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T／CAGHP 039-2018 地质灾害区域气象风险预警标准

评价某次地质灾害气象风险预警效果，可用命中率、空报率和漏报率3个 同预警级别时，应分级进行评判。 命中率（P中），表达的是预警区范围内准确预警的灾害点所占比例。定义为地质灾害预警区内 灾害点数（N）与研究区范围内灾害点总数（NA十NB）的比值，可表达为：

P余中=N.+NA NA

P命中一一命中率，取值范围[0，1]； NA一一预警区内地质灾害点数； NB一一预警区外地质灾害点数。 漏报率（P报）DB22／T 5022-2019 金属装饰保温板外墙外保温工程技术标准，表达的是预警区范围外未能准确预警的灾害点所占比例。定义为地质灾害预警

P澜报NA+N NB

P滑报—漏报率，取值范围[0，1]； NA一预警区内地质灾害点数； NB一预警区外地质灾害点数。 空报率（P空报），表达的是某级别预警区内没有灾害发生的预警单元面积（S一SA）与预警区总面 积（S）的比值。可表达为：

式中： P空报一空报率，取值范围[0，1]； S一预警区总面积，单位km； SA一一预警区内有地质灾害发生的单元面积，单位km²。 如目前国家级地质灾害气象风险预警的空间比例尺为10kmX10km的网格预警单元，空报率 也可表达为10km×10km网格单元个数的比值，即预警区内无灾害发生的网格单元个数除以预警 区内网格单元个数总数。

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D.1气象部门负责给自然资源部门提供的信息及传送方式

D.1.1数据传输方式

附录D （资料性附录） 地质灾害气象风险预警业务流程

a) 每日下午16：00前将下列数据以FTP方式传送到自然资源部门地质灾害气象风险预警业 务单位“c气象局\a预报\mmdd”目录中（yymmdd或mmdd为当天日期，yy为年份，mm为 月份，dd为日期，下同）。 1）当天预报的未来24h地质灾害气象等级客观预报数据文件。文件名为 “yymmdd20.024”，时界为20：00，内容包括雨量站点编号、经度、纬度和预报等级。 2）当天08：00的24h雨量实况数据文件。文件名为“yymmdd08.000”，时界为08：00。该 文件所存雨量值为前一天08：00至当天08：00的24h累计雨量，内容包括雨量站点 编号、经度、纬度、海拔和降水量。 3） 当天预报的未来24h雨量数据文件。数据文件名为“rrmmdd20.024”，时界为20：00 该文件所存信息为当天预报的未来24h雨量，内容包括经度、纬度和预报雨量。 4） 当天预报的未来24h地质灾害气象等级和雨量预报图形文件。图形文件名为“24H 地质灾害气象等级和雨量预报.doc”。该文件所存信息为当天预报的未来24h地质 灾害气象等级客观预报和雨量预报图形。 5 当天14：00的6h雨量实况数据文件。文件名为“yymmdd14.000”。该文件所存雨量 值为当天08：00至当天14：00的6h累计雨量，内容包括雨量站点编号、经度、纬度 海拔和降水量。 b）每日下午18：00前将当日晚上19:30在气象台正式发布的地质灾害预警文件通过FTP方 式传送到自然资源部门地质灾害气象预警业务单位“c气象局\a预警\yymmdd”目录中 数据文件名为“hvyymmdd.doc”，该数据文件是当日晚上19：30在气象台正式发布的地质 灾害预警文件

D.2自然资源部门负责给气象部门提供的信息及传送方式

D.2.1数据传输方式

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D.2. 2 传送内容

每日下午18：0o前将下列数据通过FTP方式传送到气象部门"a环境院\a预警\mmdd"目 录中。 1）当天的地质灾害预警结果数据文件，文件名为“gtyymmdd.txt”，内容包括预警等级、经 度和纬度。 2） 当天的地质灾害预警结果图片文件，文件名为“gtyymmdd.doc”，内容包括预警区域图 形和文字描述信息 不定期将调查的最新地质灾害反馈信息文件通过FTP方式传送到气象部门“a环境院\ 反馈lyymm”目录中。 1）“地质灾害信息反馈表”文件名为“dzzhmm.xls”（mm为月份），直接存放到“a环境院\ 反馈”目录中。该文件内容见附表“地质灾害灾情信息反馈表”，每周更新一次，最新灾 情信息随到随传。 2） 最新灾情信息的文字报告（word文档），存放到a环境院\f反馈\yyyymm”目录中。

D.3自然资源部门与气象部门会商机制

当双方确定的预警区域和等级不同时，应开展会商，特别是发布红色预警时，须经双方会商后确 定预警区范围

自然资源部门地质灾害预警室：略， 气象部门天气预报室：略。

a）自然资源部门地质灾害预警室：略。 b）气象部门天气预报室：略。

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附录E （资料性附录） 地质灾害气象风险预警防灾产品样式

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附录F （资料性附录） 地质灾害气象风险预警防灾对策建议

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附录G （资料性附录） 地质灾害气象风险预警模型

G.1.1标准临界降水判据模板

在各预警区范围内，根据滑坡、泥石流与降水关系的研究，采用统计分析方法，绘制滑坡、泥石流 与降水之间的关系图，散点常集中成带分布，其上界表示为β线，下界表示为α线，据此建立了地质 灾害气象风险预警判据模板。

图G.1标准临界降水判据模板

黄坐标为降水日数，纵坐标为相应的降水量。α线和β线为地质灾害发生的临界降水量线（实 时可能为曲线），α线以下的区域（A区）为不预警区（可能性小或较小），α～β线之间的区域（ 地质灾害预警区（可能性较大或大），β线以上的区域（C区）为地质灾害警报区（可能性很大）

G.1.2双参数临界降水判据模板

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2=f(Ra,R,）

=f(Rd,R,) (G. I

一灾害点个数，表示灾害群发情况； Ra一当日的日降水量（mm），是指地质灾害发生当日的日降水量。 R,一前期有效降水量（mm），是指在地质灾害发生前的降水过程，对灾害有影响的降水量。 前期有效雨量计算可采取两种方法计算： 方法一：

R,=R +Rz++ (G. 2) R=kR+kR2+.+"R (G. 3)

R,=R+R+..+R R.=kR,+kR,++k"R

R,=R+R+..+R.

R.=kR,+kR+.+k"R

R,一前期有效降水量（mm）； R，一前第n日的日降水量（mm）； 一有效降水日数（d）。据实践经验，一般取n二6，即主要受到1周内降水量的影响。 k一一有效降水系数，一般取0.84。k的取值最先在北美某区的监测分析中获得，后在其他区域 的对比校验效果较好（ThomasGetal,2000)。 按照灾害点的群发程度进行预警等级的划分，一般黄色预警为灾害点单点发生；橙色预警为灾 少量群发，一般为2～5个灾害点；红色预警为灾害点大量群发，一般超过6个灾害点。根据其 降水量线，选择其临界下线进行拟合，据此建立不同等级（红色、橙色、黄色)预警判据，分别为α 3线、线（图G.2)。临界降水判据线可为指数函数、对数函数、线性函数或者多项式函数。

G.2显式统计预警模型

图G.2双参数临界降水判据模板

显式统计预警法是一种考虑地质环境变化与降水参数等多因素迭加建立预警判据模型的方 由地质灾害危险性区划与空间预测转化过来的。这种方法可以充分反映预警地区地质环境 为变化，并随着调查研究精度的提高相应地提高地质灾害的空间预警精度。显式统计预警法可

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为第二代预警方法，是止 法，比较适用于地质环境模式比较复杂的大区域。 基于地质环境空间分析的地质灾害时空预警理论与方法是根据单元分析结果合成实现的，克服 了仅仅依据单一临界降水量指标的限制，但对临界引发因素的表达、预警指标的选定与量化分级等 尚需要进一步研究。 因此，要实现完全科学意义上的地质灾害区域预警，必须建立临界过程降水量判据与地质环境 空间分析耦合模型的理论方法一广义显式统计模式地质灾害预警方法，预警等级指数（W)是内外 动力的联立方程组

W一预警等级指数； 地外天体引力作用，包括太阳、月亮的引潮力，太阳黑子、表面耀斑和太阳风等对地球表面 的作用，a=f(a1，a2，"，a）; 地球内动力作用，主要表现为断裂活动、地震和火山爆发等，b=f(b1，b2，"，b）； 地球表层外动力作用，包括降水、渗流、冲刷、侵蚀、风化、植物根劈、风暴、温度、干燥和冻 融作用等，c=f(c1，C2，，C,）; d一—人类社会工程经济活动作用，包括资源、能源开发和工程建设等引起地质环境的变化，d f(di,d2,*,d,)。

T=f(G,Ra,R,)

式中： T—预警指数，据此确定地质灾害气象风险预警等级； G一地质灾害潜势度，地质环境条件的量化指标； Ra—日降水量，地质灾害发生当日降水量，预警分析时为预报降水量； R一 一前期有效降水量，在地质灾害发生前的降水过程中,对灾害有影响的降水量。

G.2.2地质灾害潜势度计算

式中： G 地质灾害潜势度； a; 单因子的定量化取值 单因子的权重； 评价因子个数。

G.2.3建立预警判据

G=Zajb; j=1,2,3..*n .............

根据预警指数T值进行分段，确定预警等级。黄色预警（T。≤T

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G.4部分典型地质灾害气象风险预警模型

G.4.1基于综合预警指数的地质灾害气象风险预警模型

G.4.1.1前期有效降水量原理

用于泥石流灾害分析的雨量数据一般是当天及前几天每天的雨量记录，有些地区也选用小时甚 至分钟雨量进行分析，但是考虑到泥石流发生特点及多数地区实际监测情况，当日及前几日的雨量 则成为最重要、最通用的分析数据。但是由于地表径流的产生、水分的蒸发等过程，使得进入岩土体 的雨量小于实际记录雨量，即记录到的雨量特别是前期降水不能全部对泥石流的发生产生影响。故 采用前期有效降水量的概念。 所谓前期有效降水量，是指前期降水进人岩（土)体并一直滞留至研究当日的雨量。国外学者对 此已做过相应的研究，并提出了计算进入岩（土）体雨量的经验公式：

Ta一前期有效降水量； k一有效降水系数； r前第n日的日降水量。 k一般取0.84，虽然这一方法及k值是根据北美某地区的数据计算得到的，但是在世界其他许 多地方的检验效果都比较理想

G.4.1.2预警模型建立

由于预报降水量对在预警区域内可能发生的地质灾害起到触发作用，结合前期降水资料， 质灾害预警模型如下

中： P一预警综合指数； 易发指数，高易发区v=1.5，中易发区v=1.25，低易发区v=1.0； R一有效降水量。 预警综合指数处于不同范围时，发布对应的预警结果。P值分级处理标准见表G.1

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表G.1预警结果分级处理标准

G.4.2降水量等级指数法预警模型

G.4.2.1地质灾害区域自动化预警模型

以地质环境敏感性、降水引发因素分析为主，专家经验为辅的“系统分析法”，对未来24h内区 或性地质灾害发生的可能性实现自动化预警。 a）敏感性分区。根据地质灾害发育特点、致灾的内外因，结合现有地质灾害调查基础资料，分 析各个因子与地质灾害发生的相关性，最终选择地形坡度、地貌类型、工程地质岩性、表土 层厚度、地质构造密度、人类活动强度作为建模基础要素。将上述6个因子采用“层次分析 法”中的层次结构模型、层次排序和矩阵判断，确定各影响因子的权重系数，最后进行叠加 分区，最终生成用以表征地质背景条件的地质环境敏感性分区图。 b 降水引发因素。本模型中考虑的降水引发因素主要为以下4个： 1）预报前1d累积过程雨量； 2） 预报前3d累积过程雨量； 3）预报前5d累积过程雨量； 4）预报雨量。 预报前1d、3d和5d过程雨量由自动雨量站提供数据，预报雨量数据由省气象台提供。气象 台提供的雨量数据格式为降水预报等级，主要有6个等级：小雨（<10mm/d）、中雨（10mm/d~ 24mm/d）、大雨（25mm/d~49mm/d）、暴雨（50mm/d~99mm/d）、大暴雨（100mm/d~249mm/d）、特 大暴雨（≥250mm/d）。 将预报前1d、3d和5d过程雨量和未来24h预报雨量数据根据专家经验赋予权重系数，建立 地质灾害区域气象等级预警模式

Y=aX+bx (G. 9)

式中： Y一气象预警等级； X，一前i日累计过程降水量等级指数，i=1,3，5； X2一未来24h降水量预警等级指数； a:—前i日累计过程降水量等级指数权重系数，i=1,3,5； 一未来24h预报雨量权重系数。 由此生成气象综合分区图。 c）地质灾害预警模型。将地质灾害敏感性分区图与降水引发因素（预报前1d、3d和5d累计 过程降水量和未来24h预报降水量）进行叠加，综合相关分析，建立地质灾害预警模型。 预警模型

式中： A——地质灾害预警等级； Y气象预警等级；

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G.4.2.2地质灾害区域自动化预警升级模型

通过地质环境条件、地形地貌、人类工程活动等因素划分预警单元，考虑到雨量站点及预报雨量 的精度，共划分若干个预警单元，每个单元分别确定其临界降水量值，在以后雨量站点分布精度提高 和预报精度提高的前提下还可以更加细化预警单元，甚至细化到灾害点。再根据历年发灾数据统计 分析得出每个预警分区的降水阈值，根据预警指数分段确定24h地质灾害气象风险预警等级。 根据研究积累和历史经验，滑坡、泥石流的发生不但与当日激发降水量有关，且与前期过程降水 量关系密切，选定1d、3d、5d过程降水量作为影响因子再加上预报雨量因子，进行计算，并划分预 警等级，公式如下：

G一气象预警等级指数； q:一各因子权重； Q一各因子定量值。 各因子权重根据经验和专家打分来确定。 各因子定量值由预警分区的临界降水量分别确定其值。预警等级指数采用开放式的取值设定 表G.2为地质灾害气象预警临界降水量均值模式，每个预警分区在此基础上根据其不同的地质环境 背景情况按其发灾雨量运用Logistic回归模型分析，拟合发灾指数上升曲线来确定其临界降水量 出现灾情最低雨量即为黄色预警下限值，逐渐增加平衡段为橙色预警下限值，放量上升起始段以上 为红色预警下限值

表G.2地质灾害气象预警临界降水量均值模式

2.3简易临灾预警模型

在比较集中的居民点建立一些简易雨量监测装置，根据当地具体地质背景条件设立

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量，超过报警雨量以 灾预警，可以弥补气象风险预警对局 不准的不足，对于近年来的突发短时局地强 警也能起到提高预警精度的作用

G.4. 2. 4 总结

地质灾害区域自动化预警模型侧重 响，地质灾害区域自动化预警开级模型侧重数 理统计模型.简易临灾预警模型是侧重临灾快速反应，三种模型同时使用可以相互弥补不足

G.4.3致灾营力当量预警模型方法

G.4.3.1地质灾害致灾营力分析预警方法

从分析单体地质灾害的产生、发展、发生入手，提出了地质灾害致灾营力分析预警方法。通过研 究认为：地质灾害的发生是各种致灾营力作用积累的结果，致灾营力分为自身致灾营力和降水致灾 营力。自身致灾营力包括坡度、岩性、构造三种致灾营力，降水致灾营力分为当日降水致灾营力与前 期降水致灾营力。 通过分析：高坡度地区发育成熟的灾害体，自身致灾营力较大，发育成熟的灾体会立即发生，不 必等到降大雨时才发生；正在发育的灾害体致灾营力虽未达到临界值，但在附加外界营力作用下，也 能发生灾害；在外界营力下达不到临界值，即使存在外界营力作用，暂时也难于发生。总结致灾规律 为：各种致灾营力共同作用于灾害体，致灾营力达到临界值1个重力单位(1W)后，灾害便发生。

G.4.3.2地质灾害致灾营力预警方法

图G.3灾害发生时致灾营力需求曲线图

基本理论：降水引发的地质灾害发生时，致灾营力值为自身致灾营力值和降水致灾营力值的和 值，其最小值为0，最大临界值为1，它们之间呈正、余弦规律变化，无论哪一种或者它们的和值达到 了致灾营力临界值，灾害便会发生。 预警模型：

式中： 预警致灾营力值； 一自身致灾营力值； 降水致灾营力值；

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T一一人为调整致灾营力值。 灾害频度是各种致灾营力综合作用的结果，发育频度都与各种致灾营力相关。同时，由于 身致灾营力共同作用于灾害体，它们之间也具有相关性。为此，建立概念模型关系式为： （G

0cee) 坡度、岩性、构造致灾营力值系数

G.4.4基于点状最大潜势度预警模型

G.4.4.1基本思想

基本理论思想是：以近似于“点状”的行政村为预警单元，实地调查每一个行政村，并全面收集有 关地形、地貌、基础地质、历年地质灾害区划调查等资料，对每个预警单元（行政村）分析其发生滑坡 地质灾害潜在能力的大小（潜势度）与灾害发生的降水阈值，从而建立预警系统，并应用于政府的防 灾减灾工作中。本节模型在我国东南部地区使用

G.4.4.2预警方法

实地调查及资料分析。根据历史滑坡灾害发育的特征，实地调查典型滑坡地质灾害的现场 情况，从灾害发生的规模、时间、原因以及引发灾害的各类环境因子出发，调查该灾害点周 边地质环境条件，核对所收集的各类资料，分析各种因素对滑坡灾害发生的影响程度，为划 分预警单元奠定基础（表G.3）

表G.3滑坡预警数据采集表

建立预警单元地质模型。引发滑坡灾害的因素较多，分为影响内因和引发外因。影响内因 包括地形、地貌、岩性和构造等。引发外因是降水条件和人为工程建设，其中降水条件不列 人地质环境因子中，作为单独的变量来进行预警工作。滑坡地质环境因子原始数据体系共 8个地质环境因子（表G.4）。

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表G.4滑坡地质环境因子体系

C 建立预警统计模型。8个环境因子通过敏感性系数标准化计算后，根据数据类型和特征，选 择主成分分析(PrincipalComponentAnalysis，PCA)统计模型。通过主成分分析，共提取了 7个主成分，前6个主成分的方差总体贡献率已达到91.663%，它们的方差贡献率分别为： 29.798%、16.343%、12.753%、12.316%、11.473%及8.98%。第一主成分主要反映滑 坡体所处建筑区环境，第二主成分主要反映滑坡体环境，第三、四主成分主要反映地质环 境。因此，各环境类别对滑坡的相对贡献程度排序为：建筑区环境滑坡体环境地质环 境（狭义）。 为了定量化地表示每个滑坡点的潜势度大小，需计算每个滑坡点综合得分值。根据主成分分析 原理，前6个主成分可以用下式来表示： F,=0.492SC+0.595SC,+0.582SC0.016SC,+0.187SCs+0.093SCg+0.088SC,+0.119SCs F2=0.086SC+0.065SC2+0.049SC+0.698SC40.570SCs+0.247SC+0.201SC,0.271SCg F=0.088SC0.085SC,—0.052SC,+0.120SC,+0.068SCs+0.744SC—0.277SC,+0.577SCg F,=0.153SC,—0.099SC,—0.047SC—0.084SC,+0.344SC,+0.332SCs+0.851SC,0.084SCg F,=0.035SC—0.020SC,0.046SC,+0.064SC,—0.329SC,—0.423SCs+0.379SC,+0.749SC F=—0.347SC+0.007SC+0.164SC+0.658SC.+0.563SCs—0.295SCs—0.091SC,+0.097SCg 因此，综合得分函数F可以表示为： F=0.298F,+0.163F2+0.128Fs+0.123F,+0.115F，+0.090F 变换后可得： F=0.103SC,+0.163SC,+0.178SC,+0.181SC,+0.027SCs+0.129SC,+0.164SC+0.150SCs 其中，F是表示每个滑坡点的潜势度分值；SC～SCs指的是地貌位置、建筑区高差、建筑区最大 皮度、滑坡体所在坡面的高差、滑坡体所在坡面的坡度、滑坡体所在坡面的形态、基岩岩性分类及是 否断层影响区内8个因子相对敏感系数标准化后的值。 将样本数据代人后，可以得出每个滑坡点的潜势度分值，分值的相对大小反映滑坡灾害影响因 子对滑坡发生的总的贡献程度。分值越小，说明发生滑坡的潜在能力越小，反之，分值越大，说明发 主滑坡点的潜在能力越大，越有利于滑坡灾害的发生。将各滑坡样本潜势度分值从小到大排序后， 安等样本划分为4个等级，每个等级里包含已发生（极有可能发生)滑坡的百分含量，级别越高，百分 含量越大。由此，建立4个等级地质灾害潜势度分级（PP），PP1表示发生地质灾害的可能性最小， P4表示可能性最大。

1.DBJT01-26-2003建筑安装分项工程施工工艺规程（第一分册）.pdfT/CAGHP 0392018

d）确定降水阈值（RT）。降水类型可分为三类：锋面雨、台风暴雨和东风波暴雨。 从降水类型分析，97%滑坡灾害的降水引发因素都来源于台风暴雨和东风波暴雨。根据引发 骨坡历史降水特征，建立了6h累计降水阈值。 锋面雨降水阈值不同于台风暴雨或者东风波暴雨阈值，在锋面雨的作用下所发生的滑坡通常是 要考虑前期降水的影响。从降水预报的角度，是以24h预报作为1d，其阈值是以天为单位。其阈 直下限为215mm，并建立了4级滑坡有效降水阈值（表G.5）

表G.5滑坡有效降水阐值

建立预警判据矩阵。据预警原理，将潜势度等级（PP)与引发滑坡降水阈值（RT)相组合，从 而得到预警判据矩阵。判据矩阵交点的预警等级，表示实质发生滑坡概率的大小。潜势度 等级（PP）、24h滑坡降水阈值（RT)和6h滑坡降水阀值（RT)均有4个等级，因此共组合形 成24h预警判据等级图和6h预警判据等级图（图G.4和图G.5）。系统建立的4个等级 中，蓝色不发布预警，黄色、橙色和红色发布预警。

TB／T 1842.3-2016 受电弓滑板 第3部分：碳滑板图G.424h模式的预警判据图

图G.56h模式的预警判据图

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