云南省地质灾害预报预警模型方法.pdf

第 1 7 卷第 1 期 2 0 0 6 年 1 月 中国地质灾害与防治学报 T h e C h i n e s e J o u rna l o f G e o l o g i c a l H a z a r d a n d C o n t r o l Vo l . 1 7 No . l J a n. 2 0 0 6 云南省地质灾害预报预警模型方法 张红兵 云南省地质环境监测总站， 云南 昆明6 5 0 2 1 6 摘要 根据云南省地质灾害综合研究成果， 作者架构了云南省地质灾害预报预警模型方法。认为， 影响地质灾害活动 的因素是气象、 地理、 地质因素， 相互交织， 自然与社会因素相互叠加。地质灾害系统是一个开放的、 复杂的灾害系统。 在对影响地质灾害发生因素分析的基础上， 可以利用相应的预测模型， 对给定区域内发生地质灾害的危险度做出预 测。建立模型的程序是 1 区域地质灾害综合调查; 2 研究区域内地质灾害分布与地形 高程、 坡度 、 水系、 工程地 质岩组、 地质构造形迹、 人类工程活动、 降雨量分布和地震活动的统计分析; 3 创建概念模型和数学模型; 4 确定危 险度指数和预报等级。 关键词 地质灾害; 预报预警; 模型; 危险度; 云南省 文章编号 1 0 0 3 - 8 0 3 5 2 0 0 6 0 1 - 0 0 4 0 - 0 3中图分类号 P 6 4 2 . 2文献标识码 A 1 引言 根据国土资源部和中国气象局开展地质灾害气 象预警工作的经验， 云南省从 2 0 0 4年开始地质灾害 综合研究， 建立了地质灾害预报预警模型， 并实施地 质灾害气象预警预报。 2‘ 基本认识 为了架构地质灾害预报预警模型， 首先需要分析 云南省地质灾害的特点及需要解决的主要问题。 2 . 1 滑坡、 泥石流、 地面塌陷、 地面沉降、 地裂缝和石 漠化是云南省地质灾害的主要类型。其中， 滑坡、 泥 石流灾害点多面广、 活动强烈、 突发性强， 是造成人民 生命财产损失、 制约经济社会发展的主要灾种， 也是 地质灾害防治的主要对象。因此， 需要建立针对滑坡 含崩塌 、 泥石流进行的地质灾害预警预报模型。 2 . 2 影响滑坡泥石流活动的因素是气象、 地理、 地质 因素， 相互交织， 自然与社会因素相互叠加。滑坡泥 石流系统是一个开放的、 复杂的灾害系统。尽管影响 滑坡泥石流活动的因素十分复杂。但根据各种影响 因素的属性可以将之分为 2 大类 一类是由地形、 地 质要素构成的静态影响因素。它们决定了一个地区 在自 然状态下滑坡泥石流的易发性和周期性[ ’ 」 ; 另一 类是以降雨、 地震和人为工程活动为主的动态影响因 素。它们决定了滑坡泥石流活动在空间和时间上的 随机性。在对两类条件综合分析的基础上， 可建立相 应的预报模型。因此， 研究区内有详实的地质灾害综 合调查资料是建立模型科学性和合理性的基础。 鉴于以上认识， 在构建地质灾害预警预报模型 时， 提出几个与模型相关的数学参数。 2 . 2 . 1 危险度指数反映一个地区在一定时间内发 生地质灾害可能性大小的量化指标。即地质灾害预 警等级的量化表达〔 ’ 〕 。 2 . 2 . 2 地质灾害易发指数是一个跟历史灾害强度 历史灾害规模、 历史灾害密度 和下垫面影响因素 岩组类型、 活动断裂、 地形条件、 植被条件 的函数。 2 . 2 . 3 地质灾害周期系数反映由风化作用、 应力 变化、 太阳活动等导致的地质灾害周期性变化。 2 . 2 . 4 扰动系数反映人类工程活动对地质环境的 扰动， 从而加重地质灾害发生的指标。 2 . 2 . 5 降雨作用系数反映降雨触发滑坡、 泥石流 的指标。 2 . 2 . 6 地震作用系数反映地震触发地质灾害的 指标。 3 模型建立 3 . 1 预报单元确定 初步确定的预报单元有3 种 栅格、 小流域、 县级 行政区。通过对数据精度、 数据管理、 成果应用等方 面的对比， 确定县级行政区为预报单元。全省共划分 为 1 2 8 个预报单元。 收稿日期 2 0 0 5 - 0 9 - 2 1 ; 修回日期 2 0 0 5 - 0 9 - 2 4 作者简介 张红兵， 硕士， 高级工程师， 国家注册监理工程师， 从事地质灾害防治工作. 第 1 期张红兵 云南省地质灾害预报预警模型方法 3 . 2 预报模型建立 由于滑坡泥石流灾害系统在信息上具有开放性、 不确定性、 非线性和动态性， 各种因素对滑坡泥石流 的影响 或“ 贡献” 难以用明确的数学关系来描述。 因此给数学预测模型的构建带来很大困难。针对上 述特点， 在以往对地质灾害调查研究成果分析的基础 上， 根据指数法建立地质灾害预测模型。 KRZ Y KRZ M KRZ 无地震影响或降雨影响大 于地震因素 yM 地震因素大于降雨影响 M Y Y1 M Y r‘IIJ、ra、 -- 平 式中 W 预报单元危险度指数; K 地质灾害周期系数; R 扰动系数; 2 地质灾害易发指数; Y 降雨作用系数; M 地震作用系数。 各项参数确定的原则如下。 3 . 2 . 1 地质灾害周期指数 K 通过对预报单元内 地质灾害进行时间序列分析确定， 取值0 . 9 一 1 . 1 o 3 . 2 . 2 扰动系数 R 根据县域内陡坡耕植的面 积、 在建公路里程、 矿山数量及占地面积、 在建水电工 程数量及占地面积综合确定， 取值 1 一 1 . 2 0 3 . 2 . 3 地质灾害易发指数 Z 通过对云南省已完 成3 7 个县的地灾调查与区划和 1 9 9 0 完成的 云南省 地质灾害调查及对策研究报告 成果进行综合整理， 对地形 高程、 坡度 、 水系、 工程地质岩组、 地质构造 形迹等指标， 按加权指数法计算， 得出预报单元的易 发指数。该值的理论取值范围0 一1 。经过计算， 全 省地质灾害易发指数区间0 . 4 8 - 0 . 9 2 表 1 0 表 1 云南省县级行政区滑坡泥石流易发性分类 T a b l e . 1 S u s c e p t i b i l i t y c l a s s e s o f l a n d s li d e s , d e b r i s fl o w s 加e a c h c o u n ty o f Y u n n a n P r o v i n c e 易发指数 2 包含的县级行政区 0. 810. 9 2 0. 6 40. 8 1 0. 4 8一0. 翻 德钦、 维西、 香格里拉 中甸 、 贡山、 福贡、 沪水、 兰坪、 丽江、 宁菠、 永胜、 云龙、 绥江、 永善、 大关、 盐津、 彝良、 威信、 镇雄、 昭通、 巧家、 鲁甸、 会泽、 东川、 禄劝 、 富民、 寻甸、 武定、 盈江、 梁河、 陇川、 巍山、 南涧、 景东、 镇沉、 墨江、 云县、 双柏、 新平、 元江、 红河、 绿春、 元阳、 金平、 个旧、 河口、 凤庆、 昌宁 华坪、 剑川、 洱源、 宾川、 漾澳、 大理、 鹤庆、 祥云、 弥渡、 永平、 易门、 峨山、 通海、 华宁、 宣威、 麒麟、 沾益、 石屏、 屏边、 蒙 自、 建水、 开远、 马关、 麻栗坡、 潞西、 龙陵、 腾冲、 施甸、 隆阳、 双江、 镇康、 永德、 耿马、 水富、 临沧、 沧源、 禄丰、 大姚、 姚安、 南华、 牟定、 永 仁、 楚雄、 元谋、 西山、 安宁、 景谷、 普洱、 江城、 西盟、 澜沧、 宜良、 西畴、 富源 思茅、 孟连、 劫海、 景洪、 动腊、 陆良、 师宗、 罗平 、 官渡、 盘龙、 五华、 呈贡、 晋宁、 石林 路南 . 篙明、 江川、 澄江、 红塔 玉溪、 弥 勒、 沪西 、 广南、 丘北、 砚山、 文山、 富宁、 马龙、 瑞丽 3 . 2 . 4 降雨作用系数 Y 理论上 Y 1 。确定较复 杂。不但要考虑地质灾害发生时的天气状况， 还要考 虑不同地区的各种天气的重现率。 通过对已有灾害点资料进行筛选， 选出资料较全 的9 5 1 次滑坡 一次滑坡灾害可能有多个滑坡点 和 5 0 2 条泥石流沟进行降雨关系分析。泥石流除个别 为冻融、 溃坝形成外， 绝大部分泥石流由降雨诱发。 滑坡与降雨的关系复杂。群发式滑坡与暴雨关系密 切， 通常由暴雨诱发 前期由降雨导致土体饱水过 程 ， 单体滑坡与暴雨过程关系不突出， 但与一个时间 段内的降雨相关性较好。因此， 在确定降雨诱发地质 灾害的关系判据时， 分为2 类 即是强降雨判据， 是时 段内降雨总量判据。由于建立判据的资料来源于全 省， 在应用于不同预报单元时还应对预报单元内的降 雨资料进行概率分析。通过对各个县1 9 6 1 一 2 0 0 〕 年 降雨资料的综合分析， 确定各个县的降雨作用系数。 以云南省新平县降雨作用系数举例 表2 . 3 . 2 . 5 地震作用系数 M 对地震诱发的次生地质 灾害调查表明， 地震可直接诱发崩塌、 滑坡、 地裂缝、 塌陷等地质灾害。1 9 年丽江“ 2 . 3 “ 7 级地震诱发4 2 个崩塌、 1 0 7 个滑坡、 大量地裂缝、 1 个塌陷。诱发的 灾害主要位于烈度V a 度及以上的区域。地震诱发的 崩塌、 滑坡统计表明 珊度区1 8 . 3 个/ 1 0 3 k 时、 珊度区 5 7 . 4 个/ 1 0 3 k m , I X 度区6 9 . 3 个/ 1 0 3 k m z 。应用关联度 分析确定地震作用系数按 4 个级别取值， 无影响时取 0 不形成 w度区的地震 ; 有影响时， vi度区取值 1 . 5 5 , V 1 度区取值 1 . 9 3 , _ I X 度区取值2 . 1 8 . 3 . 3 预报等级 地质灾害预报预警按 3 级发布 即未来 2 4 h 地质 灾害预报指数 1 . 2 5 6 02 . 2 1 21 4 〕1 2 1 2 0 01 01 . 51 0.4 51 . 8 4 52 . 2 1 21 2 01 52 51 . 52 56 01 . 8印2 . 2 1 01 1 妻1 031 0 5 51 51 . 5巧 、5 01 . 8多5 02 . 2 1 0 31 0 5 1 53 01 . 53 0-7 01 . 8杂7 02. 2 89 383 9 5 81 51 . 51 57 01 . 83 7 02. 2 83 9 51 83 51 . 53 57 0 1. 8 3 7 0 2. 2 6、7 36〕so 1 02 51 . 52 57 01 . 8 7 0 2 . 2 6 弟8 0 1 83 51 . 53 57 01 . 8办7 02. 2 45李印1 53 51 . 53 5一7 01 . 87 02. 2 3 〕7 5 81 81 . 51 85 01 . 85 02. 2 3 0，7 51 83 51 . 53 57 01 . 8杂7 0 2. 2 3 02 53 51 . 53 59 01 . 83 9 02. 2 2 3 6 0 1 32 51 . 52 57 01 . 87 02. 2 3 0印2 03 51 . 53 5一9 01 . 8〕9 02. 2 3 02 53 51 . 53 59 01 . 89 02. 2 1 〕2 0 1 83 51 . 53 5一7 01 . 8李7 02. 2 2 02 53 51 . 53 5一00 1 .8 9 0 2. 2 4 结语 降雨过程的时间、 范围对预测精度有着至关重要 的影响。如果降雨预测精度很低， 虽然模型合理， 其 作用也是有限的。 随着政府对地质灾害预报预警工作的重视， 预警 方法、 技术的进步和预报精度的提高以及地质灾害监 测网络覆盖面的扩大、 防灾意识的增强， 地质灾害防 治工作必将逐步摆脱被动救灾的局面。 参考文献 [ 1 」 张红兵， 金德山. 影响云南省滑坡泥石流活动的几个 自 然因素〔 J l . 水文地质工程地质， 2 0 0 4 , 4 3 8 - 4 1 . [ 2 〕 刘传正. 区域地质灾害评价预警的递进分析理论与方法 [ 7 ] . 水文地质工程地质， 2 0 0 4 , 3 1 4 1 一 9 . A m o d e l u s e d f o r g e o l o g i c a l h a z a r d p r e d i c t i o n i n Y u n n a n P r o v i n c e Z H A N G H o n g - b i n g G e n e r a l S t a t i o n o f G e o - e n v i r o n m e n t M o n i t o ri n g o f Y u n n a n P ro v i n c e , K u n m i n g 6 5 0 2 1 6 , C h i n a A b s t r a c t A c c o r d i n g t o t h ep r a c t i c eo f g e o - h a z a r d s p r e d i c t i o n i n Y u n n a n P r o v i n c e ， a m o d e l o f e a r l y - w a rni n g f o r g e o - h a z a r d s i s i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r . T h i s m o d e l c o n s i d e r s t h e f a c t o r i n fl ue n c mg g e o l o g y a n d i n t e r l a c e d n a t u r a l a n d s o c i a l f a c t o r s ，b e c a u s e g e o - h a z a r d s g e o l o g i c a l h a z a r d s , s u c h a s w e a t h e r , g e o g r a p h y , a r e v e ry c o m p l e x ，t h e r i s k o f g e o - h a z a r d c a n b e p r e d i c t e d u s i n g c o r re s p o n d i n g e a r l y - w a rn i n g m o d e l o n t h e b a s i s o f a n a ly z i n gt h e i n d u c i n g f a c t o r s o f g e o - h a z a r d s . o f e s t a b l i s h i n g t h emo d e l s u c h i s①c o m p r e h e n s i v e i n v e s t i g a t io n o f r e g i o n a l g e o - h a z a r d ; ②d i s t r i b u t i o n o f g e o - P r o c e d u r e s h a z a r d a n d i 汕 u e n c t n gf a c t o r s ,a s l a n d f o r m a l t i t u d e a n d d e g r e e o f s l o p e ， s t ru c t u r e , r a i n f a l l ， e t c ; O s e t t i n g u p c o n c e p t u a l m o d e l a n d m a t h e m a t i c a l wa rn ing. h y d ro g r a p h i c a l n e t , s o i l s a n d ro c k s , g e o l o g i c a l m o d e l ; g r a d i n g r i s k d e g r e e a n d i s s u i n g e a r l y - K e y w o r d s g e o l o g i c a l h a z a r d ; p re d i c t i o n a n d p re w a r n i n g ; m o d e l ; r i s k f a c t o r ; Y u n n a np r o v inc e 本刊加入“ 万方数据一数字化期刊群” 的声明 为了实现科技期刊编辑、 出版、 发行工作的电子化， 推进科技信息交流的网络化进程， 我刊现已人网“ 万方数据一 数字化期刊 群” 。为此， 向本刊投稿并录用的稿件文章， 将一律由编辑部统一纳人“ 万方数据 一 数字化期刊群” ， 进人因特网提供信息服务。 凡有不同意者， 请另投它刊。本刊所付稿酬包含刊物内容上网服务报酬， 不再另付。 “ 万方数据一 数字化期刊群” 是国家“ 九五” 重点科技攻关项目。本刊全文内容按照统一格式制作。读者可上网查询浏览本 刊内容， 并征订本刊。 中国地质灾害与防治学报 编辑部