時間:2022-09-17 19:34:05
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修文縣地域面積1075平方公里,是個農業縣,70%的人口分布在農村,靠天吃飯的狀況一時還難以改變,每年突如其來的重大氣象災害事件——干旱、風雹、強雷擊、下擊暴流、暴雨、洪澇以及誘發的次生災害帶來的重大損失,讓人們感受到了大自然的不可預知性是不變的真理。例如,1994年4月20日,風雹入侵造成嚴重的損失,作物受災面積1.13h㎡,雷擊死亡3人、傷6人,經濟損失5574萬元。又如,1996年7月1日,遭受百年不遇的大暴雨天氣而形成的嚴重洪澇災害,使縣城東郊2座橋被淹,縣城交通中斷,近40名職高教師家屬被洪水圍困在2幢宿舍樓內;小箐鄉全新村淪為澤國,水淹區域延綿5km,直抵息烽縣邊界,水最深處達6m,80余人被洪水圍困;誘發二起滑波,造成死5人,重傷1人,經濟損失6000余萬元。這些氣象災害,打亂了群眾的生產生活節奏,生產積極性受到影響;另一方面,造成重大經濟損失和人員傷亡,帶來較大的社會政治影響,也給政府災害危機管理能力帶來挑戰,甚至對政府的執政能力提出考驗。這也就是向我們敲響警鐘,那就是必須建立起一套行之有效的氣象災害預警系統和處理應對機制。因此,在經濟快速增長、社會穩定的同事,要居安思危,加強對突發性氣象災害危機管理的意識,建立一套完整有效的政府危機處理管理機制,提高預測、預防和應對危機的能力,將氣象危害降到最低點。只有這樣才能很好地建立“經濟示范村”、“扶貧開發”;才能有效實施產業結構調整,發展特色農業、高效農業、城郊農業,使縣“農業穩縣”戰略,農業增效、農民增收新突破的目標。
二、危機與危機管理的概念和特征
政府危機管理是政府針對各類突發危機事件的管理,其目的是通過提高政府對危機發生的預見和危機發生后的救治能力,及時有效地處理突發性重大氣象災害到來的影響,恢復災后生產生活秩序,穩定群眾情緒。為此,必須首先要清楚什么是危機。危機與微機管理的概念危機的多樣性界定了微機管理的豐富內容。一般說來,危機管理中的“危機”,包括了緊急事態、風險等表述危險狀態或者緊急事態的情形。危機相對于人類生活中正常的社會關系、秩序而言,它可以在一個地域發生并造成有限影響,也可以在一國或全球范圍內發生,造成全球性影響。簡言之,危機就是影響群眾正常生產生活,導致社會偏離正常軌道的非均衡狀態。危機影響群眾正常生活、導致社會偏離正常軌道,對社會公共安全、穩定造成較大影響,政府有責任、有義務建立健全危機管理體系,并通過研究危機、危機預警和救治危機恢復社會的均衡狀態。危機的特殊性質非預期性,即有關事態即狀態的發生時不能或者難以預測的,是一種打亂既有體系或部門分體系運作,對于體系內變量的一種急遽而突然變化的狀況。危機性,即該事態含有高度危險,可能構成對社會體制的人生命、身體、財產等要素和技能產生嚴重的影響,因而,排除這種危險性成為優于其他任何價值取向的行政目的。不確定性和多樣性,即事態的未來發展推移具有不可叛定性,呈現出各具特色的多樣性和變換性,因而要求危機管理的應對策略具有隨機應變和具體應對性。緊迫性,即由于可供選擇判斷的時間有限,一旦放置,就有導致不均衡化、惡化,甚至引起社會不穩定因素,自然生態系統受到破壞,因而要求迅速實行救援策略、恢復策略等加以應對,在相當短的時間內作出政策選擇。
三、分析危機發生的原因和政府危機管理的過程
⒈危機發生原因
分析危機發生的原因主要有三種:由自然產生的,如洪水、干旱等自然災害由人為引起的,如美國9•11時間。由人為導致的自然危機。這種危機可能占有的比例最大,如由于大量排放二氧化碳導致氣候變暖而導致冰川范圍減小,海平面抬升,引起氣候變化,形成各種氣象災害;人為大量砍伐森林破壞生態平衡,導致風雹、洪澇、干旱頻繁發生,誘發地質地震災害等等。自然危機具有周期性、規律性和不可抗拒性,科學技術發展的今天,人們對自然危機的認識、研究相對較早深入,對自然危機的管理機制也日漸增強。政府職能科技部門基本能夠比較準確地預測自然危機,提前采取決策服務措施,而且能夠在自然危機發生后采取積極、有效的救治行動,比如地震、洪水、臺風等天災能夠通過應急系統提前預警和積極救治,把自然危機在城的損失降到最低。關鍵是政府在社會公共管理事務中,對這種自然災害帶來的非均衡狀態的重視程度,對災害應急管理系統的建設和保持該系統正常運轉的投入程度,即具有足夠的防災減災責任意識,監測預測系統、人工影響控制、就職應急預案系統建設的投入資金,等等。
⒉政府微機管理的過程
微機管理過程論將危機管理分解為如下兩個層次:
⑴預防減災和事前準備
①預防建在的措施和對策。為了避免、減少重大天氣氣象災害發生危機時減少其負面影響,而采取的事前措施和對策。如:洪水災害,其發生可能是無法避免的,但是,可以通過事前預測而采取相應的措施以減少損害。因此,觀測體系的建立、發生危害現象的研究、生產自救和政府救災,是有效預防災害的措施和對策。②事前準備的措施和對策。為了提高危機等發生時的應對能力,通過危機是的應對體制和活動來減輕損害而進行準備的措施和對策。因為通過預防措施和對策并不能將災害發生的可能性化為零,因而事前準備非常必要。認真準備氣象災害發生時的應對機制,為提高災害對能力而采取措施和對策。對于預測到的再燃災害,在組織人事甚至命令系統等方面,政府必須事前準備與日常工作化不同的非日常工作化的制度。
⑵快速應對和恢復平常
①快速應對。氣象災害來臨之前和剛發生之后,為應對緊急情況而進行的一系列活動。有的時候,即使采取了預防減災的措施和對策,即使做好了事前準備,由于氣象災害事態多樣化,也難以窮盡具體細致的問題。一旦發生,與人民生命財產有關的重要價值受威脅,要求快速采取相應措施。②恢復平常。是災后為恢復平常時期的狀態而進行的一系列活動。由于災害影響的程度和范圍不同,所造成的損害也各不相同,因此?;謴推匠5娜蝿沼休p重之分,對恢復平常階段的任務和責任設定應該注重合理性。若氣象災害嚴重的活,要恢復災前的狀況就需要較長時間,甚至可能出現無法完全復原的損害,切不可籠統而抽象地談責任機制。從恢復平常到復興的時間軸應該盡可能地縮短。否則政府公共事務管理能力將受到質疑。
四、氣象災害政府危機應急管理的重點
氣象災害作為突發事件管理的重要組成部分,從我縣氣象災害的時空分布規律和災害特點、技術能力和財力物力來看,應重視從以下方面加快氣象應急體系建設:
⒈提高重大災害性天氣和短期氣候預測準確率,著力構建小型雷達、網絡通訊為主體的短視災害性天氣預報監測平臺。
⒉增強氣象災害監測預警能力,加快對強對流天氣跟蹤監測和快速反應能力,建立定點、定時、定量的災害天氣臨近預報業務系統。
⒊完善我縣監測體系的建設,加大政府投入,提高人工影響天氣等防災減災能力建設,即開展人工增雨、消雨、消云、消雹等作業,進一步提高我縣人工影響天氣水平。“氣象部門已經把‘安全氣象’作為氣象發展戰略之一,其核心內容是位軍事、生態、能源、糧食、水之源、人民生命財產安全提供全方位的氣象預警服務?!薄敖庀髴斌w系,防御重大氣象災害,這就是構建社會主義和諧社會的基本保障?!睆膰覍用嫔峡?,目前已建成了由地面觀測、地面遙感到高空遙感的立體氣象觀測體系,分布于全國所有縣以上城市的4600多個氣象站,極大地提高了地面氣象要素監測的時空密度。124個高空探測站點對地面至30公里高空大氣的歌中氣象要素進行探測,74部先進的多普勒雷達能夠同時對200公里半徑范圍內的降水量分布和區域降水量進行較準確的估測,在防汛抗洪及城市積澇防御中發揮重大作用。
五、結論
⒈培養氣象災害危機意識。氣象災害危機意識是災害預警的起點。人們“好了傷疤忘了痛”往往缺乏危機意識,所以要不斷地通過宣傳教育,并通過模擬氣象災害危機情勢,不斷完善危機發生的氣象災害預警與監測系統,能夠使政府和公共培養良好的氣象減災意識,時刻做好防災減災的心理和物質準備。
⒉進行預見治理。政府氣象災害預防的目的除了對未來可能發生的氣象災害進行預警之外,還要預料一個氣象災害解決后的未來可能情勢。為此,一方面構建明確的政府部門間氣象災害處理的管轄范圍。有助于政府進行及時、有效的預警治理;另一方面加強戰略規劃、長期預算氣象防災減災基金,以及時進行災后重建和恢復生產,提高人民群眾對政府的信賴程度。
⒊構建我縣氣象防災減災預測預警體系。政府危機管理的最理想狀態時將危機消滅在潛伏時期或萌芽時期。這有賴于政府有干部們對氣象災害危機發生與程度、趨勢和結果的預警預報能力。在經濟社會飛速發展的今天,氣象災害影響、危害程度更大,勢必要加強就見氣象減災危機管理體系,以降低危機發生的風險和預警成本。
⒋建立一個相對統一、系統的氣象災害突發事件應急機制。這樣可以最大限度地減少減災成本,實現氣候資源、氣象災害信息共享。這里所謂的成本既包括預備的物質成本,也包括制度成本。同時可以保證決策的有效性和各部門之間的合作,逐步形成一套完整的災害緊急狀態急機制。⒌重大氣象災害的周期性規律,對我縣各級政府帶來挑戰。要勇于面對這種挑戰,積極采取措施,動員全社會參與,尋求危機根源,理性選擇就職目標,進一步評估可能產生的后果,使整個社會保持了正常和穩定的發展局面,實現構建和諧社會的目標。
六、結束語
1.干旱。
干旱是指由于水分的收支及供求失衡而造成的水分短缺。我國位于亞洲東部,受到季風氣候的影響極為顯著。我國的干旱情況具有極大的普遍性、季節性與區域性。我國的干旱平均兩三年就會發生一次,自上世紀90年代至今,我國特大旱災發生次數至少十余次。我國的干旱橫跨四季,春季集中在華北、東北、云南、四川等地,夏季在東北、華北、西北、黃淮地區,秋季在東北西南、黃淮、長江中下游、黃淮、華南等地,冬季則主要集中在南方。
2.洪澇。
洪澇災害的形成與降水量、土壤結構、地理位置、植被、季節等密切相關。自古以來,洪澇災害都是一種較為嚴重的氣象災害,我國江河眾多,每年汛期都會有一定的洪澇災害發生。尤其是在河流的中下游地區,耕地密集,洪災頻發必會影響到農作物的生長。主要特點分為:一是普遍性。我國有三分之二以上的地區都曾遭受過不同程度的洪澇災害侵蝕。二是高損失性。根據1991年到2007年的中國歷年洪澇災害損失官方數據,其中損失中重度以上的年份個數有八個,損失金額都在1000億元人民幣以上。三是突發性。以我國東部地區為例,洪澇災害時有發生,然而防洪能力較弱,經常是洪澇災害突襲來臨,造成損失較大,突發性較強。
3.臺風。
臺風源自于熱帶海洋上產生的低氣壓,當近地最大風速超過17.2km/s時就稱之為“臺風”。我國在氣候上受到了北太平洋西部熱帶氣旋的影響,主要在浙江、福建、廣東等沿海地區受災嚴重,臺風也被人們稱為全球上最嚴重的氣象災害之一。臺風具有影響范圍廣、季節性強、受災程度大、出現頻率高、以及災區較為集中等特點。臺風一般發生在5月到11月之間,由于受到西北太平洋與熱帶季風的影響,我國沿海地區成為臺風的高發區,間接影響達到32個省市。
4.冰雹。
在農業氣象災害范疇內,冰雹是一種區域性較強的氣象災害,它對農作物的危害主要集中在果實、枝葉以及桿莖上,屬于機械性損傷。冰雹災害產生于強對流天氣中發生,與地理位置、外部環境以及氣象條件所形成較為常見的自然現象。它在山區、平原、內陸、沿海均由分布,可以說一種比較常見的氣象災害。近年來,在不經常發生冰雹災害的湖南、江西等省也遭受了冰雹的襲擊。我國的北方山區地帶是冰雹災害的高發區,導致農業生產受到極大的危害。
5.冷凍。
冷凍災害主要指由于溫度較低而引起的霜凍、寒凍等氣象災害,根據冷凍災害程度的不同,又可以分為凍害與低溫冷害。凍害產生于冬季期間,一般氣溫在零攝氏度以下,凍害分為霜凍害和寒潮凍害兩種,在此種條件下。農作物較易產生凍害,嚴重時農作物則會死亡。低溫冷害則指的是由于溫度偏低而使農作物的生長過程發生障礙的情況,導致農作物的減產的氣象災害。
6.其它氣象災害。
除了上述五種氣象災害以外,還有低溫連陰雨、雪災等也對我國的農業生產,乃至農業經濟都受到一定影響。根據報道,2007年,我國華北、西北、東北等地區遭受了連續十幾天的低溫陰雨天氣,導致了很多農作物產生霉變,有的已長出的農作物也產生的爛果現象,致使農民受到巨大的經濟損失。2008年,我國湖南、廣西等地遭遇了前所未有的雪災侵害,直接影響到冬季農作物的生長,農作物減產,農業經濟穩定性失衡。
二、我國氣象災害對農業生產的影響
1.對農作物生長發育的影響。
氣象災害的產生,它對農業的不良影響,首先體現在對農作物生長發育的影響。我國疆土遼闊,包括多種氣象災害,干旱、洪澇、臺風、冰雹、冷凍等等,不同種氣象災害都對農作物的生長有著不同程度的損害。以洪澇災害為例,每年七八月份是洪澇災害的高發期,此時也是長江流域玉米的生長盛期,此時,如果發生洪澇災害,容易造成大片玉米的絕收。
2.對農作物種植時間的影響。
如果時值農作物的生長旺盛期,卻發生了氣象災害會導致推遲農作物的種植,如果繼續提前播種,甚至有可能會影響到該農作物的整體產量與質量。以山東省冬小麥的種植為例,到了小麥的生長發育期卻恰逢冷凍氣象災害,為了能夠使冬小麥的生長發育進程與諸多外界因素相適應,勢必要延遲播種時間。如果提前播種,就會出現小麥在入冬前長勢過旺,造成小麥過冬時遭受冷凍災害侵蝕,從而引起冬小麥的產量下降。
3.對設施農業發展的影響。
所謂設施農業是指人們為了抵御氣象災害或者是不良氣候條件而進行的工程農業,如保溫、加光、人工建筑等,主要以花卉果蔬、田間作物以及水產畜牧營造一個小型的氣候環境。氣象災害的發生,在很大程度上促進了設施農業的發展與進步。然而,氣象災害也會對設施農業造成破壞,如暴雨、冰雹、冷凍等,都會造成相關設施的毀壞。
三、我國氣象災害對農業經濟的影響
1.農業經濟損失呈上升趨勢。
我國的農業經濟因氣象災害而造成的經濟損失呈現顯著的上升走勢,從上世紀五十年代開始至今,氣象災害對我國農業經濟產生的直接經濟損失分為十五個階段,其中,1988年到1991年的農田受災面積達到了全國農田面積的一半以上,平均每年的經濟損失達到750億元以上,而受災面積則達到47952萬平方公頃。根據2007年的有關數據顯示,我國因氣象災害造成的農業受災面積達到5000萬公頃,直接經濟損失占我國整個國民生產總值的1%到3%。2008年,同樣尤其氣象災害導致我國農業經濟損失超過4100億元,占GDP總值的4.5%。
2.農業經濟影響頻率加快。
根據有關統計數據顯示,我國從50年代、60年代、70年代、80年代、90年代至今,其發生氣象災害的頻率分別為12.5%、42.9%、60%、70%、100%,從中不難看出,我國氣象災害對農業經濟的影響頻率不斷加快,危害隨之增加。平均每年國民生長總值的4%都被氣象災害造成的損失所抵消,損失嚴重。
3.農業經濟市場穩定性的影響。
氣象災害的發生,不僅對農業經濟造成直接經濟損失,還對其市場的穩定性造成一定的不利影響。一旦氣象災害產生,將會極大地降低農業產量,而產量的降低將會直接影響到當季農作物的市場價格,由于受到市場供求關系的作用,農產品市場價格將會增漲,氣象災害在一定程度上加大了短期通脹壓力,不利于我國市場的穩定。
四、我國氣象災害的防御對策
1.構建氣象災害防御工作體系。
各地政府應加強對氣象災害的重視程度,將其納入到農業發展以及社會經濟發展的范疇內,由政府牽頭對氣象防災減災進行通盤部署,其構建完善的防御工作體系。其主要內容包括:構建氣象災害應急響應工作系統,以統一領導、聯合進行的方式,有規律組織氣象災害的防御指揮、預報警報、防御實施;構建氣象災害防御基礎設施建設系統,從而保障各項工程的進度和質量;開展大型農業設施氣象災害的風險評估系統,減低災害的破壞率。
2.掌握氣象規律,調整農業布局。
氣象災害的產生與當前的環境有著密切的聯系,這要求相關政府與防災減災工作人員了解環境變化、掌握氣象規律,提高農業對氣象變化的防御性,進而調整農業布局,以達到農業發展與氣象資源充分利用的可持續發展狀態,進而實現農業高產、高質,農業經濟高效的目的。
3.樹立防災減災意識,提高氣象災害的防御能力。
首先,建立農村氣象災害防災減災宣傳教育系統,將減災教育納入各類農村教育體系中,通過該宣傳教育,通過宣傳教育,使氣象災害易發區人群了解災害的起因及防御措施。其次,提高從事農業氣象災害防御相關工作人員專業素質和技能,充分發揮氣象災害監測預警與應急系統的建設效益,從而減少農業生產損失,提高農業經濟效益。
4.逐步建立農業災害保險與補貼機制。
研究建立適合我國國情的災害天氣農業保險模式,建立由政府牽頭,商業保險公司參與,補貼與政策扶持相結合的農業保險新模式,有效化解農業災害風險,穩定農業生產。
5.增強生態意識,農業生產與氣象資源利用可持續發展。
氣象災害的發生與環境有密切關系,在新農村建設中,要加以對水資源污染控制與保護,人居環境改善與防災減災進行統籌考慮,比如對山、水、林等合理開局,統籌考慮村鎮小氣候形成,避免發生氣象災害。
五、結語
1.1加強監測預警能力建設
不斷加強災害監測預警能力建設。建設了六要素自動氣象站,鄉鎮加密自動氣象站,酸雨觀測站、土壤觀測站和衛星接收站;建設了雷電監測儀和紫外線觀測儀。宜春風廓線雷達和宜春新一代多普勒天氣雷達已投入業務使用。這些監測項目的建成對提高氣象災害預警能力發揮了重要作用。
1.2加大防災、減災、避災知識宣傳
通過多種手段加大防災減災避災知識宣傳,讓防災避災方法家喻戶曉。積極利用下鄉、上街、培訓、廣播、電視、報刊、電子顯示屏、黑板報、手機短信、“2121”電話和互聯網送防災抗災知識進農村、進學校、進社區、進企業。同時通過這些有效手段及時將各種災害發生的信息及時傳送到廣大群眾手中,使各級黨政領導指揮能力和群眾自身防災能力普遍提高。建立中小學校、鄉鎮場、村、企業、小II型以上水庫氣象信息員隊伍,他們既是氣象信息的傳遞員又是各種災害的收集員和報告員。
1.3制定災害應急預案
制定了氣象災害應急預案。明確了人員和職責,一旦出現災害可以隨時啟動相關應急預案,做到快速反應,指揮有序,抗災及時得力,有備少患。
1.4加強研究做到科學減災
減災手段和方法需要不斷創新。我市高度重視減災研究工作。一是成立了綜合減災專家組,定期會商預測災害出現的時間、地點和強度,提出防范建議和措施。二是每年給出一定的經費用于減災研究,近幾年多項研究成果獲得省市政府和有關部門的獎勵。
2持之以恒做好氣象防災減災工作
不斷總結經驗,加強科學研究,千方百計提高預準確率,提高災害性天氣的預警預報水平,為各級黨政領導指揮防災抗災提供優質的決策服務。同時將氣象災害信息及其防范措施通過各種有效手段迅速傳播到廣大群眾手中。將氣象災害損失減小到最低取限度。加快各涉災部門的信息共享機制和平臺的建立。提高氣象防災減災效率。不遺余力地加強監測預警能力建設。加強綜合氣象觀測系統建設,加強人工影響天氣工作。加強應對氣候變化研究。做好氣象災害防御規劃編制工作??茖W制定新農村建設規劃,避開雷電、地質災害易發區。
3不斷提高個人避災能力
3.1學習掌握雷電知識
雷電分為直擊雷、球形雷、感應雷和雷電波侵入。直擊雷是直接擊打到建筑物或人體身上的雷;球形雷是指出現不規則的球狀雷,也是目前的防雷難點;感應雷是巨大雷電流沿著附近突出物或導體向周圍傳播;雷電波侵入是由于雷擊架空線路上或空中金屬管道上產生的沖擊電壓沿線或管道迅速傳播的雷電波。全球每年因雷擊造成數十萬以上人員傷亡,幾十億美元的經濟損失。隨著全球變曖氣候異常,雷電強度愈來愈強,加上經濟社會的快速發展,雷電災害愈來愈多,損失愈來愈大。
3.2注意個人防雷,確保安全
摘要:分析得出影響天水蘋果正常生長的主要農綜合評價z業氣象災害是前秋9月大氣干旱、冬季12—2月暖冬高溫、蘋果花期4月下旬高溫干旱和春季4月下旬低溫危害。各災害發生頻率在53%~70%之間,以前秋9月干旱最多,春季4月下旬低溫危害最少;前秋9月大氣干旱以中—大災為主;其他災害均以輕、中災最多,大災居次;各種災害因子重災年份最少,僅在6%~15%之間。農業氣象災害綜合評估除輕災評估準確率略低,為89%外,中—重災評估準確率均達100%,災害評估效果比較理想,對農業防災減災有一定的指導意義。
關鍵詞:氣象;災害;蘋果生產;甘肅天水
我國是自然災害頻發國之一,年均災害損失約510×108~640×108元。其中由氣象災害引起的損失占85%左右,僅干旱、洪澇、風暴潮、冰雹、低溫冷害這幾種氣象災害造成的糧食損失占所有自然災害損失的97%左右,直接經濟損失占總經濟損失的76%以上[1]。天水地處黃土高原與西秦嶺山地大陸性干旱半干旱氣候區,海拔在750~3120m之間,年均氣溫7.0~11.1℃,年降水量430~600mm之間,平均日照總時數2000~2400h,無霜期156~188d,極適宜優質蘋果生產,是甘肅省主要蘋果產業發展基地,所產蘋果以個大、色艷、硬度強、糖分高、品質佳、耐儲存而深受廣大客商和消費者青睞,“花牛蘋果”已獲得全國知名品牌類注冊證明商標,是支撐天水市經濟發展的四大支柱產業之一。天水市現有蘋果面積約6.5×104hm2,總產量約54×104t。但由于境內山多川少,溝壑縱橫,海拔高差大,氣候差異顯著,屬全國氣象災害高發區域,干旱、洪澇、冰雹、低溫冷害等氣象災害頻繁發生,蘋果產量、品質和優質率提高很慢,極大地限制了蘋果產業化發展。
近年來,氣象災害評估技術研究已引起眾多學者高度關注,但大多局限于單種氣象災害[2-5]的定性化研究。特別是針對多年生果樹,在實況災害資料極度缺乏的情況下,果樹氣象災害風險評估的研究報道很少。為此,本文利用統計學方法,確定影響該地蘋果生產的主要農業氣象災害因子,并將各農業氣象災害因子劃分等級,進行天水主要農業氣象災害對果樹作物量化評估影響研究,為有效防御農業氣象災害,最大限度減輕或減免農業損失提供參考。
1資料來源與研究方法
1·1資料來源蘋果產量資料取自天水市統計年鑒1978—2007年;相關氣象資料取自天水市關山區清水、渭北旱區秦安和河谷區麥積二縣一區氣象站1978—2007年氣象觀測資料。
1·2研究方法
1·2·1代表點的選取根據天水氣候區劃,選取渭北旱區、關山區和河谷川區蘋果種植面積較大的秦安縣、清水縣和麥積區作為代表點。
1·2·2蘋果產量資料的處理蘋果氣候產量資料分解的方法和準確性,會直接影響蘋果農業氣象災害的分析評估研究。
在參照僅有的農業氣象災害觀測調查資料的基礎上,將天水市蘋果總產量資料按3、5年滑動平均法、線性法、正交多項式法、指數法等多種函數分解方法[6]提取其趨勢產量。統計分析表明:天水市蘋果總產趨勢產量的提取以指數法效果最佳(圖1),趨勢產量提取方程為y=8682·2e0·126t(y:趨勢產量;t:時間序列,t=1,2,3,…;n=30;r=0·93)。用y′i=(Yi-yi)/yi×100%計算逐年蘋果總產量動態相對偏差百分率[6-7](y′:蘋果氣候產量增減率;Yi:蘋果實際產量;yi:逐年蘋果趨勢產量;i:年份)。
1·2·3影響天水市蘋果總產量的主要農業氣象災害因子的提取農業氣象災害對天水蘋果生產的影響研究[8]中,通過分區統計分析,得出影響天水渭北旱區、關山區和河谷川區三區蘋果正常生長的主要農業氣象災害均為上年秋季9月大氣干燥度,冬季12月至2月負積溫的光照條件訂正值和蘋果花期4月下旬平均最高氣溫的大氣相對濕度訂正值,春季低溫晚霜凍出現頻率和危害程度正在逐步減輕。
為了更進一步提取影響天水市蘋果總產量的主要農業氣象災害因子,將3個氣候區主要災害因子與天水市蘋果總產量動態相對偏差百分率進行逐步回歸[9],建立如下影響蘋果氣候總產量的主要農業氣象災害因子提取方程:式中,y′i為蘋果總產量動態相對偏差百分率;K′9秦安為渭北秦安上年秋季9月大氣干燥度∑T≤0℃×Q12-2麥積為河谷區麥積冬季12—2月負積溫的光照條件訂正值;TM4月下旬/U麥積為河谷區麥積蘋果花期4月下旬平均最高氣溫的大氣相對濕度訂正值;Tn4月下清水為關山區清水蘋果花期4月下旬平均最低氣溫。12—2月暖冬高溫雖然不屬于氣象學上定義的氣象災害因子,但隨日益加劇的暖干氣候[10],暖冬高溫對蘋果生長影響極大,僅次于前秋9月干旱災害。
1·2·4氣象災情等級劃分標準將渭北秦安上年秋季9月干旱(用大氣干燥度表示)、河谷區麥積暖冬(用冬季12—月負積溫的光照條件訂正值表示)和花期高溫危害(用蘋果花期4月下旬平均最高氣溫的大氣相對濕度訂正值表示)、關山區清水春季低溫危害(用4月下旬最低平均氣溫表示)4種標準化處理后的主要農業氣象災害標準值作為成災變異值。再將1978—2007年30年成災變異值中大于或等于0·1以上的成災變異值(春季低溫為小于或等于-0·1以下的成災變異值),按變異值的離散程度[11]分成相等的4個組,從小到大將災情等級依次劃分為輕災、中災、大災和重災4個等級,并采用分級賦值和內插法依次賦以1~3、4~6、7~9、10~12。9月干燥度(秦安)、暖冬(麥積)和花期高溫(麥積)成災變異值小于0·1為無災;春季低溫(清水)成災變異值Z大于0·1為無災,無災年份災害等級分值ci按0分賦值(表1)。
1·2·5災情指數的計算及綜合評價方法式(1)得出影響天水市蘋果總產量的主要農業氣象災害為渭北秦安上年秋季9月大氣干旱、河谷區麥積12—2月暖冬和4月下旬花期高溫干旱、關山區清水春季4月下旬蘋果花期低溫危害。
為此,本文將以上4種災害作為影響天水市蘋果總產量的主要農業氣象災害因子。用式(1)計算得出的相應站點災害因子的貢獻率(方程中相應災害因子系數/4種災害因子系數絕對值之和×100%)作為相應站各類災害因子的影響權重(wij:其中渭北秦安9月干旱w1=37%;河谷區麥積暖冬w2=27%,花期高溫危害w3=22%;關山區清水春季低溫危害w4=14%),并與其對應站點相應災害類型的等級分值相乘,4種災害類型進行累加[式(2)]就得到農業氣象災情的災情指數(Pk),并以此作為農業氣象災害危害評估指標,與蘋果氣候產量增減率實況分級進行對比分析(蘋果氣候產量增減率實況亦分為無、輕、中、大、重5級,分級方法同災害成災變異值分級)。
Pk=∑4j=1Cij×wij(2)式中,Pk為災情指數;Cij為4種災害等級分值(i:1978—2007年各年份,i=1,2,3,…,30;為4種農業氣象災害,j=1,2,3,4;下同);wij為相應災害因子的影響權重。災情指數(Pk)越大,表明農業氣象災害對農業生產的影響越大,災情越重;反之,對農業生產的影響小,災情越輕。
2綜合評價
2·1主要農業氣象災害分布表2是影響天水蘋果生產的前秋9月干旱、冬季12—2月高溫、花期4月下旬高溫干旱氣候和春季4月下旬低溫發生頻率統計。1978—2007年30年中,前秋9月旱災最多,發生頻率70%,主要以中—大災為主,占旱災年份的52%;輕災年份次之,占38%;重災年份最少,占10%。暖冬和花期高溫災害次之,發生頻率分別為63%和67%,均以輕災為主,分別占災害年份的47%和45%;中—大災次之,分別占47%和40%;重災年份最少,分別占5%和15%。春季低溫危害最少,發生頻率53%,仍以輕災居多,占災害年份的50%;中—大災次之,占44%;重災年份最少,占6%。
2·2綜合評價將式(2)計算的逐年農業氣象災害綜合災情指數(Pk)分成1、2、3、4、5相等的5個組從小到大將災情等級依次劃分為無災、輕災、中災、大災和重災5個等級與蘋果總產量動態相對偏差百分率實況分級(表3)進行對比分析。
天水市1978—2007年30年逐年主要農業氣象災害對蘋果生產的影響進行綜合評估,并與實況(表4)進行對比分析。評估無災11年,與實況相符10年,評估準確率91%。災害年份中,評估輕災9年,與實況相符8年,評估準確率89%。評估中災5年,大災5年,重災1年,均與實況相符,評估準確率均為100%。災害年份除輕災評估準確率略低外,中—重災評估準確率較高,特別是重災的1991年、大災的1984年、1987年、1989年、1992年和1997年,蘋果均出現較大幅度減產,災害評估效果比較理想。
3結論與討論
(1)分析得出影響天水蘋果正常生長的主要農業氣象災害是前秋9月大氣干旱、冬季12—2月暖冬高溫、蘋果花期4月下旬高溫干旱和春季4月下旬低溫危害。各災害發生頻率在53%~70%之間,以前秋9月干旱最多,春季4月下旬低溫危害最少;前秋9月大氣干旱以中—大災為主;其他災害均以輕、中災最多,大災居次;各種災害因子重災年份最少,僅占6%~15%。
(2)綜合評估表明:影響天水市蘋果生產的農業氣象災害綜合評估除輕災評估準確率略低(89%)外,中—重災評估準確率均達100%,災害評估效果比較理想。
(3)由于蘋果災害實況調查觀測資料極少,給蘋果災害的評估研究工作帶來了極大不便。
為此,本文主要采用統計學方法,利用蘋果產量資料,在參照僅有的農業氣象災害觀測調查資料的基礎上,將指數法分解后的蘋果總產量動態相對偏差百分率,按其離散程度確定為無災、輕災、中災、大災和重災5種災害程度實況類型。影響天水市蘋果總產量的主要農業氣象災害因子的提取,也是采用了統計分析方法,進行理論提取。研究結論除輕災評估準確率略低外,中—重災評估準確率較高,在缺乏農業氣象災害實況觀測調查資料的情況下,可作為氣象災害評估的有效方法,對農業防災減災有一定的指導意義。但因蘋果災害實況災情資料極少,現實生產中仍有待更進一步研究驗證。
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晉城市氣象災害預警公共服務系統的總體結構包括邏輯結構和物理結構。其中,邏輯結構表示軟件的整體結構;物理結構表示軟件部署時的總體結構。網站設計采用Web四層結構,自頂部向下依次為表示層、邏輯層、數據持久化層和數據庫層。上述各個層級的功能和作用具體表現在以下4方面:①表示層。表示層是指網站用戶和管理員在瀏覽器中能看到的所有頁面,包括網站所有的頁面展示部分,且與邏輯層分離,這有利于網站的制作、維護和擴展。②邏輯層。邏輯層包括用戶和管理員的業務邏輯,定義了業務流程和用戶交互的過程。單獨劃分邏輯層有利于重新定義網站和升級業務邏輯,且不會影響其他層次。③數據持久化層。數據持久化層負責所有信息集和信息項的數據持久化操作和增刪改查,可接受其他模塊的調用和邏輯組織,并具有執行相應的持久化功能。④數據庫層。數據庫層負責管理系統中的oracle數據庫或其他數據庫。晉城市氣象災害預警公共服務系統采用了當下比較流行的四層用戶/服務器模式。這種模式在邏輯上將應用功能分為用戶顯示層、業務邏輯層、數據持久化層和數據層。用戶顯示層可為用戶提供應用服務的圖形界面,有助于用戶理解和高效定位應用服務;業務邏輯層位于顯示層與數據持久化層之間,是專門為實現氣象局提供明確的業務邏輯的層次,該層次封裝了與系統關聯的應用模型,主要負責業務邏輯的封裝,并分離用戶表示層與數據庫持久化代碼;數據持久化層可確保用戶應用程序和數據服務之間的聯系,主要功能是執行用戶數據的持久化工作,將封裝的模式呈現給用戶應用的程序,并提供固定的持久化接口;數據層是上述模式中最底層也是最關鍵的一層,用來定義、維護、訪問和更新數據并管理和滿足應用服務對數據的請求。晉城市氣象災害預警公共服務系統四層結構具有以下4個特點:①任何系統都須具有良好的靈活性和可擴展性。對于環境和應用條件經常變動的情況,只要對應用層實施相應的改變,就能達到適應環境的目的。②增強了氣象對象的重復可用性。氣象對象是指封裝了企業邏輯程序代碼、能夠執行特定功能的對象。③隨著組件技術的發展,這種可重用的組件模式會被越來越多的網站開發商接受。④該系統的四層模式具備很高的穩定性、延展性,可集中管理服務,并將服務統一于用戶端。網站在web設計四層結構中各個模塊的部署位置。其中,包括1臺數據庫服務器、2臺應用服務器和1臺流媒體服務器。數據庫服務器用于部署數據庫管理系統,比如MySql和oracle;1臺應用服務器分別部署管理員功能模塊和普通用戶模塊;流媒體服務器可播放視頻天氣預報。Web四層結構中的表示層、邏輯層和數據持久化層均部署在應用服務器上,數據層部署在數據庫服務器上。采用數據庫服務器和應用服務器分離的方式可提高數據庫的安全性,同時還能提高網站的性能。此外,采用2臺應用服務器分離管理員和普通用戶有助于提高網站的整體性能。
2關鍵技術
該系統中的關鍵技術有以下6種:①信息中插入圖片。采用FCKEditor中的html編輯器,在信息中插入圖片后可直接看到效果,從而簡化了圖片信息的錄入過程。②系統安全性。建立了嚴格的用戶校驗機制,采用基于角色的訪問控制模型實現了對后臺管理系統用戶訪問權限的管理,以保證系統的安全性;建立了日志管理機制,可記錄系統的登錄、退出、編輯和刪除等行為。③并發訪問。選擇了性能較好的Web服務器tomcat,并采用靜態頁面等方式減少并發訪問時數據庫連接對資源的消耗。在信息時,可生成靜態頁面,用戶訪問時直接讀取靜態頁面,無需從數據庫中動態讀取數據,大大減少了數據庫的連接次數,解決了并發訪問時數據庫連接耗盡的問題。④氣象站與地理信息的結合。選擇了WebGIS提供的MapABC,可將氣象信息與地理信息有機結合,并展示于互聯網中,使相關用戶能自主獲得更多的氣象信息,且具有良好的并發性。⑤氣象探測信息的互聯網展示通過統一的編程接口發出,整合了零散的氣象探測信息,且能夠有效地在互聯網上展示,使相關用戶能夠在氣象產品中獲取更多的收益,進而給人們的日常生活、農業活動和廣大科研機構提供了更有效的信息展示方式。⑥在流媒體氣象視頻展示中,采用了視頻壓縮技術和多種流媒體服務方式,可向相關用戶展示立體的圖像和音頻信息。
3安全防范措施
3.1數據的安全保護措施
在業務內網的數據收發過程中,需要在數據收發、身份識別和網絡系統等方面具備特別的保護措施,具體可以采用以下4種措施保護數據的安全:①全套接層協議(SSL)是在Internet的基礎上提供的一種保證私密性的安全協議,它能使用戶與服務器應用之間的通信不被攻擊者竊聽,并始終對服務器和用戶進行認證。因此,采用SSL協議可有效加密和認證網絡服務。②采用SSH協議實現Internet的加密訪問。③后臺數據文件的安全是該系統最為關鍵的部分。因此,應采用信息加密工具PGPi實現窗口信息加密、簽名文件加密、傳統檔案加密、文件和磁盤的安全清除等功能。④應獨立為系統安裝硬件身份識別工具,可保證與第三方CA認證機構單位認證和數字簽名系統的良好連接,以確保終端用戶身份的真實性。
3.2病毒和惡意代碼的防范措施
應安裝先進的病毒防治軟件。晉城市氣象局從2008年起,購買了正版的卡巴斯基殺毒軟件,并實現了業務內網病毒庫的自動更新,實施監視和判斷系統中是否有病毒存在,從而阻止了計算機病毒的進入。殺毒軟件可識別計算機病毒具有的特征,并提出處理策略,比如刪除可疑病毒、惡意代碼和恢復文件。
3.3黑客的防范措施
黑客的防范措施由以下3部分組成:①安全檢測網絡、系統、數據庫和前臺應用程序;②對網絡、系統和數據庫、前臺應用程序進行安全漏洞修補服務;③全天候實時掃描和監控入侵行為。
3.4系統的備份和恢復
近年來,晉城市氣象局為拓展氣象服務領域,新增了5套應用服務系統,根據這些系統的運行狀況,任何應用系統隨著時間的推移,難免出現整體或部分的異常情況。因此,系統軟、硬件的備份和恢復是十分關鍵的。晉城市氣象實施了不同的備份和恢復措施,目的是盡可能快地恢復運行計算機系統所需的數據和系統信息。備份不僅在硬件故障或人為失誤時可起到保護作用,還能在入侵者非法訪問或對網絡攻擊時起到保護作用。根據系統中不同信息的安全需求,采用的備份機制為場地內高速度、大容量、全自動的數據存儲、備份和恢復;場地外的數據存儲、備份和恢復;系統設備的備份和恢復。為了備份該系統,采用了2套完全相同的服務器備份數據。如果系統出現異常,則啟動另一臺備份服務器即可。
4結束語
地質災害時間分布地質災害高發期為6~9月主汛期,災害類型以滑坡、崩塌、泥石流為主[15](圖2);2~5月冰雪凍融期次之,災害類型以崩塌、滑坡為主;10月、11月、12月、1月為低發期,主要誘發因素為人類工程活動,災害類型以崩塌、滑坡為主。
2降水引發地質災害的特征
地質災害的發生與氣象因素有很大的關系,降水在甘肅引發的地質災害具有以下特征。
2.1突發性特征局地強對流天氣形成的短時強降水強度大,歷時短,覆蓋面積較小??尚纬赏话l性崩塌、滑坡、泥石流災害。尤其是泥石流災害,往往形成嚴重的人員傷亡和經濟損失。典型的如舟曲8.8特大泥石流災害,距離縣城15km的東山站記錄的小時降水量達77.3mm,過程降水量達96.6mm,造成嚴重的人員傷亡和經濟損失[14]。
2.2群發性特征區域性的暴雨往往是誘發滑坡、泥石流的主要因素。據調查和統計,5月下旬~9月上旬,為甘肅大暴雨或暴雨發生期,其中7月上旬~8月中旬,為大暴雨或特大暴雨集中期,同時也是崩滑流的集中發生期。如2013年隴東南部“7•25”群發性地質災害,天水、平涼、慶陽等地區形成了滑坡、泥石流數量近千次。
2.3滯后性特征大型滑坡一般出現在降雨過程后期,甚至降雨結束后數天。典型的如天水珍珠溝滑坡,在經歷了2013年4次強降水過程后在2013年12月21日發生大規模滑動。
3地質災害預警模型研究
3.1研究思路從理論上講,地質災害氣象預警指標應全面考慮前期巖土體含水量、未來降水以及實時降水情況。但目前準確獲取前期巖土體含水量還不具備條件。因此要解決問題必須從宏觀上結合地質環境條件和氣象條件綜合分析研究,建立適合的模型,得出有效的地質災害氣象預警指標。目前國內采用的地質災害氣象預警多是把崩滑流災害考慮在一起,但實際情況是泥石流的激發雨量比滑坡小,且往往為短歷時強降雨。因此考慮地質災害預警的實際需求,本次將分別建立泥石流和滑坡的預警模型,并考慮如前期降水、新近強震、地面高程等關鍵影響因素。
3.2滑坡預警指標和模型
3.2.1滑坡與降水關系據統計降雨類型的滑坡約占滑坡總數的70%,同時調查表明95%的降雨型滑坡發生于雨季[17]。對1967~2010年80個氣象站逐日降水量資料與滑坡災害的關系分析表明,滑坡與雨型、前期降水等具有顯著關系,根據甘肅實際降雨可歸類為連陰雨型、暴雨(雷暴)、前期—暴雨型、持續暴雨型(表1)。根據對汶川地震、岷縣漳縣6.6級地震研究表明,地震烈度大于6度區時,各種雨型對應的滑坡臨界雨量呈顯著下降趨勢,降幅可達20%~50%[18-19]。例如2013年7月25日,岷縣漳縣地震災區烈度Ⅵ度區范圍內降雨量僅30mm,就出現了大量的小型滑坡,對搶險救災造成了嚴重的影響。
3.2.2滑坡預警模型構建前述分析表明,滑坡與雨型、過程等有著直接的關系。根據歷史滑坡災害資料、降雨資料和災害易發度綜合統計分析,并借鑒國內外研究應用成果,建立基于綜合有效累積降雨量的滑坡24h趨勢預警模型和基于實時雨量的滑坡實時預警模型。(1)滑坡24h趨勢預警模型基于綜合有效累積降雨量,并考慮地震影響,建立滑坡24h趨勢預警模型。式中:RL為綜合有效累計雨量,Ri為前i天實測雨量,包括當日最新實況雨量(i=0-4),RF為24h預報雨量。a為前期降雨影響時間衰減系數,一般取0.5~0.8,b為地震烈度修正系數,取1.25~2.0。對應不同的災害預警等級和災害易發度等級,兩者共同確定某一綜合有效累積雨量值為該易發區內該預警等級的指標臨界值,具體數值可根據當地情況進行動態調整。(2)基于實時雨量的滑坡預警模型目前甘肅省氣象、水利、國土等部門建設的雨量計接近4000處,網格密度5~30km2,基本可以滿足滑坡實時監測預警。因此綜合考慮不同雨型特征,建立基于實時監測的區域滑坡預警模型。采用臨界雨量系數來表征。公式(6)適用于1h、3h、6h暴雨雨量計算;公式(7)適用于12h和24h暴雨雨量計算。
3.2.3滑坡氣象預警等級劃分根據全國統一的地質災害氣象等級,將甘肅省地質災害氣象預警等級劃分為4個等級(表2),當預報出現1~3級地質災害時,對外預報或預警。
3.3泥石流預警指標和方法
3.3.1泥石流與降水的關系分析對甘肅東部武都北峪河、舟曲三眼峪溝、天水市樺林溝、羅峪溝等典型泥石流的22組成災過程研究表明:泥石流發生時的10min雨強最小值為8.3mm,最大值為24mm,說明災害性泥石流的暴雨初始雨強是非常大的;泥石流發生的時間大都集中在一場降雨的前期,主要集中于3h之內,3h雨量達到了過程雨量的45%~100%(表3)。進一步研究表明,降水量與降水歷時呈指數相關(圖3,表4),相關系數在0.89~0.99,說明引發泥石流的降水過程具備一定的規律性,四條典型泥石流發生的10min雨量差別不同,在圖3上基本重復,而隨著時間的增加則出現自南而北、自西向東雨量不斷增大的趨勢。
3.3.2泥石流臨界雨量確定根據省內各地資料狀況,選用歷年積累的泥石流災害調查資料、實測大暴雨資料和歷史洪水調查資料,優先選擇資料較為充足完善的地方,依據上述典型泥石流研究方法,采用內插法計算全省不同時段泥石流臨界雨量值。
3.3.3泥石流實時預警模型泥石流的發生和雨強有很強的關聯性,因此當預警判據中的臨界雨量達到下限時,已開始產生泥石流,當30min降雨達到臨界雨量時,則可能暴發大規模的泥石流;根據牛最榮[21]等研究,同一流域內各時段暴雨和高程具有密切關系,暴雨雨量隨高程增高而增大,并呈直線相關。因此基于泥石流暴發的雨強特征,建立基于臨界雨量和實時雨量為參照的泥石流預警模型,該模型考慮高程對暴雨雨量的影響。
3.3.4泥石流預警等級劃分參照滑坡預警等級,泥石流預警等級仍設定為四級,當1/6h、1/2h、1h、3h臨界雨量系數符合表8的規定時,分別對應于藍色、黃色、橙色、紅色預警(表8)。
4預警模型檢驗
2013年甘肅省連續遭受強降水、暴雨襲擊,從5月14日開發預警信息,直到9月24日結束,省級地質災害氣象預警平臺共122次地質災害氣象預警產品(因降雨范圍、強度發生變化而有34個降雨日一天內了兩次預警信息),其中紅色預警信息(Ⅰ級)9次、橙色預警信息(Ⅱ級)37次,黃色預警信息(Ⅲ級)68次、藍色預警信息(Ⅳ級)8次。成功預報367起地質災害(圖2),轉移安置145868名群眾,114363.9萬元財產及時的進行了避讓,有效的保護了人民群眾生命財產安全。本年度是首次采用24h預報、臨災(2~6h)預報,預警信息量是多年平均量的150%,地質災害區域成功預報率達22.82%。典型案例如天水6.20、甘肅東部7.25(包含岷縣漳縣地震災區)(圖4)、文縣8.7等強降水過程引發的群發性地質災害。
5結論
通過對發生的地質災害、降雨等資料的分析,崩塌滑坡泥石流災害發生的原因是地質環境條件、降雨、人類工程活動等因素的相互交織,自然與社會因素相互疊加的結果。地質災害系統是一個復雜的開放系統和耗散體系,具有高度非線性和復雜性,其系統行為具有非確定性和突發性[9]。在諸多因素中,地形、巖土體類型、活動斷裂等為控制性因素,對地質災害的分布、形成、發展起著控制性作用。降雨、人類工程活動、地震為誘發因素。本文將影響地質災害的因素歸納為控制因素和誘發因素??刂埔蛩赜斜碚鞯刭|環境條件的地形、巖土體類型、活動斷裂、水網密度、構造及人類工程活動;云南省降雨誘發型地質災害約占90%,因此將降雨作為誘發因素來考慮。
1.1滑坡泥石流災害與地質環境的關系本文在總結前人研究成果的基礎上進一步深入研究,提出以下幾點看法。
1.1.1滑坡泥石流與地形地貌(1)崩塌滑坡泥石流主要發育于海拔500~2500m區域,3000m以上分布數量少;其中1000~2500m區域內滑坡最為集中,占滑坡總數的86%。(2)云南省地貌以元陽河谷和云嶺山脈一線為界,可將全省分為滇東高原盆地區、滇西山地峽谷區,根據地貌特征細分地貌亞區。不同地貌區災害發育分布特征不同。
1.1.2崩塌滑坡泥石流與巖土體類型巖土體作為地質災害的活動主體,是地質災害產生的物質基礎,巖土體類型、性質、結構及構造特征對地質災害的形成發育產生重要影響。薄-中層狀極軟-較硬含煤砂巖、泥巖巖組易發生塑性變形破壞導致滑坡泥石流災害;塊狀堅硬片麻巖、混合巖、變粒巖巖組由于風化層厚,容易沿強/弱風化界面產生滑動;中-厚層狀強巖溶化較硬-堅硬灰巖、白云巖巖組中滑坡泥石流地質災害很少發生。
1.1.3崩塌滑坡泥石流與地質構造構造控制著地形地貌及大地構造分區并進一步影響微地貌和巖土體類型,從而影響地質災害的發育。活動性斷裂構造密集的區域,巖土體破碎,斜坡較為陡峻,較易發生地質災害。
1.1.4崩塌滑坡泥石流與地震云南省地震活動頻繁,地震發生的同時,常常誘發滑坡、崩塌和地裂縫等次生地質災害,同時導致巖土體破碎,斜坡物質失穩,為泥石流提供大量物質來源。
1.1.5崩塌滑坡泥石流與水系密度云南省地質災害與水系關系比較密切,地質災害沿河流兩側呈帶狀分布,山區河流兩側一般為交通要道,人類工程活動對巖土體產生擾動,加劇地質災害的形成。
1.2降雨與崩塌滑坡泥石流災害的關系云南具有“一山分四季、十里不同天”的氣候特征,小尺度單點性強降水經常發生[8]。依據最新的氣候區劃,云南大致可分為北熱帶、南亞熱帶、中亞熱帶、北亞熱帶、溫帶和高原氣候帶等6個氣候帶。因氣候類型不同,不同區域降雨時空分布特征差異明顯,對地質災害的誘發作用不同。云南省降雨與地質災害關系具有以下幾個特點:(1)降雨對地質災害發育發生具有明顯的分帶特征,不同區域誘發地質災害的臨界雨量差異明顯。(2)在降雨發生當天及前幾天,大部分地質災害的發生都會伴隨有降雨的發生,并且規律性非常明顯。因此,短時強降雨對地質災害具有明顯的誘發效應。(3)將滑坡、崩塌和泥石流災害發生當天、前3d、前5d、前7d、前10d、前15d的累計有效降雨情況進行統計分析,結果表明累計有效降雨量隨時間推移與地質災害相關性逐漸減弱,前7d累計有效降雨量與地質災害相關性較明顯。
1.3地質災害預警區劃通過對地質環境條件、氣候特征、地質災害發育特征等分析,對云南省進行預警區域劃分,將全省劃分為11個預警區:哀牢山地區、大理麗江地區、大盈江地區、滇東北地區、滇南地區、滇西北地區、滇中高原湖盆區、滇中紅層地區、金沙江中下游地區、臨滄地區、文山巖溶地區。不同預警區域,對降雨量誘發地質災害的敏感程度不同,因此根據預警區特征設置不同的降雨閾值;不同預警區,地質環境條件因子對地質災害敏感性不同,因此根據預警區特征設置因子權值。
1.4地質災害氣象風險預警模型(1)地質災害敏感性指數在不同的地質環境背景條件下,由控制因素影響發生地質災害的可能性差異用地質災害敏感性指數(Z)表示,根據云南省滑坡泥石流形成機理及特點,選取與崩滑流地質災害密切相關的地形地貌、地震、水網密度、巖土體類型、構造、人類工程活動共6個因子,用信息量模型[10]來計算地質災害敏感性指數。(2)降雨誘發指數本文引用了岳建偉[4]等在地質災害預警預報及信息管理系統應用研究中提出的前期累計降雨量對地質災害影響的降雨誘發指數計算方法。根據云南省降雨與地質災害關系特征,將有效累計降雨天數修正為7d,選取當日降雨量,1d、3d、5d、7d累計有效降雨量為特征值,設置降雨閾值。參考李鐵峰等在哀牢山地區的研究成果,α取值0.75。(3)地質災害氣象風險預警單元按云南省氣象局預報雨量網格劃分方法將全省劃分為0.5°×0.5°網格單元。(4)氣象風險預警指數氣象風險預警指數(H)=地質災害敏感性指數(Z)×降雨誘發指數(R)。(5)地質災害氣象預報預警等級劃分地質災害氣象預報預警級別按全國統一要求劃分為5級,根據預警指數計算結果,進行預警級別劃分。
2地質災害氣象風險預警系統實現
2.1基于WebGIS的地質災害預警系統的設計云南省地質災害氣象風險預警系統基于GIS空間分析技術和WebGIS技術,實現對地質災害數據、雨量數據、地圖數據進行存儲與集成管理、預警分析等,系統包含預警分析子系統、雨量管理子系統、災害數據管理子系統、地圖管理子系統。預警分析流程:首先導入地質環境背景因子,設置各預警區因子權值,通過GIS空間分析計算地質環境敏感指數;然后對各預警區設置降雨量臨界值雨量,導入前7d及預報降雨量,計算出當日地質災害降雨誘發指數,再計算預警指數并按劃分的預警等級,對預警結果進行分析,最后預警產品(圖1)。
2.2地質災害氣象風險預警系統特點云南省人民政府確定的地質災害防治“以預防滑坡泥石流為主、以預測預報為主、以災前避讓為主”的“三為主”方針,突出了地質災害預報預警對地質災害防治的重要性。2011年8月26日,云南省國土資源廳與云南省氣象局簽訂了《深化地質災害氣象預警預報工作合作協議》。從如何利用好現有資源為地質災害防災減災服務為出發點,研發了云南省地質災害氣象風險預警系統。該系統具有以下特點:(1)系統預警單元為0.5°×0.5°網格,精度可達鄉鎮級,且預警精度可以隨氣象局雨量站加密而提高,提升了云南省地質災害氣象風險預警水平。(2)系統模型中因子權值、降雨閾值等參數可根據預警結果反饋情況和地質災害發生機理研究結果進行調整,預警方法具有可優化性。為后期雨量數據加密后分析地質災害與降雨量、地質環境條件的關系提供模型優化接口,提高模型的實用性和可靠性。(3)系統應用關系數據庫SQLServer管理屬性數據,用MAPGISK9的空間數據庫管理空間數據,數據管理方式更加安全、高效。(4)通過對州(市)級行政區劃內地質環境條件對地質災害的控制作用特征、降雨對地質災害的誘發特征研究,構建適合各州、市的預警區劃及降雨閾值,本模型方法及預警系統具有可推廣性。隨著氣象部門雨量監測站網及監測手段迅速提高,州(市)國土資源部門承擔轄區內地質災害氣象風險預警預報將成為新的發展方向。
3地質災害氣象風險預警成果檢驗
系統于2013年汛期試運行,通過新老系統預警結果對比、地質災害災情信息反饋,不斷調整、修正模型因子權值及降雨閾值。2014年系統投入正式運行。對2014年汛期大型以上地質災害災情所在預警區域進行統計,在3級預警區的地質災害約占60%、在2級預警區的約占30%、另外10%大型以上地質災害未在預警區內。新系統在縮小預警面積、減少空報的同時提高了成功預警率。
4結語