貴州省強降雨誘發地質災害氣象預警指標及應用研究

李陽春 操麗 崔軍輝

1. 貴州省地質環境監測院 貴州 貴陽 550000 ；2. 武漢中地云申科技有限公司 湖北 武漢 430074

1 資料來源及處理

1.1 地質災害災情調查資料

研究期間收集的各項資料，來源于2015年到2020年，在貴州省由于強降雨引發的地質災害，其中房屋倒塌的資料，來源于貴州省民政局和貴州省氣象局氣象資料年報表備注欄的災情紀要當中的相關內容。貴州省東靠湖南，南臨廣西，西接云南，北臨四川和重慶，東西長度約595km，南北相距約510km，地處中低緯度是云貴高原東側斜坡地帶，地貌是屬于中國西部高原。從貴州省國土總面積以及山地面積丘陵面積等多項指標進行分析，它的總面積為1767km2三地面積占到總體面積的87%，以上丘陵面積占到總面積的10%左右，平均面積僅僅占總面積的3%左右。調查資料可以看出，貴州省，以山地為主，大部分的地區的地表切割密度和深度都非常大。貴州省的土壤面積是1591100km2，占到全省土地面積的90%。它的地帶性土壤屬于中亞熱帶常綠闊葉林紅壤和黃壤地帶。貴州的巖石分布特征表現為以沉積巖的分布最為廣泛，而且發育最佳，除此之外火成巖的巖石種類最多，但是分布比較零星，電子眼的設置雖然不多，但相當于主要分布在東南地區。從地質構造的角度進行分析，貴州省的大地構造位置，在貴州省區域地域自治當中，就已經進行了詳細的描述。貴州地區在不同的時期，分別位于武陵區造山帶內帶加里東期造山帶內帶，外帶前陸燕三期造山帶前陸的位置，是由此我們可以看出貴州地區的地質特征，地質的演化以及發展都受到武陵旋回氣的控制。

1.2 地質災害信息資料

地質災害隱患點信息，地質災害易發區的劃分資料，均來源于貴州省水利廳、貴州省氣象局。本次項目針對貴州省的地質災害信息資料的相關內容進行探討，在研究的過程當中主要研究誘發滑坡的地形條件以及降水的條件等多項內容，并以地形條件，降水條件作為研究的基礎，對貴州省的相關土質滑坡和精細化預警模型進行分析。主要針對貴州省強降雨誘發地質災害氣象預警指標的相關內容進行探討[1]。

1.3 氣象資料處理

此次研究過程分析的氣象資料，來源于2015年到2020年貴州省境內逐日降水量質量的相關內容，這些數據來源于貴州省氣象局以及貴州省氣候檔案館。貴州是亞熱帶地區的一個省份，具有氣候溫和與涼沖配的特點，而且它光照適中是亞熱帶濕潤季風氣候。從貴州的氣象水文的角度進行分析，由于貴州省的地形本身具有地勢高差大，地形復雜的特點，所以它的氣候受其影響，也復雜多變。從平均氣溫的角度分析，貴州各地年平均氣溫在12℃到18℃之間。最高氣溫出現在7月份，最低氣溫出現在1月份極端最高的氣溫是在34℃以上。通過對貴州地區的氣候條件以及氣候特點進行分析，可以發現，貴州降水水汽主要來自孟加拉灣和南海，這兩股暖濕氣流在貴陽的麻江一帶相會并形成非常豐富的教育。所以貴州地區存在與日多的特點而且時空分布不均勻，一般情況下降雨都分布在5月份到7月份之間，主要為陣性降雨以及暴雨，該時間段的降雨量達到全年的75%以上。11月份到4月份的降水量會明顯減少，該時間段的降雨量僅占年降水量的5%左右。貴州地區之所以會出現各種氣候災害，其主要原因是它的日照少，陽光資源不充足。而且經常會由于倒春寒，伏旱洪澇，冰雹，秋風，連云雨等自然氣候而引發各種類型的災害，這些由氣候引發的災害主要有泥石流，滑坡，崩塌，水土流失等等。

1.4 數據處理

地質災害的發生并不是一次強降雨就可以造成，所以工作人員針對一次降雨的相關數據進行分析，不會得到與地質災害相關的數據，單憑一天或者一次的降雨量，判斷地質災害是否發生是極其不科學的。通過對不同時期地質災害的發生數據和相關信息進行分析。可以發現在歷史上經常出現當天降雨量很小，但也同時出現地質災害的情況，其主要原因是在降雨量小的前幾天已經出現連續強降雨的情況，從而在一定程度上為地質災害的發生奠定了基礎，使得地質災害發生的概率不斷提升，就算當天的降雨量很小，也不能避免地質災害的出現。所以工作人員在以降雨量作為基礎分析和判斷地質災害發生的可能性時，需要采用一段時間的當天降雨量，乘以當天有效降雨系數，從而獲得有效降雨量的相關數據之后，再針對地質災害的相關數據和信息進行判斷。以地質災害發生的次數以及地質災害發生前降水量，地質災害發生時間與降水的時間距離等多項數據作為基礎，對災害的相關內容進行分析，可以發現距離災害發生的時間間距越長，地質災害就越不可能受降雨量的影響。所以為了客觀地反映前期降水量對地質災害事件發生產生的影響進行探討，工作人員需要以相關的計算模型作為基礎，計算有效降雨量。

2 結果分析

2.1 確定與地質災害發生密切關系的有效降雨量指標

對國內外眾多資料進行收集，并結合貴州省歷年地質災害災情進行分析，可以發現除人為因素干擾以及地殼運動而引發的地質災害之外。大部分的地質災害發生，主要因素就是強降雨。特別是對一些特定的區域或者固定的區域地質環境來說，這些地質環境具有一定的特殊性，所以一旦出現強降雨的情況之后，當有效雨量累積到一定的房子，就會出現不同程度的地質災害問題。由此我們可以認為對這些特定區域的地質災害進行預測，可以通過分析有效降雨量和獲取準確的分析數據。當然臨界有效降雨量的確定還需要相關工作人員通過收集有效降雨日數以及有效降雨系數等多項指標，確定在下為我們針對有效降雨日數和有效降雨系數以字母n和a代表。

選取2015年到2020年以來貴州省重大降雨過程當天和前10天降雨實況和人員傷亡，山體滑坡發生的是數量進行統計和分析，可以發現歷年的地質災害發生時，降水天氣過程持續7天以上的數量并不是非常多。而且事實上從影響貴州省歷年汛期降水天氣的系統來看，降水天氣系統維持天數很少有超過8天的情況。

其實在不同的地點和時間，地質災害在發生之前的7天和8天，9天和10天不同的有效降雨量累積數據存在一定的規律，而且這些規律表現為有效降雨量累計值的差異非常小。所以從這些數據當中，我們也可以看出對貴州省地質災害造成影響的降雨量，主要是當天以及前7天的降雨量，如果再往7天之前的降雨量進行分析，這些降雨量的數據和信息，對地質災害的分析作用非常小，可以忽略不計，所以我們可以以n=7對降雨量進行計算[2]。

有效降雨量系數a的確定需要以研究期間的降水天氣過程當中，當日降水量以及7天前不同的a值有效降雨量與當時對應的地質災害數進行分析，將不同的點帶入到相應的數值之后，得到a的具體數值。

2.2 強降雨誘發地質災害有效降雨量預警指標等級劃分

通過上面的分析我們可以發現，在對誘發地質災害的教育指標進行分析時，以有效降雨量作為基礎，并將其帶入到數據及公式當中，可以獲得相應的研究結果。而且通過對研究結果以及數據分析的結果進行分析，可以發現當有效降雨量大于100mm時，會出現地質災害的問題，當有效降雨量達到346.1mm時，地質災害問題最為嚴重，一旦發現有效降雨量達到這一指標，那么現場工作人員就需要進行地質災害的預報預警，并通過結合氣象預報降雨的等級劃分之后，將不同的降雨量作為不同地質災害危險的閾值總額，以有效降雨量作為強降雨誘發地質災害氣象預警指標的相關數據。

將有效降雨量，預警指標等相關內容收集之后，工作人員還需要以這些數據以及強降雨誘發地質災害的類型進行等級劃分。通過對收集到的數據進行研究以及探討，可以發現以有效劑量的臨界法制作為基礎，將貴州省地質災害氣象預警的實際發生情況以及設計指標可以分成4個等級，分別為紅色預警，橙色預警，黃色預警和藍色預警。具體如表1所示。

表1 預警指標等級劃分

上文已經針對貴州省地質災害隱患點的分布情況，以及歷史上發布災害的相關資料，進行了簡單的探討，可發現貴州省地質災害分布的區域具有明顯性的特征而且地質災害的隱患點比較集中，這些隱患點發生地質災害的概率相對較高。但是一些不易發生地質災害問題的區域及地質災害發生的程度不盡相同，統一有效的降雨量指標，在不同容易發生地質災害的區域發生地質災害的概率以及危害的程度具有較大的差距，所以為了更好地對不同地區的地質災害，容易發生區域的預警等級進行反應以及區分工作人員需要對降雨強度下發生地質災害的可能性大小進行定性判斷[3]。

2.3 強降雨誘發地質災害有效降雨量預警指標的檢驗與應用

在2016年到2020年期間出現重大天氣事故之后，相關工作人員針對強降雨的相關指標進行了檢測，共出現12次預警。其中藍色預警有7次，黃色預警有5次，在7次藍色預警當中有8處位置出現山體滑坡，共出現8次房屋倒塌的情況，共轉移了201人，成功避讓給22人出現了直接損失的情況，直接損失金額為247萬元，避免財產損失為135萬元。黃色預警次數為5次，在黃色預警出現之后共出現10次山體滑坡的情況，期間，有18間房屋倒塌的情況，有2731人緊急轉移人數為72人，避免損失財產有127.8萬元。從以上數據當中我們可以看出預警指標的應用可以通過氣象局部門未來24小時的降雨預警數據以及實際的降雨數據計算出有效降雨量，結合不同地區的地質災害區域易發的等級判斷強降雨誘發地質災害的空間范圍以及可能性的大小，從而避免直接經濟損失以及人員傷亡。

3 問題與思考

貴州省地質災害隱患存在點多面廣的情況，因為它的隱患點所處的地形地方變化非常大，再進行實際管理的過程當中，我們通過收集隱患點采集信息之后，可以發現整體的數據收集情況，并不是非常的有效，最終統計的數據由于數據和信息不夠，全面部分在其資料沒有得到有效的收集，特別是出現的時間也不夠準確。除此之外通過對搜集到的數據進行分析，可以發現雨量的分布不夠密集，降雨量變化的相關數據差距相對較大。所以本文在進行分析時，雨量資料主要是根據災害點附近區域的自動降雨數據收集器進行分析，所以具體的數據與災害點真實的雨量存在一定的出入[4]。

為了獲得更加準確的數據以及信息，從而提高強降雨誘發地質災害氣象預警指標及應用研究的效果。在地質災害隱患點加密建設氣象觀測站，具有極高的必要性，當然在對各種類型的設備進行安裝，以及觀測站的建立。除此之外，還需要通過安裝雨量觀測以及土壤濕度觀測的設備對災情的相關資料進行及時收集，從而了解強降雨誘發地質災害期的相關因素和指標。