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关于中国地质灾害气象预警模型研究

发布时间: 2022-04-02 08:45:46 浏览:

摘要:随着地质灾害发生越来越频繁,气象局做好各项防治措施就显得很关键,而地质灾害气象预警可将地质灾害损失降到最低,重点分析气象条件和地质灾害发生时的危险关系,也就是地质灾害气象预警模型。新疆因地质构造较复杂,且内外动力作用较强,属于中国地质灾害发生较频繁的一个地区,因此,本文重点对中国地质灾害气象预警模型作深入研究。

关键词:新疆;地质灾害;气象预警模型

引言

当前,在人类活动越来越加剧的大环境下,新疆地区地质灾害发展频率不断提升,主要由局部独立朝着群发成片发展,空间方面从中低山区朝高山区发展,从时间方面由汛期发育慢慢朝汛期发展。为此,进一步分析及研究地质灾害气象预警模型就显得很关键。

1、中國地质灾害气象预警指标筛选

此次研究选内外动力耦合成因理论筛选新疆地区地质灾害预警指标,地质灾害发育内/外因素包含:地壳运动、火山活动、地震、降水、风化作用、地表水体运动、剥蚀作用、人类活动、冰川运动等。筛选核心内/外动力地质作用指标、降雨预警指标,而后构建相应的预警指标体制,按照不同指标所起到的作用,根专家经验进行排序,而后将指标权重值确定下来。由于新疆范围非常广,地貌单元较多,地质构造相对复杂,所以经内/外动力指标筛选应根据目前提供的数据分析[1]。

比如,坡体结构与斜坡地貌、地形有直接关系,可选斜坡坡度、海拔高程、斜坡坡向三个地貌、地形指标分析坡体结构,加之新疆岩土体类型非常多,分布很多水体、冰川雪被、可把地层岩性指标慢慢概化成第4系岩体、堆积物、雪被区、水体等四类。地质构造治疗易受断层、新构造运动影响,但地震属于地壳内部全新的地质构造运动表现,地震参数中显示的地震动峰值的加速度较大的地方,地质灾害发生会很严重。为此,全面考虑整个断层的活动性、场地特性等指标,选地震动峰值的加速度参数代表地质构造指标。针对外动力的地质指标,重点需考虑河流和降雨的切割作用,筛选水系密度、年均降雨量当作外动力的地质作用指标,因新疆地处中国的西部内陆,降雨量和中部、东部相比相对小,将7日内的有效降雨量代表降雨渗入破坏最佳。

2、中国地质灾害气象预警模型分析

2.1确定性系数

确定性系数指的是用于分析影响某一件事件发生后,不同因素敏感性的方法之一,表达式为:

其中,[ICF]表示确定性系数;[Pa]表示地质灾害于数据a类中发生的概率;[p]表示地质灾害于研究区域内伴发的概率。选确定性系数法分析因子量化,如和已经发生的地质灾害区类似斜坡区也会伴发类似灾害,确定性系数法可对各灾害不同影响因素实行区间定量化,而后做合并计算,系数变化区间[-1,1][2]。若系数为正值,提示灾害发生的确定性高,环境较差;若系数为负,责与之相反;若系数与0较接近,提示确定性举重,难以准确区分环境好坏。

2.2地质环境指标

于GIS平台指导下选在斜坡坡向、海拔高程、地层岩性、斜坡坡度、水系密度、年均降雨量、地震动峰值加速度等影响因子的确定性系数,构建相应的影响因子栅格图层,而后根据地质灾害影响因子的权重值,利用GIS分析模块算出地质环境的指标值。式子为:

其中,G表示地质环境的指标,量化的地质环境条件;aj表示第j个影响因子权重,j=1,2,...,n;Aj表示第j个影响因子定量化的取值。对照分析地质环境的指标值和灾害点分布情况,准确校验地质环境的指标有无将环境好坏显现出来,结果发现,若地质环境指标值下降,则灾害发生密度也会缩减。表明地质环境指标值较大的地区,其灾害点分布的概率较大,所以选地质环境的指标值可将环境条件较好地反映出来。

2.3气象预警模型计算法

中国地质灾害气象预警模型中,输入因子包括:灾害发生时的降雨量、地质环境指标值、前期有效降雨量等,将历史的地质灾害实际发生次数当作输出因子,选多元线性回归法构建气象预警模型,这样可更好地将预警等级确定下来。模型通用函数可表示为:

T表示预警指数,以此评估地质灾害的气象预警等级;R0表示当日降雨量(地质灾害发生日的降雨量,预警分析时候的预报雨量);Rp表示前期的有效降雨量。

此次研究经对内/外动力耦合成因理论地质灾害的气象预警模型做相应改进,具体表现为:首先,筛选地质环境指标值的过程中,应全面考虑整个地质灾害地球内/外动力的耦合作用的成因理论,选择重点内外动力的作用因子;其次,构建预警模型时,选7日内的有效降雨量与当日的降雨量指标当作灾害诱发因素,利用地质环境的指标和诱发因子相乘后的结果来评估模型,最终得出预警指标,以实现整个地质环境条件和诱发因素间存在的物理耦合关系[3];最后,构建预警指数模型时,地质环境的指标和诱发因子都是选数学归一化范式,便于构建预警等级,

3、地质灾害气象预警模型校验分析

待确立气象预警模型后,应选最佳灾害点校验模型。例如,本次选2004年5月天山北麓吉木萨尔县大有乡贾家湾村发生的滑坡灾害、2011年6月准噶尔地区克铁公路S201省道134km+50m处发生的滑坡灾害,完成模型校验,之后将2个灾害点当日降雨量图层、有效雨量图层求出,把2图层归一化后的有效降雨量图层与地质环境的指标图层相乘,从而将灾害点出预警指出计算出。按照预警模型的等级范围,准确评估是否充分满足预警要求,仅需一个值满足预警范围,则提示此地需做预警处理。

4、结语

综上阐述,随着新疆构造运动持续增强,降雨量较多,且地质地貌条件下使内外动力地质作用较强烈,对地质灾害发育起到很好的控制作用。本文经分析内/外动力耦合作用成因理论,构建相应的新疆地质灾害预警区划分,筛选内/外动力的地质作用指标,最终确定不同要素的权重、其他环境指标。比如,运用地理信息系统平台,在内/外动力耦合成因理论的基础上构建新疆地质灾害气象预警模型,而后校验历史地质灾害,以保证预报结果更加精准。

参考文献:

[1]刘艳辉,刘传正,温铭生等.中国地质灾害气象预警模型研究[J].工程地质学报,2015,11(4):738-746.

[2]宋娜.基于GIS的地质灾害气象预警方法初探[J].城市地理,2016,26(10):61.

[3]胡娟,闵颖,李华宏等.云南省地质灾害精细化气象风险预警模型优化研究[J].灾害学,2016,31(4):110-115.

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