汶川地震灾区泥石流的诱发降雨阈值

系统收集和整理、分析了汶川地震灾区2008—2011年的160次泥石流事件和其对应的降雨过程,发现不同降雨因子对泥石流的发生所起的作用有所差异,超过77%的泥石流都是由暴雨激发,说明直接降雨因子,如当次降雨量和峰值雨强是诱发泥石流的最关键因子。通过各种降雨阈值方法的结果比较,发现不同区域各种降雨参数对泥石流发生的影响程度不同,因此用于泥石流预报的降雨指标不同,应采用的预报模型和临界阈值也不同。对于崇州市,可选用峰值雨强作为预报指标;汶川县可选用当次降雨量作为预报指标,对于其他地区,适宜用多因子模型(I-R和I-D)进行预报;相比较而言,绵竹、都江堰等地区的泥石流受前期降雨的作用影响较为明显,因此最适宜用峰值降雨强度和有效前期降雨关系(I-RT模型)进行预报。个别地区的阈值年度变化显示地震灾区泥石流的降雨阈值呈回升趋势,但远远未恢复至地震之前的水平。研究可为地震灾区的泥石流预警预报研究做出贡献。     

站点密度对泥石流当日雨量和前期有效雨量计算的影响

研究气象站点密度在当日雨量和前期有效雨量因子内插中的影响程度,对提高对这2个因子的内插精度有重要的意义。本文针对我国东南地区87个泥石流灾害点和207个站点的降水资料,建立站点密度在5%~100%间变化的空间采样方案,采用反距离加权法(IDW)计算不同站点密度下泥石流灾害点的当日雨量和前期有效雨量。利用分位数方法对站点密度与当日雨量和前期有效雨量的关系进行分析,结果表明:诱发泥石流灾害的当日雨量和前期有效雨量的内插值,均随着气象站点密度的降低呈减少趋势;前期有效雨量的内插值相对于当日雨量的内插要稳定一些。在站点密度大于5%的情况下内插的前期有效雨量可以保持60%以上的雨量值,而当日雨量只大于30%。     

云南大理暴雨天气过程GPS大气可降水量特征分析

应用云南大理地基GPS观测站的数据反演得到的1h间隔GPS大气可降水量资料和自动气象站逐时降水资料,分析了云南大理地区4次暴雨过程的GPS大气可降水量的演变特征.结果表明,云南大理地区的暴雨天气过程中GPS大气可降水量呈现明显的1～2天的增湿过程和1～2次跃变过程,跃变过程与降水发生和结束有较好的关系,可为短期预报提供一个明确的水汽演变指标.     

泥石流预报中前期有效降水量的确定

前期有效降水量是泥石流预报的重要参数之一,对不同类型泥石流的形成有不同的影响形式,对土力类泥石流的形成主要是影响泥石流形成区土体的土壤含水量.在每次前期降水增加的土壤含水量和其有效降水量遵循相同衰减规律,以及每次前期降水的有效降水量和其增加的土壤含水量衰减过程都是相互独立的假设条件下,通过分析土壤含水量随时间的变化关系,可以得到前期有效降水量与前期降水量随时间的变化关系,从而可以确定前期有效降水量.通过对云南蒋家沟降水和土壤含水量的实际观测,对这个关系进行了分析研究,并利用最小二乘法得出了前期有效降水量的计算公式.     

2007～2010年云南GPS观测大气可降水量特征分析

利用最新云南地基GPS站观测和探空观测资料分析表明:GPS/PWV和探空大气可降水量变化趋势一致,相关性好;云南省GPS/PWV年内干湿季气候特征分明,湿季开始前GPS/PWV月变率小于干季开始前的月变率;全省GPS/PWV年平均日变化峰值和谷值出现时间一致,勐腊、蒙自和昆明具有准双峰型特征;勐腊站干季、湿季日变化明显不同,其余测站干季和湿季的PWV日变化特征与全年平均日变化特征基本一致。GPS/PWV资料能够反应云南雨季开始期时空演变趋势。     

暴雨泥石流预报

该项工作主要是以云南东川蒋家沟泥石流为点,小江泥石流为面,自1974年以来数百次降水过程中的百余次泥石流实测资料为依据,论证了降雨是暴雨泥石流形成的直接因素,是暴雨强度和前期降水量共同作用的结果;建立了含A,B,C值(由沟床及流域物质条件决定)的预报模式,并于1982—     

中国诱发滑坡的降水极端性特征及变化趋势

极端降水往往会造成滑坡灾害,但关于引发滑坡灾害的极端降水特征量化评估研究仍不足。本文基于近20年(2000—2019年)的中国地面观测站点降水数据和2014—2018年历史滑坡灾害个例数据,运用百分位数、标准化距平和Mann-Kendall方法分析诱发滑坡的极端降水特征,初步揭示了滑坡灾害与极端降水间的关系,探讨了近20年来中国范围内的极端降水与滑坡灾害的时空分布特征及变化趋势。结果表明：(1)诱发滑坡灾害的不同时间尺度降水绝大部分都存在极端性特征,导致滑坡灾害的发生一般是一年之中某个时间尺度内出现了极端性累积降水;(2)异常性降水是滑坡灾害的关键诱发因素,绝大部分滑坡灾害点的前期过程有效雨量均超出气候平均2σ以上,具有明显的降水异常性;(3)近20年以来中国遭遇极端日降水和过程降水事件的次数整体呈现增长趋势,而不同区域内的极端降水变化特征存在较大差异,除了黄淮、云南、华南东部的部分地区存在减少趋势以外,其他大部地区的极端日降水、极端过程有效降水事件发生频次均呈增多趋势。本研究成果揭示了诱发滑坡灾害的触发因素和极端降水事件的变化趋势,可为基于极端降水的滑坡预报预警提供科学依据。     

贡嘎山东坡磨西河流域泥石流暴发的临界雨量值初探

在实地调查和前人研究的基础上,查明了贡嘎山东坡磨西河流域内泥石流沟的分布状况、暴发规律及危害特征等;并根据近20年来流域内发生的典型泥石流灾害,分析了泥石流发生前的降雨过程,发现磨西河流域内泥石流发生的当日雨量和前6 d有效雨量之间具有明显的幂函数关系,据此以泥石流发生的当日雨量和前6 d有效雨量为指标,初步探讨了磨西河流域内泥石流暴发的雨量值。     

普格县荞窝镇8.8泥石流灾害应急调查研究

2017年8月8日凌晨4点至4点30分,普格县荞窝镇耿底村4组和5组发生泥石流灾害,导致25人死亡,71间房屋损毁,造成1.6亿元经济损失。采用现场调查、室内分析实验、参数模拟计算等方法对灾害的特征和成因进行了分析。研究结果显示8.8普格泥石流属于低频率中等规模的稀性泥石流。泥石流是由于流域内广泛发育的"凹槽土体"在旱后叠加暴雨的影响下激发的,其成灾过程是一系列致灾因素叠加的结果。首先,灾害与乡村道路堵塞行洪道关系密切;此外区域灾害伏旱后由局地强降雨引发,流域自然条件复杂;隐蔽性强低频率的老泥石流沟排查识别困难;流域上游无雨量观测站点,难以准确预警;洪流夜间发生,逃生难度大等因素的存在进一步促使灾害发生。     

玉溪滑坡泥石流与降水关系及气象预警预报研究

应用玉溪市的乡镇加密雨量站,分析2004-2006年不同地质结构山体滑坡泥石流与降水的关系.提出乡镇雨量点在气象地质灾害中三站平均雨量应用方法,重点分析了触发滑坡泥石流的降水类型、降水强度和地质结构.得出不同地质结构和降水条件下的滑坡泥石流等级预报指标,结合降水预报和实况降水的基础上建立玉溪市山体滑坡气象预警预报等级.2007年度试运行中准确率达83.3%,在气象防灾减灾中取得了突出成绩.     

诱发滑坡的多尺度降雨特征

在全球气候变暖背景下,极端性降水导致滑坡泥石流等自然灾害频发,关于降水与地质灾害之间的关系引起公众广泛的关注。本研究在对降水过程进行定量化划分的基础上研究滑坡发生与降水之间的关系,基于全国气象台站的地面降水观测资料,对2658例滑坡事件中的前期降水量、本场激发降水量、极端性降水量等不同时间尺度的降水特征进行了系统性的统计分析。结果表明:绝大部分的滑坡事件都属于前期有效降水主导型;前期降雨在导致滑坡的各个因素中占主导性地位;滑坡灾害发生前10 d特别是前5 d的降雨是导致滑坡发生的关键因素,而且降水产生时间与滑坡事件发生时间相隔越长,其在诱发滑坡事件发生的过程中的作用也越小;本场激发降雨是诱发滑坡事件发生重要的影响因素,持续时间大多集中在6 h之内,且以强度大、时间集中为特点的短时降水为主;极端性降水也是导致滑坡事件的关键诱发因素,大部分滑坡事件中的前15 d有效降水量和当日本场降水量在历史同期降水序列中均超过第90百分位数,具有明显的极端性特征。本研究从全国的视角来系统性地分析研究滑坡与降雨之间的关系,将为全国范围内的滑坡地质灾害预警提供参考。     

武汉地区地基GPS遥感水汽与气象因子的相关性分析

地基GPS可以适时准确地反演大气可降水含量,而常规气象观测站点一般具有长时期的历史观测数据。若将这两种数据融合,可以加强数值天气预报的准确性,因此需要探讨二者之间的相关性。通过处理2006年、2007年全球卫星导航服务组织(IGS)提供的武汉站地基GPS观测数据,计算武汉地区上空日平均水汽含量。利用一元和多元回归分析GPS遥感水汽与地面气象观测因子之间的关系,发现武汉地区GPS遥感水汽含量同包括气温、气压等在内的多种气象因子都有一定程度的相关性,其中与气温的相关性最大,且武汉地区上空的大气水汽含量的季节性变化大,在夏季其日平均变化十分明显。     

基于GPD分布的黑河流域极端降水频率特征分析

采用广义帕雷托分布(GPD)对黑河流域极端降水的频率特征进行了分析。采用百分位数法、Hill图法、年交叉率法选取了极端降水阈值,借助L矩法对GPD分布的参数进行了估计;采用Mann-Kendall和Pettitt方法对超阈值日极端降水序列的平稳性进行了检验。结果表明：① 采用百分位数法和Hill图法得到的日极端降水阈值差别很大,在综合考虑以上两种方法的基础上,结合年交叉率法,最终确定了流域各站点日极端降水的阈值;② 根据Mann-Kendall和Pettitt方法,超阈值日极端降水序列基本满足平稳性假定;通过Kolmogorov-Smirnov检验以及理论频率曲线和经验频率曲线的拟合程度可以看出,GPD分布能够很好地拟合研究区极端降水的分布特征;③ 通过分析理论累积频率达到90%以上的极端降水可以发现,黑河流域20世纪60年代发生极端降水的次数最多,其次是90年代以后,70年代、80年代发生极端降水次数较少;在过去51年间,下游发生极端降水的次数最多,其次是中游和上游。     

柘林水库流域降水遥感反演研究

基于卫星遥感数据进行云层划分,并根据不同云层和地面站观测雨量间的回归关系,利用线性回归法反演流域降水数据.以GMS卫星影像为信息源,以实测站点数据为基础,对2000年、2004年柘林水库流域降水进行了遥感反演.基于R~2法的反演结果可信度分别达到0.9855、0.9904,其反演精度较高,可为分布式水文模型等提供输入参数.     

汶川地震后四川安县甘沟培溃泥石流及其对策

汶川地震诱发的大量崩塌和滑坡不仅直接为泥石流活动提供松散固体物质,还可能造成沟道堵塞.沟道内的堵塞坝虽然不像主河道上的堰寒湖那样造成大范围灾害,但溃央后却会引发大规模泥石流,给人民生命财产和基础设施等造成严重危害.以四川省安县高川乡甘沟为例,说明其造成泥石流的危害特征及防治对策.通过对甘沟自然环境背景条件的分析,发现甘沟具备泥石流暴发的地形地貌和降水条件;流域内地震诱发的崩滑体不仅为泥石流的形成提供丰富的松散固体物质,还造成沟道堵塞,形成堵溃型泥石流.甘沟已建的排导槽存在过流能力不够、槽底和侧墙已基本被破坏、弯道处未考虑超高、沟内未布置拦挡工程等问题.目前沟内由于松散固体物质充足,在一定的降水条件下,仍会再次暴发泥石流.针对甘沟的具体情况,提出了修建拦挡、重建排导槽并结合预警预报措施的防治对策,并对重建排导槽的过流断面进行了优化设计.     

山区流域暴雨洪水的数值模拟

基于中尺度天气研究预报模式WRF和流域水文模型对我国夏季山区的暴雨洪水进行模拟研究。首先,结合新安江水文模型和TOPMODEL自主研发了一个动态结合地面地下产流计算的新水文模型XXT,并选取成熟的天气研究预报模式(WRF)的模拟结果作为XXT的输入进行洪水模拟。其中WRF模拟采取3重区域嵌套模拟再现了2007和2008年夏季山东南部沂沭泗河流域的3次暴雨过程。模拟结果表明,WRF对暴雨的时空分布有较好的模拟与预测能力,模拟结果与观测一致性较好,逐时降水过程较观测更为连续,峰值有一定差异,总量略有偏大。WRF模拟的逐时站点表层土壤湿度与自动站观测的变化趋势一致,峰值偏大,空间分布与降水有着较好的响应关系。总格点径流深的计算结果同样与降水对应得较好,基本能重现出暴雨-径流过程的时空变化特征。其后,利用收集的实测降水资料率定XXT的模型参数,进而将WRF模拟的降水和潜在蒸散发输入到XXT进行流域出口洪水流量的模拟,其中2008年的模拟结果取得了0.91的效率系数,而2007年2次个例由于偏高的降水,使得洪峰流量较观测有偏大,但与观测的时间相关系数高达为0.89和0.91。研究对于山区暴雨洪水的预报预警和防汛决策具有一定的参考价值。     

培龙沟泥石流及其堵江可能性探讨

培龙沟是由冰川和降水共同激发的一条大规模泥石流沟。流域内充足的冰水资源，丰富的冰碛，有利的地形条件是泥石流发生及今后发展的动因。1983-1986年培龙沟泥石流堵塞了帕隆藏布江，本文就今后不同泥石流发生频率探讨了泥石流再次堵江的可能性。这一探讨为该沟泥石流工程整治及过沟工程设计提供科学依据。     

地基微波辐射仪监测的张掖大气水汽含量与雨强的关系

地基微波遥感具有反演大气水汽的能力,其具有的高时间分辨率,为分析降水过程的水汽含量变化提供了新的手段。用2005年6～7月的微波反演的水汽含量,分析了张掖降水过程的大气水汽含量变化情况。结果表明:张掖甘州降水发生的前提是大气水汽含量需达到某一阈值(夏季为27 mm),而且雨强与大气水汽含量在时间上呈同步分布,这种分布结构与中国东部季风气候区的情况存在差异,后者雨强的峰值滞后于大气水汽含量几小时。     

山地地质灾害气象等级预报(预警)模型应用

浙江省是一个山地地质灾害多发地区,这些灾害包括泥石流、滑坡、崩塌等,它们的发生大多与降水有关。在分析浙江省地质灾害发生规律的基础上,探讨了地质灾害气象等级预报(预警)模型的主要结构、功能和特点,重点讨论了该模型在台风强降水引发的地质灾害预报(预警)中的应用情况。该模型应用于0414号台风“云娜”、0418号台风“艾利”影响期间浙江省地质灾害的预报(预警),取得了较好的效果。     

基于无人机测量的泥石流固体颗粒图像识别与泥石流预警

强震导致崩塌与滑坡碎屑物在泥石流流域内广泛堆积,挤压侵占天然沟道,完全改变了沟床物源级配构成,泥石流激发降雨临界值急剧降低。震后泥石流物源粒径和沟道宽度的变化直接改变了震后泥石流启动过程及机制。泥石流预警模型并未考虑震后泥石流物源组成的动态变化作为主控因素,需要进一步改进。本文现场调查了泸定9·5地震后泥石流沟的形成区及流通堆积区松散堆积物组成,采用无人机航测采集岩土粒径,结合PCAS软件进行泥石流粒径识别,分别通过系统误差、高度误差及坡度误差三个方面进行误差分析,探讨无人机航测泥石流形成区沟道粒径方法的准确性;对泸定大渡河流域得妥乡内的洛进沟和两岔河沟进行粒径测量,结合泥石流1 h预报模型和改进的精细化泥石流1 h预报模型,得到这两条沟震前震后的综合降雨临界值,发现强震后泥石流流域颗粒粒径明显减小,两条泥石流沟的激发临界降雨量都大幅降低;通过误差分析,得到无人机近地观测结合软件测量研究区域内泥石流沟道形成区物源粒径的方法与人工现场测量之间的误差较小,可以用于泥石流物源粒径识别,且由于强震后泥石流的激发降雨临界值是一个动态变化过程,采用无人机可以高效识别泥石流沟道物源的变化。