黎川县突发性地质灾害气象预警研究
【Abstract】Meteorological early warning of geological disasters research in Lichuan County is through meteorological early warning of geological disasters research work carried out on the basis of a lot of the latest geological hazard data in " 1/50000 geological disasters survey project in Lichuan County"， using GIS technology combined with the geological and meteorological data analysis， establish conform to the actual situation of burst geological disaster early warning and forecasting mathematical model and early warning zoning， for disaster prevention and mitigation of the county to provide more scientific methods.
【Key words】geologic hazard； weather warning； Lichuan County
1 引言
地质灾害的形成除与地质条件有关外，降雨和人类工程活动都是很重要的诱发因素，单九生等研究发现滑坡的发生与近3天内的降水强度、过程降水总量、降水持续时间等关系十分密切（单九生等，2004）。气象因素诱发的地质灾害具有：区域性、群发性、同时性、爆发性、后续性和成灾大等特点（刘传正等，2004）。黎川县地质环境较为脆弱，人类工程活动比较频繁，区内地质灾害频发，社会经济发展与地质灾害的矛盾日益突出，如何有效预防地质灾害的发生并最大限度减少地质灾害给人类生活及经济发展造成的损失，正在引起全社会的广泛关注。为了更好地推动地质灾害防治工作，有效减轻和避免地质灾害造成的生命和财产损失，促进经济和社会的可持续发展。目前研究区内对降水和地质灾害两者之间的关系研究只停留在粗略的统计分析的基础之上，并且相关数据年代较久且不全面。本文通过在“黎川县1/5万地质灾害调查项目”所获得的大量最新地质灾害数据的基础上开展地质灾害气象预警研究工作，建立符合本区实际情况的突发性地质灾害预警预报数学模型及预警区划，可为全县防灾减灾提供科学依据，最终达到防灾减灾的目的。
2 区内地质及气象背景
2.1 地质背景
研究区地处江西省中偏东部，抚州市东南部，武夷山脉中段西麓。位于武夷断块隆升区与抚河谷地的上升区的交接部位。武夷山呈“弓”形环绕县域东部、南部，黎滩河由东向西横贯全区，形成了东南高，西北低，三面环山，西北开口的“撮斗”形。受以间歇性上升运动为主的新构造运动控制，区内地形起伏、河谷深切，高差显著，最大高差约1419m。大地构造单元为华南褶皱系（Ⅰ2）赣中南褶隆（Ⅱ3）武夷隆起（Ⅲ8）的中段，武夷山隆断束（Ⅳ21）的东侧（张兰庭等，1973）。区内地形形态总体复杂，呈现出地形坡度、坡形、坡向的多变性。由于地质环境条件复杂，地质灾害防治形势十分严峻，主要地质灾害类型为滑坡、崩塌、泥石流，其中以土质滑坡最为发育，且具有突发、频发、群发、点多面广等特点（聂智??，2015）。
2.2 气象背景
研究区地处中亚热带湿润季风气候区，气候温和湿润、雨量充沛、光照充足、四季分明。据黎川县气象局提供的有关资料（1957～2010年），多年年均降雨量1829.9mm。最大年份（1998年）降雨量2462.6mm，最小年份（1963年）降雨量1242.5mm；最大日降雨量320.0mm（1998年7月1日），最大时降雨量70.4mm（2006年6月25日），最大10分钟降雨量26.4mm；年均暴雨日数5.0天，最长连续降雨天数21天（1998年6月），过程雨量678.2mm，最长无雨日数37.0天。
大约每年3～6月为丰水期，10～12月为枯水期，其余月份为平水期。降雨量在时间分布上呈现明显差异，丰水期月均降雨量为枯水期的4.3倍，而丰水年降水量可达枯水年的2.0倍。降雨量在空间分布上受地形作用明显，东多西少，山区多平原少，具有随地形标高增高、降雨量增大的趋势。
3.1 地质灾害气象预警预报模型
地质灾害气象预警预报是研究在某一降雨强度作用于某一地质环境单元时发生地质灾害的可能性大小。结合省内现有地质灾害气象预警预报研究成果，具体方法是将降雨特征（用降雨诱发指数表征）与地质灾害敏感性（以地质灾害易发性表征），进行叠加分析，确定预警预报等级，建立群发型区域性地质灾害预警预报模型。
地质灾害气象预警级别评价指标采用如下公式：
H = Z×R
H --预警级别评价指数。用于评价预警级别，综合反映地质灾害发生的可能性与强度。
Z --基于降雨诱发的地质灾害敏感性，用地质灾害易发性表征，反映在相同降雨作用下各种地质环境条件发生地质灾害的可能性差异。 R --降雨诱发指数。反映不同降雨过程作用下发生地质灾害的可能性差异。
3.2 确定临界降雨量
地质灾害气象预警的临界降雨量是根据区内多年来地质灾害的成灾雨强研究确定，采用有效降雨量、当日降雨量2个指标。用有效降雨量综合表示前期降雨特征。有效降雨量用下式（单九生等，2004）计算：
式中：Pz--为某日有效降雨量；
Po--为当日降雨量；
Pi--为当i日降雨量；
λi--为当i日的影响系数，通过优化法取0.75；
以黎川县1998年、2002年和2010年群发性地质灾害的降雨资料为依据，分析有效降雨量和当日降雨量的关系，并得出相应的临界降雨量。主要方法为：以降雨特征值为横坐标，以灾害发生累加频率值为纵坐标，编制灾害发生累加频率曲线图，取累加频率曲线突变拐点对应的降雨特征值，作为预警状态的降雨特征值的临界值。见图1和图2，由此可以得到地质灾害发生时的临界降雨量界值，见表1。
3.3 确定降雨诱发指数
降雨诱发指数主要反映降雨强度。根据各降雨特征指标临界值（有效降雨量和当日降雨量）与各降雨特征指标实际值关系计算，采用如下公式：
R = n + Pr/LP
H --降雨诱发指数。
n --降雨特征指标实际值所处临界值区间对应的预警状态级别值。
Pr --降雨特征指标实际值。
LP --降雨特征指标实际值所处临界值区间的下限。
3.4 地质灾害气象预警级别划分
中国地质灾害预警级别划分为五个等级：1级、2级、3级、4级和5级，见表2（国土资源部等，2003）。
3.5 地质灾害气象预警区划
根据上述方法，分别计算出区内45mm和95mm日降雨量时的降雨诱发指数，利用Arcgis的空间分析功能，与地质灾害易发性分区数据进行叠加分析，确定3?、4级和5级预警的评价指数分别为：1.00～1.45、1.45～1.95和1.95～2.55，由此得出相应的地质灾害气象预警区划分析图，见图3和图4。
3.5.1 日降雨量≥45mm预警区划
对图3进行整合修饰，得出黎川县日降雨量≥45mm预警区划成果图，见图5。本降雨量级别在气象预警中相对降雨强度为最小。各预报区概况如下：
（1）Ⅴ级预报区。主要分布在县境东北部的厚村、华山和东、南部的熊村、德胜、樟溪等乡镇的部分区域，分布范围较小，该区总面积为322.07km2，占总面积的18.84%。该区为地质灾害高易发区，是区内年降雨量最大区域。防范地质灾害类型为滑坡、崩塌及泥石流。
（2）Ⅵ级预报区。主要分布在华山、洵口中、荷源、湖坊、中田、日峰、潭溪、熊村、社苹、樟溪、西城镇乡镇区域，分布范围最大，该区总面积为799.88km2，占总面积的46.80%。该区主要为地质灾害高-中易发区，年降雨量普遍大，是黎川县滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的多发地段。防范地质灾害类型为滑坡、崩塌及泥石流。
（3）Ⅲ级预报区。主要分布在日峰、龙安和荷源、中田及社苹等乡镇区域，分布范围较大，该区总面积为537.72km2，占总面积的31.46%。该区主要为地质灾害中易发区及低易发区，是黎川县境内年降雨量总体较小的区域。
3.5.2 日降雨量 ≥ 95mm预警区划
对图4进行整合修饰，得出黎川县日降雨量≥95mm预警区划成果图，见图6。本降雨量级别为95mm≤日降雨量<135mm，在气象预警中相对降雨强度较大。
（1）Ⅴ级预警区。主要分布华山、厚村、洵口、湖坊、荷源、熊村、德胜、潭溪、社苹、宏村、樟溪、西城和中田、龙安等乡镇，分布范围最大，该区总面积为1252.16km2，占总面积的73.26%。该区主要为地质灾害高易发区，防范地质灾害类型为滑坡、崩塌、泥石流。
（2）Ⅵ级预警区。主要分布在日峰南-龙安南-樟溪南、荷源北、德胜北-熊村西一带，分布范围较大，该区总面积为316.46km2，占总面积的18.52%。该区主要为地质灾害中易发区，防范地质灾害类型主要为滑坡、崩塌。
（3）Ⅲ级预警区。主要分布在日峰镇北西、中田北东一带，分布范围最小，该区总面积为54.89km2，占总面积的4.95%。该区主要为地质灾害低易发区，防范地质灾害类型主要为滑坡、崩塌。
3.6 地质灾害气象预警信息发布
县气象台提供每次降雨过程的天气预报资料，各有关部门将相关数据与气象预警区划图中对各预警区发生地质灾害的等级进行逐个分析和判定，做出空间预警预报区，并将3级、4级和5级预警提前发布在预警信息发布平台上，如通过电视、电台、互联网、手机短信等形式将预测结果向社会发布，让相关人员及时撤离，最终达到防灾减灾的目的。
4 结语
本研究从分析区内地质背景条件出发，将降雨特征 （用降雨诱发指数表征）与地质灾害敏感性（以地质灾害易发性表征），进行叠加分析，确定预警预报等级，建立群发型区域性地质灾害预警预报模型，最终生成地质灾害预警区划图。从地质灾害预报预警模型方法的设计到预警区划图的制作与发布，大大提升了黎川县地质灾害区域性预报预警的研究程度，具有较高的实用价值，为研究区内乃至全省防灾减灾做出了贡献。
