IMHE OpenIR  > 山地灾害与地表过程重点实验室
泥石流预报的原理与方法
Language中文
韦方强; 高克昌; 江玉红; 张少杰
2015
Publisher科学出版社
Publication Place北京
Other Abstract 
泥石流作为一种自然灾害,近十多年来不断触痛人们的神经。从1999年委内瑞拉造成3~5万人死亡的阿维拉山区特大泥石流,到2005年危地马拉造成1400人死亡的印第安村落泥石流和2006年菲律宾造成1700人死亡的莱特省泥石流,再到2010年我国造成1765人死亡的舟曲泥石流,一次又一次地撕开泥石流给世界戳下的伤口。人类已经跨入21世纪,已可“九天揽月,五洋捉鳖”,也可撩开火星的面纱,更可将环球的信息通过一个个小小的APP玩弄于手掌之间。然而,为什么一粒粒的“泥丸”却一次又一次地击痛世界的心?!“乌蒙磅礴走泥丸”是诗人的豪情,还是对自然的敬畏?我们不得而知,但我们几乎可以确认的是“泥丸”虽小,却已触动了诗人的心。为了让泥石流不再触动世界的神经,许多国家的政府、学者、工程师已投入大量的人力物力对泥石流进行研究,试图认识这种自然现象,揭示其内在的规律,预测其频繁的活动,阻拦其迅猛的运动,一次次血的教训告诉我们,我们的研究还在路上。
泥石流预报是减轻灾害的最经济最有效的途径之一,如果能对每一次的灾害进行有效的预报,甚至临灾前10分钟的预警,也许可以挽救那些被泥石洪流吞噬的鲜活的生命。为此,人们开始从大量的泥石流灾害事件中进行统计分析,寻找泥石流与降水间的各种联系,试图确定泥石流发生的临界条件,据此对泥石流进行预报。于是,在国内外出现了大量的基于泥石流灾害事件统计分析的泥石流预报预警模型,其核心是确定引发泥石流灾害的临界降水条件。这些模型虽然具有明显的地域性,但却是具有一定操作性的预报方法,在泥石流减灾中也发挥了一定的作用。但是,这种方法的漏报和误报率较高,为了平衡误报率和漏报率,不得不对临界条件进行必要的修正。尽管如此,该方法预报结果的可靠性仍然处于较低水平,在泥石流减灾中发挥的作用也就受到了局限。
为了解决这一问题,提高泥石流预报的可靠性,在中国气象局和中国科学院等的支持下,我们开始探索基于泥石流成因的预报方法,将泥石流的形成归纳为能量、物质和激发条件三大成因,并将能量和物质条件归并为下垫面条件,将激发条件归并为降水条件,将泥石流的形成构建成降水作用于下垫面的水土耦合过程,从而建立预报模型,对泥石流发生的概率进行评估。在研究过程中,我们发现这种泥石流预报方法虽然考虑了降水与下垫面的双重作用,但在缺乏泥石流形成机理的支撑下,仍然无法完全摆脱统计分析的束缚。虽然,这种预报方法预报结果的准确性有了显著提高,但仍然难以在泥石流减灾中发挥关键作用。究其原因,我们认为泥石流发生于大小不一的一个个流域(坡)内,而这种预报方法的预报单元为大小一致的网格单元,既不是一个流域也不是一个坡,无法对其进行理论分析,只能利用统计分析方法进行评估。同时,目前对泥石流形成机理的研究大多是对点、坡或局部沟道段尺度的力学分析,而泥石流的形成是在流域尺度上的行为。因此,要摆脱统计分析的束缚,必须解决这两大问题,实现基于泥石流形成机理的预报。于是,我们对这两大问题进行了重点研究,将泥石流的形成归纳成降水作用于流域内土体和流域内径流作用于失稳土体的两个水土耦合过程,并利用流域水文过程模拟将这两个水土耦合过程贯穿起来,初步探索出一条基于泥石流形成机理的预报方法。通过对这种新方法的试验和应用,发现其预报的准确性和可靠性超出了我们当初的预期,使预报的误报率大幅度下降。虽然,这种方法仍处于初步的探索阶段,还需要在一定的假设条件下简化复杂的泥石流形成过程,并在分析泥石流最后的形成过程时不得不暂时将其作为一个黑箱问题进行处理,但是,我们似乎已经看到了泥石流预报探索道路上的一束明光,使得探索的道路越来越清晰可见。
本项研究和探索是集体研究的成果,参与本项研究工作的主要人员包括韦方强、高克昌、江玉红、张少杰、赵岩、熊俊楠、张京红、杨红娟、刘敦龙、张文江等。在研究过程中得到了崔鹏院士和钟敦伦研究员的指导与帮助,得到了国家气象中心、四川省气象台、浙江省气象台、福建省气象台、广东省气象台等部门和同仁的大力支持与帮助,在此一并致谢!
泥石流预报是一个世界性的难题,尚处于探索阶段,并且涉及众多学科知识,由于作者才疏学浅,书中不当甚至错误之处在所难免,敬请作者读者谅解并批评指正。
Table of Contents前言 第一章 绪论 第一节 泥石流分布及其危害 第二节 泥石流减灾措施 第三节 泥石流预报的国内外研究现状 第四节 主要研究内容与研究方法 第二章 泥石流及其预报分类 第一节 泥石流分类 第二节 泥石流预报分类 第三节 我国的主要泥石流类型与泥石流预报需求 第三章 泥石流预报的理论基础 第一节 泥石流形成机理 第二节 泥石流发生与降水间的关系 第三节 泥石流成因及其分布规律 第四节 泥石流的流量与运动规律 第四章 泥石流预报的气象基础及其技术体系 第一节 气象基础 第二节 泥石流预报的技术体系 第三节 泥石流预报的数据获取与分析 第五章 泥石流成因预报模型和方法 第一节 泥石流分布及其危害 第二节 可拓预报模型的基本原理 第三节 泥石流可拓预报模型 第四节 泥石流可拓预报模型的实现与系统开发 第五节 泥石流可拓预报系统应用案例 第六章 单沟泥石流预报的模型和方法 第一节 泥石流机理预报的途径和瓶颈 第二节 泥石流机理预报方法 第三节 泥石流预报方法的流域试验 第四节 泥石流预报方法的区域试验 第五节 泥石流预报方法在四川省的应用 后记
ISBN978-7-03-045043-2
Pages207
Document Type专著
Identifierhttp://ir.imde.ac.cn/handle/131551/17812
Collection山地灾害与地表过程重点实验室
Affiliation山地所
First Author Affilication中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所
Recommended Citation
GB/T 7714
韦方强,高克昌,江玉红,等. 泥石流预报的原理与方法[M]. 北京:科学出版社,2015.
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