ISSN 1003-8035 CN 11-2852/P
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火后泥石流启动降雨阈值分析以四川乡城县仁额拥沟泥石流为例

王元欢, 沈昊文, 谢万银, 鲁科, 胡桂胜

王元欢,沈昊文,谢万银,等. 火后泥石流启动降雨阈值分析−以四川乡城县仁额拥沟泥石流为例[J]. 中国地质灾害与防治学报,2024,35(1): 108-115. DOI: 10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.202208007
引用本文: 王元欢,沈昊文,谢万银,等. 火后泥石流启动降雨阈值分析−以四川乡城县仁额拥沟泥石流为例[J]. 中国地质灾害与防治学报,2024,35(1): 108-115. DOI: 10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.202208007
WANG Yuanhuan,SHEN Haowen,XIE Wanyin,et al. Analysis of the rainfall threshold for post-fire debris flow initiation: A case study of the debris flow at Ren’eyong gully in Xiangcheng County, Sichuan Province[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control,2024,35(1): 108-115. DOI: 10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.202208007
Citation: WANG Yuanhuan,SHEN Haowen,XIE Wanyin,et al. Analysis of the rainfall threshold for post-fire debris flow initiation: A case study of the debris flow at Ren’eyong gully in Xiangcheng County, Sichuan Province[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control,2024,35(1): 108-115. DOI: 10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.202208007

火后泥石流启动降雨阈值分析——以四川乡城县仁额拥沟泥石流为例

基金项目: 第二次青藏高原综合科学考察研究项目(2019QZKK0902);中国科学院青年创新促进会项目(2020367);国家自然基金联合基金项目(U20A20110)
详细信息
    作者简介:

    王元欢(1985—),男,四川巴中人,土木工程专业,本科,工程师,研究方向为岩土工程及地质灾害。E-mail:316919296@qq.com

    通讯作者:

    沈昊文(1995—),男,江西九江人,地质工程专业,硕士研究生,研究方向为山地灾害形成机理与防治。E-mail:1756796469@qq.com

  • 中图分类号: P642.23

Analysis of the rainfall threshold for post-fire debris flow initiation: A case study of the debris flow at Ren’eyong gully in Xiangcheng County, Sichuan Province

  • 摘要:

    2014年6月1日,中国西南中横断山区仁额拥沟遭受了一次森林大火,火后的短时低雨强降雨在3#支沟内激发了3次泥石流;2015年8月的一次强降雨在仁额拥沟的1#、2#和3#支沟及其他附近的多个更小的流域内均激发了泥石流。为了解火后泥石流的降雨响应特征,文章采用距离修正的方式处理降雨数据,对4次泥石流进行降雨过程分析,查明了流域特征对泥石流启动的作用及其对各支沟泥石流不同降雨阈值的影响。研究发现:(1)泥石流降雨阈值在火后非常低且有随时间推移而增大的趋势;(2)仁额拥沟火后泥石流具有高频率特征,其原因除了在火后天然植被的破坏后降雨对坡面径流和侵蚀效应的放大,流域本身的性质也有极大的贡献;(3)各支沟内泥石流降雨阈值差异的主要原因在于流域面积的差异,泥石流侵蚀受制于径流量大小。

    Abstract:

    In the early summer of 2014, a wildfire ravaged the Ren’eyong valley in the central Mt. Hengduan region of southwestern China. Following the blaze, debris flows were triggered three times in branch No. 3 due to short-term, low intensity rainfall. A year later, in August 2015, a brief period of high-intensity rainfall generated debris flows not only in branch No.3, but also in branch No. 1 and No. 2, as well as several smaller basins in the vicinity. To investigate the rainfall response characteristics of post-wildfire debris flow, the distance correction method was used to process the rainfall data. By analyzing the rainfall patterns of four debris flow events, the reseachers were able to identify the effects of watershed characteristics on the initiation of debris flow and its influence on different rainfall thresholds in each branch. The study found that: 1) Post fire debris flows can occur at a low rainfall threshold, which tends to increase over time. 2) The Ren’eyong valley experience high-frequency post fire debris flows, which can be attributed not only to the amplification of slope runoff and erosion caused by rainfall after the destruction of natural vegetation due to the wildfire, but also to the geological and geomorphic conditions of the area. 3) The rainfall threshold in each branch is primarily dependent on the drainage area, as the magnitude of discharge controls the entrainment.

  • 我国是世界上地质灾害最严重的国家之一。复杂多样的地质环境条件、点多面广的地质灾害现状、降雨因素的主要诱发作用是我国地质灾害防治的基本国情。《地质灾害防治条例》(国务院令第394号)明确国家实行地质灾害预报制度,预报内容主要包括地质灾害可能发生的时间、地点、成灾范围和影响程度等,地质灾害预报由县级以上人民政府国土资源主管部门会同气象主管机构发布。2003年起,自然资源部(原国土资源部)、中国气象局联合开展地质灾害气象风险预警工作,稳步推进以面上地质灾害气象风险预警和点上群测群防为主的点面结合预警机制[18]。地质灾害气象风险预警是指基于孕灾环境、前期过程降水量和预报降水量,开展的地质灾害发生可能性及成灾风险的预警预报工作,经过20年的实践和发展,逐步形成了国家级、省级、市级和县级分级预警机制,对气象因素引发的地质灾害风险提前发布预警信息,警示地方政府和当地群众提前防灾避灾,对地质灾害的防灾减灾工作起到了重要支撑作用。据统计,至2022年底,已有30个省(自治区、直辖市)、305个市(地、州、盟)、1806个县(市、区)开展了地质灾害气象风险预警工作,我国以地质灾害气象风险预警为先导的地质灾害防范机制逐步健全,群众防灾减灾意识不断增强,多方联动防灾减灾成效显著。

    本文在国家级和30个省级预警总结报告基础上,系统梳理了我国地质灾害气象风险预警工作20年发展历程,全面总结了预警基础数据、模型模式、业务系统、信息发布、标准体系和响应联动等方面的进展,以及地质灾害防治工作中多方联动取得的防灾减灾成效,为下一步推进地质灾害气象风险预警业务提供借鉴,支撑提升我国地质灾害防治工作能力和水平。

    根据预警工作推进过程中的重要进展和重大调整,分别以2003年、2010年和2018年为时间节点,将地质灾害气象风险预警工作20年历程分为启动推进(2003—2009年)、深化合作(2010—2017年)和改革提升(2018—2022年)等三个主要发展阶段(图1)。

    图  1  地质灾害气象风险预警20年发展历程
    Figure  1.  Development of early warning for geological disasters in the past 20 years

    (1)启动推进阶段(2003—2009年)

    2003年4月7日,原国土资源部和中国气象局签订《联合开展地质灾害气象预报预警工作协议》,6月1日国家级地质灾害气象风险预警工作正式启动。2003年11月24日,《地质灾害防治条例》(国务院令第394号)发布,明确国家实行地质灾害预报制度,预报内容主要包括地质灾害可能发生的时间、地点、成灾范围和影响程度等,地质灾害预报由县级以上人民政府国土资源主管部门会同气象主管机构发布。各地迅速落实相关要求,省级两部门陆续签订地质灾害气象预警预报工作协议并开展地质灾害预警预报工作,至2005年全国已有29个省(区、市)开展地质灾害气象风险预警工作。市县级层面,2003年河北省唐山市率先启动市级地质灾害气象预警工作,福建省泉州市安溪县率先启动县级地质灾害气象预警工作。2003—2009年,山西省太原市、福建省厦门市、河南省郑州市、浙江省杭州市、广东省梅州市等陆续启动市县级地质灾害气象预警风险工作,市县级预警工作有序推进。

    (2)深化合作阶段(2010—2017年)

    2010年,原国土资源部和中国气象局签订《关于深化地质灾害气象预警预报工作合作的框架协议》,在联合共建精细化地质灾害气象预警预报试验区、联合提高地质灾害气象预警预报精细化水平、联合对地质灾害气象预警等级进行调整、联合加强地质灾害气象预警预报信息发布等方面进一步深化合作。同年,两部门联合下发《国土资源部中国气象局关于进一步推进市(地、州)、县(市、区)地质灾害气象预警预报工作的通知》,进一步推进市县级地质灾害气象预警预报工作。2010年云南哀牢山、福建泉州和三峡库区监测预警示范区启动,2015年四川青川地质灾害气象风险预警试验区启动,双方联合开展精细化地质灾害气象预警试验研究,引领提升市县级预警预报精度;2013年,两部门将“地质灾害气象预警预报业务”调整为“地质灾害气象风险预警业务”,地质灾害气象风险预警进入了风险性预警的探索阶段;2015年,地质灾害气象预警信息通过国家突发事件预警信息发布系统发布,提高了预警发布的覆盖面和时效性。

    (3)改革提升阶段(2018—2022年)

    自然资源部成立后,自然资源、气象两部门主动调整、加快探索、积极推进预警预报业务适应新时期防灾减灾救灾体制机制,合作进入改革提升阶段。2021年,自然资源部和中国气象局签订《关于深化地质灾害气象风险预警工作的合作协议》,不断拓展合作的广度和深度,推动市县级预警预报能力建设显著提升、预警预报预测体系逐步建立、预警响应体系逐渐完善、监测站网建设不断加强。在此期间,国家级和省级自然资源、气象部门每年均对地质灾害气象风险预警持续投入,27个省有多年持续稳定的资金保障,29个省有专职预警工作人员;有16个省份以签订协议或联合发文形式进一步推动提升合作的广度和深度,市县级预警平台标准化建设快速推进;双方在常规地质灾害气象风险预警业务基础上,建立了服务于长期部署、中期防范和短期应对的预测预报预警合作机制;2020年《自然资源部地质灾害防御响应工作方案》中明确将地质灾害气象风险预警作为防御响应的启动条件,18个省份在省级突发地质灾害应急预案中明确了预警响应联动工作机制。

    20年来,预警业务依托的地质灾害精细化调查、监测网络建设等基础数据不断扩展,预警模型模式研发、预警业务系统建设取得长足进展,预警产品精度不断提高、预警信息精准发布不断完善,2023年预警行业标准发布,预警响应联动机制初步形成。以2003年(预警工作启动年)、2012年(预警工作10年)和2022年(预警工作20年)3个节点的地质灾害气象风险预警关键技术进展汇总见表1

    表  1  20年地质灾害气象风险预警关键技术进展汇总表
    Table  1.  20-year development progress of refined meteorological early risk warning for geo-hazards
    时间节点 2003年 2012年 2022年
    地质灾害
    调查基础
    1∶10万县市地质灾害调查 1∶10万地质灾害调查2020个县;1∶5万地质灾害
    详细调查450个县;地质灾害风险普查94个县
    1∶5万地质灾害详细调查1897个县;第一次全国自然灾害风险普查2177个县;1∶5万地质灾害风险调查1501个县
    地质灾害
    灾情数据
    700多个灾害点。参数:灾害点个数 20万个灾害点。参数:灾害频次、规模、体积 40万个灾害点。参数:灾害位置坐标、发生详细时间、引发因素、规模体积、造成人员伤亡及经济损失、监测预警类型及数据等
    监测网络 2500个雨量站点 气象部门雨量站3.9万个;自然资源部门简易
    滑坡裂缝报警器和地面裂缝伸缩仪20余万套
    气象部门1万余个国家级地面气象观测站、近6万个省级气象观测站,在轨气象卫星9颗,240余部新一代天气雷达、X波段天气雷达;自然资源部门5.5万处地质灾害监测站点
    模型方法 临界降雨阈值模型 临界降雨阈值模型;基于危险性的预警模型 临界降雨阈值模型;基于危险性的预警模型;基于机器学习的预警模型;分灾种、雨型的预警模型
    系统平台 国家级预警系统1个 国家级预警系统1个;省级预警系统26个 国家级预警系统1个(升级2次);省级预警系统30个;市级预警系统164个;县级预警系统652个
    空间精度 1∶600万精度,空间精度为60 km×60 km 国家级预警精度为10 km×10 km;区域或
    局地易发区空间精度为5 km×5 km
    国家级预警精度5 km×5 km;18个省级预警精度5 km×5 km;8个省级预警精度1 km×1 km
    时间精度 24 h预警 24 h预警;局地逐3 h、逐6 h的短临预警 趋势预测(年、季、月、72 h)、汛期常规预警(24 h)、短临预警(12 h、6 h、3 h、1 h)的预测、预报和预警体系
    规范标准 《地质灾害气象风险预警工作要求》(试行)(2009) 《地质灾害预报技术规程》(DB61/T 589—2013)(陕西省地方标准);《地质灾害区域气象风险预警标准(试行)》(T/CAGHP 039—2018);《暴雨诱发的地质灾害气象风险预警等级》(QX/T 487—2019);《突发地质灾害预警响应技术导则(试行)》(T/CAGHP 081—2022);地质灾害气象风险预警规范(DZ/T 0449—2023)
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    (1)精细调查部署与成果基础

    近10年来,在全国范围内先后部署开展了全国1∶5万地质灾害详细调查、国务院第一次全国自然灾害风险普查、全国1∶5万地质灾害风险调查评价等工作,逐步形成的最新成果为地质灾害气象风险预警模型研究和业务开展奠定了基础。至2022年底(图2),全国1∶5万地质灾害详细调查完成1897个县(市、区),占计划总数的98.7%;第一次全国自然灾害风险普查完成2117个县(市、区),占计划总数的96.8%;全国1∶5万地质灾害风险调查完成1501个县(市、区),占计划总数的75.2%。另外,部分省份开展了精细化调查。浙江、重庆、四川、贵州、云南、甘肃等“隐患点+风险区”双控试点省份开展了重点地区1∶1万地质灾害精细调查,完成1∶1万重点城镇风险区划图件;福建省为了破解临坡切坡建房地质灾害防治工作难题,开展了1∶1万地质灾害调查和风险评价,基本查明农村房屋和人口聚集区受地质灾害威胁情况;北京市分灾种开展了山区泥石流和山区道路沿线崩塌滑坡灾害隐患精细调查与评价。

    图  2  1∶5万地质灾害调查普查完成情况
    注:数据来源于全国地质灾害信息平台。
    Figure  2.  Completion status of 1∶50000 geological disaster survey and census

    (2)监测网络建设与数据共享

    降雨是地质灾害的主要引发因素,实况及预报降雨量对地质灾害气象风险预警预报时空精度具有重大影响。气象部门建成1万余个国家级地面气象观测站、近6万个省级气象观测站,在轨气象卫星9颗,240余部新一代天气雷达、X波段天气雷达。自然资源部成立后新建5.5万处监测站点、布设了25万台套雨量、形变、位移等监测设备,初步构建全国地质灾害动态监测网[910]。浙江自然资源部门加强与气象、水利部门深化合作,自建雨量站4293个,实时共享气象部门自动气象站4932个、水利部门水利雨量站6670个,雨量数据精细化得到大幅提升,为浙江“省-市-县”地质灾害等级预报和实时预警业务提供基础数据支撑。福建自然资源部门与气象部门实现全方位气象数据共享,进一步提升了对台风、强降水等灾害性天气过程的实时监控能力。广西建立自然资源、气象、水文部门信息共享机制,依托三个部门的专业监测网络构建了包含8000多个雨量站和2170个地质灾害专业监测点的监测网络。

    (1)预测预报预警体系初步形成

    地质灾害气象风险预警业务体系逐步完善,逐步形成了预测、预报、预警的递进式预警模式,根据降雨发展趋势动态调整预警时段和空间范围,精准指导临灾避险。预警产品由未来24h预警拓展为年度、季度、月度和未来7d、72h、24h、6h、3h、1h等预测、预报、预警产品体系和递进式预警模式,形成服务长期部署、中期防范、短临应对的预测、预报、预警业务体系(图3)。

    图  3  预测预报预警体系示意图
    Figure  3.  Schematic diagram of forecasting, and early warning system

    国家级业务方面,月度、季度和年度等中长期全国地质灾害风险趋势预测,支撑服务国家防灾减灾救灾委员会、自然资源部开展地质灾害防治工作部署;未来72 h、7 d风险预测,支撑服务国家防总、自然资源部启动地质灾害防御及应急响应;未来24 h风险预警,支撑自然资源部与相关省份开展地质灾害风险会商研判和预警响应联动。省级业务方面,重点做好未来24 h预警,支撑辖区内地质灾害防治工作部署和防御响应,指导市县开展短临预警和临灾避险。市县级业务方面,重点做好未来6 h、3 h、1 h等短临预警,指导基层开展临灾避险。浙江、安徽、江西、湖南、广东、重庆、四川、陕西、甘肃等省份逐步开展了3 h短临预警。湖南在省级发布未来24 h预警、市县提前3~6 h发布预警信号的基础上,增加了省市县三级提前1~3 d发布强降雨过程重要警示信息、县级提前0~1 h发布临灾警报,特别是结合气象部门无缝隙智能网格预报业务和“6 h预报、3 h预警、1 h叫应”(631)递进式气象预警机制,联合建立了“6 h预报、3 h预警、1 h叫应、30 min再呼应”的地质灾害递进式预报预警模式,逐级提升预警空间精度,拓宽预警时段,递进式提升预警时间和空间的精准性,支撑多起成功避险。

    (2)预警模型方法与示范区建设

    经过20年探索,逐步形成3套预警模型包括临界降水阈值模型、基于地质灾害危险性的阈值模型和动力预警模型等。3套预警模型方法作为推荐方法写入《地质灾害气象风险预警规范》(DZ/T0449—2023)行业标准。标准规定了预警模型选择的具体要求:预警模型宜采用基于地质灾害危险性的阈值模型,随着地质灾害调查评价精度的提高,预警模型宜及时更新;辖区面积较小或地质环境条件较单一时,可采用临界降水阈值模型;辖区面积较大或地质环境条件较复杂时,应在预警区划的基础上,分区建立临界降水阈值模型;辖区为小流域或特别重要的局部区域,可在地质灾害孕灾环境精细化调查研究基础上采用动力预警模型。同时,针对不同地区地质环境特点、雨型特点及降雨诱发地质灾害的模式分析等,预警模型逐步向多元化发展[1116]。如广东针对台风降雨、龙舟水持续强降雨和局地强对流暴雨这3种主要降雨类型构建了适宜不同降雨条件的预警模型;北京针对本地泥石流和道路沿线崩滑灾害多发的特点,构建了泥石流预警模型和道路沿线崩塌滑坡灾害预警模型等;国家级和部分省级在临界降雨阈值模型、在危险性的预警模型基础上,基于AI技术开展了基于机器学习的预警模型探索等[1719]

    2015年起,自然资源部和中国气象局依托四川青川地质灾害气象风险预警试验区,在地质灾害精细化调查成果应用、模型研发、系统建设和防灾避险等方面取得一系列进展,预警产品时效提升至6 h、3 h、1 h,预警产品精细化至行政村单元、斜坡单元,为县级开展精细化地质灾害气象风险预警提供了示范[20]。浙江、河北、湖南等省份通过开展试验示范区建设或设立地方科研项目,联合攻关预警模型研发和系统建设;山西太原、安徽黄山、湖南临湘、四川广安、广州市黄埔区、陕西镇安县等市县,在地质灾害气象风险精准预警、避灾转移和“隐患点+风险区”双控等方面开展了试验示范工作。

    20年来,国家级地质灾害气象风险预警系统历经2次大规模的升级改造[21],目前已形成完备的预警业务系统,支撑全国层面地质灾害不同时间尺度预测、预报、预警的递进式全流程预警模式。全国30个省份建立了省级地质灾害气象风险预警业务系统,164个市建立了市级预警业务系统,652个县建立了县级预警业务系统,其中有118个市、508个县通过“省-市-县”或“省-市”一体化预警平台实现。

    自然资源部成立后,四川、浙江、福建、云南等省份率先探索省级统建的“省-市-县”一体化预警平台,市县级作为用户节点,同步实现了57个市、465个县预警系统的平台化运行。依托一体化平台,可实现数据资源高效共享、预警逐级精细、经费和技术高度集约,优化了省、市、县三级地质灾害气象风险预警产品制作、发布、响应、反馈的分级预警工作机制,大大降低了市县级建议运行成本,提高了市县级预警工作的规范化、系统化、自动化和精细化。

    (1)预警产品时空精度不断提升

    随着地质灾害基础调查精度、预警模型技术方法研发和降雨等气象因素预报精度的大幅提升,面向地质灾害防治工作的不同需求,地质灾害气象风险预警产品类型不断扩展,预警产品时空精度不断提高[2223]。国家级预警层面,地质灾害气象风险预警空间精度逐步提升,2003年全国划分为28个预警单元,2018年预警单元数量提升到约38万个;预警时间尺度逐步拓展,2003年全国开展24 h常规预警,逐步拓展为服务短临应对、中期防范和长期部署的预警、预报、预测体系。省级预警方面,18个省级预警空间精度为5 km×5 km,8个省级预警空间精度为1 km×1 km;短临精细化预警逐步推进,2018年以来浙江、安徽、江西、湖南、广东、重庆、四川、陕西、甘肃等省份逐步开展了3 h短临预警。

    (2)预警产品发布渠道不断扩展

    随着新媒体、新技术的发展,地质灾害气象风险预警信息发布渠道在传统电视、广播、传真的发布基础上不断拓宽,新增国家突发事件预警信息发布系统、应急广播、公共场所电子显示屏和微博、公众号等新媒体平台;预警信息点对点发送至管理人员、技术支撑人员,管理人员细化到乡镇级,技术支撑人员细化到县级巡查驻守人员、群测群防员。在此基础上,多个省份探索将预警信息精准发布至隐患点受威胁群众、施工场地等,确保预警信息进村入户到人,补强了信息发布的“最后一公里”。如,湖南和广西分别将全省可能受地质灾害威胁的86万、3.4万农村临坡切坡建房户全部纳入预警信息接收对象,向预警区域内受威胁群众以及相关责任人员精准靶向发送地质灾害气象风险短临预警信息。四川为避免多方发布可能给基层防灾工作造成困扰,实行预警信息分级发布管理,省级预警发布到市县两级政府及自然资源主管部门、省级有关行业主管部门;市级发布到县级自然资源主管部门和市级有关行业主管部门;县级发布到乡村两级防灾责任人和县级有关行业主管部门及隐患点防灾监测责任人、在建工程防灾责任人,等。据统计,2018—2022年国家级预警发布700余次,省级发布近3万次,市级发布4.8万余次,县级发布14.9万余次。

    在各级地质灾害气象风险预警业务实践基础上,地质灾害气象风险预警相关标准体系不断健全完善。2013年陕西发布地方标准《地质灾害预报技术规程》(DB61/T 589—2013);2018年中国地质灾害防治工程行业协会发布团体标准《地质灾害区域气象风险预警标准》(试行)(T/CAGHP 039—2018);2023年自然资源部发布行业标准《地质灾害气象风险预警规范》(DZ/T 0449—2023),指导规范各级地质灾害气象风险预警业务的工作组织、技术方法、产品制作与发布、预警效果评价等;天津、浙江、福建、湖北、湖南、广东等12个省份发布省级预警技术规程规范等。2022年中国地质灾害防治与生态修复协会还发布团体标准《突发地质灾害预警响应技术导则(试行)》(T/CAGHP 081—2022),指导地质灾害预警信息发布后相关预警响应方案。

    有预警必有响应已成为新时期防灾减灾基本要求,健全地质灾害气象风险预警“叫醒”“叫应”机制,发布预警信息后第一时间应急处置和转移避险是预警发挥实效的必要措施。浙江健全地质灾害预警“叫应”机制,自然资源、应急、气象、水利等部门联合发布了《关于强化气象、地质灾害、山洪灾害预警和应急响应联动工作的指导意见》,在“叫应”内容上,规定各级自然资源部门发布红色、橙色预警信息时,要在第一时间实施“叫应”,既要“叫应”又要“叫醒”,确保预警信息即时到人、防范措施准备到位。四川省自然资源厅印发的《四川省监测预警响应指引(试行)》,明确了省级和市、县级自然资源部门针对不同等级地质灾害气象风险预警的响应方案。

    基于预测预报预警业务体系,推动建立了自然资源部门内部预警防御响应和部门间预警响应联动新机制。2020年9月,自然资源部印发《自然资源部地质灾害防御响应工作方案》,将国家发布地质灾害气象风险预警作为启动防御响应的依据之一。部门间预警响应联动机制方面,至2022年底,已有18个省份在省级突发地质灾害应急预案中明确地质灾害气象风险预警响应联动工作机制。地质灾害气象风险预警发布后,在地方党委政府统一领导下,各部门按照预案责任分工,共同做好行业领域内地质灾害隐患巡查排查、监测预警、撤离避险、转移安置、抢险救援和次生灾害防范等各项工作,形成防灾减灾救灾总合力。

    (1)总体成效

    地质灾害气象风险预警已成为防御响应启动的重要依据和实施避险转移的集结号。据国家预警发布中心数据,2022年全国各地共发布地质灾害气象风险预警信息1万余条,占非气象类预警信息的51%。根据广东省2018—2022年的灾情反馈信息统计,汛期期间广东省由降雨诱发造成损失的地质灾害有1110起,发生在3级及以上预警时空范围内的地质灾害938起,占灾害总数的84.5%,且呈逐年上升趋势。2021年河南郑州“7•20”特大暴雨诱发地质灾害,对市级预警信息的复盘表明,郑州市208起地质灾害中93.7%发生在预警区内。

    2003年以来全国共成功避险地质灾害1.7万起,及时转移避险81万人,避免经济损失165亿元。其中“十三五”期间,成功避险4296起,涉及可能伤亡人员近15万人(图4)。“十四五”前两年,成功预报案例中,收到各级地质灾害气象风险预警信息,进而加强巡查排查和组织人员撤离实现成功避险的占比超过80%,2023年达到了占总数的92.8%,防灾成效不断凸显。因地质灾害造成的死亡、失踪人数由“十一五”期间年均 1000 人左右降低到“十二五”期间年均 400 人左右、“十三五”期间年均 250 人左右。

    图  4  2013—2022年成功避让地质灾害起数与涉及可能伤亡人数
    Figure  4.  The number of successfully averted geo-hazards and the number of possible casualties from 2013 to 2022

    (2)防灾意识显著提升

    地质灾害气象风险预警工作开展以来,自然资源、气象两部门充分利用“世界气象日”“世界地球日”“5•12防灾减灾日”和“国际减灾日”等开展综合防灾减灾宣传和定期演练活动,共开展32.5万次培训,培训超过2600万人次;开展68.5万次应急演练,应急演练超过2560万人次。群众的防灾意识逐渐增强,尤其是受威胁地区干部群众的防灾减灾意识得到了全面提升,越来越多的居民群众收到地质灾害气象风险预警信息后能自主关注房前屋后、道路沿线、景区景点等的地质灾害风险。

    (3)成功避险案例增多

    近年来以地质灾害气象风险预警为先导,收到各级预警信息后,加强巡查排查和组织人员撤离实现成功避险的案例不断增加。如2020年8月甘肃陇东南等地遭遇了百年一遇降雨,地质灾害气象风险预警的精细化、实时化,吹响了避险转移的号角,群测群防员及时发现隐患,组织避险转移,成功避险29次,避免人员伤亡5704人;2021年7月5日,四川省凉山州木里县项脚乡项脚沟流域7条支沟相继发生泥石流灾害,上下游群测群防员结合地质灾害气象风险预警联动巡查,避免了20户118人因灾伤亡;2022年四川青川“7•14”青川新村泥石流由于预警及时、巡查到位,提前转移避让,受威胁的6户18人避免了伤亡。

    经过20年的发展,地质灾害气象风险预警业务在部门合作机制、预警技术方法、支撑服务能力等方面取得了突出进展,有效支撑了我国地质灾害防治工作,取得了较好的防灾减灾成效。本文全面总结了地质灾害气象风险预警20年的发展历程和预警预报技术方法研究进展,将预警工作历程分为启动推进、深化合作和改革提升三个阶段,从基础数据扩展、预警模型模式创新、业务系统完善、信息发布能力提升、标准体系建立、响应联动贯通等方面系统分析了预警工作进展、典型做法和防灾减灾成效。

    近年来极端天气气候事件频发,人类工程活动加剧,地质灾害风险防御面临新形势新要求。在适应气候变化新形势和防灾减灾救灾新要求过程中,地质灾害气象风险预警也暴露出一些问题和短板,如“自上而下”的预警响应机制已不适应精细化防灾减灾新要求,基层人财物保障不足限制了预警规范化建设和运行,地质灾害气象预警技术方法体系有待进一步完善等。后续将在探索形成“自上而下”的预测预报防御响应与“自下而上”的预警响应闭环管理、加强基层地质灾害气象风险预警长效机制建设、推动县级预警能力提升、加强预警模型研发等方面持续推进,不断提升我国地质灾害气象风险预警时空精度,提升预警预报支撑防灾减灾能力。

    致谢:地质灾害气象风险预警20年业务运行和总结过程中,自然资源部、中国气象局两部门主管司局、各省(自治区、直辖市)自然资源主管部门和新疆生产建设兵团自然资源局、各级地质灾害气象风险预警业务技术支撑单位给予了大力支持和指导,30个省级预警业务单位提交的20年预警总结报告是本文总结分析的重要基础,在此一并表示感谢!

  • 图  1   研究区地理位置及相关信息

    Figure  1.   Location of the Ren’eyong valley and related information of the study area

    图  2   区域地质纲要图

    Figure  2.   Outline map of regional geology

    图  3   现场探槽照片

    Figure  3.   Site view of the on-site trenching

    图  4   被泥石流冲毁的房屋

    Figure  4.   Site photo of the ruined houses destroyed by debris flows

    图  5   泥石流发生时的降雨过程

    Figure  5.   Rainfall process during the debris flows

    图  6   3#支沟上游沟道

    Figure  6.   Site photo of the upstream channel at 3# branch ditch

    图  7   3#支沟下游沟道

    Figure  7.   Site photo of the downstream channel at 3# branch ditch

    图  8   1#支沟泥石流概貌

    Figure  8.   Overview of the debris flow at 1# branch ditch

    图  9   2#支沟泥石流概貌

    Figure  9.   Overview of the debris flow at 2# branch ditch

    图  10   非火烧区与火烧区坡积物对比

    Figure  10.   Comparison of slope sediments in non-fire area and fire areas

    图  11   火后泥石流的携带坡面烧毁的植被

    Figure  11.   Site photo of the burned vegetation carried by post-fire debris flow

    图  12   支沟泥石流冲刷侵蚀概况

    Figure  12.   Overview of debris flow erosion in the branch gully

    表  1   1#—3#支沟基本信息

    Table  1   Geographic information of branches No.1−No.3

    编号流域面积/km2沟长/m平均坡度/(°)
    1#0.3754427
    2#0.7375526
    3#2.3083615
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    表  2   1#—3#支沟火烧强烈程度及面积统计

    Table  2   Summary of fire severity classification and affected areas of branches No.1−No.3

    编号火烧面积/km2轻度火烧/km2中度火烧/km2
    1#支沟0.310.210.10
    2#支沟0.640.450.19
    3#支沟2.110.61.51
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    表  3   泥石流基本情况

    Table  3   Basic property information of the debris flows

    序号时刻位置冲出量
    /(104 m3
    前期3 d
    降雨量/mm
    DF12014年6月8日16:083#0.81.11
    DF22014年6月30日16:003#1.414.84
    DF32014年7月10日23:203#0.50.81
    DF42015年8月24日19:431#、2#、3#2.239.97
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    表  4   3处雨量站基本情况

    Table  4   Summary of the basic property information of the three rain gauges

    序号气象站名海拔/m距泥石流沟
    距离/km
    精度/mm
    1正斗站28584.100.10.577
    2热打站33635.560.10.313
    3阿都站27839.400.10.110
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  • 期刊类型引用(2)

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出版历程
  • 收稿日期:  2022-08-02
  • 修回日期:  2022-10-12
  • 录用日期:  2023-04-16
  • 网络出版日期:  2023-04-25
  • 刊出日期:  2024-01-31

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