地质灾害气象预警模型设计基本步骤

地质灾害预警模型的设计综合利用了GIS技术与地图代数的相关算法,具体包括如下几个步骤:(1)分析诱发地质灾害的地形、地貌、气象、水文等几个方面的因素,并根据这些因素的特点将其量化处理。

(2)选取广东省发生地质灾害的典型样本,运用主成分分析法,计算各个因素引发地质灾害的权重指数,及广东省各监测站点的易发级别。

(3)基于GIS技术,采用泰森多边形插值方法将站点的易发级别转换成面的易发级别。(4)运用日降雨量和降雨强度计算出地质灾害发生的概率。(5)将易发区等级图与降雨图进行叠加分析,采用地质气象耦合方法,

预警模型孕灾因子主成分分析模型

孕灾因子的选择

地质灾害的爆发与它所在的地质环境有着密切的关系,要根据广东省各地质灾害内在影响因素与地质灾害关系的理论分析,采用主成分分析法赋予各因素以权重值,再对各权重系数进行相关数学运算,从而得到地质灾害易发等级的定量依据。运用此方法,首先要建立合理的评价指标体系,在地质灾害的危险性区划中,选择合理的评价预测指标是至关重要的

依据广东省的地质环境特点,选择了5个主要因子:地形、地貌、地层岩性,地质构造、水系流域。地形中坡度是主要影响因素,基于地形图提供的坡、度信息,对每个单元进行了分类,坡度小于60°时,地质灾害爆发的频度随着坡度增大而增大,大于60°时,却会明显的降低;地貌中,根据广东省地质环境监测总站统计的5种不同地貌类型已发生的地质灾害,其频度依次由湿地、平原、台地向丘陵、山地增大;地层岩性的软硬决定了地质灾害的频度,其频度依次由极软岩、软岩、较软岩、较坚硬岩、坚硬岩依次减少;构造因素中,地质灾害发育频度依次由断裂密集带、紧密褶皱带向次紧密褶皱带、宽缓褶皱带减少;对灾害和水系流域的关系进行统计分析发现,在流域的上游区域,水系河流的周边区域,山势陡峭,容易发生地质灾害,在中下游区域,随着地势的平坦,地质灾害的发生机会也就减少。

预警模型诱灾因子的相关分析

降雨是诱发地质灾害的一个主要因素,降雨强度、降雨时间和降雨量都与地质灾害的发生有着密切的联系。降雨诱发的地质灾害有下列特点:第一,区域性。一般在数百至数千平方公里内出现。第二,群发性。崩塌、滑坡、泥石流等灾种在某一区域呈群体出现。第三,暴发性。滑坡特别是泥石流的发生具有突然暴发性,宏观上完好的山体会突然滑塌或“奔流”。第四,后续性。大型滑坡一般出现在降雨过程后期甚至降雨结束后数天。第五,成灾大,造成重大人员伤亡和各种财产损失。因此雨型地质灾害发生的可能性,具有重大的现实意义。

对于降雨对地质灾害的影响,BrandEW根据香港地区滑坡研究资料,提出了以小时降雨量作为发生灾害性滑坡的临界暴雨强度值[9],丛威青等提出了有效降雨量[6],本文采用的是降雨强度、五日累积降雨量和日降雨量。降雨强度采用的是小时降雨量所决定的降雨强度系数来表征(图2)。小时降雨量决定了降雨的大小,大到暴雨是地质灾害的直接导火索,小时降雨量在40～60期间,危险性比较大,将导致很多地点发生灾害,20～40期间,危险性一般,只有一定数量的地点爆发灾害,小于20,爆发地质灾害的可能性就很小了。

预警预报分析

根据气象部门未来24h的降雨和前面5d的累积降雨量值,可以得到每个区的降雨量危险性等级,将降雨量危险性等级和易发区等级进行叠加,叠加结果见表2得到地质灾害的预报等级,根据《国土资源部和中国气象局关于联合地质灾害气象预报预警工作协议》将地质灾害预警分为5个等级,不同的等级运用不同的颜色表示预警专题。

表1 区域性地质灾害的 5d 日触发雨量及其危险指

表2 地质灾害预警等级划分表