甘肃省地质灾害气象预警预报模型与方法课件

甘肃省地质灾害气象预警预报模型与方法2.2.气象因素在诱发地质灾气象因素在诱发地质灾害中的作用害中的作用 多年的研究和经验表明，超过三分之二的突发性地质灾害是由于大气降雨直接诱发或与大气因素相关的。每年汛期地质灾害造成的人员伤亡和经济损失占全年的70-80%以上。降雨诱发其他诱发背景与概况背景与概况 3.3.我国地质灾害我国地质灾害 气象预警现状气象预警现状 2003年4月7日国土资源部和中国气象局签订了关于联合开展地质灾害气象预报预警工作协议。从2003年起，每年汛期（59月）在中央电视台天气预报节目中和中国地质环境信息网发布地质灾害气象预报预警信息。提醒山区居民和单位防范地质灾害、注意人身和财产安全。背景与概况背景与概况背景与概况背景与概况 2003年16个省开展预报，2004年全国30个有滑坡、崩塌、泥石流发生的省份全部开展地质灾害气象预警预报。据2009年底统计，全国已经有223个地（市、州）、1035个县（区、市）也开展了这项工作。背景与概况背景与概况20032003年把全国划分为年把全国划分为7 7个一级区，个一级区，2828个二级（预警）区。个二级（预警）区。背景与概况背景与概况20032008年地质灾害预警预报信息发布统计年地质灾害预警预报信息发布统计年度预警产品（份）电视台（次）信息网（次）中国之声电台（次）20031225610920041538310720051531011242006163621202007162561181820082139417694合计966452747112地质灾害气象预报预警、地质灾害调查与群测群防相结合的防灾减灾效益非常明显。20032008年，成功避让地质灾害4038起，安全转移18.7万人。背景与概况背景与概况4 4、甘肃省地质灾害气象预警现状、甘肃省地质灾害气象预警现状4.1 4.1 甘肃省地质环境概况甘肃省地质环境概况 4.1.1 气象 本省大多数地区降水较少，有72的地方年降水量少于500毫米，58%的地方年降水量在300毫米以下。全省城市年降水量在38560毫米之间，总的分布趋势由东南向西北递减，地区差异性大，其中敦煌降水最少，年降水量在40毫米以下；庆阳降水最多，在560毫米以上；其余地区年降水量为80520毫米。自兰州、定西、陇南市区为一个相对少雨带，在其两侧各有一个相对多雨区。背景与概况背景与概况背景与概况背景与概况4.1.2 水文 本省位于我国湿润区向西部干旱区的过渡地带，地面水系复杂多样，境内河流分为内陆河、黄河、长江三大流域，共十二个水系。其中内陆河流域有苏干湖、疏勒河、黑河、石羊河四个水系；黄河流域有黄河干流、洮河、湟水、渭河、泾河、北洛河六个水系；长江流域有嘉陵江、汉江两个水系。多年平均年径流量大于10亿立方米的较大江河计有12条，按水量大小排列是：黄河、白龙江、洮河、湟水、白水江、大通河、渭河、泾河、西汉水、黑河、嘉陵江、大夏河。背景与概况背景与概况4.2 4.2 甘肃省气象预警工作的进展甘肃省气象预警工作的进展 甘肃省地质灾害气象预报预警工作，由甘肃省国土资源厅和甘肃省气象局合作开展，合作项目以甘肃省气象局和甘肃省国土资源厅以甘气发2003111号文件关于开展全省地质灾害气象预报预警工作的通知为依据，具体由甘肃省地质环境监测院和兰州中心气象台负责开展。自2003年8月1日正式开始。甘肃省地质灾害气象预警工作自开展以来，在减灾防灾方面起到了重要的作用，取得了良好的成效。主要取得了以下进展和成果：背景与概况背景与概况1、成立了甘肃省地质灾害气象预警预报课题组。2、编制了甘肃省地质灾害气象预警实施方案。3、建成了地质灾害气象预警预报平台。4、开发了地质灾害气象预警预报系统软件。5、编制年度甘肃省地质灾害趋势预报报告，自2004年至今已完成6份地质灾害趋势预报报告，有效指导了地质灾害的防治。背景与概况背景与概况4.3 4.3 甘肃省气象预警工作不足甘肃省气象预警工作不足1.原有的预警预报模板采用单一的临界雨量判据法，此法未考虑预警精度还受到所预警地区面积大小、突发性地质事件样本数量、地质环境复杂程度和地质环境稳定性及区域社会活动状况等诸多限制；2.单一临界雨量指标难于解释地质环境变化及地质灾害成因对预警工作的影响，因此很难更新判据、提高预警准确性。背景与概况背景与概况提纲引言引言模型与方法模型与方法效果与作用效果与作用设想与建议设想与建议模型与方法模型与方法1 1、地质灾害气象预报预警的主要内容地质灾害气象预报预警的主要内容 地质灾害气象预报预警：在充分考虑地质背景条件的基础上，根据降雨条件，对降雨诱发的突发性群发型滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害发生的空间范围和时间范围及其发生的可能性程度进行预测，并通过电视、电台、互联网等媒体将预测结果向社会发布。模型与方法模型与方法2 2、地质灾害气象预报预警的地质灾害气象预报预警的目的目的地质灾害气象预报预警的目的：建立符合甘肃省实际情况的山区高原突发性地质灾害预警预报数学模型和预警预报系统、预警信息发布平台，灾害发生前24小时能够进行预警识别，并通过有关渠道及时发布预警信息，研究成果应用于甘肃省地质灾害监测和预警预报实际工作中。模型与方法模型与方法3.3.基本要求基本要求3.1地质灾害气象预报预警的对象是降雨诱发的、区域的、突发性群发型崩塌滑坡泥石流等地质灾害。模型与方法模型与方法3.2 地质灾害气象预报预警是对地质灾害发生的时间和空间进行预警。空间预警是比较明确地划定在一定条件下、一定时间段内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。模型与方法模型与方法3.3本省地质灾害气象预报预警的空间范围为我省所辖的行政辖区面积，重点区域为兰州、陇南、天水、甘南、临夏、定西、平凉、庆阳等。3.4地质灾害气象预报预警的时间段为每年的主汛，即每年的6月1日至9月31日。模型与方法模型与方法3.5地质灾害气象预报等级划分。根据国土资源部和中国气象局的联合划分标准，地质灾害气象预报可划分为五个等级。一级：发生灾害的可能性很小，天气以无降水或小于5mm的降水。二级：发生灾害的可能性较小，由510mm的稳定性降水引起遇年久的房屋或工程，有可能发生灾害。模型与方法模型与方法三级：发生灾害的可能性中等，由大于10mm混合性降水引起，部分山体滑坡，造成灾害。四级：发生灾害的可能性较大，暴雨、强对流天气造成山体滑坡、局地引发泥石流，造成人员伤亡，经济损失严重。五级：发生灾害的可能性很大，由局地大或特大暴雨、强对流天气造成大范围山体滑坡、引发泥石流，造成人员伤亡，特大经济损失。（发布36小时的地质灾害警报）。模型与方法模型与方法4.4.模型的探讨与研究模型的探讨与研究4.1 国外研究动态国外在地质灾害预报预警方面的研究大体分为两种类型：一类是以地质灾害位移监测数据为基础，结合室内模型实验而开展的模型预警预报研究，最早的研究由日本学者Saito在20 世纪60年代提出，后由Fukuzono、Voight等研究得到进一步深化。模型与方法模型与方法另一类是基于大气降雨的观测，研究降雨量、降雨强度和降雨过程与地质灾害的空间分布、时间上的对应关系，建立地质灾害时空分布与降雨过程的统计关系，以达到预警预报之目的。这两种研究途径各有侧重，前者强调地质灾害位移机理研究，后者则强调地质灾害受外界触发因素影响的统计学研究。1985年，美国地质调查局和美国国家气象服务中心联合建立一套地质灾害实时预警预报系统，该系统是基于1982年2月3-5日在该地区发生的一次特大暴雨所引起的地质灾害数据，建立了地质灾害与降雨强度和持续时间的临界关系曲线。模型与方法模型与方法4.2 国内研究动态全国各省（市）地质灾害预警研究方法主要有两种：一种是基于临界过程降雨量判据图的方法；另一种基于GIS地质灾害环境空间分析预警理论方法，通过计算预警区的滑坡、泥石流灾害“发育度”、“潜势度”、“危险度”、“危害度”来实现。模型与方法模型与方法基于临界过程降雨量判据图的方法：主要理论原理是研究发布预警区滑坡、泥石流预警，分析致灾地质环境条件和气候因素，划分为预警区。根据对历史上地质灾害点和灾害发生前36日内实际降水量及降水过程的统计分析，创建了地质灾害气象预警等级判据模式图，初步制作了预警预报判据图。该方法可适用地质环境条件类似的地区。模型与方法模型与方法基于GIS地质灾害环境空间分析预警理论方法，本研究采用从低到高的方法，即图斑合并的方法（聚类法），根据滑坡泥石流灾害“发育度”、“潜势度”、“危险度”和“危害度”等的计算结果，合并相邻的同级别或接近同级别的单元，形成相应的区划图。此方法是根据单元分析结果又合成实现的，克服了仅仅依据单一临界雨量指标的限制，但对临界诱发因素的表达和预警指标的选定与分级，尚存在需要进一步研究的诸多问题。模型与方法模型与方法4.3 我省地质灾害预警研究方法基于以上两种方法的分析，根据我省地质环境多样性、复杂性情况，采用临界过程降雨量判据图的方法精确度不高，且分析地质灾害发生有关的有效降雨量、临界降雨量、降雨强度需要大量的历史气象资料来统计分析，收集历史气象资料存在比较大的困难。模型与方法模型与方法所以主要采用地质灾害环境空间分析预警理论方法。但考虑地质灾害环境空间分析预警理论方法“四度”中：地质灾害“危害度”指地质灾害发生后对其影响区内各类承灾体的伤害或财产破坏损失程度，它是地质灾害社会属性的表现形式。重点考虑地质灾害的强度与受灾区人类生命财产的易损性。不在地质灾害预警技术应运范围内。所以我省只用运“三度”即“历史灾害强度”、“潜在灾害强度”、“危险度”。模型与方法模型与方法 采用小流域网格剖分，其优点是针对性较强且可以比较详细的针对到单个泥石流沟点，但不适用于区域面型评估系统。如采用小流域，其基础因子物质储量不能够定量分析，误差较大。计算机自动化速度较慢，不能够快速的进行预报预警。全国其他省市均没有用运小流域网格剖分，只有县（市）采用小流域精细到点状。模型与方法模型与方法区划地质灾害综合调查地质灾害信息系统GIS （数据库 图形库）地质环境与灾害图层因子分析历史灾害强度潜在灾害强度回应因子基础因子危险度响应因子区域地质灾害预警与防治区划模型与方法模型与方法5.5.以往开展的基础性工作以往开展的基础性工作县（市）地质灾害调查与区划地质灾害应急调查报告甘肃省地质灾害调查研究报告甘肃省山洪灾害防治规划报告模型与方法模型与方法6.6.工作技术路线和主要内容工作技术路线和主要内容6.1工作方法以本省的地质灾害易发区划图为基础，结合兰州中心气象台提供的全省范围内降水预报资料进行叠加分析，划分地质灾害气象预报等级。6.2技术路线预警单元划分量化预警指标建立预警判据制作预警产品发布预警信息6.3基本内容6.3.1.预警单元划分：将全省以县为单元区划分为若干个地质灾害预报预警单元，图幅比例尺暂定为1:25万。6.3.2.预警指标量化与预警判据根据以往资料总结的各地参考的滑坡、泥石流发生的临界降水量指标如下表,表中所列数据是在没有前期降水的情况下，如前期有降水则临界雨量一般会降低510mm。模型与方法模型与方法模型与方法模型与方法各地滑坡、泥石流参考临界降水量指标各地滑坡、泥石流参考临界降水量指标临界降水量（mm）地名24 小时最大降水量1小时最大降水量/平均雨强10分钟最大降水量陇南宕昌、武都、文县、舟曲4025/158西和、礼县5025/1512成县、康县、两当、徽县6025/2015天水秦城、北道、甘谷、武山2540/11清水、秦安、张家川40/15定西白银漳县、岷县、渭源30/17陇西、临洮、定西、通渭、会宁30/20庆阳环县、华池、庆城、镇原、合水西峰、宁县、正宁35/20平凉静宁、庄浪、35/15平凉、华厅、崇信、泾川、灵台35/15兰州城关、七里河、安宁、西固40/17临夏永靖、东乡、广河、康乐、和政40/20临夏、积石山40/20甘南舟曲、迭部25/15临潭、卓尼50/25河西武威、张掖、酒泉、金昌、嘉峪关50/25模型与方法模型与方法6.3.3.制作预警产品 接收气象台发布的未来24小时降雨量预报数据后，对每个单元进行与地质环境条件背景参数的垒加计算、评价，并经会商后，圈定预警范围和预警等级，形成预警产品。6.3.4发布预警信息 将预警产品报请有关领导签发后，利用电话、网络发送中心气象台，然后利用电视台、互联网等宣传媒体，向社会发布对出现特大暴雨或预测可能产生五级灾害，则同时向省地矿局水工环地质处、省国土资源厅发送预警结果，由省国土资源厅向各地市国土资源主管部门发出灾害通知，做好预防准备。模型与方法模型与方法模型与方法模型与方法7.7.预报预警预报预警7.1文件内容和格式7.1.1接收文件内容和格式 每日收到气象部门数据包括4个文件：当日8点以前24小时实际降雨量，年月日时.000；当日20点至次日20点预报降雨量，rr月日时.024；地质灾害气象预报预警图及预报预警等级数据，24小时地质灾害气象等级和雨量预报.doc，年月日小时.024模型与方法模型与方法7.1.2发送文件内容和格式 发送文件名包括当日预报等级数据和图。文件名分别为：GSGT年月日时.txt和GSGT年月日时.doc。7.1.3文件传输方式 电话、E-mail或传真形式。7.1.4预报时间范围 未来24小时。7.1.5预报空间范围 甘肃省辖区范围。模型与方法模型与方法7.1.6会商形成预警产品时，进行专家会商。根据与兰州中心台达成的协议，地质灾害气象预警只有在产生35级灾害气象等级时才进行会商，会商的时间为每天下午的16时左右。有时为上午的8时。鉴于此种原因，必须采取值班制才能满足预报工作的需要。会商时最好有三人以上共同做出预警结果，同时必须签字，对预报的结果负责。模型与方法模型与方法7.1.7预警产品 汛期每日制作预警产品，包括预警区范围、图像和必要的文字说明。7.1.8签发 预警产品报部门负责人和主管领导批准后向社会发布。模型与方法模型与方法8.8.信息反馈信息反馈8.1信息反馈目的检验地质灾害气象预警工作的成效，不断提高工作精度，总结改进工作，增强预警工作针对性和减灾效果。8.2基本要求 在预警信息发布72小时内，下一级监测机构必须向上一级监测机构反馈地质灾害发生情况和成功避灾情况。模型与方法模型与方法8.3反馈内容主要反馈灾害发生情况和成功避灾情况。灾害发生情况主要内容为：灾害类型、发生时间、地点（用行政区和经纬度两种形式表达）、规模、灾情、诱发因素、地质环境条件等。降雨诱发因素要有小时雨量、日降雨量和过程降雨量等。用文字报告和电子表格两种形式表达。成功避灾情况要求反映收到地质灾害预警信息后采取的应急防灾措施、成功避免人员伤亡和减少损失情况等。模型与方法模型与方法9.9.建立地质灾害气象预警预报数据库建立地质灾害气象预警预报数据库 9.1 9.1目的为了便于灾害数据的统一管理和查询，以一种高效、一致的方式对信息进行集中访问，建立汛期地质灾害数据库，借助图形处理和数据处理等功能，将地质灾害的空间信息管理起来，有效的管理地质灾害的属性信息，提高图形、数据共享和浏览效率。模型与方法模型与方法9.29.2基础资料库 前期研究的地质背景、植被、已发灾害情况、降雨等资料。9.39.3预警产品库实际和预报降雨、预警产品、产品说明以及产品制作过程中的所有文件内容。9.49.4反馈信息库成功避让和非成功避让的所有地质灾害信息。9.59.5成果库 预报预警工作总结形成的成果。模型与方法模型与方法数据收集与整理GIS支持下的地质灾害数据库开发GIS支持下的气象信息数据库开发属性数据库空间数据库指标体系建立模型库开发空间区划模型时间预警模型建立基于GIS的地质灾害气象预报预警分析系统建立地质灾害气象预报预警辅助办公自动化系统人工实况干预预警空间自动化识别预报结果图与表发布信息反馈信息日志库反馈信息库地质灾害气象预报预警结果系统研系统研发流程发流程图图模型与方法模型与方法系统系统数据数据流程流程图图甘肃省地质灾害气象预报预警系统地质基础信息维护雨量基础信息维护预警分析空间识别生成结果其他结果预报分区维护预报网格维护灾害点维护预报模型维护10分钟雨量时降雨将日降雨量单元格灾情分析人工实况干预自动化识别生成图形生成图表记录日志记录反馈信息预报结果发布三时降雨量地震基础信息维护人类工程活动信息维护模型与方法模型与方法地质灾害气象预警预报流程图1、地质灾害数据库管理、地质灾害数据库管理2、降雨量数据库管理、降雨量数据库管理3、地质灾害气象预警预报模型建立、地质灾害气象预警预报模型建立4、辅助办公自动化、辅助办公自动化模型与方法模型与方法计算机网格划分计算机网格划分5050步长网格步长网格网格划分导向网格划分导向易发区划分计算机操作图易发区划分计算机操作图易发区计算机计算过程图易发区计算机计算过程图基础网格结果基础网格结果易发分级计算机过程易发分级计算机过程易发分级网格易发分级网格易发区图易发区图降雨数据收集实时降雨资料数据包括昨日实时降雨资料数据包括昨日0808时时-今日今日0808时、今日时、今日0808时时-今日今日1414时、时、今日今日1414时时-今今日日2020时、今日时、今日2020时时-明日明日2020时的资料，如下图所示。这些数据按照如图所示的格时的资料，如下图所示。这些数据按照如图所示的格式由气象台上载到式由气象台上载到FTPFTP服务器中，利用本系统进行远程下载并入库。服务器中，利用本系统进行远程下载并入库。模型与方法模型与方法地质灾害预警数据耦合地质灾害预警数据耦合模型与方法模型与方法 级，降雨量大于级，降雨量大于20mm模型与方法模型与方法预警产品效果与作用效果与作用 级，降雨量大于级，降雨量大于48mm 级，降雨量大于级，降雨量大于50mm 级，降雨量大于级，降雨量大于50mm地质灾害预警产品发布地质灾害预警产品发布模型与方法模型与方法渠道一：渠道二：地质灾害预警产品发布地质灾害预警产品发布模型与方法模型与方法提纲引言引言模型与方法模型与方法效果与作用效果与作用设想与建议设想与建议效果与作用效果与作用自2003年开展地质灾害预报工作以来，已完成地质灾害气象预警预报产品发布148次，其中，级113次，次35次，预报成功率5080%，自开展地质灾害气象预警预报工作以来，全省未出现一次死亡十人以上的重大地质灾害，有效指导了地质灾害防治工作，减少了人员伤亡和经济损失。一是变被动救灾为主动防灾避灾，对我省地质灾害防治工作起到了积极的推动作用；二是提高了政府和社会公众对地质灾害的防范意识；三是提高了地质灾害“群测群防”的针对性；四是已成为政府应急处置突发性地质灾害的重要组成部分；五是国土资源部向社会提供防灾减灾服务的一个主要窗口，是地质灾害调查监测成果服务于社会的重要途径之一；六是促进了区域减灾联动、社会稳定，体现了党和国家对人民生命财产的关心和重视。效果与作用效果与作用提纲引言引言模型与方法模型与方法效果与作用效果与作用设想与展望设想与展望展望与设想展望与设想根据我省地质灾害气象预警预报工作开展的现状和未来业务需求，下一步计划开展以下方面的工作：（1）积极推进以县市为单位的地质灾害气象预警预报工作，推动建立省、市、县三级地质灾害气象预警预报网络，形成地质灾害点、面预报的格局，提高预报水平和防灾减灾效益。（2）以兰州市黄土高原地质灾害预警示范区建设和陇南重灾区地质灾害预警示范区和专业监测点建设为基础，尽快部署甘肃省的地质灾害专业监测工作，以逐步积累不同类型地质灾害的发育活动规律，为预报预警工作提供依据。（3）汛期突发性地质灾害调查是一项重要的积累资料过程，建议国土资源部门制订相关技术规程，增加灾害特征值的调查，逐步积累灾情发生时的气象信息，逐步提高预报精度。展望与设想展望与设想（4）制订甘肃省地质灾害气象预报预警规范规程，使预报预警工作规范化，提高预报工作的科学性，有效地避免或减少人为因素在地质灾害气象预报预警中的作用。（5）积极组织开展地质灾害气象预报预警工作的科学技术研究，开展跨部门、跨学科、跨地区或国界的学术交流和合作，促进地质灾害气象预报预警工作的发展。展望与设想展望与设想