泥石流自动化监测预警技术的应用以贵州省望谟县望谟河泥石流为例

贵州省望谟县望谟河流域地质条件复杂,地形落差大,汇流作用强,富有大量松散物质,发育有3条主沟。在强降雨条件下,各沟渠发育的小规模泥石流同时爆发流入主沟,最终汇流于望谟河内,导致流量增大,泥沙含量增多,易产生特大洪涝沟谷型泥石流灾害,对沿岸居民和下游的望谟县城存在极大的安全隐患。2011年6月6日特大洪涝泥石流灾害的爆发给当地居民的生命财产造成了严重的损失。为减少泥石流危害,基于流域内泥石流的形成条件和发育特点的调研,以雨量、次声、水位和影像为监测内容,合理布置了雨量计、物位计、次声警报仪和视频系统,构成了针对该流域的泥石流监测网,拟定了预警阈值并划分了预警等级,形成了集采集、解译、传输、分析、决策、控制和预警为一体的自动化监测预警系统。通过对异常数据、缺失数据、波状数据和噪音的优化处理,取得了有效的监测成果,实现了对流域内雨量、次声、水位、影像信息的实时动态监控,为望谟河泥石流预警预报提供一定保证。     

地质灾害预警预报模型设计与应用

基于地质灾害的多样性及其变化的随机性和非稳定性特点,本文综合利用数学算法和GIS技术,设计了地质灾害预警模型,分析了诱发地质灾害的地形、地貌、气象、水文等几方面的因素,并根据这些因素的特点,选取不同的样本对其进行量化处理,运用主成分分析法,计算了各个因素导致地质灾害发生的权重指数及各监测站点的易发级别。在此基础上,基于GIS技术、采用泰森多边形法等将站点的易发级别转换成面的易发级别,运用日降雨量、降雨强度等指标计算出地质灾害发生的概率,通过区域化易发等级图与降雨图的叠加分析,采用地质气象偶合方法,实现了地质灾害预测。在某省案例区的研究表明,本研究设计的地质灾害预警模型具有较高的预警精度(预警结果80%符合实际情况)。     

民居CO中毒事件气象条件分析及数值模拟

应用伯努利原理和CFD应用软件FLUENT,对影响北方民居通风排烟和CO中毒事件的气象因子进行分析和数值模拟,研究基于气象条件的CO中毒事件预警方法。结果表明：影响民居通风排烟的气象条件主要有风速、气温（室内外温度差）、变压和相对湿度等。风速是影响通风排烟和CO中毒的主要气象因素;在弱风条件下,室内外温度差和气压的变化对通风排烟也有重要影响。在上述工作基础上,建立了民居通风排烟气象指数的计算方法和基于气象条件的CO中毒事件预警方法,经检验表明该方法对中毒事件有一定的预警能力。     

基于WebGIS的兰州市区滑坡灾害气象多元化模型预警系统研究

滑坡灾害是兰州市区最严重的地质灾害类型之一,具有数量多、规模大、突发性、历时短、破坏力强的特点。在MapGIS的支持下,研制了兰州市区滑坡灾害气象预警系统为防灾减灾服务。在收集资料的基础上,将引发滑坡的内在外在因素用GIS进行了量化处理,取得了兰州市相对固定的滑坡灾害潜在危险性评价图。根据降雨量与滑坡灾害的关系分析,得到了降雨量临界值表达式。系统提供4种降雨量模型和2种预警模型,分别对降雨量进行量化和将兰州市滑坡灾害潜在危险性概率值与降雨量概率值进行耦合,实现了降雨量模型和预警模型的多元化。每种预警模型提供3类、4类和5类界限阀值,供最终成图选用。通过MapGIS k9 IMS平台的二次开发技术,实现了滑坡灾害实时信息的Web发布。系统实现了从数据采集到数据分析计算,最终站点发布的自动化流程,可为兰州市区的防灾减灾工作提供决策依据。     

强龙卷超级单体风暴特征分析与预警研究

利用多普勒雷达资料,对发生在安徽的3次强烈龙卷过程进行了分析.重点研究了导致F2～F3级强龙卷的3次超级单体风暴多普勒雷达回波特征及其与强冰雹超级单体风暴的差异.另外,利用安徽省、市、县气象报表、历年气候评价灾情资料(部分来自民政部门的灾情报告),对1960年至今的龙卷天气的时空分布及变化趋势、产生龙卷的环流形势特征进行了分析,结果表明:(1)龙卷主要出现在淮北东部和江淮之间东部地势平坦地区,7月份出现龙卷的概率最高.(2)超级单体龙卷产生在中等大小的对流有效位能和强垂直风切变条件下,同时抬升凝结高度较低.(3)3次F2～F3级龙卷在发生前、发生时在多普勒雷达上都探测到强中气旋和龙卷涡旋特征TVS.与非龙卷超级单体风暴相比,导致强龙卷的中气旋底高明显偏低,基本在1 km以下.同时风暴结构也有所不同,造成龙卷天气的超级单体风暴最大反射率因子与风暴质心高度接近,基本在3 km左右,反射率因子在50～60 dBz.造成强冰雹的超级单体风暴在冰雹产生前,风暴最大反射率因子高于风暴质心的高度;当风暴开始降雹时,最大反射率因子高度开始降低,而风暴质心的高度变化不大,高于最大反射率因子高度,基本保持在5km左右,反射率因子在60～70 dBz.     

基于预警区划的地震紧急处置响应模型研究

从目前城市对可能地震灾害的预警现实需求出发,提出了一种基于城市预警区域划分的地震紧急处置响应模型的构建方法。将聚类分析和统计的方法应用到预警区域的划分中,通过布设、接口、自抑制误触发模型和机制的建立构成基础模型,进而分析了特征性模型的实现情况。     

辽宁地区震情预测预警层次分析模型研究

根据辽宁及邻区地质构造与区域地震活动特点,在震例研究和预报实践的基础上分别提炼了辽南和辽西—辽蒙交界两个区域的中强震预警判据,构建了基于时间尺度的震情预警指标模型;采用层次分析法对预警模型的各指标进行了无量纲数字化,得出了各指标的相对重要性排序,确定了各指标的具体权重;最后通过判断矩阵及矩阵运算的数学方法得出辽宁地区中强震预测预警等级。     

中国地质灾害气象预警模型研究

地质灾害气象预警是指对气象因素(主要为降雨)引发的地质灾害发生可能性大小的预测预报。中国大陆的地质灾害气象预警工作始于2003年, 逐步形成了国家级、省级、市县级的分级运行业务模式, 预警模型及可靠性问题是这项工作的核心科学技术问题和研究难点。考虑到各级地质灾害气象预警的时空尺度与预警时效, 形成了两代预警模型并行运算、相互校验与补充的运行模式。第一代隐式统计预警模型, 也称为临界降雨判据法, 基于不同地质环境区域引发地质灾害的临界雨量不同, 分区建立临界降雨判据, 该模型2003年起在预警业务中使用, 因其只涉及一个或一类参数, 使用广泛, 近年来又在模型参数、判据修正等方面不断完善。但单一的临界雨量指标很难准确反映地质环境的变化以及地质灾害的成生规律, 且预警区划、判据更新与准确性提高等也限制了其进一步发展。第二代显式统计预警模型, 耦合了地质环境变化与降雨参数等多因素建立预警判据, 地质环境指标在模型中显式表达, 在模型原理、空间精度、升级能力等方面表现了其优越性, 显著提高了预警精细度和准确度, 2008年开始在国家级预警业务使用, 并逐步向省级推广。两代预警模型均是基于统计方法建立, 一定程度上均受到统计样本的选择、地质环境条件的精细程度、实况降雨数据的精确匹配等因素控制和影响。多年来, 两代预警模型在中国地质灾害气象预警业务中成功运行并不断升级完善, 为中国大陆的地质灾害防灾减灾工作做出了重要贡献。     

江苏省地质灾害气象预警系统的设计与实现

由于强降水是滑坡、崩塌等突发性地质灾害的主要诱因,通过分析现有地质灾害和降水资料以及灾害的发生与强降水之间的关系,综合考虑该地区地质环境特征和前期降雨过程、降雨类型、累计雨量和当日降雨量以及预期(未来24h)降雨量,对滑坡、崩塌灾害与降雨量的相关性进行了研究,建立了地质灾害气象预警模型,在此基础上开发了江苏省地质灾害气象预警系统并投入使用。该系统运行稳定、功能全面,可自动下载气象数据、绘制雨量等值线图,具有强大的信息查询功能。     

地震活动关联图与新疆的强震

对新疆1970～2002年的地震资料根据不同范围不同震级进行全时空扫描,认为新疆台网监测能力较好地区在绝大多数6级以上地震前,地震活动关联图较为清晰。提出了预警地震的概念,认为预警地震在短临预报方面有一定的前景。