云南省滑坡泥石流灾害危险区划_万石云

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图1
云南省滑坡泥石流灾害临界雨强分布示意图
对于统计的云南 124 站年大雨和暴雨日数以及 116 站临界雨强均采用反距离权重插值方法进行空 间插值分析, 与前述地形资料处理统一, 插值分 辨率为 3 km × 3 km。从空间分布图( 图略) 来分析, 云南的年大雨和暴雨的大值区位于西部和南部地 区,与灾害频发的地区并不对应, 年均大雨日数 为 17 ~ 29 d,年均暴雨日数为 5 ~ 8 d; 其次是滇西
等各种因素影响,前期降水并不会全部对灾害的发 生起作用,一般距灾害发生时间越长的降水对灾害 发生的促进作用会越小,反之,越靠近灾害发生时 间的降水对灾害发生的促进作用会越大,因此在处 “有效雨量” 理前期雨量时将计算其 来表征其对地质 灾害的贡献大小,这就需要确定前期降水对灾害影 响的衰减系数。由于区域内地形地貌、 植被覆盖、 降水空间分布和蒸发渗透情况差异巨大,因此衰减 系数数值的确定及其复杂,不同地区之间具有不同 的数值。由于本文灾情统计以县为单位,在同一个 区县内一天多个乡镇发生多处灾害只以 1 次来统计, 18 - 19] 有灾情的站数为 116 站,所以将根据文献[ 中的方法分析确定 116 站的衰减系数,并构建临界 雨强的计算公式为:
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( 2 ) 地形资料采用云南省 1 : 25 万 DEM 高程 数据。 ( 3 ) 灾情资料: 主要采用云南省气象台收集的 2000 - 2011 年滑坡泥石流灾情资料, 并整合了云 南省国土资源厅和“地 球 系 统 科 学 数 据 共 享 平 台 ( www. geodata. cn) ” 提供的部分灾情资料, 选取时 间记录清楚的灾情,统计计算各站的临界雨强。 1. 2 技术路线与研究方法 ( 1 ) 根据滑坡泥石流灾害形成的机理, 选择海 拔高程、 地形坡度、 年大雨日数、 年暴雨日数和 临界雨强为影响因子。 并统计计算各站大雨日数、 暴雨日数和临界雨强。 ( 2 ) 以 ArcGis 为工具,采用反距离权重插值法 将各影响因子进行空间插值, 根据滑坡泥石流灾 害精细化气象预报预警业务的要求, 插值分辨率 为 3 km × 3 km。 ( 3 ) 构建敏感性计算模型, 计算各影响因子相 应属性对滑坡泥石流的敏感系数 。 ( 4 ) 利用主成分分析法计算各影响因子权重, 并建立区划模型计算综合指数。 ( 5 ) 利用 ArcGis 对计算结果进行分级制图, 得 出滑坡泥石流灾害危险区划图。
云南是一个多山的省份 , 山地面积占 94 % , 且地形陡 峻 , 切 割 破 碎 , 地 层 岩 性 复 杂 , 历 次 构造运 动 多 变 , 地 震 活 动 频 繁 , 加 之 地 处 低 纬 高原 , 跨越多种气 候 带 类 型 , 局 地 强 降 水 频 繁 , 生态环 境 脆 弱 , 使 云 南 成 为 我 国 遭 受 滑 坡 、 泥 [1 - 2] 。 根 据“九 五 ” 石流灾 害 最 严 重 的 省 份 之 一 期间云南省地理研究所建立的云南省滑坡泥石 流灾害 数 据 库 系 统 的 资 料 显 示 , 全 省 现 有 灾 害 性的滑坡泥石流点 5 039 个 , 其 中 滑 坡 灾 害 点 2 018 处 、 泥石 流 沟 2 496 条、崩塌 525 处,这些灾 害点直接危害或威胁全省 35 个县( 市) 、160 多个乡 镇、3 000 多个自然村、150 余个大中型厂矿、480 km 铁路、3 000 km 多公路[2]。 特别是近十几年来 极端事件频发,例如 2002 年 8 月 14 日新平特大滑 坡泥石流, 造成 40 人死亡、23 人失踪、13 人 重 伤、20 人轻伤,直接经济损失 3. 03 亿元, 在新平 ; 2004 年 7 月 5 日德 的历史上被称为“百年不遇 ” 宏州特 大 山 洪 泥 石 流, 造 成 19 人 死 亡、 失 踪 23 人; 2007 年 7 月 19 日腾冲大型滑坡泥石流, 全县 死亡 7 人, 失 踪 2 人, 受 伤 4 人, 因 灾 伤 病 420 人; 2008 年 11 月 2 日楚雄特大滑坡泥石流, 共造 成 16 人死亡、4 人被埋、38 人失踪; 2010 年 8 月 18 日怒江州贡山县大型滑坡灾害, 造成死亡 1 人、 失踪 90 人,重伤 10 人, 轻伤 30 人等等, 都造成 了巨大的人员伤亡和财产损失, 已经成为山区经 济社会发展和自然环境保护的重要限制因素之一 , 防灾减灾任务日益严峻, 因此开展滑坡泥石流灾 害危险区划和预测预报意义重大。 云南省各级政
府部门和相关科研部门多年来对此进行了多方面 [3 - 14 ] , 对防灾减 的科学研究, 取得了许多的成果 灾起到了很好的参考指导作用。 多年来的研究表 [2 , 15 - 16 ] ,滑坡 泥 石 流 灾 害 的 发 生 是 地 形 地 貌、 明 地质状况 和 强 降 雨 等 多 种 因 素 共 同 作 用 的 结 果, 地形、地貌条件是灾害形成的环境因素, 相对高 差大、地形坡度陡、 地质结构松散, 且地表对水 分吸收不强的地区, 灾害发生的可能性高, 反之 则低,而强降雨是促使灾害发生的关键动力因子。 以往在区划中选取的因子多是地形地貌 、 地质特 征和土地利用类型等的组合, 侧重于地面因子的 考虑,存在一定的不足之处, 加入多种气象条件 因子进行集成评价的研究很少。 本文从区域滑坡 泥石流灾害的气象预报角度出发, 选取地形地貌、 坡度、大雨日数、 暴雨日数和临界雨强等影响因 子进行综合评价, 计算各因子相应属性的敏感系 数,通过主成分分析法构建区划模型, 对云南省 滑坡泥石流灾害进行危险区划, 以期在区域滑坡 泥石流灾害的气象预报方面获得进一步有意义的 结果。
基金项目: 中国气象局山洪地质灾害防治气象保障工程 “云南省山洪地质灾害精细化气象预报预警业务系统研究” 项目资助 作者简介: 万石云( 1980 - ) ,男,云南文山人,硕士,工程师,主要从事灾害性天气监测预警及山地灾害研究. Email: kmwsy_1980@ 163. com
2期
万石云,等: 云南省滑坡泥石流灾害危险区划
本文进行滑坡泥石流灾害危险区划具体包括 三个方面的内容: ① 计算各影响因子相应属性与 灾害点分布的相对频率, 即各因子对应属性对滑 坡泥石流灾害的敏感性; ② 采用主成分方法建立 模型对各因子敏感性结果进行空间集成; ③ 根据 集成结果进行等级划分,并进行区划。 3. 1 敏感性计算模型 滑坡泥石流危险性是由各个影响因子的共同 作用综合评定的, 分析并计算其贡献率是滑坡泥 [2 ] 石流危险区划的基础和关键 。 分析模型采用计 算概率的方法对研究区各影响因子的相应属性类
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28 卷
北、滇东北和滇东南地区, 年均大雨日数为 9 ~ 17 d,暴雨日数为 2 ~ 5 d; 滇中地区最少, 降水分 布极不均匀。
型与滑坡泥石流灾害点进行对应频率组合的定量 计算,其计算公式如下:
P ( A)
ks
=
1 D is 。 C ks ∑ i =1
n
( 2)
3
滑坡泥石流灾害危险区划
第 28 卷第 2 期 2013 年 4 月
灾 害 学 JOURNAL OF CATASTROPHOLOGY
Vol. 28 No. 2 Apr. 2013
云南省滑坡泥石流灾害危险区划
1 1, 2 万石云 ,李华宏 ,胡
*

1
( 1. 云南省气象台,云南 昆明 650034 ; 2. 云南大学 资源环境与地球科学学院,云南 昆明 650091 ) 摘 要: 根据云南滑坡泥石流的孕灾环境和致灾因素选取海拔高程 、 地形坡度、 年大雨日数、 年暴雨日数和临 界雨强作为影响因子; 利用 2000 - 2011 年云南 124 站逐日降水资料、滑坡泥石流灾害样本和 1 : 25 万云南省地 形资料,计算了这些因子相应属性对滑坡泥石流的敏感系数,并采用主成分分析法建立区划模型,对各影响因 子滑坡泥石流敏感性进行了集成计算,借助于 GIS 工具最终完成了云南省滑坡泥石流危险区划图 。 区划结果表 明高危险区主要分布在滇西北 、滇东北和滇西南地区,与云南滑坡泥石流活动情况是相符的,并探讨了有关区 域滑坡泥石流的气象预报方法 。 关键词: 滑坡; 泥石流; 敏感系数; 主成分分析; 危险区划; 云南省 中图分类号: P642. 22 ; X43 文献标志码: A 文章编号: 1000 - 811X( 2013 ) 02 - 0060 - 05
式中: α 为 衰 减 系 数; R0 为 灾 害 发 生 当 日 雨 量; R1 为灾害发生前 1 d 降水量; R2 为前 2 d 降水量; R i 为前 3 d 至有效时段 n 日内的降水量, n = 10 , 计算结果见图 1 。由图 1 看出, 临界雨强较大的区 域位于滇南的普洱市和西双版纳, 滇东南的文山 州和红河州南部, 滇中的楚雄州、 昆明市和玉溪 市,雨强范围为 81 ~ 164 mm; 雨强较小的地区主 要位于滇 东 北 昭 通 和 曲 靖 北 部, 滇 西 北 迪 庆 州、 怒江州、丽江市和大理市, 滇西保山和德宏州西 部地区,雨强范围为 42 ~ 80 mm。从历史发生灾害 情况来分析, 滇东北、 滇西北和滇西地区由于地 质环境比较脆弱, 经常发生滑坡泥石流灾害, 对 应的临界 雨 强 也 较 小; 而 临 界 雨 强 较 大 的 地 区, 发生灾害的频率相对较低,说明地质环境稳定。
n
R 临界雨强 = R0 + R1 + R2 +
α i -2 R i 。 ∑ i =3
( 1)
2
资料的处理和计算
从区域上进行分析, 滑坡泥石流灾害多发生 在地形坡度较大、 地形较为陡峭的地区, 这是滑 [11 ] 坡泥石流灾害形成的最重要因素之一 。 在 ArcGis 中利用数据管理模块将云南省 1 : 25 万的 DEM 地形数据进行投影转换为阿尔伯坐标系投影 , 处 理成 3 km × 3 km 分辨率, 并利用空间分析扩展模 块计算地形坡度图层,分辨率同样为 3 km × 3 km。 对灾害点的空间分布情况, 利用 ArcGis 计算其在 每个 3 km × 3 km 的格点里具有的个数, 以备后面 计算各影响因子对应属性的敏感系数使用 。 滑坡泥石流灾害与降雨的关系已经得到广大 [15 - 17 ] , 降雨为滑坡泥石流的发生与发 学者的论证 展提供外部动力, 一般说来降雨强度越大, 危险 程度也越高。 近十几年来发生的大量灾害情况表 明云南滑坡泥石流灾害具有局地性和突发性的特 点,多由局地的大雨或暴雨诱发。 从灾害发生的 时间来看,几乎所有的灾害都发生在 5 月到 10 月 底,与云南汛期的时间相吻合。 对灾害发生当日 [4 ] 雨量和发生前数日的累积雨量关系的研究表明 , 当天的短时强降水和前 8 ~ 10 d 的累积雨量与云南 滑坡泥石流灾害发生的关系最为密切 , 因此确定 临界雨强的计算时间段为当日雨量加上前 10 d 的 雨量。 虽然滑坡泥石流灾害的发生与前期累积雨量有 较好的关系,但是由于水分蒸发、地表渗透和径流
表1 海拔高程 / km 类型 < 0. 4 0. 4 ~ 0. 8 0. 8 ~ 1. 5 1. 5 ~ 2. 4 2. 4 ~ 3. 0 3. 0 ~ 3. 5 3. 5 ~ 4. 0 > 4. 0 敏感系数 0. 202 0. 082 0. 077 0. 054 0. 042 0. 024 0. 004 0. 002 地形坡度 / ( ° ) 类型 <5 5 ~ 10 10 ~ 15 15 ~ 20 20 ~ 25 25 ~ 30 30 ~ 35 35 ~ 40 > 40
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资料和方法
资料来源 ( 1 ) 降水资料: 云 南 省 124 个 观 测 站 2000 - 2011 年的逐日降水资料,统计了各站的大雨 ( 日降 水量大于等于 25 mm ) 和暴雨 ( 日降水量大于等于 50 mm) 日数。
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收稿日期: 2012 - 08 - 28
修回日期: 2012 - 10 - 16
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