泥石流預報方法的研究現狀及評述

蘇明會 馬心德

(1.武漢理工大學華夏學院，湖北武漢 430223;2.四川省冶金地質勘查局六〇一大隊，四川攀枝花 617027)

泥石流災害嚴重威脅著人們的生命財產安全，泥石流預測預報作為泥石流減災的重要手段之一，受到了廣泛的關注和研究。目前，已出現了種類繁多的預報類型，成為減災研究的熱點研究問題之一。

1 泥石流預報的定義

目前，泥石流的相關預報工作仍處于初期試探階段，基本的定義仍不明朗、統一的評價標準仍然缺失，同時缺乏必要的重視和技術支持，很有必要加大研究和投入力度。通常而言，泥石流預測預報就是對其可能發生的地點(區域或者溝谷)、時間(未來1 h，1 d，1年或者更長時間)和特征(規模、流量、危害范圍等)進行預先分析判斷和結果的發布［1］。泥石流預測預報囊括的內容繁多，通常按區域預報和單溝預報、機理預報和統計預報、長期預報、中期預報、短期預報進行劃分，這種分類主要是根據研究的側重點和預測預報的依據。目前，按時間和按范圍的泥石流預報則更為普遍，國內研究最多的是單溝短期預報和大區域中長期預報。在研究初期，泥石流預報研究中將泥石流預報分為短期預報、中期預報和長期預報，如蔣家溝暴雨泥石流預報［2］，沒有確切的時間限定;之后的研究，依據預報的時間分為長期預報、中期預報、短期預報和短臨預報，并給出了確切的時間限定，同時，依據預報的性質分為背景預報、預案預報、判定預報和臨災預報［3］。高速等［4］對降雨泥石流預報的時段分類進行了詳細的劃分。

2 泥石流預報方法

泥石流預報是一個十分年輕的學科方向，在整體上還處于探索階段［5］。起初是對區域和單溝泥石流的評估，后來發展到對泥石流事件的預測、預報及泥石流要素預報和災害結果預報等。

泥石流預報方法的理論基礎包括統計預報和機理預報，統計預報主要是根據對發生的泥石流歷史事件進行統計分析，確定臨界降水量，并以此作為泥石流預報的依據。統計預報是目前研究和應用最多的一種預報方法。吳樹仁［6］將之具體分為以物理的力學(或巖土力學)為理論基礎、以統計學和應用數學為理論基礎、以信息科學和地理信息科學為理論基礎三種。早期的預報系統中，大多通過對引發滑坡、泥石流的歷史降雨量(降雨強度——歷時閾值)的統計分析，以此作為實時降雨預報或監測信息的參照，進而預測可能引發泥石流的暴雨事件。但在確定歷時閾值時，通常未考慮地層巖性、斷裂構造、地形地貌、植被土壤等環境因素的影響，未考慮泥石流發生概率在空間上存在多變性，因此，基于歷時閾值的預報系統存在較大缺陷。近年來，一些地方和政府相關部門加強了對泥石流與降雨和地質環境因素之間條件概率關系的模擬研究，引進了ArcIMS技術和aiNet-GISPSRIL模擬系統，大大提高了泥石流預報準確度。機理預報是以泥石流形成機理為基礎，根據流域內土體的土力學特征變化過程預報泥石流的發生與否。但機理預報是在泥石流形成機理的研究之上，目前泥石流的形成機理研究遠未成熟，因此，泥石流機理預報仍處于初期階段。高速等［4］對泥石流預報方法進行了系統的總結，包括監測降雨量預報法(降雨量分析預報法、根據氣象雨量預報法、測雨雷達監測預報法)、傳感器預報法、超聲波泥位預報法和遙測地聲預報法等。而這些預報方法的基礎在于泥石流現場調查，監測系統的雨量、土壤水分、流量及震動數據和氣象數據的綜合分析和應用。在上述研究的基礎上，一系列預報模型被提出。如較為常用的蔣家溝預報模型:R10=5.5-0.098(Pa+Rt)＞0.5 mm(臨界線)和R10=6.9-0.123(Pa+Rt)＞1.0 mm(暴發線)。其中，R10為10 min降雨量，mm;Pa為泥石流發生前20 d內的有效降雨量，mm;Rt為泥石流發生時刻前的當日降雨量，mm［7］。

3 泥石流預報中存在的問題

3.1 發展趨勢

提高泥石流預報的基礎理論研究的力度，加強對泥石流的形成機理的理論研究，科學地探討其內在機制，才能對泥石流預測預報提供理論基礎，如近底流速的研究;加強新技術、新方法的開發應用，新的方法的拓展和應用才是泥石流預報的關鍵性問題，今后必須加強GIS空間分析功能和遙感技術的應用，ArcIMS技術、aiNet-GISPSRIL模擬系統和Bayes判別模型的建立［8］等;預報平臺和監測預警儀器的開發和應用，基礎理論研究和方法技術的革新，最終目的在于現實問題的解決，在當地政府幫助下建立預報平臺，及時提供相關信息，為人們設計開發出穩定靈敏的泥石流監測報警儀器，對降低泥石流災害具有切實意義。

具體方法包括:在典型的泥石流溝進行定點觀測研究，力求解決泥石流的形成與運動參數問題;調查潛在泥石流溝的有關參數和特征;加強水文、氣象的預報工作，特別是對小范圍的局部暴雨的預報;建立泥石流技術檔案，特別是大型泥石流溝的流域要素、形成條件、災害情況及整治措施等資料應逐個詳細記錄，并解決信息接收和傳遞等問題;劃分泥石流的危險區、潛在危險區或進行泥石流災害敏感度分區;開展泥石流防災警報器的研究及室內泥石流模型試驗研究。

3.2 存在的問題

泥石流預測存在著不確定性和隨機性:由于泥石流發生背景的復雜性以及對其形成機理和匯流規律的認識不深，激發泥石流的雨量和雨強尚不能準確定量。泥石流預報精度特別依賴于氣象部門對降雨天氣過程預報，災害規模預報難度大。氣象資料開發利用不夠:氣象部門已經能夠及時提供非常豐富的天氣變化資料，如天氣的長、中、短期預報，衛星云圖，天氣形勢等，但對這些資料的應用遠未達到預期;泥石流在運動過程中具有大沖大淤的特點，沿途山坡和溝道中的松散固體物質往往加入到泥石流中，使得泥石流的規模和破壞力很難預測;社會觀念陳舊，重救災而輕防災思想嚴重。

［1］ 崔 鵬，高克昌，韋方強.泥石流預測預報研究進展［J］.科學發展，2005，20(5):363-369.

［2］ 吳積善，康志成，田連權，等.云南蔣家溝泥石流觀測研究［M］.北京:科學出版社，1990:197-213.

［3］ 譚萬沛.中國暴雨泥石流預報研究基本理論與現狀［J］.土壤侵蝕與水土保持學報，1996，2(1):88-95.

［4］ 高 速，周平根，董 穎，等.泥石流預測預報技術方法的研究現狀淺析［J］.工程地質學報，2002，10(3):279-283.

［5］ 韋方強，崔 鵬，鐘敦倫.泥石流預報分類及其研究現狀和發展方向［J］.自然災害學報，2004，13(5):10-15.

［6］ 吳樹仁.突發地質災害研究某些新進展［J］.地質力學學報，2006，12(2):265-273.

［7］ 崔 鵬，劉世建，譚萬沛.中國泥石流監測預測預報研究現狀與展望［J］.自然災害學報，2000，9(3):106-111.

［8］ 楊緒祥，侯克鵬，張成良.Bayes判別分析法在泥石流預測中的應用研究［J］.昆明理工大學學報(理工版)，2010，35(6):1-5.