安陽市地質(zhì)災(zāi)害分級預(yù)報系統(tǒng)

劉勤娣

摘要 通過分析安陽市地質(zhì)災(zāi)害時空分布特征，利用安陽市自動雨量站資料得出降水與安陽市地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系判別式，運用上級氣象臺的指導(dǎo)預(yù)報產(chǎn)品和前期降水，采取計算機(jī)程序自動讀取數(shù)據(jù)制作未來安陽市地質(zhì)災(zāi)害分級預(yù)報。

關(guān)鍵詞 地質(zhì)災(zāi)害；時空分布；分級預(yù)報；河南安陽

中圖分類號 P694 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）05-0253-02

Abstract Through the analysis of space-time distribution characteristics of geological disasters in Anyang City，using the data of Anyang City automatic precipitation station，the relationship between precipitation and Anyang City geological disasters discriminant was obtained，forecast products and prior precipitation were forcasted guiding by superior meteorological station，geological hazard classification forecast in Anyang City were made taking the computer program automatically read data.

Key words geological disasters；space-time distribution；classification prediction；Anyang Henan

安陽市位于河南省的最北部地區(qū)，東部為平原地帶，西部為太行山山系或丘陵地區(qū)，東西落差較大，地形和地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，其中的林州市和安陽縣西部地區(qū)的山丘地區(qū)面積3 424 km2（占全市總面積的46%），是地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)區(qū)，每年5—9月因強(qiáng)降水引發(fā)的山體滑坡、泥石流、塌陷等都有發(fā)生，直接威脅著人民群眾的生命財產(chǎn)安全，同時也給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展造成很大損失[1-3]。

能夠造成地質(zhì)災(zāi)害的因素很多，包括人為的亂砍濫伐，不規(guī)范的采礦，巖石的分化演變等，但主要誘發(fā)因素是降水，特別是強(qiáng)降水造成的滲透徑流，使土石抗剪強(qiáng)度降低，極容易造成地質(zhì)災(zāi)害[4-6]。

本文主要是通過分析安陽市近20年的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生情況，找出地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的多發(fā)區(qū)和易發(fā)區(qū)，對誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的強(qiáng)降水進(jìn)行分型，在此基礎(chǔ)上，利用縣局或鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動雨量站過去72 h的降水資料及未來24 h的降水預(yù)報，對可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行定量化預(yù)報，并通過《安陽市新一代預(yù)報業(yè)務(wù)流程系統(tǒng)》實現(xiàn)預(yù)報結(jié)果的自動化輸出。

1 地質(zhì)災(zāi)害的分布特征

1.1 空間分布

按照地質(zhì)勘查部門的調(diào)查，將其分為：一是特大型。災(zāi)害很嚴(yán)重，危害程度很大，受威脅人數(shù)大于1 000人，預(yù)測經(jīng)濟(jì)損失1 000萬元以上。二是大型。災(zāi)害嚴(yán)重，危害程度大，受威脅人數(shù)100～1 000人，預(yù)測經(jīng)濟(jì)損失500萬～1 000萬元。三是中型。災(zāi)害較嚴(yán)重，危害程度較大，受威脅人數(shù)10～100人，預(yù)測經(jīng)濟(jì)損失100萬～500萬元。四是小型。災(zāi)害較輕，危害程度不嚴(yán)重，受威脅人數(shù)小于10人，預(yù)測經(jīng)濟(jì)損失小于100萬元。

統(tǒng)計表明，近20年共發(fā)生特大型地質(zhì)災(zāi)害2次，占1.6%；大型25次，占20.3%；中型55次，占44.7%；小型39次，占31.7%（圖1）。

大型地質(zhì)災(zāi)害分布情況：在發(fā)生的25次中，以林州的任村、橫水、河順3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)最為顯著，分別為7、5、4次（表1）。

中型地質(zhì)災(zāi)害分布情況：中型地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的次數(shù)最多，共發(fā)生55次中，占總次數(shù)的45%，以林州的任村、橫水、河順、紅旗渠、石板巖、東姚6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)最為顯著，分別為10、9、9、7、5、5次（表2），6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)合計占83%。

小型地質(zhì)災(zāi)害分布情況：在發(fā)生的39次中，除林州的原康、河順2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（分別為9、6次）外，其他地區(qū)分布非常分散（表3）。

1.2 時間分布

安陽市1991—2010年共發(fā)生山體滑坡、泥石流、塌陷等地質(zhì)災(zāi)害123次，平均每年發(fā)生6.2次，統(tǒng)計結(jié)果表明，地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)時段為每年的5—9月，集中時段為7—8月，這和強(qiáng)降水的分布呈一致性。

2 地質(zhì)災(zāi)害與降水

正如前文所述，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生有2個最決定性因素，一個是當(dāng)?shù)氐牡匦魏偷刭|(zhì)構(gòu)造，一個是降水。對于一個地區(qū)而言，地形、地質(zhì)構(gòu)造和地表情況無法改變，因此地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報，就是對觸發(fā)條件的預(yù)報，也就是說對一個地區(qū)（鄉(xiāng)鎮(zhèn)）而言，前期累計降水的正確評價和對未來強(qiáng)降水的正確預(yù)報是地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報的關(guān)鍵。從1991—2010年林州、安陽縣日降水大于等于30 mm的詳細(xì)情況來看，對照地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生情況，可以發(fā)現(xiàn)，大于30 mm的降水日數(shù)遠(yuǎn)小于地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生次數(shù)，因此說引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主要是強(qiáng)降水，一次強(qiáng)降水，能誘發(fā)多處（次）地質(zhì)災(zāi)害，而同對于一次降水，不同地區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的程度也不相同，也就是說不同地區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的臨界值不同。例如：1996年8月3—4日，安陽市中西部普降大暴雨，林州市8月4日降水量192.5 mm，林州的紅旗渠等地先后12處發(fā)生了山體滑坡，紅旗渠部分渠段被山洪沖毀或被泥石流淤滿，林州市后峪村被山洪沖的面目全非。

把引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的降水分為當(dāng)日強(qiáng)降水型（前72 h降水不足10 mm）和累計降水型，表4給出了兩型降水與地質(zhì)災(zāi)害的統(tǒng)計關(guān)系。

3 地質(zhì)災(zāi)害等級劃分及預(yù)報

3.1 地質(zhì)災(zāi)害的等級劃分

按照國家氣象中心關(guān)于地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報預(yù)報等級的劃分標(biāo)準(zhǔn)，將安陽地質(zhì)災(zāi)害分為5個等級：1級為可能性很小；2級為可能性較小；3級為可能性較大；4級為可能性大；5級為可能性很大。同時考慮到前文中對地質(zhì)災(zāi)害的分型，特大型在20年中僅發(fā)生了2次，當(dāng)作小概率事件，在預(yù)報中不予考慮；大型對應(yīng)5級；中型對應(yīng)4級；小型對應(yīng)3級；而3級以上為對外發(fā)布級別，1級和2級只在預(yù)報時作參考。也就是說，在預(yù)報5級時，要考慮大型地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)的可能性較大，預(yù)報4級時中型地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)的可能性較大，預(yù)報3級時小型地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)的可能性較大。

3.2 地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報判別和流程

引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害需要充足的水源動力將泥土運走，同時考慮到前期降水量達(dá)到一定值，水分的滲透使地表變得疏松，一次再發(fā)性中等強(qiáng)度的降水也會引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。因此，將地質(zhì)災(zāi)害分為當(dāng)日強(qiáng)降水型和累計降水型。建立地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報判別式：

z=∑R+（R12+R12-24）

其中，z為地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報等級；∑R為前72 h累積雨量（從前期站點報文中提取）；R12為未來12 h降水預(yù)報編碼（從當(dāng)日本站對省臺所發(fā)指導(dǎo)報文中提取，下同）；R12-24為未來12～24 h降水預(yù)報編碼（提取方法同上）。判別式中各變量由程序自動識別，運算結(jié)果直接輸出為地質(zhì)災(zāi)害等級。并規(guī)定，一是未來無降水不報；二是未來有降水時只考慮報文中的04、08、09、10、11、12（說明：03和07為穩(wěn)定的陣雨和小雨，不考慮，04為雷陣雨，時空分布不均勻，有可能產(chǎn)生局地的強(qiáng)降水，雖然范圍可能不大，但考慮到服務(wù)效果應(yīng)盡量不漏報，所以適當(dāng)考慮）；三是前72 h累計雨量不足10 mm（當(dāng)日強(qiáng)降水型）時前期雨量不考慮，只考慮未來的預(yù)報；四是前72 h累計雨量大于等于10 mm時（累計降水型），2項綜合相加判別z=∑R+（R12+R12-24），其中，z為地質(zhì)災(zāi)害等級；∑R為前72 h累計雨量（從前期站點報文中提取）；R12為未來12 h降水預(yù)報量，R12-24為未來12～24 h降水量。

4 程序設(shè)計

實現(xiàn)在《安陽新一代天氣預(yù)報業(yè)務(wù)流程系統(tǒng)》下資料自動提取，自動運行，預(yù)報結(jié)果自動化化輸出。一是從前期各站報文中自動提取前54 h雨量（或手工輸入鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動雨量站點前72 h雨量資料）并求合計。二是校對前期雨量，缺報或網(wǎng)絡(luò)不通時人為的手工補(bǔ)齊資料。三是從當(dāng)日對省臺的指導(dǎo)報報文中提取未來12、12～24 h降水預(yù)報報文，提取遇故障時手工輸入。四是綜合判別運算。五是輸出地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報結(jié)果。六是把預(yù)報結(jié)果在相應(yīng)的地理位置上閃動警示（圖2）。

說明：如果輸入的過去雨量和預(yù)報是縣局的資料，程序輸出的結(jié)果為大型地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)的預(yù)報級別，對外發(fā)布時對中型和小型地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)的預(yù)報應(yīng)逐級遞減一個級別。如果輸入的為鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動雨量站的資料，程序輸出的結(jié)果即為那個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的預(yù)報結(jié)果。

5 預(yù)報檢驗

2011年5—9月，預(yù)報無3級以上地質(zhì)災(zāi)害，實況安陽區(qū)域內(nèi)未出現(xiàn)3級以上地質(zhì)災(zāi)害。

2012年7月29日發(fā)布林州和安陽縣西部4級地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警。實況是7月30日至8月1日，林州地區(qū)出現(xiàn)暴雨，局部大暴雨天氣過程。大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨量都超過了100 mm，達(dá)到大暴雨量級，最大降雨中心出現(xiàn)在臨淇、茶店、五龍3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，雨量分別為236.6、231.7、212.0 mm。實況是林州臨期、五龍和安陽縣銅業(yè)發(fā)生不同程度山體滑坡災(zāi)害。

2013年7月7日預(yù)報8—14日林州和安陽縣西部3級地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警，實況是從8日20：00至9日6：00，林州的五龍鎮(zhèn)和馬安腦降水分別達(dá)到74.0、62.3 mm，林州市馬安腦發(fā)生山體滑坡，部分路段被毀壞。

2014年未預(yù)報3級以上地質(zhì)災(zāi)害，實況是安陽區(qū)域內(nèi)未發(fā)生3級以上地質(zhì)災(zāi)害。

6 結(jié)語

系統(tǒng)應(yīng)用了鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動雨量站的降水資料，使預(yù)報更精細(xì)化；運行后能夠直接輸出地質(zhì)災(zāi)害的分級預(yù)報結(jié)果，使預(yù)報定量化，減少了每個預(yù)報員之間的人為預(yù)報偏差；系統(tǒng)運行方便快捷，為預(yù)報員節(jié)約了時間。

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