地质灾害精细化气象风险预警模型研究——以黄冈市为例

防灾减灾体系建设日益成为目前社会关注的重点,地质灾害气象风险预警是地质灾害综合防治体系建设的重要内容之一。地质灾害气象风险预警是否能够有效防灾取决于地质灾害气象风险预警模型合理与否,黄冈市地质灾害气象风险预警结果存在区域不一致、等级偏差明显的状况,急需以更精细、合理的空间尺度构建地质灾害气象风险预警模型,提高预警结果的可信度。以近十年黄冈市地质灾害为研究对象,基于研究区地质环境综合因素分析,确定了地质灾害的评价指标,并根据评价指标的分级将黄冈市按照150m×150m的栅格单元划分为413个地质背景区和4个等级的地质灾害潜势度区;通过地质灾害与降雨的关联性分析,提出区内有效降雨量统计公式;采用第二代显式统计预警模型建立了黄冈市地质灾害气象风险预警模型,以历史降雨及其地质灾害事件检验了所建模型的适宜性,并据此对黄冈市2021年汛期降雨进行了地质灾害预警预测检验,结果表明预测结果与地质灾害发生的实际情况相符合,所建立的黄冈市地质灾害气象风险预警模型显著提升了气象风险预警的精度与可信度,可为区域性公众防灾自救和政府防灾管理提供科学依据。

城市洪涝灾害精细化风险预警模型构建及应用

2013年中国的城镇化率已经达到了53．7％，2030年将达到71％，目前有20多个城市的人口已经超过了2000万人，75个城市人口数在500万～1000万人之间，城市洪涝灾害管理面临新挑战。具体来说。城市洪涝管理主要存在两个问题：（1）基础数据不足，无法支撑构建高分辨率城市洪涝预警分析系统。突发性高强度降雨是城市洪水的主要原因，然而由于安装、管理和维护成本较高，目前城市地面雨量站非常少，因此不能反映出现在城市人类活动以及气候变化所带来的高抑制性。

市级地质灾害气象风险精细化预警预报系统设计与应用

开展宜昌、荆门等6个市级地质灾害气象风险精细化预警工作是当前地质灾害防治的一项重要工作。结合省地质环境信息化成果,采用显式统计法,重点对预警模型分析与建立、系统设计与实现等方面进行分析,创建了宜昌、荆门等6个市级地质灾害气象风险精细化预警预报系统以及对应的移动端小程序,系统实现了由预警模型、接入雨量、预警分析、预警发布、响应反馈组成的全工作流程数字化闭环管理。在以往基础上,系统开发出短临降雨和长期降雨预警分析、移动端小程序等功能,实现了预警、响应、反馈之间的“互联互通互动”。通过两年来的实际应用,系统运行情况良好,汛期能够及时发送预警预报信息,提高了当地政府、社会和公民个人的防灾减灾意识及地质灾害气象风险精细化预警成果,保障了地质灾害气象风险精细化预警工作的顺利开展。

广东省暴雨型浅层滑坡灾害动力预警模型与气象风险预警研究

针对县级地质灾害气象风险预警面临的精度及模型建设问题,根据广东省地质灾害主要发生在坡面残坡积浅表层的突出特点,通过对典型地质灾害进行物理模拟试验和数值模拟,研究广东省浅表层斜坡失稳发生机理。研究表明:边坡在暴雨条件下,斜坡岩土体容易在浅表层首先造成失稳,影响因素主要有降雨量、降雨历时、土体类别和坡体结构等因素。由此,对研究区划分斜坡单元,按各斜坡单元的坡长、坡度、岩土类型、分层及其关键物理力学参数开展斜坡单元概化分类,并将Green-Ampt降雨入渗模型和无限边坡稳定性评价方法相结合,优化构建了动力学斜坡稳定性评价模型。结合龙川县贝岭镇流域应用实例,初步探索了坡面单元尺度下地质灾害气象风险预警斜坡失稳动力学预警技术,可为广东省开展以斜坡单元预警为主要方式的县级地质灾害气象风险预警提供支撑。

湖北省地质灾害气象风险精细化预警数据库设计与应用

湖北省是全国地质灾害多发省份之一,防治形势严峻。地质灾害气象风险精细化预警工作能提前预警预报降雨工况下地质灾害的发生,是防灾减灾的有效手段,然而全省、市地质灾害气象风险精细化预警工作的数据信息缺乏有效的规范进行统一。基于全省市县地质灾害气象风险精细化预警工作一盘棋的需求,根据关系数据理论、文献研究等方法,论文从概念设计、逻辑结构设计、物理结构设计等方面建立了地质灾害气象风险精细化预警数据库规范,据此开发了宜昌市等9个市州级地质灾害气象风险精细化预警预报系统,实现了数据信息资源的互联互通互用,提高了数据质量和利用效率,提升预警水平。

基于时空大数据及无线传感网络的复杂气象风险预警模型构建

针对传统复杂气象风险预警模型的预警方式以静态为主,较为单一的问题,构建基于时空大数据及无线传感网络的复杂气象风险预警模型。首先利用无线传感网络实现复杂气象时空大数据的传输,采用序列标注法和条件随机场模型,定向抽取所需复杂气象信息作为风险预警限值。其次将13种复杂气象因子依据预警等级及预警限值划分,计算不同等级复杂气象因子实测值隶属度函数,通过单因子权重确定综合权重。然后采用加权平均模糊合成法、预警分值法和概率分析法,根据权重获取复杂气象总风险值,最后采用隶属法结合风险值确定复杂气象综合预警等级,构建复杂气象风险预警模型。通过实证验证得出,该模型对复杂气象风险等级的预警准确性较好。

基于信息量法的地质灾害气象风险预警模型研究

目前地质灾害研究领域的难点是地质和气象灾害的风险预警工作,地质灾害严重的地区每年用于灾后重建的资金数目不小。如果能够建立有效的风险预警模型,就能减轻灾害给该区域人口造成的经济损失。因此提出基于信息量法的地质灾害气象风险预警模型研究。地质灾害气象风险预警模型建立首先要进行灾害评价分区的建立,将灾害的评价分区按照实际情况进行划分之后,就可以基于划分结果进行风险预警值计算,推导出风险预警值的计算公式,模型建立完毕。设计对比实验,对比传统常用的向量预警模型和神经网络预警模型与该模型的预警效果,实验结果证明该模型比传统模型的预警精度更高,耗费的预警时间也更短。

基于人体热量平衡模型的天津地区中暑气象风险预报技术研究

基于2016—2020年天津市中暑门诊和住院就诊数据,利用广义相加模型和分布滞后非线性模型对气象要素与中暑就诊率的关系进行了分析,引入人体热量平衡模型和热舒适评价指标(PMV),建立了本地化中暑气象风险预警指标。结果表明:天津地区中暑门诊人数和住院人数集中在每年6月下旬到8月上旬,5年中84%的中暑高发事件集中在6次连续过程中,其发生与当日和前一日气象条件相关性最高,当最高气温大于35℃时,中暑人数明显增多。男性比女性更易中暑,老人就诊率显著高于一般人群。中暑就诊率与平均气温、最高气温、相对湿度、太阳辐射强度呈正相关,与平均气温相关性最强,与风速呈负相关。引入人体热量平衡模型,显示PMV与中暑就诊率的相关性高于任何单一气象要素,PMV在评价中暑气象风险方面具备明显优势。并且,以PMV为关键指标形成预报方程。

四川省地质灾害气象风险预警“省市县一体化”建设探索与实践

提升地质灾害气象风险预警预报能力是地质灾害综合防治体系建设的主要内容之一。四川省自2003年起率先开展地质灾害气象风险预警工作。在长期实践基础上,于2019年开始重点在预警模型分析和建立、系统设计与实现、分级预警运行模式等方面进行了研究,创建了地质灾害预警模型库、“省市县一体化”地质灾害气象风险预警互联系统及分级预警机制。基本实现了基于雨量数据传输、预警模型分析运算、预警信息发布等“省市县一体化”平台的互联互通及分级预警的闭环管理,初步解决了市县缺平台、缺经费、缺技术的三缺问题及多头发布预警信息对基层造成的干扰问题。2023年四川省成功避险的案例中地质灾害气象风险预警发挥作用的占86%,有效减少了地质灾害造成的人员伤亡和财产损失。

Tank模型在中小河流洪水气象风险预警中的应用

结合蒲河流域的气候条件和洪水特性,利用Tank模型模拟了该流域2019~2020年10次暴雨洪水过程,构建了适用于该流域的概念性暴雨致洪气象风险预警模型,并进行仿真模拟和精度评定。结果表明,改进后的水箱模型能直观地模拟出石角水文站不同时间尺度、不同基础水位条件下的水位变化过程曲线,能减少面雨量阈值的不确定性,预报精度为乙等;根据模拟结果逐级发布气象风险预警,技巧评分和命中率为100%;平均预警发布时间提前3 h以上,可代入预测降水进一步延长洪水预报预见期。

中国高速公路交通气象灾害风险预警业务系统设计与应用

针对中国高速公路交通气象灾害风险预警业务需求,以基于影响的预报预警服务技术为指导,综合考虑高速公路致灾因子危险性、孕灾环境暴露度、承灾体脆弱性和防灾减灾能力因子,构建交通气象灾害风险预警模型。在此基础上,采用C/S体系架构,综合运用多源数据接入与可视化、基于GIS技术的产品自动加工制作方法等技术,研发高速公路交通气象灾害风险预警业务系统。系统具备气象实况监测告警、灾害预警分析、产品自动加工制作、人机交互订正、服务产品交互制作、数据接入与综合显示、地图管理与操作等功能。系统在交通气象服务业务使用过程中,突显出较好的业务应用能力与发展前景。

鄂州市地质灾害气象风险预警模型建立与应用

降雨是地质灾害的诱发因素之一。基于近几年鄂州市翔实的地质调查资料,对地质灾害气象风险预警进行研究,根据研究区的地质环境情况选取9个因子作为评价因子,计算其潜势度与有效雨量后运算得出地质灾害危险度值,划分预警阈值,建立地质灾害气象风险预警模型。利用历史降雨情况及地质灾害发生时间进行预警模型检验,结果表明预警结果与历史事件吻合,证明鄂州市地质灾害气象风险预警模型准确性较高,具备较好的预警能力,可为当地地质灾害防治和政府防灾管理提供技术支撑和参考。

安徽省地质灾害气象风险预警系统方法研究

地质灾害气象风险预警是地质灾害防范的关键环节,对增强灾害防御能力,变被动救灾为主动防灾避灾具有重要意义。本研究采用确定性系数法和基于CF的权重确定方法,计算了各评价单元的潜势度。通过建立多元回归预测模型,将基于潜势度、预报雨量、有效雨量的气象风险预警系统方法应用于安徽省地质灾害气象风险预警工作中,并建立了一套完整的从数据准备、会商分析、预警制作、签批发布,到预警预报结果反馈信息收集的预警预报工作流程,取得了较好的效果。

台风“鲇鱼”强降水引发的地质灾害气象风险预警检验与分析

2016年9月28日,台风“鲇鱼”造成的强降水在浙江和福建引发多起地质灾害,造成严重人员伤亡和财产损失。利用中国气象局气象灾害管理系统和中国地质环境监测院提供的灾情资料,结合加密自动站降水观测、多源降水预报、承灾体脆弱性和暴露度等信息分析致灾因子,定量检验中央气象台地质灾害气象风险模型性能,并对格点化定量降水预报产品使用进行了讨论。结果表明:降水是本次地质灾害过程的主要致灾因子;国家级地质灾害气象风险预警产品命中率和漏报率分别为67.8%和11.1%,各项定量检验指标均优于客观模型;第二代中央气象台地质灾害气象风险模型预报命中率高于第一代模型的原因可能是其引入了高分辨率的地理学信息,第一代模型在地质灾害易发区出现特大暴雨时,有直接预报最高风险等级的缺陷,此外两代模型均存在明显空报现象;格点化定量降水预报产品能定点、定量地预报降水,相比主观降水等级落区预报更适用于地质灾害气象风险预警业务,但使用时需要注意其可能在一些地形复杂区域存在局限性。本检验结果只是针对一次台风过程得出的,还需要更多的个例分析和统计检验以确定结论是否具有普遍规律。

基于GIS空间分析技术的云南省地质灾害气象风险预警系统

本文分析了云南省地质环境条件、降雨与地质灾害的关系,将影响地质灾害的因素分为控制因素和诱发因素,并按地质环境背景条件差异将全省划分为11个预警区,建立了特定地质环境条件下地质灾害气象风险预警模型,使预警精度达乡镇级。在此基础上,应用GIS空间分析技术开发研制了云南省地质灾害气象风险预警系统,并于2014年汛期投入业务正式运行,结果表明该模型的应用极大地提高了云南省地质灾害风险预警水平。

宁德市地质灾害气象风险预警系统应用与展望

宁德市地质灾害气象风险预警始于2012年,是福建省第一个开展地质灾害预警的地级市。宁德市地质灾害气象风险预警系统基于显式统计模型,耦合了地质环境因素与降雨量因素建立预警判据,从而实现对地质灾害发生可能性的预测预报。多年来,该系统在宁德市成功运行并不断升级完善,为宁德市地质灾害防治工作决策提供一定的技术支撑。通过分析宁德市地质灾害气象风险预警系统应用现状与近年来的地质灾害防治成效,对未来预警工作提出设想与建议。

输电线路覆冰在线监测动态预警模型

为提高输电线路覆冰预警能力,在全面分析国内外覆冰监测、预警模型的基础上,提出了应用层次分析法(AHP)提炼影响输电线路覆冰的关键风险因子。通过线路现场运行维护数据分析,提出以温度、湿度、风速、风向为关键风险影响因子。根据对关键因子机理及成灾条件分析,构建了输电线路覆冰在线监测实时预警及趋势预警双动态预警模型,并对模型关键技术进行了深入研究分析。线路实际案例研究证明,该预警机制能够实现覆冰的动态实时监测,跟踪线路覆冰变化趋势,反映输电线路现场覆冰所处预警级别,方便用户了解线路覆冰信息,为输电线路覆冰预警提供了良好的基础,能有效提升线路运行维护管理水平。

区域降雨型滑坡风险分析统计模型研究

较大空间区域内的降雨型滑坡风险分析受降雨情况以及地质地貌条件复杂多样的影响,难以完全量化分析。本文以地层岩性、岩土体结构、地质构造、坡度及河流冲刷等为主要因素建立了边坡危险性区划模型,在重庆地区滑坡与降雨关系的统计分析基础上,建立了重庆地区滑坡前期累计有效降雨量模型与降雨型滑坡预报累积降雨量指标体系,结合对重庆地区降雨概率分布的分析,建立了降雨型滑坡风险分析模型,研究了不同降雨条件、不同边坡危性等级下的年度滑坡风险,验证了所建预报预警模型的合理性和适用性,为城市区域规划和基础设施风险评估与管理提供了定量依据,为一定空间和时间范围内降雨滑坡风险的量化评估提供了有效途径。

云南省地质灾害气象风险精细化预警技术研究及应用

云南是我国地质灾害发生严重的省份之一，每年由于地质灾害造成的死亡人数是全国各省平均的5．4倍、经济损失是全国各省平均的1．7倍。地质灾害严重危害着云南境内城镇、交通、水利设施、矿山及农业生产，如何有效地预防和减轻地质灾害损失已成为政府关注、百姓关心的重要难题。

极端暴雨威胁下的城市内涝风险预警系统研究

传统内涝风险预报系统多基于单一降雨产品驱动城市水文水动力模型的模式,难以解决由于暴雨观测或数值模拟带来的不确定性问题。综合利用多源降雨(雷达、地面雨量计,地面雨滴谱)、积水观测数据,有利于提高内涝预报精度,改善风险空间描述。因此,为了进一步加强洪涝预测能力以更好地应对极端暴雨威胁,本研究提出了基于综合观测的城市内涝风险预警系统,并在北京市清河流域进行了初步实践和检验。该系统包含六个模块,融合了新兴的降雨积水观测技术,引入了主流的降雨临近预报方法,采用了成熟的城市雨洪模拟手段,可为道路交通提供实时的积水深度和风险等级,为城市内涝灾害应急管理提供内涝风险预测和预警产品。