寧夏降水型地質(zhì)災(zāi)害潛勢(shì)預(yù)報(bào)模型的創(chuàng)建研究

■李歡仲佳鑫劉曉莉穆增光

（1寧夏回族自治區(qū)遙感測(cè)繪勘查院（寧夏回族自治區(qū)遙感中心）寧夏銀川750021；2寧夏國(guó)土資源調(diào)查監(jiān)測(cè)院寧夏銀川750021；3寧夏地質(zhì)博物館寧夏銀川750021；4寧夏國(guó)土資源地理信息中心寧夏銀川750021）

寧夏降水型地質(zhì)災(zāi)害潛勢(shì)預(yù)報(bào)模型的創(chuàng)建研究

■李歡1仲佳鑫2劉曉莉3穆增光4

（1寧夏回族自治區(qū)遙感測(cè)繪勘查院（寧夏回族自治區(qū)遙感中心）寧夏銀川750021；2寧夏國(guó)土資源調(diào)查監(jiān)測(cè)院寧夏銀川750021；3寧夏地質(zhì)博物館寧夏銀川750021；4寧夏國(guó)土資源地理信息中心寧夏銀川750021）

本文基于對(duì)1982~2004年寧夏地質(zhì)災(zāi)害與降水資料進(jìn)行分析，并在引發(fā)寧夏干旱區(qū)主要地質(zhì)災(zāi)害相應(yīng)氣象條件的框架下，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法實(shí)施建模操作，最終就寧夏降水型地質(zhì)災(zāi)害潛勢(shì)預(yù)報(bào)模型予以建立。

寧夏降水型地質(zhì)災(zāi)害潛勢(shì)預(yù)報(bào)模型

寧夏作為地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)，其不僅在災(zāi)害類型上較多，且在分布方面也較廣。近些年來(lái)由于地質(zhì)災(zāi)害所造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)上百億，且還造成了重大的人員傷亡。至此，寧夏回族自治區(qū)遙感中心借助自治區(qū)科技廳自然科學(xué)基金開(kāi)展本次地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)研究，且通過(guò)相關(guān)部門提供的資料，并就氣象部門所提供的降水資料予以結(jié)合，最后就寧夏地質(zhì)災(zāi)害在具體形成方面的相應(yīng)規(guī)律及特點(diǎn)進(jìn)行分析，創(chuàng)建了寧夏降水型地質(zhì)災(zāi)害潛勢(shì)預(yù)報(bào)模型。

1 寧夏地質(zhì)災(zāi)害和降水關(guān)系分析

由于泥石流及滑坡等地質(zhì)災(zāi)害較多發(fā)生于局地，且實(shí)質(zhì)為小概率事件，故此具有較大的預(yù)報(bào)難度，然而經(jīng)較多資料統(tǒng)計(jì)分析可知，寧夏降水方面和泥石流及滑坡等災(zāi)害的發(fā)生具有緊密關(guān)聯(lián)，并且在時(shí)間方面則具有通常的一致性。此種關(guān)系首先在年際變化方面予以表現(xiàn)，通過(guò)對(duì)22年以來(lái)相應(yīng)資料進(jìn)行分析可知，寧夏地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生方面密切相關(guān)與大氣降水周期，也可說(shuō)未相關(guān)于地殼活動(dòng)的影響。雖然在1996年~2003年在具體的年均降水量方面并不算大，然而發(fā)生強(qiáng)降雨及暴雨方面的相應(yīng)高發(fā)頻次，則與地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)內(nèi)正好重疊，所以在此區(qū)域內(nèi)有較多地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，比如在1984年一級(jí)1985年期間，在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)內(nèi)，由于未出現(xiàn)相應(yīng)強(qiáng)降雨及暴雨，因此，此地在所造成的地質(zhì)災(zāi)害方面也相對(duì)較少。另外，在月際變化方面也有表現(xiàn)，寧夏地區(qū)所發(fā)生的全部地質(zhì)災(zāi)害均在相應(yīng)4~10月，此時(shí)間段也是個(gè)月在具體的平均降水量方面較多的季節(jié)，特別是在本地區(qū)的7~8月，其在具體的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻次方面占據(jù)總體比重的80%，此狀況同時(shí)也是所有季節(jié)當(dāng)中暴雨發(fā)生次數(shù)最多的，而二者之間也呈現(xiàn)出較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

通過(guò)對(duì)寧夏多年來(lái)地質(zhì)災(zāi)害和氣象資料實(shí)施綜合統(tǒng)計(jì)分析，初步將寧夏地質(zhì)災(zāi)害和降水之間相應(yīng)關(guān)系予以建立。依據(jù)寧夏地質(zhì)及氣候等所存在的差異，此外，還根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的具體頻次狀況，將寧夏在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)域方面實(shí)施多個(gè)劃分操作，依據(jù)各個(gè)區(qū)域相應(yīng)雨量站各次地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)間，就對(duì)應(yīng)的雨量資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；并對(duì)各個(gè)區(qū)域內(nèi)，與各次地質(zhì)災(zāi)害對(duì)應(yīng)時(shí)間段，在具體的最大平均雨量方面進(jìn)行計(jì)算，然后將N次地質(zhì)災(zāi)害方面各時(shí)段最大雨量平均值方面的最小值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其也就是各時(shí)間段地質(zhì)災(zāi)害臨界雨量初值。

2 地質(zhì)災(zāi)害氣象統(tǒng)計(jì)潛勢(shì)預(yù)報(bào)模型

2.1 預(yù)報(bào)因子的選取

依據(jù)上述當(dāng)中的降雨分型，選取其中的5個(gè)和降水有關(guān)的預(yù)報(bào)因子，依據(jù)已經(jīng)存在的諸如蔣家溝模型等研究成果，首先將有效雨量設(shè)定為Ra，將其定義為：

在公式當(dāng)中，Ra表示為有效雨量；RL則表示為自災(zāi)害發(fā)生之日起相應(yīng)前1天算起的相應(yīng)雨量，其中災(zāi)害發(fā)生的當(dāng)天為l=0，而在災(zāi)害發(fā)生前1天則為l=1，而前2天則表示為L(zhǎng)=2；K則表示為遞減系數(shù)。將公式（1）經(jīng)轉(zhuǎn)換可得出：

從公式（2）中可知，其實(shí)際計(jì)算的雨量為10天之后的，其在有效雨量的貢獻(xiàn)方面則不大，如若將14天為例，則0.814則是一個(gè)較小的數(shù)。所以，在結(jié)果方面和采用20天雨量計(jì)算方面所得出的有效雨量方面所存在的差別并不大。

2.2 地質(zhì)災(zāi)害潛勢(shì)預(yù)報(bào)建模

根據(jù)以往方法，在實(shí)際建立模型過(guò)程中，可將地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率為10%定義為可能性很小，25%定義為可能性較小，50%定義為可能性大，而95%則定義為可能性很大，而這些均為臨界概率。而將與這些概率相對(duì)應(yīng)的因子取值，則可當(dāng)做寧夏各地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率方面相應(yīng)臨界值。

2.2.1 將因子的災(zāi)害潛勢(shì)等級(jí)a(1)予以確定

現(xiàn)以寧夏中北部地區(qū)為例，針對(duì)第一個(gè)因子，就當(dāng)天降雨量f(i）=f(1)為例：如若f(1)＜1mm，則寧夏中北部地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生數(shù)在整個(gè)寧夏災(zāi)害發(fā)生數(shù)的比重為10%之下，則取a(1)=1；如若1mm≤f(1)＜5mm，則寧夏中北部地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生數(shù)在整個(gè)寧夏災(zāi)害發(fā)生數(shù)的比重為10%之上，則可取a(1)=2；如若5mm≤f(1)＜26mm，則寧夏中北部地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生數(shù)在整個(gè)寧夏災(zāi)害發(fā)生數(shù)的比重為25%之上，則可取a(1)=3；如若26mm≤f(1)＜65mm，則寧夏中北部地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生數(shù)在整個(gè)寧夏災(zāi)害發(fā)生數(shù)的比重為50%之上，則可取a(1)=4；如若65mm≤f(1)＜154mm，則寧夏中北部地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生數(shù)在整個(gè)寧夏災(zāi)害發(fā)生數(shù)的比重為75%之上，則可取a(1)=5；……，如若f(1)≥250.0mm，則寧夏中北部地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生數(shù)95%之上，也就是地質(zhì)災(zāi)害一定發(fā)生，可將a取值為5。

2.2.2 將總的地質(zhì)災(zāi)害潛勢(shì)等級(jí)值a給與確定

將統(tǒng)計(jì)公式予以運(yùn)用，即

在公式當(dāng)中，a(i)=1（當(dāng)f(i)＜時(shí)）；a(i)=2（當(dāng)f1(i)≤f(i)＜f2(i)時(shí)）；a(i)=3（當(dāng)f2(i)≤f(i)＜f3(i)時(shí)）；a(i)=4（當(dāng)f3(i)≤f(i)＜f4(i)時(shí)）；a(i)=5（當(dāng)f3(i)≥f4(i)時(shí)）（4）。如若因子值相比于地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的臨界值相比，出現(xiàn)超過(guò)后者狀況后，由于本因子在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的條件方面已經(jīng)達(dá)到，所以地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)等級(jí)直接劃定為最后，即a=5，也就是在f(i)＞f4(i) f4(i)時(shí)，將其中的a取為5。

2.2.3 對(duì)每個(gè)分區(qū)的災(zāi)害潛勢(shì)等級(jí)預(yù)報(bào)予以確定

依據(jù)公式（3）相應(yīng)計(jì)算結(jié)果，可將預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行等級(jí)劃分，分別劃分為5級(jí)，即當(dāng)a=1時(shí)，其地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生可能性很小；當(dāng)a=2時(shí)，其地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生可能性較小；當(dāng)a=3時(shí)，其地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生可能性較大；當(dāng)a=4時(shí)，其地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生可能性大；當(dāng)a=5時(shí)，其地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生可能性很大。

[1]陳豫英,趙光平,王紅英.寧夏汛期地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)報(bào)預(yù)警模型研究 [J].災(zāi)害學(xué),2005,20(3):25-28.

P694[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-6-414-1