福建省滑坡灾害气象预警的研究

陈 香，王俪儒

(莆田学院环境与生物工程学院，福建莆田 351100)

福建省滑坡灾害气象预警的研究

陈 香，王俪儒

(莆田学院环境与生物工程学院，福建莆田 351100)

依据福建省滑坡灾害和降雨量历史资料，分析福建省滑坡灾害的分布特征；选取降雨因子作为气象因子，24h预报雨量R24和前期累积雨量∑R作为预报因子，将预报因子分别划为5和7个等级；采用统计学方法对不同雨量级别下滑坡灾害发生的频次进行统计，结合预警等级，初步制作了福建省滑坡灾害气象预警判据表，从而对福建省滑坡灾害的气象预警预报进行研究。结果表明：福建省滑坡灾害分布广泛但不均匀，年内主要集中在每年的5—8月份，与降雨量年内分布特征基本一致；福建省滑坡灾害气象预警可划为五级，各等级运用相应的方式向用户提供信息或发布通知。

滑坡灾害；24h预报雨量；前期累积降雨量；气象预警预报

0 引言

福建省地处东南沿海，自然条件十分复杂，极易发生地质灾害，造成大量的人员伤亡和财产损失。据统计，1985—2014年福建省有明确时间的地质灾害点有3737处，其中滑坡灾害占76.6%，涉及47个县市，威胁人数高达12万，经济损失超过18亿。加强滑坡灾害的防治与研究迫在眉睫。高华喜等[1]根据区域性滑坡灾害与降雨的耦合关系，对深圳市滑坡灾害时空预报预警进行研究；谢剑明等[2]在充分考虑内在因素的条件下研究降雨量、降雨强度和降雨过程与滑坡在时空上的对应关系，进而开展区域滑坡灾害预警预报研究；吴跃东等[3]应用GIS数值化综合处理技术对安徽省地质灾害预警预报进行研究；倪华勇等[4]分析不同区域内地质灾害发生和降雨过程，利用地质灾害发生时当日雨量和前期降雨量条件，对四川石棉县地质灾害预警进行研究；姚学祥等[5]基于降水量对全国地质灾害潜势预报模式进行研究。目前研究主要集中在滑坡等地质灾害与降雨关系的预报预警研究上，而有关福建省滑坡灾害预报预警的研究较少。本文根据福建省滑坡灾害与降雨的历史资料，选取降雨因子作为气象因子，建立滑坡灾害预警判据，对福建省滑坡灾害气象预报预警进行初步研究，为区域滑坡灾害预报预警提供依据。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

滑坡数据主要来自于福建省国土资源厅和地质灾害防治信息网。根据福建省国土资源厅提供的地质灾害点资料，建立1985—2014年福建省滑坡灾害点信息数据库，数据库信息主要包括灾情时间、地点、年均降雨量(mm)、威胁对象、威胁总人数，威胁总财产等；通过对防治网上灾情速递资料的整理，筛选出近30年的滑坡灾害事件，采用Excel软件建立1985—2014年福建省滑坡灾害数据库，数据库信息主要包括滑坡发生时间(年、月、日)、地点(市、市/区/县)、发生次数、强度等。

气象数据主要来自于福建省气候公报。根据气候公报中的主要天气事件，提取雨量信息，采用Excel软件建立2004—2013年福建省雨量数据库，数据库信息主要包括时间(年、季)、降雨量(mm)；根据福建省地质灾害防治信息网上的预警预报信息，提取站点雨量信息，采用Excel软件建立2010—2014年福建省滑坡灾害点雨量数据库，数据库信息主要包括滑坡发生时间(年、月、日)、地点(市、市/区/县)、预报雨量(mm)、累积降雨量(mm)。

1.2 研究方法

根据数据库资料，采用统计学方法，利用Excel软件的绘图功能制作福建滑坡灾害年内年际分布图、降雨量年内分布图，利用对比分析法比较两者之间的关系；运用Mapinfo软件，结合福建省县域图制作福建省历史滑坡灾害点分布图，对福建省滑坡灾害的时空特征进行分析。参考文献[6]，选取降雨因子作为气象因子，选取滑坡发生前期累积雨量∑R和预报雨量R24作为福建省滑坡灾害气象等级预报因子，对不同等级预报因子下滑坡灾害发生的频次进行统计，结合气象预警预报等级，对福建省滑坡灾害区域进行划分，初步制作福建省滑坡灾害气象预警判据表，为减轻福建省滑坡灾害提供依据，具体研究路线如图1所示。

图1 福建省滑坡灾害气象预警的研究流程框图Fig.1 The flow chart of landslide hazard meteorological early warning in Fujian Province

2 福建省滑坡灾害特征分析

根据福建省数据库资料，从滑坡灾害年内年际和各市区县滑坡灾害累计发生的频次这两个方面对福建省滑坡灾害特征进行分析。

2.1 时间特征分析

根据福建省滑坡灾害数据库资料，按照年份和月份对滑坡灾害发生次数求和。采用Excel软件制作滑坡灾害年内年际频次直方图，如图2和图4所示。为反映滑坡灾害与降雨因子在时间特征上的关系，根据福建省气象数据库资料，采用Excel软件制作降雨量年内分布直方图，比较两者在年内的变化，如图2和图3所示。

由图2可知福建省滑坡灾害各月均有发生，夏季较多，冬季较少。其中6月份滑坡灾害发生的数量最多，占一年发生滑坡灾害总数的60.8%。分析图2与图3发现福建省滑坡灾害与降水量有关系，每年夏季(6—8月)降水量十分充足，极易引发滑坡灾害。每年的5—8月份滑坡灾害发生频次较高，占发生滑坡灾害总数的85.9%；对比同期降雨量，分析发现这期间也是年内降水最集中最充沛的时期，5—8月份降水量占年降水量的71.9%，这与滑坡灾害年内变化相一致，说明福建省滑坡灾害受降雨的影响较大。

图2 福建省滑坡灾害年内变化图Fig.2 The annual variation of landslide hazard in Fujian Province

图3 福建省降雨量年内变化图Fig.3 The annual variation of rainfall in Fujian

图4 福建省滑坡灾害年际变化图Fig.4 The annual variation of landslide hazard in Fujian Province

由图4可知：福建省滑坡灾害年际变化大，呈波动上升趋势。其中2010年滑坡灾害发生频次最高，是近30年来滑坡灾害发生最为严重的一年，也是最异常的一年。为了分析滑坡灾害年际变化特点，根据福建省气候公报相关资料，整理编制福建省滑坡灾害发生频率与年均雨量统计表，见表1。从表1可以看出，2010年共发生滑坡灾害778处，占灾害总数的44.81%，可见滑坡灾害与同年降雨量呈正相关。

表1 2004—2013年福建省滑坡频率与年均降雨量的统计Tab.1 Statistics of landslide frequency and annual rainfall in Fujian province from 2004 to 2013

2.2 空间特征分析

根据福建省滑坡灾害数据库资料，剔除没有明确地点(市、市/区/县)的数据，剩余2917起次，对福建省各市县区滑坡灾害发生的次数进行统计。采用Mapinfo软件，以县域为一个单元，以发生频次100为一个单位，制作福建省滑坡灾害分布图，如图5所示。

图5 福建省滑坡灾害分布图Fig.5 Distribution of landslide hazard in Fujian Province

图5 表明：(1)福建省滑坡灾害分布广泛但不均匀。(2)滑坡灾害高值区主要分布在福建省中部的将乐县、德化县和尤溪县。主要因为这些地区均处于山区，坡度较大、地势起伏较大，且多有暴雨，这些都会引起滑坡灾害的发生，为滑坡灾害的形成提供有利的条件。(3)滑坡灾害低值区主要分布在福建沿海地区，主要因为这些地区地势平坦，起伏较小、地形对气流的抬升作用也比较弱，降水少，因而滑坡灾害发生的次数较少。

3 福建滑坡灾害气象等级预报指标构建

根据上述分析可知，福建省滑坡与降雨关系密切。参考文献[6]，选取降雨因子作为气象因子，选取滑坡发生前期累积雨量∑R，24 h预报雨量R24作为福建省滑坡灾害的气象等级预报指标。根据表2将24 h预报雨量R24因子划分为5个等级，分别为(0，10)，[10，25)，[25，50)，[50，100)，[100，+∞)；前期降雨量∑R划分为7个等级，即(0，20)，[20，50)，[50，100)，[100，150)，[150，200)，[200，300)，[300，+∞)。对不同等级预报指标下的历史滑坡灾害发生的频次进行统计，然后计算百分比，编制福建省滑坡灾害雨量等级统计表，如表3所示。

表3表明：预报雨量R24在0～10mm，前期累积降雨量∑R≤300mm时区内发生的滑坡灾害不足总数的1%；当前期累积降雨量∑R超过300mm时，预报雨量≥100mm时，可占18.9%；预报降雨量R24≥100mm或前期累积降雨量∑R≥100mm时发生的滑坡灾害可占总数的43.2%。从表3“合计”栏目可以发现：随着预报雨量R24的不断增大，滑坡灾害发生的频率也在增大，且较之前期累积降雨量∑R要大。因此，滑坡灾害与预报雨量R24最相关，与前期累积降雨量∑R也有关系，故可作为福建省滑坡灾害气象预警指标。

表2 不同类型降雨的参考区间Tab.2 Reference interval of different rainfall types

表3 福建省滑坡灾害雨量等级统计Tab.3 Statistics of landslide hazard rainfall level in Fujian Province

4 滑坡灾害气象预警

选取滑坡发生前期累积降雨量∑R和24h预报雨量两个气象等级预报因子作为气象预警指标。考虑到两个因子难以精确描述滑坡灾害与降雨因子之间的关系，故需增加第三个因子，即过程逐时降雨量。根据预警等级编制福建省滑坡灾害预警判据，从而实现对福建省滑坡灾害气象预警的初步研究，研究思路如图6所示。

图6 福建省滑坡灾害气象预警研究思路Fig.6 The research idea of the meteorological early warning of landslide hazard in Fujian Province

4.1 预警等级

福建省滑坡预警等级标准参照国土资源部和中国气象局联合规定分为5级预警等级标准[7]：一级预警表示滑坡灾害发生的可能性很小；二级预警表示滑坡灾害发生的可能性较小；三级预警表示滑坡灾害发生的可能性较大；四级预警表示滑坡灾害发生的可能性大；五级预警表示滑坡灾害发生的可能性很大。其中，三级为注意级，四级为预警级，五级为警报级，具体见表4。

表4 气象预警等级标准Tab.4 Grades of meteorological early warning

4.2 预警判据

目前，国内常采用两种预警理论方法[8]，一种是基于临界过程降雨量判据图的预警方法，另一种是基于GIS的地质环境空间分析预警理论方法，通过计算预警区域滑坡灾害“发育度”、“潜势度”、“危险度”和“危害度”来实现。因福建省滑坡灾害临界降雨量的资料受到限制，所以采用对不同雨量级别下滑坡灾害的统计，结合预警等级，建立福建省滑坡灾害气象预警判据，如表5所示。

表5 福建省滑坡灾害气象预警判据Tab.5 The criteria of meteorological early warning of landslide hazard in Fujian Province

表5表明：当滑坡发生时预报雨量在[10，25)，前期累积雨量大于等于200mm时，即可发出三级预警，表示因降雨造成滑坡灾害发生的可能性较大；当滑坡发生时预报雨量在[25，50)，前期累积雨量大于等于200mm时，即可发出四级预警，表示因降雨造成滑坡灾害发生的可能性大；当滑坡发生时预报雨量在[50，100)，前期累积降雨量超过300mm时，发出五级警报，表示滑坡灾害因降雨发生的可能性很大；当滑坡发生时预报雨量超过100mm，不论前期累积雨量达到多少，此时的滑坡灾害因降雨发生的可能性都在较大(包含较大)以上。

4.3 气象预警

为实现对福建省滑坡气象预警的初步研究，参考表4，将福建省滑坡区域分为5个预警区域，将福建省滑坡灾害气象预警划为5个等级。当预报出现3级(含3级)以上滑坡灾害时，对外发布预报或警报，及时实施措施，具体见表6。

表6表明：(1)Ⅰ级预警：若福建省气象台发出未来24h内将会有小雨，前期累积雨量小于200mm时；或预报将会有中雨，前期累积雨量小于50mm时；再或者是预报将会有大雨，前期累积雨量小于20mm时，此时为提醒级。气象局可通过短信、邮件等方式向国土资源厅提供雨情信息。(2)Ⅱ级预警：若气象台发出未来24h内将会有小雨，前期累积雨量大于200mm时；或预报将会有中雨，前期累积雨量在50mm与200mm之间；再或者是预报将会有大雨，前期累积雨量在20mm与100mm之间时，此时为提醒级。气象局可通过短信、邮件等方式向国土资源厅提供雨情信息，提示国土资源厅等相关部门需做好准备，提高警惕。(3)Ⅲ级预警：若气象台发出未来24h内将会有中雨，前期累积雨量超过200mm时；或预报将会有大雨，前期累积雨量在100mm与200mm之间；或是预报将会有暴雨，前期累积雨量在20mm与100mm之间时；再或者是预报将会有大暴雨，但前期累积雨量不超过50mm时，则可发出三级预警，此类预警级别为注意级。气象局应当及时通过短信、邮件等方式向国土资源厅提供雨情基本信息。国土资源厅再通过电视、广播等方式发出黄色预警，提醒民众注意防范。(4)Ⅳ级预警：若气象台发出未来24h内将会有大雨发生，前期累积雨量超过200mm时；或未来24h内将会有暴雨，前期累积雨量在100mm与300mm之间；或者未来24h内将会有大暴雨，前期累积雨量在50mm与100mm之间时，即可发出四级预警，此类预警级别为预警级。气象局应当及时通过短信、电话等方式向国土资源厅提供雨情基本信息，并且及时开通资源共享信息平台。国土资源厅判定后再通过电视、广播、博客，网站等方式发出橙色预警，向所被预警的区域的市县级领导发出通知，提醒民众加强防范。(5)Ⅴ级预警：若气象台发出未来24h内将会有暴雨，前期累积雨量高于300mm时；或未来24h内将会有大暴雨，前期累积雨量高于100mm时，可发出五级警报，此类预警级别为警报级，表示天气过程很快就会影响本地，滑坡灾害发生的可能性很大，危害性很大。气象局应当及时通过短信、电话等方式向国土资源厅提供雨情基本信息，并且及时开通资源共享信息平台。国土资源厅与气象局经商议确定预警区域范围，通过电视、广播、博客，网站等方式发出红色预警，向各市县级领导发出通知，及时向相关部门提供灾情信息，加强对高易发区域的实时监测，做好防御工作，及时疏散群众撤离到安全区，以便防治措施及时施行。

表6 福建省滑坡灾害气象预警Tab.6 Meteorological early warning of landslide hazard in Fujian Province

5 结论与讨论

(1)根据福建省滑坡灾害点资料，建立1985—2014年福建省滑坡灾害点数据库，包括时间、地点、年均降雨量(mm)、威胁对象、威胁总人数，威胁总财产等；建立1985—2014年福建省滑坡灾害数据库，包括时间、地点、发生次数等。根据气候公报资料和预警预报信息，建立2004—2013年福建省雨量数据库(包括时间，降雨量)和 2010—2014年福建省灾害点雨量数据库包括(时间、地点，累积和预报雨量)。

(2)根据福建省数据库资料，分析得出福建省滑坡灾害主要集中在每年的5—8月份，且与降雨量年内分布基本一致。具有分布广泛但不均匀等特征，主要集中在福建省中部地区。

(3)选取降雨因子作为气象因子，选取滑坡发生时预报雨量R24，滑坡发生前期累积雨量∑R及过程逐时降雨量R作为福建省滑坡灾害的气象等级预报因子。将预报雨量R24因子划分为5个等级，前期降雨量∑R划分为7个等级。对不同等级预报因子下历史滑坡灾害发生的个数进行统计，再结合滑坡预警等级标准，将福建省滑坡预警区域划分为五个区域：不易发区、低易发区、中易发区、较易发区、高易发区。

(4)滑坡灾害气象预警预报级别按照滑坡灾害发生的可能性大小分为五个等级：Ⅰ级为提醒级，表示滑坡灾害因降雨发生可能性小，用绿色预警信号表示；Ⅱ级为提醒级，表示滑坡灾害发生的可能性较小，用蓝色预警信号表示；Ⅲ级为注意级，可发布黄色预警，表示滑坡灾害发生的可能性较大；Ⅳ级为预警级，可发布橙色预警，表示滑坡灾害发生的可能性大；Ⅴ级为警报级，可发布红色预警，表示滑坡灾害发生的可能性很大。三级以上发布预警信号。

气象预警建立在降雨实况与预报的基础之上，因而所考虑的指标不仅要包括与滑坡灾害紧密相关的滑坡发生前期累积降雨量和预报雨量，而且还应该有过程逐时降雨量。由此可见，降水资料的完整度与预报的准确度对滑坡灾害的预警具有重要的作用。但因降雨资料限制和研究水平有限，对福建省滑坡与雨量数据的统计不够确切、对指标的选取不够精确，没有搜集到滑坡灾害区域降雨过程逐时雨量的资料，对福建省滑坡灾害与降雨因子关系分析的也不够全面，因而有待进一步研究。

[1] 高华喜，殷坤龙.降雨与滑坡灾害相关性分析及预警预报阀值之探讨[J].岩土力学，2007，28 (5)：1055-1060.

[2] 谢剑明，刘领礼，殷坤龙，等.浙江省滑坡灾害预警预报的降雨阀值研究[J].地质科技情报，2003，22(4)：101-105.

[3] 吴跃东，向钒，马玲，等.安徽省地质灾害气象预警预报研究[J].灾害学，2008，23(4)：25-29.

[4] 倪化勇，巴仁基，刘宇杰.四川省石棉县地质灾害发生的雨量条件与气象预警(报)[J].水土保持通报，2010，30(6)：114-118.

[5] 姚学祥，徐晶，薛建军，等.基于降水量的全国地质灾害潜势预报模式[J].中国地质灾害与防治学报，2005，16(4)：101-106.

[6] 蔡晓禾，黄志刚.福建省降雨与地质灾害关系的初步研究[J].科技资讯，2006，(10)：120-121.

[7] 刘传正，温铭生，唐灿.中国地质灾害气象预警初步研究[J].地质通报，2004，23(4)：303-309.

[8] 黄志刚，高珊，刘爱鸣，等.福建省强降水诱发地质灾害特征分析[J].福建地质，2010(S1)：64-71.

A Study on Landslide Hazard Meteorological Early Warning in Fujian Province

Chen xiang，Wang Liru
(Department of Environmental and Biological Engineering，Putian University，Putian，Fujian 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

福建省科技厅重点项目(2014Y0039)

陈香(1965—)，女，本科，教授，主要从事自然灾害与环境地理研究。