漢中市地質災害氣象風險預警服務效益評估方法

孟 茹，鄭薇薇，胡江波，黃澤群，孟 凱

(陜西省漢中市氣象局，陜西漢中 723000)

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漢中市地質災害氣象風險預警服務效益評估方法

孟 茹，鄭薇薇，胡江波，黃澤群，孟 凱

(陜西省漢中市氣象局，陜西漢中 723000)

在統計2011—2014年漢中市地質災害氣象風險預警產品、檢驗質量、跟蹤服務效果的基礎上，探討定量評估地質災害氣象風險預警服務的方法，提取預報準確率、預報服務覆蓋率、預報服務時效、可能預防能力4個評估因子建立評估模型。通過實例評估，得出漢中市氣象災害風險預警服務效益評估為72%，說明風險預警準確率和服務時效是提高地質災害氣象風險預警服務水平的兩項重要指標。

地質災害；氣象風險；預警服務；效益評估；漢中市

我國地質災害種類多、分布廣泛、發生頻繁，是世界上地質災害嚴重的國家之一[1]。桑凱[2]研究近60年我國滑坡災害發現，秦巴山區一帶是滑坡災害發生最為嚴重的地區，且滑坡災害中90%以上是由降雨導致的。漢中市地處秦巴山區間，由于其特殊的地理位置、人為環境及復雜的地形地貌、氣象條件、地質條件，導致地質災害的發生與降水在時間上具有很好的一致性，誘發漢中地質災害的降雨類型主要是短時強降雨，災害大多發生于降水的中后期或略滯后于降水期。

地質災害風險評估目前沒有一個統一的概念體系和理論框架。胡凱衡等[3]構建了滑坡泥石流風險評估的理論框架。氣象服務效益評估是一個難度較大的課題，國內外一些專家已從氣象服務效益的概念出發，結合經濟學理論，采用各種屬性統計方法對氣象服務效益進行過分析[4-6]，戴有學等[4]、張鈦仁[5]提出了一種將預報服務經驗和數學統計相結合，客觀計算預報服務經濟效益的方法。但迄今未形成一種公認的評價方法和評估模式。筆者以漢中市山洪地質災害氣象風險預警服務為例對服務效益評估進行探討。

1 資料與方法

1.1 研究區概況 漢中市位于陜西省西南部(105°30′50″～108°16′45″ E、32°08′54″～33°53′16″ N)，北界秦嶺主脊最大直線長度東西為258.6 km，南北為192.9 km。地勢四周高而中間底，北靠秦嶺，南障巴山，兩者之間是漢江上游谷地。按地貌分山地、丘陵和平川三類，呈東西向條帶狀分布。漢中區內氣候具有明顯的季風氣候特點，四季較熱帶地區明顯，夏無酷熱，冬無嚴寒，春季溫度回升迅速、間有倒春寒現象，秋涼濕潤多連陰雨。年平均氣溫13.7 ℃，年降水量894.6 mm，年降雨日數為117.9 d。主要災害性天氣是暴雨、冬春連旱、秋季連陰雨、雷電、大風等。2008年以來，鎮巴、南鄭、寧強是漢中市暴雨中心，是暴雨、大暴雨、特大暴雨最多發的縣區，其次為留壩、佛坪、西鄉、洋縣等縣區[7]。

秦嶺經多期構造運動、巖漿活動和區域變質，形成隆起坳陷相間，自北向南為推覆的巨型迭瓦式構造地帶。巴山是海西期褶皺成山，阿爾卑斯期斷裂切割形成峽谷中山區，其走向受到巴山弧構造的控制，山地多有結晶灰巖、二迭、三迭系灰巖組成。根據2013年度排查，目前漢中具有潛在威脅的地質災害隱患點2090處，災害類型有滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂縫5種，其中滑坡是最主要的地質災害隱患(表1)。

表1 漢中市地質災害統計

1.2 資料來源和分析方法 所用資料來源于2011—2014年漢中市地質災害氣象風險預警產品。通過統計數據、確定評價因子、建立評估模型、評估案例等步驟來探討地質災害氣象風險預警評估方法。其中，評估案例選取2011年7月5日略陽縣金亞路滑坡。

2 結果與分析

2.1 評估因子的確定 氣象預報預警產品是一種信息，而影響信息價值的主要因子是信息的準確程度、信息的擴散程度、接收信息的有效時間和信息利用者的應用能力。因此，評估風險預警服務效益選取的主要評估因子為預警準確率(V)、預警服務覆蓋率(P)、預警服務時效(E)、可能預防能力(Z)。通過這4個主要因子的綜合作用，可以較為全面地反映出每次地質災害風險預警服務的效益。

2.1.1 預警準確率。根據中國氣象局《暴雨誘發中小河流洪水和山洪地質災害氣象風險預警服務業務規范》(氣減函〔2013〕34號)規定，風險預警準確率用命中率和漏報率表示，檢驗時以縣為單位(1個縣視作1次)，如果預警中提及的縣出現了災害，則視為正確，否則為空報；如果沒有預警而實況出現了災害則視為漏報。

式中，NA為風險預警服務產品發布正確的次數，NB為風險預警服務產品發布空報次數，NC為風險預警服務產品發布漏報次數。

預警服務效果的檢驗以降水過程評價為主，如果某次降水過程中開展了氣象災害風險預警服務，且實況也出現了滑坡、泥石流、崩塌等地質災害，或地方相關部門收到預警后采取了有關避災救災措施等，則評價該降水過程的風險預警服務效果好。2011—2014年漢中市氣象臺共發布地質災害氣象風險預警產品59期(市縣共發布140期)，準確率為100%。

2.1.2 預警服務覆蓋率。氣象部門致力于預警信息發布能力建設，通過自建或共享等方式拓寬預警信息發布覆蓋面，在傳統的電視、廣播、報紙等預報預警信息傳播的基礎上，氣象預警短信、12121電話、預警信號發布“綠色通道”、突發公共預警平臺、電子顯示屏、預警大喇叭、微博、微信等新型媒體的興起，已經成為社會公眾獲得氣象信息的主要途徑。因此，漢中市山洪地質災害氣象風險預警服務覆蓋面基本能達90%以上。

2.1.3 預警服務時效。預警服務時效與預警服務時效t有關。一般認為，當預警時效t為72 h時，能完全做好減災準備。但也存在時效長，由于人的惰性而不敏感，搶險救災的組織工作相對容易放松，反而是越臨近災害發生，其防災減災意識越強[8]。同時，預警時效增長，又加大了氣象預報的難度，因此設置一個合適的預警時效也是一個難點。目前，尚無一個標準的時效設置量化標準，該研究參照一般公認的暴雨標準設置地質災害風險預警預報時效和服務時效，即當氣象風險預警產品實時發布時，預警服務時效為0；在24 h內發布時，服務時效為80%；在24～48 h發布時，服務時效為90%；在48 h以上發布時，服務時效為100%。

2.1.4 可能預防能力。地質災害的可預防能力主要取決于雨量大小、當地地理、地質災害防御條件。按照《漢中市地質災害防治方案》，漢中市地質災害防范區劃分為：

(1)重要防范區。重要防范區總面積約13 775.86 km2，占全市國土面積的50.5%。區內共有地質災害隱患點1 824處，分為4個亞區，即北部留壩和東部城固—洋縣以滑坡、崩塌、泥石流為主的防治區；東北佛坪以滑坡、泥石流為主的防治區；西南勉縣、略陽、寧強和南部南鄭以滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷為主的防治區；東部西鄉和東南鎮巴以滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷為主的防治區。

(2)重要防范點。威脅50人以上，穩定性差、危險性大的隱患點共235處，分布全市11個縣區。

(3)重點防范城鎮。略陽縣城及略陽縣徐家坪鎮、白水江鎮；寧強縣城及寧強縣廣坪鎮、青木川鎮、燕子砭鎮、代家壩鎮；勉縣茶店鎮、老道寺鎮；佛坪縣袁家莊鎮、長角壩鎮；鎮巴縣城以及鎮巴鹽場、巴山、觀音鎮；留壩縣江口鎮；南鄭縣碑壩鎮、新集鎮；城固縣小河鎮、原公鎮。

(4)重點防范路段。鐵路有寶成鐵路、陽安鐵路漢中段；公路有西漢高速、十天高速、正在建設中的寶巴高速，國道G210、G108、G316漢中段及省道S211、S309漢中段。

(5)重點防范礦區。略陽煎茶嶺金礦區、寧強黎家營錳礦區、勉縣茶店磷礦區。

(6)一般防范區。一般防治區總面積約13 470.14 km2，占國土面積的49.5%。

可預防能力主要取決于當地政府的綜合實力，這方面氣象服務發揮余地不大，因此，如果地質災害氣象風險預警預報發生在上述重要防范區、重要防范點、重點防范城鎮、重點防范路段、重點防范礦區內，認為可能預防能力Z=1.0。如果預報發生在一般防范區內，認為可預防能力Z=0.9。

2.2 山洪地質災害風險預警效益評估模型的建立 根據評估的4個因子，可以得到山洪地質災害氣象風險預警服務效益的數學評估模型為：W=P×V×E×Z，式中，W是[-1，1]的相對值，它表征一次風險預警服務中的預警準確率、時效、服務覆蓋面和可預防能力的綜合指標。

2.3 評估案例

2.3.1 災情。 2011年7月5日11：00前后，在略陽縣城金亞路段出現山體滑坡，滑坡體約5 000 m3，現場12間房屋瞬間被埋。309省道嚴重堵塞，塌方路段兩端滯留車輛達2000多輛。略陽縣民政局統計數據顯示，此次山體滑坡事件已造成18人死亡、4人受傷、1人失蹤。

2.3.2 雨情。略陽本站(象山山頂)5日降水量62.7 mm。7月5日01：00—6日09：00，略陽縣多個區域站的降水量達50 mm，局部達100 mm。而滑坡事件發生的前2 h是降雨最為集中的時段，5日08：00—10：00略陽縣降水量為30～40 mm。短時間的集中強降水誘發了這次地質災害。

2.3.3 地質災害預警發布情況。漢中市氣象局和漢中市國土資源局7月5日08：00聯合發布了《地質災害氣象等級預報》第3期，預報未來寧強、略陽、南鄭、留壩中部、洋縣北部、佛坪、西鄉、鎮巴南部地質災害氣象預報等級為3級(圖1)，發生地質災害的可能性較大。并提醒相關部門注意防范。

圖1 2011年7月5日漢中市地質災害氣象等級預報Fig.1 Forecast of geological disaster meteorological grade on July 5，2011

2.3.4 評估評分。此次風險預警的預警準確率為100%(V=1)，預警服務覆蓋率為90%(P=0.9)，預警服務時效在24 h內(E=0.8)，略陽縣城金亞路是地質災害重點防范鄉鎮，可預防能力Z=1.0，根據評估模型計算得出風險評估得分W為72%。

分析預警在不同預報時效下的假設服務效益評估結果(表2)發現，實時預警時，E=0，防范效果為0，評估為0；發布預警提前時間在24 h內，即預警服務時效為80%時，評估得分為72%；以此類推，當發布預警提前時間>48 h時，此時預警高發地區有充足的時間做好防范措施，即預警服務時效為100%，此時風險預警效果最好，評估得分為100%。說明預警準確率(V)和預警時效(E)是決定預警服務效益的重要因素。

表2 預警時效t對應的預警服務時效(E)和風險評估(W)

Table 2 Warning service limitation(E)and risk assessment (W)corresponding to early warning prescriptiont

t∥hE∥%W∥%t=0000

2.3.5 評估結果。從上述案例的假設評估結果來看，可預防能力取決于當地政府綜合實力，此部分氣象服務沒有可發揮的余地；預報服務覆蓋率在現有條件下，提升空間不大；預警準確率和預警時效是決定地質災害氣象風險預警服務效益的重要因素，也是氣象部門本職工作所在，可以有更大地提升空間。

3 小結與討論

對2011—2014年漢中市災害性天氣(暴雨)時段、地質災害氣象風險預警服務產品制作及發布情況、地質災害發生情況進行統計、整理，建立了氣象風險預警產品服務評估模型，對近4年漢中市地質災害氣象風險預警服務效益從服務覆蓋率、服務時效、預警準確率和可預報能力4個評估因子進行量化評估，綜合評估分值W為72%。

此種評估方法給出的是每次預警服務效益的相對值，不能體現其絕對經濟價值，但可以用此種方法分析每次氣象服務成敗的原因，從預報準確率、預報時效等方面來提高氣象服務水平。

影響地質災害發生的原因很多，該研究在選定評價指標時盡可能選取與地質災害有關的關鍵指標。但限于資料及個人能力，有些指標沒有考慮到，在以后的研究工作中需進一步完善。如預警準確率的量化評估；預警服務產品是針對未來24 h的，按照目前設置的服務時效指標最大上限為0.8，也就限定了綜合指標的上限；可預防能力指標的賦值根據地質災害重點防御分區來確定，較為粗放。

[1] 馮翠娥，周建偉，周愛國.當前世界環境地質學發展特點趨向及我國主要環境地質學問題分析[J].中國地質災害與防治學報，2004，15(2)：9-14.

[2] 桑凱.近60年中國滑坡災害數據統計與分析[J].科技傳播，2013(10)：129-130.

[3] 胡凱衡，丁明濤.滑坡泥石流風險評估框架體系[J].中國地質災害與防治學報，2013，24(2)：26-30.

[4] 戴有學，郭志芳，代淑媚，等.氣象服務經濟效益的一種客觀計算方法[J].氣象科技，2006，34(6)：741-744.

[5] 張鈦仁.氣象現代化業務效益評價方法探討及評估[J].成都氣象學院學報，1987，12(1)：8-15.

[6] 姜愛軍，屠其璞，陳廣昌，等.氣象預報服務效益評估方法研究：以暴雨預報服務為例[J].氣象科學，2008，28(4)：435-439.

[7] 蘇俊輝，胡江波，趙奎鋒.2008年以來漢中市暴雨災害及對策探討[J].綠色科技，2013(11)：209-210.

[8] 周福.重大氣象災害(臺風、暴雨)服務效益評估研究[J].科技通報，1998，14(1)：39-43.

科技論文寫作規范——標點符號

標點符號按照GB/T 15834—2011執行，每個標點占1格(破折號占2格)。外文中的標點符號按照外文的規范和習慣。外文字母、阿拉伯數字、百分號等并列時，其間用“，”，不用頓號“、”。注意破折號“——”、一字線“—”(浪紋線“～”)和短橫線“-”的不同用法。破折號又稱兩字線或雙連劃，占2個字身位置；一字線占1個字身位置，短橫線又稱半字線或對開劃，占半個字身位置。破折號可作文中的補充性說明(如注釋、插入語等)，或用于公式或圖表的說明文字中。一字線“—”(浪紋線“～”)用于表示標示相關項目(如時間、地域等)的起止。例如1949—1986年，北京—上海特別旅客快車。參考文獻范圍號用“-”。短橫線用于連接詞組，或用于連接化合物名稱與其前面的符號或位序，或用于公式、表格、插圖、插題、型號、樣本等的編號。外文中的破折號(Dash)的字身與m寬，俗稱m Dash，其用法與中文中的破折號相當。外文的連接符俗稱哈芬(hyphen)。其中，對開哈芬的字身為m字身的一半，相當于中文中范圍號的用法；三開哈芬的字身為m字母的1/3，相當于中文中的短橫線的用法。

Evaluation Method of Geological Hazard Meteorological Risk Early Warning Service Benefit in Hanzhong City

MENG Ru, ZHENG Wei-wei, HU Jiang-bo et al

(Hanzhong Meteorological Bureau, Hanzhong, Shaanxi 723000)

Based on the statistics of the geological disaster meteorological risk early warning products, quality inspection, tracking service effect in Hanzhong City during 2011-2014, the quantitative evaluation method of geological hazard meteorological risk early warning service was discussed, four evaluation factors including forecast accuracy, forecast service coverage, forecast service limitation, possible preventive ability were adopted to set up evaluation model. By an example evaluation of Hanzhong, meteorological disaster risk early warning service benefit was 72%, indicating risk early warning accuracy and service efficiency are two important indicators to improve service level of geological hazard meteorological risk early warning.

Geologic hazard; Meteorological risk; Early warning service; Benefit evaluation; Hanzhong City

陜西省氣象局科技創新基金計劃項目(2014M-34)。

孟茹(1971- )，女，陜西漢中人，高級工程師，從事應用氣象服務研究。

2016-10-31

S 429

A

0517-6611(2016)36-0210-03