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摘要 通过分析安阳市地质灾害时空分布特征，利用安阳市自动雨量站资料得出降水与安阳市地质灾害的关系判别式，运用上级气象台的指导预报产品和前期降水，采取计算机程序自动读取数据制作未来安阳市地质灾害分级预报。
关键词 地质灾害；时空分布；分级预报；河南安阳
中图分类号 P694 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）05-0253-02
Abstract Through the analysis of space-time distribution characteristics of geological disasters in Anyang City，using the data of Anyang City automatic precipitation station，the relationship between precipitation and Anyang City geological disasters discriminant was obtained，forecast products and prior precipitation were forcasted guiding by superior meteorological station，geological hazard classification forecast in Anyang City were made taking the computer program automatically read data.
Key words geological disasters；space-time distribution；classification prediction；Anyang Henan
安陽市位于河南省的最北部地区，东部为平原地带，西部为太行山山系或丘陵地区，东西落差较大，地形和地质构造复杂，其中的林州市和安阳县西部地区的山丘地区面积3 424 km2（占全市总面积的46%），是地质灾害的多发区，每年5—9月因强降水引发的山体滑坡、泥石流、塌陷等都有发生，直接威胁着人民群众的生命财产安全，同时也给当地经济发展造成很大损失[1-3]。
能够造成地质灾害的因素很多，包括人为的乱砍滥伐，不规范的采矿，岩石的分化演变等，但主要诱发因素是降水，特别是强降水造成的渗透径流，使土石抗剪强度降低，极容易造成地质灾害[4-6]。
本文主要是通过分析安阳市近20年的地质灾害发生情况，找出地质灾害发生的多发区和易发区，对诱发地质灾害的强降水进行分型，在此基础上，利用县局或乡镇自动雨量站过去72 h的降水资料及未来24 h的降水预报，对可能发生的地质灾害进行定量化预报，并通过《安阳市新一代预报业务流程系统》实现预报结果的自动化输出。
1 地质灾害的分布特征
1.1 空间分布
按照地质勘查部门的调查，将其分为：一是特大型。灾害很严重，危害程度很大，受威胁人数大于1 000人，预测经济损失1 000万元以上。二是大型。灾害严重，危害程度大，受威胁人数100～1 000人，预测经济损失500万～1 000万元。三是中型。灾害较严重，危害程度较大，受威胁人数10～100人，预测经济损失100万～500万元。四是小型。灾害较轻，危害程度不严重，受威胁人数小于10人，预测经济损失小于100万元。
统计表明，近20年共发生特大型地质灾害2次，占1.6%；大型25次，占20.3%；中型55次，占44.7%；小型39次，占31.7%（图1）。
大型地质灾害分布情况：在发生的25次中，以林州的任村、横水、河顺3个乡镇最为显著，分别为7、5、4次（表1）。
中型地质灾害分布情况：中型地质灾害发生的次数最多，共发生55次中，占总次数的45%，以林州的任村、横水、河顺、红旗渠、石板岩、东姚6个乡镇最为显著，分别为10、9、9、7、5、5次（表2），6个乡镇合计占83%。
小型地质灾害分布情况：在发生的39次中，除林州的原康、河顺2个乡镇（分别为9、6次）外，其他地区分布非常分散（表3）。
1.2 时间分布
安阳市1991—2010年共发生山体滑坡、泥石流、塌陷等地质灾害123次，平均每年发生6.2次，统计结果表明，地质灾害的多发时段为每年的5—9月，集中时段为7—8月，这和强降水的分布呈一致性。
2 地质灾害与降水
正如前文所述，地质灾害的发生有2个最决定性因素，一个是当地的地形和地质构造，一个是降水。对于一个地区而言，地形、地质构造和地表情况无法改变，因此地质灾害的预报，就是对触发条件的预报，也就是说对一个地区（乡镇）而言，前期累计降水的正确评价和对未来强降水的正确预报是地质灾害预报的关键。从1991—2010年林州、安阳县日降水大于等于30 mm的详细情况来看，对照地质灾害的发生情况，可以发现，大于30 mm的降水日数远小于地质灾害的发生次数，因此说引发地质灾害的主要是强降水，一次强降水，能诱发多处（次）地质灾害，而同对于一次降水，不同地区发生地质灾害的程度也不相同，也就是说不同地区发生地质灾害的临界值不同。例如：1996年8月3—4日，安阳市中西部普降大暴雨，林州市8月4日降水量192.5 mm，林州的红旗渠等地先后12处发生了山体滑坡，红旗渠部分渠段被山洪冲毁或被泥石流淤满，林州市后峪村被山洪冲的面目全非。
把引发地质灾害的降水分为当日强降水型（前72 h降水不足10 mm）和累计降水型，表4给出了两型降水与地质灾害的统计关系。
3 地质灾害等级划分及预报
3.1 地质灾害的等级划分 按照国家气象中心关于地质灾害预报预报等级的划分标准，将安阳地质灾害分为5个等级：1级为可能性很小；2级为可能性较小；3级为可能性较大；4级为可能性大；5级为可能性很大。同时考虑到前文中对地质灾害的分型，特大型在20年中仅发生了2次，当作小概率事件，在预报中不予考虑；大型对应5级；中型对应4级；小型对应3级；而3级以上为对外发布级别，1级和2级只在预报时作参考。也就是说，在预报5级时，要考虑大型地质灾害出现的可能性较大，预报4级时中型地质灾害出现的可能性较大，预报3级时小型地质灾害出现的可能性较大。
3.2 地質灾害的预报判别和流程
引发地质灾害需要充足的水源动力将泥土运走，同时考虑到前期降水量达到一定值，水分的渗透使地表变得疏松，一次再发性中等强度的降水也会引发地质灾害。因此，将地质灾害分为当日强降水型和累计降水型。建立地质灾害预报判别式：
z=∑R （R12 R12-24）
其中，z为地质灾害预报等级；∑R为前72 h累积雨量（从前期站点报文中提取）；R12为未来12 h降水预报编码（从当日本站对省台所发指导报文中提取，下同）；R12-24为未来12～24 h降水预报编码（提取方法同上）。判别式中各变量由程序自动识别，运算结果直接输出为地质灾害等级。并规定，一是未来无降水不报；二是未来有降水时只考虑报文中的04、08、09、10、11、12（说明：03和07为稳定的阵雨和小雨，不考虑，04为雷阵雨，时空分布不均匀，有可能产生局地的强降水，虽然范围可能不大，但考虑到服务效果应尽量不漏报，所以适当考虑）；三是前72 h累计雨量不足10 mm（当日强降水型）时前期雨量不考虑，只考虑未来的预报；四是前72 h累计雨量大于等于10 mm时（累计降水型），2项综合相加判别z=∑R （R12 R12-24），其中，z为地质灾害等级；∑R为前72 h累计雨量（从前期站点报文中提取）；R12为未来12 h降水预报量，R12-24为未来12～24 h降水量。
4 程序设计
实现在《安阳新一代天气预报业务流程系统》下资料自动提取，自动运行，预报结果自动化化输出。一是从前期各站报文中自动提取前54 h雨量（或手工输入乡镇自动雨量站点前72 h雨量资料）并求合计。二是校对前期雨量，缺报或网络不通时人为的手工补齐资料。三是从当日对省台的指导报报文中提取未来12、12～24 h降水预报报文，提取遇故障时手工输入。四是综合判别运算。五是输出地质灾害预报结果。六是把预报结果在相应的地理位置上闪动警示（图2）。
说明：如果输入的过去雨量和预报是县局的资料，程序输出的结果为大型地质灾害多发区的预报级别，对外发布时对中型和小型地质灾害多发区的预报应逐级递减一个级别。如果输入的为乡镇自动雨量站的资料，程序输出的结果即为那个乡镇的预报结果。
5 预报检验
2011年5—9月，预报无3级以上地质灾害，实况安阳区域内未出现3级以上地质灾害。
2012年7月29日发布林州和安阳县西部4级地质灾害预警。实况是7月30日至8月1日，林州地区出现暴雨，局部大暴雨天气过程。大部分乡镇雨量都超过了100 mm，达到大暴雨量级，最大降雨中心出现在临淇、茶店、五龙3个乡镇，雨量分别为236.6、231.7、212.0 mm。实况是林州临期、五龙和安阳县铜业发生不同程度山体滑坡灾害。
2013年7月7日预报8—14日林州和安阳县西部3级地质灾害预警，实况是从8日20：00至9日6：00，林州的五龙镇和马安脑降水分别达到74.0、62.3 mm，林州市马安脑发生山体滑坡，部分路段被毁坏。
2014年未预报3级以上地质灾害，实况是安阳区域内未发生3级以上地质灾害。
6 结语
系统应用了乡镇自动雨量站的降水资料，使预报更精细化；运行后能够直接输出地质灾害的分级预报结果，使预报定量化，减少了每个预报员之间的人为预报偏差；系统运行方便快捷，为预报员节约了时间。
7 参考文献
[1] 林孝松，郭跃.滑坡与降雨的耦合关系研究[J].灾害学，2001，16（2）：87-92.
[2] 陈百炼.降水诱发地质灾害的气象预警方法研究[J].贵州气象，2002，26（4）：4-7.
[3] 刘传正.区域地质灾害预警的理论与方法研究[J].水文地质工程地质，2004（3）：1-6.
[4] 靳冰凌.鹤壁市地质灾害预报预警系统[J].河南气象，2005（2）：23-24.
[5] 贺为民.地质灾害危险性评估分级因素的探讨[J].灾害学，2013，28（3）：112-116.
[6] 张国平，宋建洋，邵小路，等.近期我国大型地质灾害预报与避险案例分析[J].自然灾害学报，2015（3）：20-27.
关键词 地质灾害；时空分布；分级预报；河南安阳
中图分类号 P694 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）05-0253-02
Abstract Through the analysis of space-time distribution characteristics of geological disasters in Anyang City，using the data of Anyang City automatic precipitation station，the relationship between precipitation and Anyang City geological disasters discriminant was obtained，forecast products and prior precipitation were forcasted guiding by superior meteorological station，geological hazard classification forecast in Anyang City were made taking the computer program automatically read data.
Key words geological disasters；space-time distribution；classification prediction；Anyang Henan
安陽市位于河南省的最北部地区，东部为平原地带，西部为太行山山系或丘陵地区，东西落差较大，地形和地质构造复杂，其中的林州市和安阳县西部地区的山丘地区面积3 424 km2（占全市总面积的46%），是地质灾害的多发区，每年5—9月因强降水引发的山体滑坡、泥石流、塌陷等都有发生，直接威胁着人民群众的生命财产安全，同时也给当地经济发展造成很大损失[1-3]。
能够造成地质灾害的因素很多，包括人为的乱砍滥伐，不规范的采矿，岩石的分化演变等，但主要诱发因素是降水，特别是强降水造成的渗透径流，使土石抗剪强度降低，极容易造成地质灾害[4-6]。
本文主要是通过分析安阳市近20年的地质灾害发生情况，找出地质灾害发生的多发区和易发区，对诱发地质灾害的强降水进行分型，在此基础上，利用县局或乡镇自动雨量站过去72 h的降水资料及未来24 h的降水预报，对可能发生的地质灾害进行定量化预报，并通过《安阳市新一代预报业务流程系统》实现预报结果的自动化输出。
1 地质灾害的分布特征
1.1 空间分布
按照地质勘查部门的调查，将其分为：一是特大型。灾害很严重，危害程度很大，受威胁人数大于1 000人，预测经济损失1 000万元以上。二是大型。灾害严重，危害程度大，受威胁人数100～1 000人，预测经济损失500万～1 000万元。三是中型。灾害较严重，危害程度较大，受威胁人数10～100人，预测经济损失100万～500万元。四是小型。灾害较轻，危害程度不严重，受威胁人数小于10人，预测经济损失小于100万元。
统计表明，近20年共发生特大型地质灾害2次，占1.6%；大型25次，占20.3%；中型55次，占44.7%；小型39次，占31.7%（图1）。
大型地质灾害分布情况：在发生的25次中，以林州的任村、横水、河顺3个乡镇最为显著，分别为7、5、4次（表1）。
中型地质灾害分布情况：中型地质灾害发生的次数最多，共发生55次中，占总次数的45%，以林州的任村、横水、河顺、红旗渠、石板岩、东姚6个乡镇最为显著，分别为10、9、9、7、5、5次（表2），6个乡镇合计占83%。
小型地质灾害分布情况：在发生的39次中，除林州的原康、河顺2个乡镇（分别为9、6次）外，其他地区分布非常分散（表3）。
1.2 时间分布
安阳市1991—2010年共发生山体滑坡、泥石流、塌陷等地质灾害123次，平均每年发生6.2次，统计结果表明，地质灾害的多发时段为每年的5—9月，集中时段为7—8月，这和强降水的分布呈一致性。
2 地质灾害与降水
正如前文所述，地质灾害的发生有2个最决定性因素，一个是当地的地形和地质构造，一个是降水。对于一个地区而言，地形、地质构造和地表情况无法改变，因此地质灾害的预报，就是对触发条件的预报，也就是说对一个地区（乡镇）而言，前期累计降水的正确评价和对未来强降水的正确预报是地质灾害预报的关键。从1991—2010年林州、安阳县日降水大于等于30 mm的详细情况来看，对照地质灾害的发生情况，可以发现，大于30 mm的降水日数远小于地质灾害的发生次数，因此说引发地质灾害的主要是强降水，一次强降水，能诱发多处（次）地质灾害，而同对于一次降水，不同地区发生地质灾害的程度也不相同，也就是说不同地区发生地质灾害的临界值不同。例如：1996年8月3—4日，安阳市中西部普降大暴雨，林州市8月4日降水量192.5 mm，林州的红旗渠等地先后12处发生了山体滑坡，红旗渠部分渠段被山洪冲毁或被泥石流淤满，林州市后峪村被山洪冲的面目全非。
把引发地质灾害的降水分为当日强降水型（前72 h降水不足10 mm）和累计降水型，表4给出了两型降水与地质灾害的统计关系。
3 地质灾害等级划分及预报
3.1 地质灾害的等级划分 按照国家气象中心关于地质灾害预报预报等级的划分标准，将安阳地质灾害分为5个等级：1级为可能性很小；2级为可能性较小；3级为可能性较大；4级为可能性大；5级为可能性很大。同时考虑到前文中对地质灾害的分型，特大型在20年中仅发生了2次，当作小概率事件，在预报中不予考虑；大型对应5级；中型对应4级；小型对应3级；而3级以上为对外发布级别，1级和2级只在预报时作参考。也就是说，在预报5级时，要考虑大型地质灾害出现的可能性较大，预报4级时中型地质灾害出现的可能性较大，预报3级时小型地质灾害出现的可能性较大。
3.2 地質灾害的预报判别和流程
引发地质灾害需要充足的水源动力将泥土运走，同时考虑到前期降水量达到一定值，水分的渗透使地表变得疏松，一次再发性中等强度的降水也会引发地质灾害。因此，将地质灾害分为当日强降水型和累计降水型。建立地质灾害预报判别式：
z=∑R （R12 R12-24）
其中，z为地质灾害预报等级；∑R为前72 h累积雨量（从前期站点报文中提取）；R12为未来12 h降水预报编码（从当日本站对省台所发指导报文中提取，下同）；R12-24为未来12～24 h降水预报编码（提取方法同上）。判别式中各变量由程序自动识别，运算结果直接输出为地质灾害等级。并规定，一是未来无降水不报；二是未来有降水时只考虑报文中的04、08、09、10、11、12（说明：03和07为稳定的阵雨和小雨，不考虑，04为雷阵雨，时空分布不均匀，有可能产生局地的强降水，虽然范围可能不大，但考虑到服务效果应尽量不漏报，所以适当考虑）；三是前72 h累计雨量不足10 mm（当日强降水型）时前期雨量不考虑，只考虑未来的预报；四是前72 h累计雨量大于等于10 mm时（累计降水型），2项综合相加判别z=∑R （R12 R12-24），其中，z为地质灾害等级；∑R为前72 h累计雨量（从前期站点报文中提取）；R12为未来12 h降水预报量，R12-24为未来12～24 h降水量。
4 程序设计
实现在《安阳新一代天气预报业务流程系统》下资料自动提取，自动运行，预报结果自动化化输出。一是从前期各站报文中自动提取前54 h雨量（或手工输入乡镇自动雨量站点前72 h雨量资料）并求合计。二是校对前期雨量，缺报或网络不通时人为的手工补齐资料。三是从当日对省台的指导报报文中提取未来12、12～24 h降水预报报文，提取遇故障时手工输入。四是综合判别运算。五是输出地质灾害预报结果。六是把预报结果在相应的地理位置上闪动警示（图2）。
说明：如果输入的过去雨量和预报是县局的资料，程序输出的结果为大型地质灾害多发区的预报级别，对外发布时对中型和小型地质灾害多发区的预报应逐级递减一个级别。如果输入的为乡镇自动雨量站的资料，程序输出的结果即为那个乡镇的预报结果。
5 预报检验
2011年5—9月，预报无3级以上地质灾害，实况安阳区域内未出现3级以上地质灾害。
2012年7月29日发布林州和安阳县西部4级地质灾害预警。实况是7月30日至8月1日，林州地区出现暴雨，局部大暴雨天气过程。大部分乡镇雨量都超过了100 mm，达到大暴雨量级，最大降雨中心出现在临淇、茶店、五龙3个乡镇，雨量分别为236.6、231.7、212.0 mm。实况是林州临期、五龙和安阳县铜业发生不同程度山体滑坡灾害。
2013年7月7日预报8—14日林州和安阳县西部3级地质灾害预警，实况是从8日20：00至9日6：00，林州的五龙镇和马安脑降水分别达到74.0、62.3 mm，林州市马安脑发生山体滑坡，部分路段被毁坏。
2014年未预报3级以上地质灾害，实况是安阳区域内未发生3级以上地质灾害。
6 结语
系统应用了乡镇自动雨量站的降水资料，使预报更精细化；运行后能够直接输出地质灾害的分级预报结果，使预报定量化，减少了每个预报员之间的人为预报偏差；系统运行方便快捷，为预报员节约了时间。
7 参考文献
[1] 林孝松，郭跃.滑坡与降雨的耦合关系研究[J].灾害学，2001，16（2）：87-92.
[2] 陈百炼.降水诱发地质灾害的气象预警方法研究[J].贵州气象，2002，26（4）：4-7.
[3] 刘传正.区域地质灾害预警的理论与方法研究[J].水文地质工程地质，2004（3）：1-6.
[4] 靳冰凌.鹤壁市地质灾害预报预警系统[J].河南气象，2005（2）：23-24.
[5] 贺为民.地质灾害危险性评估分级因素的探讨[J].灾害学，2013，28（3）：112-116.
[6] 张国平，宋建洋，邵小路，等.近期我国大型地质灾害预报与避险案例分析[J].自然灾害学报，2015（3）：20-27.