,初步建立全国地质灾害早期预警区划。
“十三五”期间:完成西北黄土高原区、西南山区、湘鄂桂山区、东南沿海地区地质灾害高、中易发区1:5万地质灾害调查成果集成,完善1:5万地质灾害调查信息化成果技术要求。完成全国30个地质灾害监测预警示范区成果综合研究,形成建立全国地质灾害早期预警区划。编制完成全国及分省地质灾害与地质灾害早期预警综合图系。
(二)西北黄土高原区1:5万地质灾害调查
1.工作现状
完成了以省(区、市)为单元的西北省区1:50万以地质灾害为主的环境地质调查、263个县的1:10万山区丘陵县地质灾害调查。2005年起,在46个县近10万平方千米范围内开展了1:5万地质灾害调查。
通过开展1:5万地质灾害调查,基本摸清了调查区地质灾害分布和发育规律,有力地支持了完善地质灾害防治规划和各项减灾防灾工作。根据县市地质灾害调查成果,在西北黄土高原区及秦巴山区中,仍有处于地质灾害高、中易发区的191个县近54万平方千米需要尽快开展1:5万地质灾害调查工作。
2.工作目标
以遥感解译、地面调查、测绘和工程勘查为主要手段,以县(区)级行政区划为基本单元,开展西北黄土高原区及秦巴山区20万平方千米(191个县)的1:5万地质灾害调查,基本查明区内地质灾害及其隐患的分布、形成的地质环境条件和发育特征,并对其危害程度进行评价,圈定地质灾害易发区和危险区,建立地质灾害信息预警系统,建立健全群专结合的监测网络,为减灾防灾提供基础地质依据。
“十二五”期间:开展西北地质灾害高易发区1:5万地质灾害调查,基本查清区内地质灾害分布发育规律,逐步建立地质灾害风险控制管理工作体系。
“十三五”期间:继续开展地质灾害高、中易发区1:5万地质灾害调查,查清区内地质灾害分布发育规律,形成西北地区地质灾害易发区区划和重点区域地质灾害风险管理区划,显著提高我国地质灾害防治水平。
3.工作任务
开展西北地区地质灾害中、高易发区1:5万地质灾害调查;完善地质灾害易发性和危险性区划;健全完善地质灾害群测群防体系,建立地质灾害空间数据库。
在已经圈定的地质灾害易发区内,以县为单位采用点、线、面结合,重点和一般调查结合的方式开展1:5万地质灾害调查工作。2015年前优先开展地质灾害高易发区及经济损失较大地区调查,基本覆盖人员伤亡及财产损失主要地区。2020年前,逐步推进,最终完成西北地区高、中易发区调查。在调查基础上,完善地质灾害易发性和危险性区划,健全完善地质灾害群测群防体系,探索建立地质灾害风险评价与风险控制管理工作体系。
“十二五”期间:开展西北黄土高原区地质灾害高易发区1:5万地质灾害调查。
“十三五”期间:继续开展西北黄土高原区地质灾害高、中易发区1:5万地质灾害调查。
(三)西南山区1:5万地质灾害调查
1.工作现状
完成了以省(区、市)为单元的西南山区1:50万以地质灾害为主的环境地质调查、423个县的1:10万山区丘陵县地质灾害调查。2005年起,在29个县(近10万平方千米)开展了1:5万地质灾害调查。
通过开展1:5万地质灾害调查,基本摸清了调查区地质灾害分布和发育规律,有力支持并完善了地质灾害防治规划和各项减灾防灾工作。根据县市地质灾害调查成果,在西南山区,仍有处于地质灾害高、中易发区的190个县近75万平方千米需要尽快开展地质灾害详细调查工作。
2.工作目标
总体目标:以遥感解译、地面调查、测绘和工程勘查为主要手段,以县(区)级行政区划为基本单元,开展西南山区、藏东地区75万平方千米,1:5万地质灾害调查,基本查明区内地质灾害及其隐患的分布、形成的地质环境条件和发育特征,并对其危害程度进行评价,圈定地质灾害易发区和危险区,建立地质灾害信息预警系统,建立健全群专结合的监测网络,为减灾防灾提供基础地质依据。
“十二五”期间:开展西南川滇山区、藏东地区等地质灾害高易发区1:5万地质灾害调查,基本查清区内地质灾害分布发育规律,逐步建立地质灾害风险控制管理工作体系。
“十三五”期间:继续开展西南川滇山区、藏东地区地质灾害高、中易发区1:5万地质灾害调查,查清区内地质灾害分布发育规律,形成全国地质灾害易发区区划和重点区域地质灾害风险管理区划。显著提高我国地质灾害防治水平。
3.工作任务
开展西南川滇山区、藏东地区滑坡、崩塌、泥石流等突发性地质灾害中、高易发区1:5万地质灾害调查;健全完善覆盖地质灾害中、高易发区的群测群防网络,完善地质灾害易发性和危险性区划。建立地质灾害空间数据库。
在已经圈定的地质灾害易发区内,以县为单位采用点、线、面结合,重点和一般调查结合的方式开展1:5万地质灾害调查工作。2015年前优先开展地质灾害高易发区及经济损失较大地区调查,基本覆盖人员伤亡及财产损失主要地区。2020年前,逐步推进,最终完成西南山区高、中易发区调查。在调查基础上,建立完善群测群防体系,完善地质灾害易发性和危险性区划,探索建立区域风险评价与风险控制管理工作体系。
“十二五”期间:开展西南山区高易发区1:5万地质灾害调查工作。
“十三五”期间:继续开展西南山区高、中易发区1:5万地质灾害调查工作。
(四)湘鄂桂山区地质灾害详细调查
1.工作现状
完成了以省(区、市)为单元的1:50万以地质灾害为主的环境地质调查、287个县的1:10万山区丘陵县地质灾害调查。2005年起,在14个县近4万平方千米范围内开展了1:5万地质灾害调查。
通过开展1:5万地质灾害调查,基本摸清了调查区地质灾害分布和发育规律,有力地支持了完善地质灾害防治规划和各项减灾防灾工作。根据县市地质灾害调查成果,在湘鄂桂山区,仍有处于地质灾害高、中易发区的82个县近20万平方千米需要尽快开展1:5万地质灾害详细调查工作。
2.工作目标
总体目标:以遥感解译、地面调查、测绘和工程勘查为主要手段,以县(区)级行政区划为基本单元,开展西南山区、藏东地区1:5万地质灾害调查,基本查明区内地质灾害及其隐患的分布、形成的地质环境条件和发育特征,并对其危害程度进行评价,圈定地质灾害易发区和危险区,建立地质灾害信息预警系统,建立健全群专结合的监测网络,为减灾防灾提供基础地质依据。
“十二五”期间:完成湘鄂桂山地丘陵区20个县(市)1:5万地质灾害调查,基本查明区内地质灾害及其隐患的分布、形成的地质环境条件和发育特征,并对其危害程度进行评价,为制定防灾规划和减灾提供技术支撑。
“十三五”期间:全面完成湘鄂桂山地丘陵区40个县(市)1:5万地质灾害调查,基本查明区内地质灾害及其隐患的分布、形成的地质环境条件和发育特征,并对其危害程度进行评价,为制定防灾规划和减灾提供技术支撑。
3.工作任务
开展湘鄂黔山地区滑坡、崩塌、泥石流等突发性地质灾害中、高易发区1:5万地质灾害调查;健全完善覆盖地质灾害中、高易发区的群测群防网络,完善地质灾害易发性和危险性区划。建立地质灾害空间数据库。
在已经圈定的地质灾害易发区内,以县为单位采用点、线、面结合,重点和一般调查结合的方式开展地质灾害1:5万调查工作。2015年前优先开展地质灾害高易发区及经济损失较大地区调查,基本覆盖人员伤亡及财产损失主要地区。2020年前,逐步推进,最终完成湘鄂黔山地区高、中易发区调查。在调查基础上,建立完善群测群防体系,完善地质灾害易发性和危险性区划,探索建立区域风险评价与风险控制管理工作体系。
“十二五”期间:开展高易发区1:5万地质灾害调查。
“十三五”期间:继续开展高、中易发区1:5万地质灾害调查。
(五)东南沿海山区1:5万地质灾害调查
调查区主要包括浙江、福建、安徽、江西四省常年遭受台风袭击的地质灾害高风险区及中低山丘陵区,总面积约12万平方千米。该区域人口密度高、经济发达,地质条件复杂,台风和降雨频繁,地质灾害影响严重。
1.工作现状
完成了以省(区、市)为单元的1:50万以地质灾害为主的环境地质调查,以县(市)为单元的1:10万丘陵山区地质灾害调查约271个县(市),浙江省开展了小流域1:1万地质灾害调查。初步查明了崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害分布情况、发育特征、发育强度及其形成条件和发生规律,对地质灾害发生的环境地质条件和发展趋势进行了区划及预测评价,调查成果及时为重点县(市)及区域地质灾害防治提供了技术支撑。
虽然浙江开展小流域1:1万地质灾害调查调查,尚未系统开展1:5万地质灾害调查,缺少区域1:5万地质灾害调查资料,目前地质灾害防治依靠的是以往1:10万县市地质调查资料,地质灾害防灾工作能力和水平亟待提升。
2.工作目标
总体目标:全面完成地质灾害高、中易发区1:5万地质灾害调查工作,查明崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害分布情况、发育特征、发育强度及其形成条件和发生规律,对地质灾害发生的环境地质条件和发展趋势进行了区划及预测评价,调查成果及时为重点县(市)及区域地质灾害防治提供了技术支撑。
“十二五”期间:完成地质灾害高易发区1:5万地质灾害调查工作,选择25处重大地质灾害高易发区开展风险管理。
“十三五”期间:完成地质灾害中易发区1:5万地质灾害调查工作,选择15处重大地质灾害中易发区开展风险管理。
3.工作任务
以保护人民生命财产和生存环境、保障重大建设工程、重要矿山、国家级或省级旅游景区建设为目标,开展1:5万地质灾害调查,基本查明地质灾害发育及危害现状、形成条件和形成机理,进行地质灾害危险性评价和风险评估;开展区域地质灾害监测预警网络建设,建立典型区地质灾害监测预警示范;开展重大地质灾害调查与风险管理选区及评估;建立区域地质灾害数据共享平台。
(六)汶川地震地质灾害调查评价
1.工作现状
开展了工作区在内的青藏高原东南缘的地壳变形、断裂运动、地震活动研究、活动断裂和古地震研究、区内区域地壳稳定性研究及一系列的深部地球物理探测研究。从1991年到2006年已在青藏高原东部及邻区开展了十多年地壳形变监测。震后完成了地震灾区地质灾害应急调查、详细调查及对重大灾害体的勘察。
但震后地质环境、地应力场及位移场均发生了较大变化,需尽快完成调查。震后地震灾区地质灾害应急调查、详细调查及对重大灾害体的勘察资料亟待整理。灾后恢复重建迫切需要区域稳定性评价及地质灾害防治区划。与地震及地震地质灾害相关的关键科学问题亟待解决。
2.工作目标
总体目标:以汶川地震为契机,全面开展龙门山地区地震与地质灾害详细调查工作,结合综合地球物理勘查,摸清龙门山断裂带主要特征;系统总结工作区现代构造运动的地质灾害效应规律及地质灾害链形成机理;揭示龙门山及邻近构造带未来地震活动趋势;了解龙门山及邻近构造带的地震工程地质条件;开展区域地壳稳定性和重要场地工程地质稳定性评价;为龙门山地震重灾区恢复重建及邻区重要工程规划提供地质依据;建设地震地质灾害信息系统,为地震灾区防灾减灾和重建规划服务。
“十二五”期间:完成龙门山地区地震地质灾害调查,确定汶川地震发震断裂和同震断裂的地表变形特征,确定活动断裂深部结构,初步完成青藏高原东缘地壳形变和斜坡动力响应综合监测及汶川地震灾区地脉动测试,建立极震区滑坡形成机理模式及汶川地震区工程岩体稳定性评价与地质灾害填图技术方法,完成地质灾害相应成果建设,为汶川地震灾后重建提供相关地震地质灾害资料和必要的技术支撑。
“十三五”期间:深入研究地震地质灾害链的形成机理和演化过程,开展区域地壳稳定性评价,总结提升各种地震地质灾害调查、监测和评价的技术水平,并促进相关技术方法的推广应用。
3.工作任务
在广泛收集利用前期已有相关地质研究资料的基础上,利用遥感解译与野外地面调查、深部探测相结合,线路地质调查与重点地段大比例尺填图调查相结合,新构造运动特征定性分析与断裂活动时域及强度定量测试分析相结合,内动力与外动力地质作用调查相结合,物理仿真模拟与数值模拟相结合,对工作区活动断裂特别是发震断裂及其灾害效应进行定量—半定量评价;基于青藏高原东缘地壳形变和斜坡动力响应综合监测,以及对地震动力与地质灾害相关性的多方位综合调查和研究(模拟试验、常规和非常规岩土工程特性试验等),分析龙门山及邻近构造带未来新构造运动趋势及其灾害效应,开展汶川地震地质灾害关键科学问题的深入研究,力图在典型地震地质灾害的成灾机理和评价技术方面有所突破。
“十二五”期间:开展汶川地震灾区以滑坡、崩塌、泥石流灾害为主要内容的1:5万地质灾害调查与测绘;进行龙门山及邻近构造带地震工程地质调查评价;开展龙门山及邻近构造带活动断裂调查;开展区域地壳稳定性综合评价;在龙门山及其邻近地区开展综合地球物理探测,取得地震活动带较详细的岩石圈结构模型;在青藏高原东缘开展系统的高精度GPS测量与监测,重点开展对龙门山断裂带、鲜水河—安宁河—小江断裂带及其附近区域的监测。
开展川西地区地震地质及区域构造稳定性研究,研究更加符合斜坡地震动响应客观实际的地震动稳定性评价方法;通过大型振动台试验,揭示不同地震波下边坡的动力响应规律;通过开展汶川地震灾区地脉动测试及研究分析,提升对地震及余震有关的地质灾害问题更深层次的研究;在先期地震灾区地质灾害隐患巡排查工作的基础上,建立地震滑坡稳定性评价及失稳概率的定量评价模型,对地震滑坡危险程度进行分级,并对其危险性进行分区,形成地震滑坡灾害编图的一套技术方法体系。
“十三五”期间:地震灾区地质灾害调查和研究成果进行综合分析研究。
(七)西部复杂山体地质灾害成灾模式与风险评价
1.工作现状
西部地区复杂山体区已开展过不同程度的调查工作。其中包括基础性的1:20万区域地质图和1:20万水文地质图,及部分区域完成了1:5万地质填图。专业性的包括以省(区、市)为单元的1:50万以地质灾害为主的环境地质调查、1:10万山区丘陵县地质灾害调查。2005年起,部分地区开展了1:5万地质灾害调查。
但由于西部大型山体滑坡成因复杂,只依靠地表普查很难认清成灾模式,更难以掌握灾害的多米诺效应。如武隆鸡尾山滑坡,前期工作已将滑坡区圈定为危险区,但调查成果并没能对滑坡破坏机理与成灾模式作出正确的判断。武隆鸡尾山滑坡、宣汉天台乡滑坡、冯店垮梁子滑坡多起灾难性滑坡灾害的发生,表明在西部山区复杂斜坡地带,存在隐蔽性极高、突发性强、成因机理复杂、灾害隐患极大的特殊类型滑坡。这些滑坡成灾机理、致灾模式亟待研究。
2.工作目标
总体目标:以西部复杂山体为研究对象,依托已有调查成果,全面开展西部复杂山体成灾机理研究。开展地质灾害成灾模式调查、成灾条件与机理研究、致灾模式与机理研究、重大灾害防治对策研究。初步摸清西部地区地质灾害成因机制,建立西部复杂山体灾害识辨方法、完善灾害评价体系、提出区划防治建议,为主动防灾服务。
“十二五”期间:完成乌江流域、清江流域、三峡库区等西南山区复杂山体滑坡和黄土地区灌溉型滑坡、秦巴山区浅表层滑坡的形成机理和成灾模式研究;完成西部复杂山体特大地震滑坡的致灾范围预测研究;完成复杂山体滑坡的快速加固技术及复杂山体滑坡的遥感早期识别技术研究;建立融合重大地质灾害识别、稳定性判定、致灾模式判别、监测防治措施的防灾体系。
“十三五”期间:深入研究复杂山体地质灾害链的形成机理和演化过程,完善融合重大地质灾害识别、稳定性判定、致灾模式判别、监测防治措施的防灾体系,总结提升各种地质灾害调查、评价、监测和防治的技术,并促进相关技术方法的推广应用。
3.工作任务
“十二五”期间:在重大地质灾害易发的乌江流域、清江流域、三峡库区、西部山区、秦巴山区和黄土地区选择有代表性的滑坡,通过调查、勘察及试验,深入研究这些地区滑坡形成原因、运动机理及致灾模式,完善灾害发育特征认识,构建主动防灾体系。
通过对西部复杂山体地震滑坡三维物理模拟、多种三维数值模拟、变形破坏过程分析以及滑坡动力学分析等分析手段,对滑坡的影响范围进行深入探讨。开展微型组合抗滑桩、土工合成挡墙、快速注浆、预制格构等地质灾害快速加固技术的研究,并开展快速加固技术应用示范及加固效果监测分析,开展遥感早期识别技术研究等关键问题研究,提升主动防灾能力。
“十三五”期间:开展西部复杂山体地质灾害成灾模式与风险评价综合研究。
(八)典型地质灾害监测预警与示范推广
1.工作现状
完成了长江三峡库区滑坡等地质灾害GPS控制监测网建设。初步建立四川雅安、重庆巫山、云南哀牢山等8个代表不同突发性地质灾害类型的监测预警示范区。解决了地质灾害实时监测、实时传输、预警产品快速发布等多项关键技术。2003年开始,开展了全国和省级尺度的汛期地质灾害气象预警,取得了良好的效果。研制了三维激光微位移监测系统、滑坡微震自动连续观测系统、滑坡监测多媒体网络远程监控技术、FBG滑坡监测解调设备、地质灾害光导监测仪等多项技术与设备。研制了适用于地质灾害群测群防的系列仪器,已推广20万套,并在“5·12”抗震救灾工作中发挥了重要作用。
健全监测预警网络,形成覆盖我国主要灾害类型的国家级地质灾害监测工程示范区,进一步开发实用监测预警设备是下一步工作的重点。
2.工作目标
建立30个国家级地质灾害监测工程示范区,对地质灾害高风险区的重点区域实施专业监控,不断提高预测预警水平,推动区域地质灾害监测工作,为全国地质灾害综合预警提供依据。研制系列监测预警仪器和防治技术设备,不断完善突发性地质灾害监测数据采集、传输与分析管理技术,为突发性地质灾害监测和减灾防灾提供技术支持。
“十二五”期间:完成11个典型地质灾害监测预警示范区建设,建立区内有效的地质灾害预警系统。
“十三五”期间:全面完成地质灾害高易发区30个典型区域国家级专业监测工程示范区建设。
3.工作任务
以地质构造背景、气候条件和地质灾害发育规律为基础,选择典型地质灾害区域建设地质灾害监测预警示范区,研究探索不同地质灾害区地质灾害监测预警技术工作方法,为减灾防灾提供技术支持。根据1:5万地质灾害调查成果,优先考虑有代表性、工作基础较好、示范作用明显的区域开展工作。协助地方开展全国山地丘陵区县(市)地质灾害群测群防早期预警能力建设。
在地质灾害高易发区30个典型区域建立国家级专业监测工程示范区,完善监测内容、建立监测网络。开展全国山地丘陵区县(市)地质灾害群测群防早期预警能力建设,为已经确认的5万余处群测群防地质灾害隐患点,安装自动监测报警仪器。
开展简易监测仪器研发与示范、实时监测新技术研究与示范、监测技术平台建设。
“十二五”期间:在突发性地质灾害高易发区,根据不同地质灾害类型,选择建设完善燕山山地滑坡泥石流监测预警区、辽东南中低山泥石流区等11个典型区域地质灾害监测预警区。
建设区域地质灾害群测群防网络,对2万处隐患点进行简易仪器自动观测。
“十三五”期间:继续加强突发性地质灾害高易发区专业监测示范工程建设,完成长白山崩塌滑坡、天山谷地降雨—融雪型滑坡泥石流等19个区域突发性地质灾害监测预警区建设。
建设区域地质灾害群测群防网络,对1万处隐患点进行简易仪器自动观测。
(九)全国地面沉降调查与监测
1.工作现状
初步完成长江三角洲地区、华北平原、汾渭盆地等重点地区地面沉降和地裂缝调查10万平方千米,基本查明该地区发生的地质背景和地面沉降分布规律,基本建立以基岩标、分层标和GPS、水准测量为主的区域地面沉降立体监测网络,在上海、江苏和北京地面监测站,实现了监测数据自动采集、传输,初步建成地面沉降地理信息系统,为制定科学的地面沉降防治措施打下了良好的基础。
存在问题主要包括:地面沉降发展的趋势加剧,防治任务艰巨;地面沉降调查工作程度不平衡;监测网络需要进一步完善,监测技术有待进一步提升;重大工程面临地面沉降的威胁。
2.工作目标
建成平面以GPS监测和水准测量为主,垂向以分层标、基岩标及地下水监测为主,以及空间遥感观测技术(In SAR)监测为主的地面沉降立体综合监测体系,实现对地面沉降的有效监控。
“十二五”期间:完成我国所有地面沉降区、城市及重要交通干线地面沉降调查。在主要地面沉降区建成平面以GPS监测和水准测量为主,垂向以分层标、基岩标及地下水监测为主,以及空间遥感观测技术(In SAR)监测为主的地面沉降立体综合监测体系,基本实现对主要沉降区地面沉降的有效监控。
“十三五”期间:在所有地面沉降区建成平面以GPS监测和水准测量为主,垂向以分层标、基岩标及地下水监测为主,以及空间遥感观测技术(In SAR)监测为主的地面沉降综合监测体系,实现对所有地面沉降区地面沉降的有效监控。完成所有地面沉降区地面沉降风险管理与区划,为制定科学的地面沉降防治措施打下坚实的基础。
3.工作任务
利用In SAR等现代化监测技术,完善长江三角洲、华北平原、汾渭盆地地面沉降监测网,并继续进行监测;开展珠江三角洲、东北平原等地面沉降工作空白区地面沉降调查,建立地面沉降监测网络;和铁道部、交通部等部门密切合作开展重大工程区地面沉降调查与监测;结合区域地质环境背景和区域经济发展布局,开展地面沉降灾害风险评估,制定分区地面沉降控制目标和管理措施。
“十二五”期间:开展安徽阜阳、松嫩平原、珠江三角洲、江汉—洞庭湖平原等一般地面沉降区1:10万的地面沉降调查5000平方千米;继续对长三角、华北平原、汾渭盆地等主要沉降区进行地面沉降监测。
长江三角洲地区:开展江浙两省沿海平原等以往工作较薄弱地区包括淮安、扬州、泰州、南通、绍兴、台州地区的1:25万地面沉降灾害调查,重点城市1:5万地面沉降灾害调查。
华北平原:对前期工作薄弱的地区开展1:5万地面沉降调查工作;基本覆盖以开采地下水为主要水源的平原地区。
汾渭盆地:开展汾渭盆地陕西咸阳、渭南和榆次、临汾及运城等重点城市的地面沉降地裂缝灾害调查。
继续对长三角、华北平原、汾渭盆地等主要沉降区进行地面沉降监测与风险管理。
“十三五”期间:重要地面沉降区监测。
长江三角洲地区:完善地面沉降监测网络,每年定期开展In SAR地面沉降监测。
华北平原:完善地面沉降监测网络,每年定期开展In SAR地面沉降监测。
汾渭盆地:完善地面沉降地裂缝监测网络,每年定期开展山西地面沉降监测。每年定期开展In SAR地面沉降监测。
一般沉降区地面沉降监测。即安徽阜阳、松嫩平原、珠江三角洲、江汉—洞庭湖平原等一般地面沉降区地面沉降In SAR监测。
重大工程地面沉降调查与监测。主要开展涉及华北平原、汾渭盆地和长三角地区三个地面沉降防治规划区的主要高速铁路建设项目的地面沉降灾害防治工作,包括:全线位于汾渭盆地的大同—西安高速铁路、跨华北平原和长三角地区的京沪高速铁路。
⑨ 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,…,an);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,…,bn);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,…,cn);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,…,dn)。
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。