陳 香，王儷儒

(莆田學院環(huán)境與生物工程學院，福建莆田 351100)

福建省滑坡災害氣象預警的研究

陳 香，王儷儒

(莆田學院環(huán)境與生物工程學院，福建莆田 351100)

依據福建省滑坡災害和降雨量歷史資料，分析福建省滑坡災害的分布特征；選取降雨因子作為氣象因子，24h預報雨量R24和前期累積雨量∑R作為預報因子，將預報因子分別劃為5和7個等級；采用統(tǒng)計學方法對不同雨量級別下滑坡災害發(fā)生的頻次進行統(tǒng)計，結合預警等級，初步制作了福建省滑坡災害氣象預警判據表，從而對福建省滑坡災害的氣象預警預報進行研究。結果表明：福建省滑坡災害分布廣泛但不均勻，年內主要集中在每年的5—8月份，與降雨量年內分布特征基本一致；福建省滑坡災害氣象預警可劃為五級，各等級運用相應的方式向用戶提供信息或發(fā)布通知。

滑坡災害；24h預報雨量；前期累積降雨量；氣象預警預報

0 引言

福建省地處東南沿海，自然條件十分復雜，極易發(fā)生地質災害，造成大量的人員傷亡和財產損失。據統(tǒng)計，1985—2014年福建省有明確時間的地質災害點有3737處，其中滑坡災害占76.6%，涉及47個縣市，威脅人數(shù)高達12萬，經濟損失超過18億。加強滑坡災害的防治與研究迫在眉睫。高華喜等[1]根據區(qū)域性滑坡災害與降雨的耦合關系，對深圳市滑坡災害時空預報預警進行研究；謝劍明等[2]在充分考慮內在因素的條件下研究降雨量、降雨強度和降雨過程與滑坡在時空上的對應關系，進而開展區(qū)域滑坡災害預警預報研究；吳躍東等[3]應用GIS數(shù)值化綜合處理技術對安徽省地質災害預警預報進行研究；倪華勇等[4]分析不同區(qū)域內地質災害發(fā)生和降雨過程，利用地質災害發(fā)生時當日雨量和前期降雨量條件，對四川石棉縣地質災害預警進行研究；姚學祥等[5]基于降水量對全國地質災害潛勢預報模式進行研究。目前研究主要集中在滑坡等地質災害與降雨關系的預報預警研究上，而有關福建省滑坡災害預報預警的研究較少。本文根據福建省滑坡災害與降雨的歷史資料，選取降雨因子作為氣象因子，建立滑坡災害預警判據，對福建省滑坡災害氣象預報預警進行初步研究，為區(qū)域滑坡災害預報預警提供依據。

1 數(shù)據來源與研究方法

1.1 數(shù)據來源

滑坡數(shù)據主要來自于福建省國土資源廳和地質災害防治信息網。根據福建省國土資源廳提供的地質災害點資料，建立1985—2014年福建省滑坡災害點信息數(shù)據庫，數(shù)據庫信息主要包括災情時間、地點、年均降雨量(mm)、威脅對象、威脅總人數(shù)，威脅總財產等；通過對防治網上災情速遞資料的整理，篩選出近30年的滑坡災害事件，采用Excel軟件建立1985—2014年福建省滑坡災害數(shù)據庫，數(shù)據庫信息主要包括滑坡發(fā)生時間(年、月、日)、地點(市、市/區(qū)/縣)、發(fā)生次數(shù)、強度等。

氣象數(shù)據主要來自于福建省氣候公報。根據氣候公報中的主要天氣事件，提取雨量信息，采用Excel軟件建立2004—2013年福建省雨量數(shù)據庫，數(shù)據庫信息主要包括時間(年、季)、降雨量(mm)；根據福建省地質災害防治信息網上的預警預報信息，提取站點雨量信息，采用Excel軟件建立2010—2014年福建省滑坡災害點雨量數(shù)據庫，數(shù)據庫信息主要包括滑坡發(fā)生時間(年、月、日)、地點(市、市/區(qū)/縣)、預報雨量(mm)、累積降雨量(mm)。

1.2 研究方法

根據數(shù)據庫資料，采用統(tǒng)計學方法，利用Excel軟件的繪圖功能制作福建滑坡災害年內年際分布圖、降雨量年內分布圖，利用對比分析法比較兩者之間的關系；運用Mapinfo軟件，結合福建省縣域圖制作福建省歷史滑坡災害點分布圖，對福建省滑坡災害的時空特征進行分析。參考文獻[6]，選取降雨因子作為氣象因子，選取滑坡發(fā)生前期累積雨量∑R和預報雨量R24作為福建省滑坡災害氣象等級預報因子，對不同等級預報因子下滑坡災害發(fā)生的頻次進行統(tǒng)計，結合氣象預警預報等級，對福建省滑坡災害區(qū)域進行劃分，初步制作福建省滑坡災害氣象預警判據表，為減輕福建省滑坡災害提供依據，具體研究路線如圖1所示。

圖1 福建省滑坡災害氣象預警的研究流程框圖Fig.1 The flow chart of landslide hazard meteorological early warning in Fujian Province

2 福建省滑坡災害特征分析

根據福建省數(shù)據庫資料，從滑坡災害年內年際和各市區(qū)縣滑坡災害累計發(fā)生的頻次這兩個方面對福建省滑坡災害特征進行分析。

2.1 時間特征分析

根據福建省滑坡災害數(shù)據庫資料，按照年份和月份對滑坡災害發(fā)生次數(shù)求和。采用Excel軟件制作滑坡災害年內年際頻次直方圖，如圖2和圖4所示。為反映滑坡災害與降雨因子在時間特征上的關系，根據福建省氣象數(shù)據庫資料，采用Excel軟件制作降雨量年內分布直方圖，比較兩者在年內的變化，如圖2和圖3所示。

由圖2可知福建省滑坡災害各月均有發(fā)生，夏季較多，冬季較少。其中6月份滑坡災害發(fā)生的數(shù)量最多，占一年發(fā)生滑坡災害總數(shù)的60.8%。分析圖2與圖3發(fā)現(xiàn)福建省滑坡災害與降水量有關系，每年夏季(6—8月)降水量十分充足，極易引發(fā)滑坡災害。每年的5—8月份滑坡災害發(fā)生頻次較高，占發(fā)生滑坡災害總數(shù)的85.9%；對比同期降雨量，分析發(fā)現(xiàn)這期間也是年內降水最集中最充沛的時期，5—8月份降水量占年降水量的71.9%，這與滑坡災害年內變化相一致，說明福建省滑坡災害受降雨的影響較大。

圖2 福建省滑坡災害年內變化圖Fig.2 The annual variation of landslide hazard in Fujian Province

圖3 福建省降雨量年內變化圖Fig.3 The annual variation of rainfall in Fujian

圖4 福建省滑坡災害年際變化圖Fig.4 The annual variation of landslide hazard in Fujian Province

由圖4可知：福建省滑坡災害年際變化大，呈波動上升趨勢。其中2010年滑坡災害發(fā)生頻次最高，是近30年來滑坡災害發(fā)生最為嚴重的一年，也是最異常的一年。為了分析滑坡災害年際變化特點，根據福建省氣候公報相關資料，整理編制福建省滑坡災害發(fā)生頻率與年均雨量統(tǒng)計表，見表1。從表1可以看出，2010年共發(fā)生滑坡災害778處，占災害總數(shù)的44.81%，可見滑坡災害與同年降雨量呈正相關。

表1 2004—2013年福建省滑坡頻率與年均降雨量的統(tǒng)計Tab.1 Statistics of landslide frequency and annual rainfall in Fujian province from 2004 to 2013

2.2 空間特征分析

根據福建省滑坡災害數(shù)據庫資料，剔除沒有明確地點(市、市/區(qū)/縣)的數(shù)據，剩余2917起次，對福建省各市縣區(qū)滑坡災害發(fā)生的次數(shù)進行統(tǒng)計。采用Mapinfo軟件，以縣域為一個單元，以發(fā)生頻次100為一個單位，制作福建省滑坡災害分布圖，如圖5所示。

圖5 福建省滑坡災害分布圖Fig.5 Distribution of landslide hazard in Fujian Province

圖5 表明：(1)福建省滑坡災害分布廣泛但不均勻。(2)滑坡災害高值區(qū)主要分布在福建省中部的將樂縣、德化縣和尤溪縣。主要因為這些地區(qū)均處于山區(qū)，坡度較大、地勢起伏較大，且多有暴雨，這些都會引起滑坡災害的發(fā)生，為滑坡災害的形成提供有利的條件。(3)滑坡災害低值區(qū)主要分布在福建沿海地區(qū)，主要因為這些地區(qū)地勢平坦，起伏較小、地形對氣流的抬升作用也比較弱，降水少，因而滑坡災害發(fā)生的次數(shù)較少。

3 福建滑坡災害氣象等級預報指標構建

根據上述分析可知，福建省滑坡與降雨關系密切。參考文獻[6]，選取降雨因子作為氣象因子，選取滑坡發(fā)生前期累積雨量∑R，24 h預報雨量R24作為福建省滑坡災害的氣象等級預報指標。根據表2將24 h預報雨量R24因子劃分為5個等級，分別為(0，10)，[10，25)，[25，50)，[50，100)，[100，+∞)；前期降雨量∑R劃分為7個等級，即(0，20)，[20，50)，[50，100)，[100，150)，[150，200)，[200，300)，[300，+∞)。對不同等級預報指標下的歷史滑坡災害發(fā)生的頻次進行統(tǒng)計，然后計算百分比，編制福建省滑坡災害雨量等級統(tǒng)計表，如表3所示。

表3表明：預報雨量R24在0～10mm，前期累積降雨量∑R≤300mm時區(qū)內發(fā)生的滑坡災害不足總數(shù)的1%；當前期累積降雨量∑R超過300mm時，預報雨量≥100mm時，可占18.9%；預報降雨量R24≥100mm或前期累積降雨量∑R≥100mm時發(fā)生的滑坡災害可占總數(shù)的43.2%。從表3“合計”欄目可以發(fā)現(xiàn)：隨著預報雨量R24的不斷增大，滑坡災害發(fā)生的頻率也在增大，且較之前期累積降雨量∑R要大。因此，滑坡災害與預報雨量R24最相關，與前期累積降雨量∑R也有關系，故可作為福建省滑坡災害氣象預警指標。

表2 不同類型降雨的參考區(qū)間Tab.2 Reference interval of different rainfall types

表3 福建省滑坡災害雨量等級統(tǒng)計Tab.3 Statistics of landslide hazard rainfall level in Fujian Province

4 滑坡災害氣象預警

選取滑坡發(fā)生前期累積降雨量∑R和24h預報雨量兩個氣象等級預報因子作為氣象預警指標。考慮到兩個因子難以精確描述滑坡災害與降雨因子之間的關系，故需增加第三個因子，即過程逐時降雨量。根據預警等級編制福建省滑坡災害預警判據，從而實現(xiàn)對福建省滑坡災害氣象預警的初步研究，研究思路如圖6所示。

圖6 福建省滑坡災害氣象預警研究思路Fig.6 The research idea of the meteorological early warning of landslide hazard in Fujian Province

4.1 預警等級

福建省滑坡預警等級標準參照國土資源部和中國氣象局聯(lián)合規(guī)定分為5級預警等級標準[7]：一級預警表示滑坡災害發(fā)生的可能性很?。欢夘A警表示滑坡災害發(fā)生的可能性較?。蝗夘A警表示滑坡災害發(fā)生的可能性較大；四級預警表示滑坡災害發(fā)生的可能性大；五級預警表示滑坡災害發(fā)生的可能性很大。其中，三級為注意級，四級為預警級，五級為警報級，具體見表4。

表4 氣象預警等級標準Tab.4 Grades of meteorological early warning

4.2 預警判據

目前，國內常采用兩種預警理論方法[8]，一種是基于臨界過程降雨量判據圖的預警方法，另一種是基于GIS的地質環(huán)境空間分析預警理論方法，通過計算預警區(qū)域滑坡災害“發(fā)育度”、“潛勢度”、“危險度”和“危害度”來實現(xiàn)。因福建省滑坡災害臨界降雨量的資料受到限制，所以采用對不同雨量級別下滑坡災害的統(tǒng)計，結合預警等級，建立福建省滑坡災害氣象預警判據，如表5所示。

表5 福建省滑坡災害氣象預警判據Tab.5 The criteria of meteorological early warning of landslide hazard in Fujian Province

表5表明：當滑坡發(fā)生時預報雨量在[10，25)，前期累積雨量大于等于200mm時，即可發(fā)出三級預警，表示因降雨造成滑坡災害發(fā)生的可能性較大；當滑坡發(fā)生時預報雨量在[25，50)，前期累積雨量大于等于200mm時，即可發(fā)出四級預警，表示因降雨造成滑坡災害發(fā)生的可能性大；當滑坡發(fā)生時預報雨量在[50，100)，前期累積降雨量超過300mm時，發(fā)出五級警報，表示滑坡災害因降雨發(fā)生的可能性很大；當滑坡發(fā)生時預報雨量超過100mm，不論前期累積雨量達到多少，此時的滑坡災害因降雨發(fā)生的可能性都在較大(包含較大)以上。

4.3 氣象預警

為實現(xiàn)對福建省滑坡氣象預警的初步研究，參考表4，將福建省滑坡區(qū)域分為5個預警區(qū)域，將福建省滑坡災害氣象預警劃為5個等級。當預報出現(xiàn)3級(含3級)以上滑坡災害時，對外發(fā)布預報或警報，及時實施措施，具體見表6。

表6表明：(1)Ⅰ級預警：若福建省氣象臺發(fā)出未來24h內將會有小雨，前期累積雨量小于200mm時；或預報將會有中雨，前期累積雨量小于50mm時；再或者是預報將會有大雨，前期累積雨量小于20mm時，此時為提醒級。氣象局可通過短信、郵件等方式向國土資源廳提供雨情信息。(2)Ⅱ級預警：若氣象臺發(fā)出未來24h內將會有小雨，前期累積雨量大于200mm時；或預報將會有中雨，前期累積雨量在50mm與200mm之間；再或者是預報將會有大雨，前期累積雨量在20mm與100mm之間時，此時為提醒級。氣象局可通過短信、郵件等方式向國土資源廳提供雨情信息，提示國土資源廳等相關部門需做好準備，提高警惕。(3)Ⅲ級預警：若氣象臺發(fā)出未來24h內將會有中雨，前期累積雨量超過200mm時；或預報將會有大雨，前期累積雨量在100mm與200mm之間；或是預報將會有暴雨，前期累積雨量在20mm與100mm之間時；再或者是預報將會有大暴雨，但前期累積雨量不超過50mm時，則可發(fā)出三級預警，此類預警級別為注意級。氣象局應當及時通過短信、郵件等方式向國土資源廳提供雨情基本信息。國土資源廳再通過電視、廣播等方式發(fā)出黃色預警，提醒民眾注意防范。(4)Ⅳ級預警：若氣象臺發(fā)出未來24h內將會有大雨發(fā)生，前期累積雨量超過200mm時；或未來24h內將會有暴雨，前期累積雨量在100mm與300mm之間；或者未來24h內將會有大暴雨，前期累積雨量在50mm與100mm之間時，即可發(fā)出四級預警，此類預警級別為預警級。氣象局應當及時通過短信、電話等方式向國土資源廳提供雨情基本信息，并且及時開通資源共享信息平臺。國土資源廳判定后再通過電視、廣播、博客，網站等方式發(fā)出橙色預警，向所被預警的區(qū)域的市縣級領導發(fā)出通知，提醒民眾加強防范。(5)Ⅴ級預警：若氣象臺發(fā)出未來24h內將會有暴雨，前期累積雨量高于300mm時；或未來24h內將會有大暴雨，前期累積雨量高于100mm時，可發(fā)出五級警報，此類預警級別為警報級，表示天氣過程很快就會影響本地，滑坡災害發(fā)生的可能性很大，危害性很大。氣象局應當及時通過短信、電話等方式向國土資源廳提供雨情基本信息，并且及時開通資源共享信息平臺。國土資源廳與氣象局經商議確定預警區(qū)域范圍，通過電視、廣播、博客，網站等方式發(fā)出紅色預警，向各市縣級領導發(fā)出通知，及時向相關部門提供災情信息，加強對高易發(fā)區(qū)域的實時監(jiān)測，做好防御工作，及時疏散群眾撤離到安全區(qū)，以便防治措施及時施行。

表6 福建省滑坡災害氣象預警Tab.6 Meteorological early warning of landslide hazard in Fujian Province

5 結論與討論

(1)根據福建省滑坡災害點資料，建立1985—2014年福建省滑坡災害點數(shù)據庫，包括時間、地點、年均降雨量(mm)、威脅對象、威脅總人數(shù)，威脅總財產等；建立1985—2014年福建省滑坡災害數(shù)據庫，包括時間、地點、發(fā)生次數(shù)等。根據氣候公報資料和預警預報信息，建立2004—2013年福建省雨量數(shù)據庫(包括時間，降雨量)和 2010—2014年福建省災害點雨量數(shù)據庫包括(時間、地點，累積和預報雨量)。

(2)根據福建省數(shù)據庫資料，分析得出福建省滑坡災害主要集中在每年的5—8月份，且與降雨量年內分布基本一致。具有分布廣泛但不均勻等特征，主要集中在福建省中部地區(qū)。

(3)選取降雨因子作為氣象因子，選取滑坡發(fā)生時預報雨量R24，滑坡發(fā)生前期累積雨量∑R及過程逐時降雨量R作為福建省滑坡災害的氣象等級預報因子。將預報雨量R24因子劃分為5個等級，前期降雨量∑R劃分為7個等級。對不同等級預報因子下歷史滑坡災害發(fā)生的個數(shù)進行統(tǒng)計，再結合滑坡預警等級標準，將福建省滑坡預警區(qū)域劃分為五個區(qū)域：不易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、較易發(fā)區(qū)、高易發(fā)區(qū)。

(4)滑坡災害氣象預警預報級別按照滑坡災害發(fā)生的可能性大小分為五個等級：Ⅰ級為提醒級，表示滑坡災害因降雨發(fā)生可能性小，用綠色預警信號表示；Ⅱ級為提醒級，表示滑坡災害發(fā)生的可能性較小，用藍色預警信號表示；Ⅲ級為注意級，可發(fā)布黃色預警，表示滑坡災害發(fā)生的可能性較大；Ⅳ級為預警級，可發(fā)布橙色預警，表示滑坡災害發(fā)生的可能性大；Ⅴ級為警報級，可發(fā)布紅色預警，表示滑坡災害發(fā)生的可能性很大。三級以上發(fā)布預警信號。

氣象預警建立在降雨實況與預報的基礎之上，因而所考慮的指標不僅要包括與滑坡災害緊密相關的滑坡發(fā)生前期累積降雨量和預報雨量，而且還應該有過程逐時降雨量。由此可見，降水資料的完整度與預報的準確度對滑坡災害的預警具有重要的作用。但因降雨資料限制和研究水平有限，對福建省滑坡與雨量數(shù)據的統(tǒng)計不夠確切、對指標的選取不夠精確，沒有搜集到滑坡災害區(qū)域降雨過程逐時雨量的資料，對福建省滑坡災害與降雨因子關系分析的也不夠全面，因而有待進一步研究。

[1] 高華喜，殷坤龍.降雨與滑坡災害相關性分析及預警預報閥值之探討[J].巖土力學，2007，28 (5)：1055-1060.

[2] 謝劍明，劉領禮，殷坤龍，等.浙江省滑坡災害預警預報的降雨閥值研究[J].地質科技情報，2003，22(4)：101-105.

[3] 吳躍東，向釩，馬玲，等.安徽省地質災害氣象預警預報研究[J].災害學，2008，23(4)：25-29.

[4] 倪化勇，巴仁基，劉宇杰.四川省石棉縣地質災害發(fā)生的雨量條件與氣象預警(報)[J].水土保持通報，2010，30(6)：114-118.

[5] 姚學祥，徐晶，薛建軍，等.基于降水量的全國地質災害潛勢預報模式[J].中國地質災害與防治學報，2005，16(4)：101-106.

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A Study on Landslide Hazard Meteorological Early Warning in Fujian Province

Chen xiang，Wang Liru
(Department of Environmental and Biological Engineering，Putian University，Putian，F(xiàn)ujian 351100，China)

In this article，we analyzed the characteristics of landslide hazards in Fujian province based on the historical landslide and rainfall data.The forecast factors were classified into 5 and 7 grades by selecting rainfall data as the meteorological factor and R24and∑R as the forecast factors.Statistical methods were used to analyze the frequency of landslide disasters under different rainfall levels.And then，combined with the early warning levels，tentative meteorological warning criteria of landslide disasters in Fujian Province were developed.Results showed that landslides in Fujian Province were distributed widely but non-uniformly.They mainly occurred between May and August each year，which were similar to the characteristics of annual rainfall distribution.We therefore propose five levels for the meteorological early warning and forecasting of landslide disasters in Fujian province and each level provides corresponding information to users.

landslide hazards；R24；∑R；meteorological early warning and forecasting

P642.22

：A

：1673-8047(2015)04-0068-08

2015-09-04

福建省科技廳重點項目(2014Y0039)

陳香(1965—)，女，本科，教授，主要從事自然災害與環(huán)境地理研究。