韶关市地质灾害气象预发报预警工作实施方案.doc
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1、韶关市地质灾害气象预报预警工作实施方案一、前 言 根据国土资源部中国气象局关于联合开展汛期地质灾害气象预报预警工作的通知(国土资发2003229号)等文件精神,韶关市国土资源局和韶关市气象局初步定于2007年7月起联合开展地质灾害气象预报预警工作,双方按照“全面合作、优势互补;多层推进、注重实效;资源共享、共同发展”的原则,开展合作和为社会公众服务。 通过对我市地质环境条件特征及气候特点分析,汛期地质灾害的发生主要与降雨过程和降雨强度密切相关,以降雨诱发的地质灾害在各县(市、区)均有分布,易发地质灾害主要分布在花岗岩、变质岩区。这种特定地质环境条件复杂多样,以及受灾害性气候影响,决定了我市地质
2、灾害点多面广、活动频繁、危害严重的特点。其中,降雨诱发的灾害类型崩塌、滑坡、泥石流是我市地质灾害的主要灾种,也是威胁最重、损失最大的灾种。到2006年底,通过县市地质灾害调查与区划查明的地质灾害点5330处,而主要与降雨诱发有关的地质灾害达4904处,其中包括崩塌1286处、滑坡3497处、泥石流121处,此类灾害占全市各类地质灾害总数的92%左右。上个世纪九十年代以来,由于我市经济建设迅速发展和人类工程活动加强,地质灾害的频繁发生给许多地区经济建设和人民生命财产造成较为严重的损失:据不完全统计,从1990年至2004年期间,由于人类工程活动的加剧,地质灾害呈明显上升趋势,全市发生较大规模地质
3、灾害就有数百起,共导致205人死亡,44人受伤,损毁房屋1500间,损毁或淤埋农田23000亩。最近两年,地质灾害更加严重。2005年6月,新丰、翁源、曲江普降暴雨,仅新丰县发生各类地质灾害1880处,造成7人死亡8人失踪,直接经济损失2.4亿元。2006年7月,乐昌、乳源、曲江普降暴雨,仅乐昌市发生各类地质灾害2750处,造成29人死亡31人失踪,直接经济损失5.3亿元。尽快开展地质灾害气象预报预警工作,最大限度地避免或减轻因地质灾害造成的人员伤亡和财产损失意义重大。(一)地质灾害气象预报预警的目的和依据 1、目的 为了有效减轻和避免地质灾害造成的损失,维护人民生命和财产安全,促进我市社会经
4、济可持续发展,韶关市国土资源局和韶关市气象局暂拟于2007年6月1日10月31日,以后从每年4月10月,联合开展汛期地质灾害气象预报预警工作,并指定韶关市矿产资源与地质环境监测中心和韶关市气象台为地质灾害气象预报预警具体的技术业务单位。通过开展地质灾害气象预报预警工作,进一步推动全市各级地方政府对地质灾害防治工作的科学组织领导,增强全市公民的防灾减灾意识,提高地质灾害群测群防的自觉性、针对性和时效性,全面提升地质环境与气象因素耦合作用机制的科学技术研究水平,使我市地质灾害防治工作从过去分散的、被动应急的状况转变为有组织的、专门的、有预见性的工作,最大限度地减轻地质灾害对人民生命财产的危害,实现
5、地质灾害预报预警的科学化和信息服务的社会化。 2、依据 (1)法律法规 广东省地质环境管理条例(广东省第十届人民代表大会常务委员会,2003年7月25日)第十条:实行地质灾害预报制度,地质灾害预报由当地县级以上国土资源行政主管部门提出,报本级人民政府发布。地质灾害防治条例(中华人民共和国国务院令第394号,2003年11月19日) 第十七条:国家实行地质灾害预报制度。预报内容主要包括地质灾害可能发生的时间、地点、成灾范围和影响程度等。地质灾害预报由县级以上人民政府国土资源主管部门会同气象主管机构发布。(2)省、部有关文件 国土资源部、中国气象局关于联合开展汛期地质灾害气象预报预警工作的通知(国
6、土资发2003229号); 关于做好“地质灾害预报预警”信息反馈工作的通知(国土资源部办公厅文件,国土资厅发200380号); 转发国土资源部中国气象局关于联合开展汛期地质灾害气象预报预警工作的通知(粤国土资2003169号)。 (二)开展地质灾害气象预报预警的必要性、可行性和紧迫性 1、防灾减灾形势的迫切需要 我市地质灾害具有点多面广规模小和总体危害严重的特点。“九五”期间,平均每年发生突发性地质灾害13宗,死亡5人,伤16人,直接经济损失约3500万元。通过开展地质灾害气象预报预警工作,与构建地质灾害群测群防体系相结合,进一步强化广大群众的防灾意识和提高防灾知识水平,是防灾减灾形势的迫切需
7、要。 2、地质灾害的可预测性 根据我们近几年来对突发性地质灾害的分类统计,发现持续降雨诱发地质灾害占总发生量的92%。在降雨过程的中后期或局地单点暴雨达到临界值时而出现突发性群发型滑坡、泥石流等地质灾害,一般滑坡以小型居多。因此,通过气象的降雨预报与地质环境条件的耦合分析,进一步预报突发性地质灾害的发生和发展是完全可行的。 3、开展地质灾害气象预报预警基础条件已经具备 截止到2006年底,已完成了全市10个县(市、区)的地质灾害调查与区划工作。在受地质灾害威胁较严重的县(市)建立了较完善的群测群防监测预报网络,并相应地成立了地质灾害防治领导小组,一旦出现灾害性天气时,可以及时传达信息和组织监测
8、,落实预防措施,动态反馈灾情。以上工作为全市地质灾害气象预报预警区划图编制提供比较详实地质灾害基础资料,并在组织措施上可保证预报预警工作落在实处和产生效益。 在气象技术条件方面,我市已建成了一部新一代多普勒天气雷达,8个等效雷达应用终端组成的监测网;全市8个人工气象观测站和32个自动气象站等可及时探测和收集降水信息;气象部门具有实时发布天气预报业务的经验和较完善的技术流程;中尺度数值天气预报等业务系统已业务化,并有一定的定量预测降水的能力等,为全市地质灾害气象预报预警系统的研究和信息发布提供了强大的技术支撑。“十一五”期间,我市还将增设80多个自动气象站,探测时间1次/6分钟,站网密度逐步达到
9、1个/乡镇;建设风廓线雷达、GPS/MET水汽探测仪等设备。上述现代化建设提供了高时空分辨率的原始气象数据和预报产品,使开发分辨率高的短时定量降水预报系统成为可17二、地质灾害气象预报预警的总体思路 (一)技术路线依靠现代科学技术进步和气象现代化探测技术,在提高强降水和强对流天气的预报准确率的基础上,系统地、深入地研究气象诱发因素与地质灾害的相关关系,运用跨学科和交叉学科知识和技术,采用两种预报预警方法。一是基于模糊数学和人工神经网络的知识,建立起多源信息融合的自学习数学模型。二是把全市划分为若干预报预警区,形成全市地质灾害预报预警分区判据图,对每个预报预警区的历史滑坡泥石流事件和降雨过程的相
10、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,作为预警判据,具体操作是在得到次日降雨量预报数据后,对每个预警区叠加分析,据判据图初步判定发生地质灾害的可能性,对判定发生地质灾害可能性较大以上等级的地区,再结合前期过程降雨量数据、该预警区地质环境、生态环境和人类生活方式、强度等指标进行综合判断,从而对次日的降雨过程诱发地质灾害的空间分布进行预报预警。 (二)预报预警对象以强降水和连续性降水引发的崩塌、滑坡、泥石流等突发性群发型地质灾害作为预报预警的对象。 (三)预报预警类型 本次突发性地质灾害气象预警按时空
11、分布特征划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地质灾害将要发生的地域或地点。 时间预警是在空间预警的基础上,针对某一具体地域,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。 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)和诱发因素(如降雨、人为活动等)的迭加分析,控制因素是基本条件,相对是不变的,诱发因素在不同地区或同一地区的不同时段常常表现出极大差异,故预警结果代表一种发生趋向性。 (四)预报预警等级 在预报预警中灾情共被划分为5级,这是依据国际通用准则来进行划分的,各个预报预警级别主要由预报预警区的临界过程雨量值来
12、确定。其中1级和2级为提醒级;3级在预报中为注意级;4级在预报中为预警级;5级在预报中为警报级。 1级 可能性很小:启动重要地质灾害隐患点的群测群防巡查; 2级 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; 3级 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;4级 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;5级 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。 (五)预报预警时段与地域 预报预警时段:预报起始时间为每天晚上20:00(北京时间),分24小时及48小时两段; 预报预警地域:预报地域为韶关市行政辖区内的所有区域,重点关注韶关
13、市地质灾害区划中的地质灾害高、中易发区和重要地质灾害隐患点。 总之,我市地质环境类型复杂多样,气象条件时空差异大,总体上降雨丰沛,灾害性气候台风、暴雨等经常发生,受其作用影响,气象因素诱发地质灾害事件时有发生。但影响地质灾害的因素很多,一般斜坡岩土体含水状态与滑坡泥石流事件发生的对应关系也是复杂的。因此,需要加强预报预警区信息反馈工作,进而修正预报预警方法和预报预警区域的划分,提高预警结果准确性。三、地质灾害气象预报预警区划(一)分区原则分区原则主要有以下几点:1、降雨诱发滑坡、泥石流多在山地丘陵区的斜坡和沟谷区发生的,故地形地貌是首要条件,分区首先圈定在丘陵和山地的分布范围;2、由于区域分水
14、岭的两坡气象条件和生态环境不同,相应地质灾害的发育强度不同;3、考虑历史上降雨诱发地质灾害点的密度和发生频率的差异; 4、考虑地形坡度、地质构造和地层岩性的差异;5、考虑不同降雨强度出现的频率。 (二)地质灾害预报预警区的划分据以上分区原则,对全市地形地貌、地层岩性及构造、地质灾害分布基本情况进行分析,生成全市地形坡度图、地层岩组图、地质灾害分布图,再将以上三个图层叠加结合全省24小时雨量等值线图进行综合分析,按三个等级划出全市崩塌、滑坡、泥石流灾害易发分区图,将全市分为4个高易发区、5个中易发区和4个低易发区。 (三)地质灾害预报预警区临界雨量的确定 据统计,发现约三分之二的突发性地质灾害是
15、由于大气降雨直接诱发的或与气象因素相关。从成因上分析,区域性持续降雨或暴雨使地表松散堆积层饱水甚至达到饱和状态,孔隙水压力升高,相应抗滑力降低,从而导致坡体解体。 地质灾害是多种因素作用的结果,包括地质条件、气象条件、水文条件及人类工程经济活动等,故地质灾害具有自然和社会的双重属性,其发生具有一定的不确定性和不可预见性。但从统计学上分析,降雨与滑坡崩塌泥石流等灾害事件直接相关,具有一定的规律性,故地质灾害的发生是可以进行监测预警的。 分析发现,不同降雨过程与地质灾害之间具有一定的关系: 1、地质灾害事件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
16、到或超过此临界值时,泥石流和滑坡等地质灾害即可能成群出现; 2、不同地区具体一条沟谷的泥石流或斜坡产生变形运动的始发雨量不同,其间差异反映了地质条件、气候条件及植被条件等的差异; 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,滑坡多以小中型为主; 4、大型滑坡常在降雨过程后期或雨后数天内出现,主要是雨水渗入到深层滑动面有一个过程,使得坡体变形破坏滞后; 5、不同地区因地质地形条件的差异,其灾种类型具有一定的空间分布特点,反映在降雨诱发的灾种具有一定的地域性。 当一个区域内降雨量达到或超过某一量级和强度时,区域内就发生滑坡、崩塌、泥石流等灾害事件,我们把
17、这时的降雨量称为该区域的临界降雨量,它是气象预警的一项重要指标。临界降雨量按灾害种类划分为泥石流灾害临界降雨量和滑坡崩塌灾害临界降雨量等,当区域内灾点较少且缺乏相关资料时,不同灾种的临界降雨量可合并分析(即认为各个灾种的临界降雨量相等);按范围临界降雨量又可划分为单点灾害临界降雨量和区域灾害临界降雨量。地质灾害气象预警主要是根据天气预报资料比较明确地划定一定区域在一定时段内地质灾害将要发生的可能性大小,故在精度要求上,我们可以认为某一区域内的临界降雨量是相同的。 (四)预警目标区目前以区域性预警为主,预警目标区以县(市、区)为单位,随着工作不断深入将逐步考虑以下内容划分目标区:1、威胁山区的乡
18、镇、居民点;2、威胁重要工程如桥梁、水坝和电站等;3、威胁线状工程如公路、铁路、输油(气)管线和输电线路等;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。四、地质灾害气象预报预警模型和方法(一)预报预警模型的设计思路紧密结合韶关市地质灾害实际情况,在进行资料收集和实际考察的基础上,提出采用系统论方法将灾害体当作一个复杂的非线性动态系统进行研究。研究灾害预警模型的建立和解算方法。从突变模型和自组织临界模型出发分析灾害体的失稳机制,形成了如下三个预报预警模型: 1、非线性动态组织系统模型:地质灾害的孕灾环境、诱灾因素、承灾体与灾害风险之间是复杂的非线性
19、动态关联。 2、数据处理自组织模型:地质灾害的数据信息是动态变化,是不断更新的,所以数据的抽取和信息的优化具有一个自动组织数据的模型。3、模糊人工神经网络模型:地质灾害孕灾环境、诱灾因素、承灾体与灾害风险进行信息模糊优化处理,利用人工神经网络的学习功能,进行灾害的预警分析。(二)预报预警模型的建立地质灾害的许多环境因素是难以量化的模糊评语,如构造比较发育、地层岩性较坚硬等,而且地质灾害的最终评判结果也是发灾可能性的大小,这些,运用模糊数学的方法可以得到很好的解决。人工神经网络是一个高度复杂、非线性的动态分析系统,具有良好的模式辨识能力,几乎可模拟任何复杂的非线性系统,因而用神经网络模型模拟复杂
20、的地质灾害问题无疑可收到好的效果。在人工神经网络模型中用得较多的是BP网络模型。网络由输入层神经元、隐含层神经元和输出层神经元组成。同一层神经元之间不互连,不同层神经元间则全互连。实际工作中常要求在复杂的环境下进行,不可能把一切因素把握得十分准确。如果以各因素作为网络的输入神经元,以灾害发生的机率作为网络的输出,这样就存在矛盾样本,即输入相同而输出不同或输入不同而输出相同。为了处理矛盾样本,针对多个因素的情况构造基于二级模糊近似推论的人工神经网络,直接以各影响因素作为输入神经元,而以灾害发生的二级模糊近似推论结果作为网络的输出。因为网络的输出是灾害发生的二级模糊近似推论结果而不是简单的灾害结果
21、,故存在矛盾样本的可能性就大大减少了。信息扩散方法的模糊人工神经网络,其实质是通过对因素进行信息扩散从而将矛盾样本转化为非矛盾样本。通过对灾害的分析,掌握灾害的运行性态,对灾害未来的变化值进行预报。灾害变化主要受地质条件、气象水文条件等因素影响,但各种因素对灾害影响却无法用确切的定量关系描述,因而在分析和预报中建立顾及各因素的非线性数学模型比较困难,采用模糊近似推论后的隶属度,作为BP人工神经网络输出神经元对比值进行结果预报。按照灾害的类型确定灾害的控制和诱发因素,分别给予不同的权重,计算该区域的风险系数。利用已发灾害的情况统计记录,用神经网络反复演练每个控制和诱发因素的权重系数。最后对需要进
22、行预测的区域挂入控制因素和诱发因素值,则直接可以计算出该区域的各项发灾指标。神经网络法因为具有多输入,多输出的特点,所以可以按照多个输入因素,从而得到多个衡量指标,但是其准确性需要有大量的经验数据的存在,如果经验数据太少,它本身的准确性也就要降低。 (三)地质灾害预报预警模拟过程 1、地质灾害预报预警模拟 每天上午,韶关市气象台将前一日的全市各站降雨量实况(前一日08时至当天08时)传给韶关市矿产资源与地质环境监测中心,实况雨量从Micaps中读出,形成实况雨量文件。接下来,由气象台预报员在预报制作系统中制作未来24小时韶关市各地的降雨量预报,并形成预报雨量文件,将实况雨量文件与预报雨量文件传
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