基于GIS的地质灾害预警方法研究-环境监测院.docVIP

基于GIS的地质灾害预警方法研究 陈百炼1杨胜元2杨森林2张建江2 （1贵州山地气候研究所，贵阳 550002；2贵州地质环境监测总站，贵阳 550001） 摘 要 在国土部门已取得的地质灾害调查区划成果基础上，在GIS中生成全省地质灾害易发程度区划图并进行预警分区，将影响灾害发生的地质环境条件和气象条件进行叠加分析，确定各易发区地质灾害的预警指标和判别标准。根据历史资料的计算分析提出了综合考虑预报雨量与实况累积雨量并结合易发分区的预警方法，并通过对2004年的地质灾害实例验证取得了很好的预警效果，对气象国土两部门合作建立基于GIS的地质灾害气象预警业务流程进行了探讨。本文提出的基于GIS的地质灾害气象预警方法合理可行、简便实用，特别适用于开展省级地质灾害气象预警业务应用。 关键词：GIS 地质灾害 预警 一、引 言 为适应国家社会经济可持续发展的需要，满足防灾减灾的迫切要求，有效减少以气象因素为主诱发的地质灾害，2003年6月国土资源部和中国气象局联合下发了“关于联合开展地质灾害气象预报预警工作的通知” （2003第229号文件），中央气象台和中国地质环境监测总院合作建立了国家级地质灾害气象预警业务，继中央电视台开播全国地质灾害气象预报预警节目以来，全国先后有十余个省（市）开展这项工作，在一定程度上减少了人员伤亡和财产损失，为减灾防灾工作开辟了一条新的途径，已成为保护人民生命财产安全的重要手段。但作为开展此项工作的理论基础和技术方法尚在进一步探索和研究当中，在已开展的国家级地质灾害气象预警业务中，是将全国划分为74个预警区域，使用的是考虑降雨量的综合判据图方法，制作国家层面上的地质灾害预警指导产品[1]；四川省通过对全省面积进行细网格划分，对影响地质灾害的地质环境因素进行概率量化处理，结合气象因子建立了一个综合预警模型；福建、重庆、贵州等省按粗约的地质条件分类从气象角度开发研究了考虑降雨特征量的预警指标和方法；浙江省研究开发了先进的基于GIS和神经网络的地质灾害预警系统投入业务试验。在理论研究方面刘传正等对我国地质灾害的预警方法作了系统深入的研究，提出了全面考虑地质灾害潜势度、危险度和危害度的三度的概念[2]。由于地质灾害现象本身的复杂性，气象预警理论方法尚不成熟，从指标判据法、概率统计法到人工智能方法等各有所长，笔者认为总的应以实际应用效果为准，作为开展实际业务的方法应不仅要保证其合理可靠，而且要求简单明了、易于实现。本文提出了一种基于GIS的简便实用的方法，应用于省级地质灾害气象预警业务应用。 二、技术原理和方法 地质灾害的发生是一个多因素共同作用的复杂的物理过程，受内因和外因控制，内因包括地形地貌、地质构造、地层岩性、水文地质、植被覆盖等；外因包括自然因素和人为因素，降雨是导致地质灾害发生的主要的自然诱因。只有当地质体处于临界稳定状态或接近临界稳定状态时，外因才能诱发地质灾害发生。在目前阶段来说，滑坡等地质灾害相关的力学参数还是一灰色系统问题，难以结合监测手段进行定点实体预测[3]。从国内外取得的经验来看，实行多学科、跨部门联合攻关，先易后难，由浅入深，采取由面到点的预测预报途径具有重要的现实意义。我们的基本思路是：先将导致地质灾害发生的内外因素在GIS中进行数值化综合处理，生成相对固定的全省地质灾害易发程度分区图，然后确定各易发区诱发灾害的气象预警指标和判别值，将实时气象预警指标与地质灾害易发分区背景图在GIS中进行叠加分析，按判别模型计算输出地质灾害预警等级结果，最终建立基于GIS的时空相结合的业务工作流程。 地质灾害易发程度区划 贵州省国土面积17.6万km2，处于云贵高原向广西丘陵平原过渡的斜坡地带，是没有平原支撑的典型的喀斯特山区，地形地貌、地质构造复杂，是地质灾害最为严重的省份之一。全省范围内基本上均属于地质灾害易发区，突发性地质灾害广泛发生于碎屑岩、碳酸盐岩、碳酸盐岩夹碎屑岩，玄武岩及变质岩的地层中。地质灾害灾种齐全，以滑坡、崩塌、泥石流为主，每年主要发生于4-10月的汛期。仅据已完成的县市地质灾害调查与区划，已发现地质灾害隐患点达12000处，其中重要隐患点4400余处，需要实施治理的隐患点达到654处。地质灾害的分布很广，时空分布与地理地貌、地质构造、岩土结构、气候等有着密切的关系。在陡崖山区崩塌较多；在残坡积粘性土覆盖层较厚斜坡地带、软质岩层分布区和基岩顺层斜坡地带滑坡较多；在人们乱砍滥伐、植被较差而且降雨量较大的侵蚀谷地源头地带泥石流较多；在岩溶区，岩溶塌陷以及崩塌、滑坡等现象较多；人为诱发地质灾害主要是由于地下采掘和地表开挖高陡边坡等活动引起。但由于各地区孕育地质灾害的地质环境和气象条件等自然因素组合不同，以及人类活动强度不同，决定了地质灾害在