氣象類滑坡災害的預報原理和方法探討

段朝紅

[摘 要]：滑坡是組成山坡的部分巖土在一定的地質條件下以及在環境因素不斷的變化和作用下，以重力為主、沿向外緩傾的帶或面產生向臨空作整體或幾大塊向下、向前的移動現象。滑坡的發生給國家和人民帶來了巨大的災難，隨著3S技術的飛速發展，RS、GIS被廣泛應用于滑坡危險性區劃和預測研究。特別是GIS技術，由于其儲存圖層的多層次性、挖掘和計算地質數據的快捷性以及空間形態模擬的超強能力，為滑坡災害事故的預測提供了新的思路和方法。

[關鍵詞]：滑坡災害 預報 原理 方法

一、引言

我國是世界上地質災害比較嚴重的國家之一，近年來隨著社會的發展，城市化進程日漸加快、西部大開發的開啟、水利水電工程的開發、切坡建房、公路開挖和植被破壞等人類活動的加劇，對地質內部構造造成了嚴重破壞，為各種災害的發生創造了條件。

滑坡以其發生頻繁、分布廣泛、所造成的經濟損失和人員傷亡巨大而被列為除地震外的地質災害之首。滑坡作用過程屬于一種自然地質現象，但其造成的后果卻是一種社會和經濟問題，具有災害性，不僅給人類生命安全帶來威脅，而且對財產、環境、資源等造成破壞。

人們對滑坡災害事故的發生不具有先知性，因而造成的后果是無法想象的。據有關部門統計，僅在我國，包括崩塌、滑坡、泥石流等地質災害造成的直接經濟損失每年可達30-50億元左右。并且，在近幾年滑坡發生的次數和可能性有逐漸增加的趨勢。因此，對于滑坡災害事故的預測預報具有十分重要的意義，它的研究對于減少人員傷亡和財產損失有著積極作用。

從全世界的范圍來看，美國是世界上開展滑坡災害預警最早的國家，先后于1985年、1992年、1993年、1997年、2000年在舊金山海灣地區、夏威夷州、加勒比海的波多黎各、俄勒岡州和弗吉尼亞州建立了滑坡實時預報系統。

二、滑坡災害的成因

滑坡類災害雖說被界定為自然災害范疇內，然而今年來的調查數據卻顯示，滑坡災害的成因更大部分是由于人類工程活動造成。由于人類不合理的改造地球，開展各類工程活動，大大加劇了滑坡災害發生的頻率。特別是在那些存在隱患的易于發生滑坡的地區，如果人類不加以防患，仍然肆意的開展工程活動，挖礦山、修公路、修高層建筑，這些都大大提高了滑坡發生的可能性，且一旦發生，將會是很嚴重很重大的災難。

在發育時間上滑坡主要有同時性的特點：對于同時性，有些滑坡受誘發因素如強烈地震、暴雨等自然活動和不合理的開挖、爆破等人類活動的作用后，立即活動。

所以人類在嘗試探究滑坡災害的成因時、對滑坡發生進行預測時，要找準正確的空間位置。研究范圍的大小決定了滑坡預測的方法及其結果的可靠程度。按研究范圍的大小，可以將滑坡災害空間預測劃分為發生地點預測和危害范圍預測。除了發生地點，對于發生時間的準確預測也至關重要，在任何災害發生前，如果人們知道了災害將要發生的時間，這樣人們便可以做好提前應對災害發生的準備，以至于災害真的發生時能夠最大程度上減少人員傷亡和財產損失。因此，做好時間預測預報是滑坡災害事故預測系統至關重要的一步。

三、氣象類滑坡災害預報原理

按照時間預測的類型可以將時間預測預報分為兩部分：中長期預報和短臨預報。

1.中長期預報及模型方法

1）滑坡中長期預測預報主要采用的方法如下：

在滑坡時間預報的中長期預報中主要采用指數平滑法和灰色災變預測模型。指數平滑法兼顧了全期平均法和移動平均法，它同多計算出的指數平滑值再結合一定的時間序列模型對現象的未來進行預測。它在使用中可以根據平滑次數的不同來分為一次，二次和三次指數平滑法。一次和二次指數平滑法是分別針對時間數列無明顯的變化趨勢、具有線性趨勢的時間數列，三次指數平滑法則是在二次平滑基礎上再平滑。這種方法能夠對不同的時間數列進行預測。兩者相比之下指數平滑法更能準確方便的對中長期滑坡災害事故進行時間預預報預測。

2.短臨預報及模型方法

當滑坡已經進入加速變形階段的時候，通過中長期預報已經不能為災害的發展情況提供幫助，此時需要采取短臨預報的方法。

常用的齋藤迪孝模型是將巖土體的破壞分為三個階段，能夠將整個形成滑坡漸變過程分為三個不同的階段進行研究。該模型同時提供經驗公式，再根據不同時間段之間位移量相等為依據計算破壞時間。用該模型能夠精確求得災害發生的日期。

灰色理論的Verhulst模型是對Verhulst模型的微分方程式求解求得位移同滑坡時間預測值的關系式，然后將地質結構發生的位移帶入該關系式求得時間預測值，但是該模型中系數隨不同滑坡類型和不同的位移階段而變化，在實例中確定系數的值準確度不高而且比較復雜。

非線性動力學模型是用非線性動力學理論為基礎，但是滑坡演變的復雜性和外界環境的多變性決定了建立滑坡孕育過程的非線性動力學方程絕非易事。

多參數預報法中很難保證每個參數的準確性，因此預測結果的準確性更得不到保證。

黃金分割法雖然能夠求得巖體失穩破壞的時間，但是這種方法只是對十余個實例的總結，其結果的準確性不是很高。

因此，對于上面幾種模型的分析和對比，齋藤迪孝模型在滑坡災害時間預報的短臨預報中更具有可取性。

3.災情損失預測預報模塊

每一場災難的發生都會給國家和人民帶來巨大的損失，生命和財產是其中最重要的兩個方面。因此，滑坡災害預測預報系統在災情損失預測預報模塊應該分為生命損失和財產損失兩個子模塊。這兩個小模塊是在數據庫的基礎上聯系災害區域的具體情況，再結合GIS的強大數據處理功能和圖形分析功能對災難發生前后的生命和財產損失進行統計和預測。這些功能的建立對于對災區的救援有重要的指導意義。

總結：滑坡每年給我國帶來的災難非常巨大，進行滑坡預測預報做到提前防災減災極其重要，但傳統的數據信息管理規模化程度較低，已經不能滿足當前工作的需要。滑坡的空間預報和時間預報都有很多模型和方法，雖然這些模型都能對災害結果進行預測，但是各個模型的方法所預測的結果卻相差很大。綜合對比各個模型的具體使用方法和使用條件選出了最適合的模型才能通過系統對獲得的災害信息加以處理和模擬，真正做到實時監測滑坡災害的發生，最大程度上減少人員傷亡和財產損失。

參考文獻：

[1] 丁銘績，張永波，地理信息系統在滑坡預測預報中的應用，山西科技，2002年第1期.

[2] 許春青，滑坡預測預報模型比較分析，哈爾濱工程大學，2011年3月.