山洪地質(zhì)災(zāi)害防治氣象保障工程

1、湖南省氣象局氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)能力建設(shè)專項(xiàng)(2016-2017年)實(shí)施方案項(xiàng)目名稱：中小河流洪水、山洪、地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)研究項(xiàng)目編號(hào)： YBNL16-12-1 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人： 劉紅武 單位責(zé)任人： 蔡榮輝 項(xiàng)目承擔(dān)單位（蓋章）：湖南省氣象臺(tái)項(xiàng)目起止時(shí)間：2016年1月-2017年12月編制日期：2016年6 月 30日湖南省氣象局科技與預(yù)報(bào)處印制編 寫 說 明1.實(shí)施方案由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人按照“湘氣辦發(fā)201621號(hào)文件”要求認(rèn)真編制，不得刪減建設(shè)任務(wù)。實(shí)施方案為項(xiàng)目驗(yàn)收的依據(jù)，各項(xiàng)內(nèi)容應(yīng)盡可能詳細(xì)填寫，列出可考核的具體指標(biāo)。2. 實(shí)施方案要有明確可行的技術(shù)路線、詳細(xì)可檢查的業(yè)務(wù)化指標(biāo)。項(xiàng)目建設(shè)要立足于

2、業(yè)務(wù)應(yīng)用，研發(fā)新成果，整合已有的研究成果，形成集約化研究成果。3項(xiàng)目研究成果要實(shí)現(xiàn)集約化應(yīng)用，天氣業(yè)務(wù)類研究成果要集成到省市縣一體化氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)平臺(tái)（分精細(xì)化氣象要素格點(diǎn)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)和短時(shí)臨近預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)系統(tǒng)），氣候業(yè)務(wù)類研究成果要集成到集約化的湖南省氣候業(yè)務(wù)平臺(tái)（分湖南省氣候預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)和湖南省氣候監(jiān)測(cè)評(píng)估業(yè)務(wù)系統(tǒng)），數(shù)據(jù)對(duì)接省級(jí)CIMISS系統(tǒng)。4. 項(xiàng)目承擔(dān)單位：項(xiàng)目負(fù)責(zé)人所在單位（處級(jí)）。每個(gè)項(xiàng)目必須明確一名單位責(zé)任人（須本人親筆簽名），單位責(zé)任人必須為處級(jí)單位負(fù)責(zé)人。5. 項(xiàng)目實(shí)施周期最長為二年，項(xiàng)目起止時(shí)間一般為2016年1月至2017年12月。6.經(jīng)費(fèi)使用須嚴(yán)格按有關(guān)經(jīng)費(fèi)管理辦法

3、執(zhí)行，不得用于采購硬件。經(jīng)費(fèi)預(yù)算表由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和單位責(zé)任人親筆簽名。一、目的意義中小河流洪水、山洪、地質(zhì)災(zāi)害是我省面臨的主要自然災(zāi)害，由于湖南省多丘陵分布，地形三面環(huán)山，山洪地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在湘西、湘東南等地質(zhì)條件復(fù)雜多地帶。根據(jù)暴雨誘發(fā)中小河流洪水和山洪地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警服務(wù)業(yè)務(wù)規(guī)范（試行）、暴雨洪澇災(zāi)害致災(zāi)臨界（面）雨量確定技術(shù)指南、2013年度暴雨誘發(fā)中小河流洪水和山洪地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警服務(wù)業(yè)務(wù)考核方案等文件要求，從2013年開始，各省氣象局全面展開了暴雨誘發(fā)的中小河流、山洪地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警業(yè)務(wù)，由國家氣象中心研制的基于SWAN的山洪地質(zhì)災(zāi)害和中小河流預(yù)報(bào)預(yù)警平臺(tái)已經(jīng)投入業(yè)務(wù)使用，

4、能夠?qū)崿F(xiàn)面雨量的實(shí)況顯示、預(yù)報(bào)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警產(chǎn)品的交互制作和產(chǎn)品的自動(dòng)分發(fā)等功能，在氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警上取得了一些成效。通過歷年的山洪建設(shè)項(xiàng)目及相關(guān)研究，目前中小河流洪水、山洪、地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)區(qū)調(diào)查、雨量閾值研究等工作也取得了一定進(jìn)展。確定了湖南的114條河流邊界、1496個(gè)山洪溝位置并逐一進(jìn)行了編碼，并初步計(jì)算了58條流域三種等級(jí)的雨量閾值。由于工作量較大，山洪、地質(zhì)災(zāi)害的臨界雨量還在進(jìn)一步研究過程中，尤其是對(duì)不同時(shí)效、不同地質(zhì)條件下發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的雨量閾值研究是本項(xiàng)目的理論研究重點(diǎn)。目前我省中小河流洪水、山洪、地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)以及流域氣象服務(wù)還基本停留在量級(jí)降水預(yù)報(bào)基礎(chǔ)上的主觀判定階段，缺乏定量

5、依據(jù)和相關(guān)的產(chǎn)品及服務(wù)素材。此外，由于上述平臺(tái)缺乏動(dòng)態(tài)處理能力，在氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)方面還存在一定局限。通過本課題的研究，開發(fā)適應(yīng)本省業(yè)務(wù)需求的氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警預(yù)報(bào)服務(wù)平臺(tái)，為氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)及流域氣象服務(wù)提供定量化的依據(jù)，增強(qiáng)中小河流治理區(qū)、山洪災(zāi)害易發(fā)區(qū)和泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警預(yù)報(bào)服務(wù)的針對(duì)性和實(shí)用性，以提高氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)水平及流域氣象服務(wù)能力。2、 主要研究和建設(shè)內(nèi)容 中小河流、山洪、地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)預(yù)警是指某一地區(qū)因降水誘發(fā)的災(zāi)害尚未形成，從而通過掌握的預(yù)報(bào)資料，通過技術(shù)手段對(duì)有可能產(chǎn)生災(zāi)害的地區(qū)提前發(fā)布災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警。本項(xiàng)目主要基于對(duì)以有的中小河流、山洪地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警研究成果，通

6、過歷史資料反查與統(tǒng)計(jì)，研究QPE、QPF產(chǎn)品的算法，結(jié)合雷達(dá)、自動(dòng)站等多種手段，對(duì)臨界面雨量進(jìn)行計(jì)算，通過專家打分法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等方法優(yōu)選，將過程有效降雨量結(jié)果與災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合估計(jì)，計(jì)算未來一定時(shí)效內(nèi)所影響區(qū)域的氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，制作和發(fā)布相應(yīng)的氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)產(chǎn)品，逐步推進(jìn)對(duì)中小河流、山洪地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)精細(xì)化、智能化，并建立一套標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的中小河流、山洪地質(zhì)災(zāi)害普查數(shù)據(jù)庫，一套完善的致災(zāi)臨界面雨量指標(biāo)體系，一個(gè)自動(dòng)化的業(yè)務(wù)平臺(tái)，一個(gè)規(guī)范的氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)流程，一個(gè)業(yè)務(wù)產(chǎn)品，建立適應(yīng)我省發(fā)展的省、市、縣一體化風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)預(yù)警模式。主要建設(shè)內(nèi)容包括以下幾方面： 1、研究QPF、QPE產(chǎn)品算法。結(jié)合雷達(dá)

7、、區(qū)域自動(dòng)雨量站網(wǎng)、模式等多種資料，利用主汛期降水過程的資料開展包括與雨量計(jì)和單部雷達(dá)降水產(chǎn)品、SWAN降水產(chǎn)品的對(duì)比分析，最終確定湖南省的QPE、QPF算法。開發(fā)出適用于山洪、地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警、中小流域洪水氣象預(yù)警的降水產(chǎn)品，如地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的降水監(jiān)測(cè)產(chǎn)品、地市級(jí)范圍的降水監(jiān)測(cè)產(chǎn)品以及湖南全省的降水監(jiān)測(cè)產(chǎn)品等。2、分別研究中小河流域、山洪與地質(zhì)災(zāi)害等不同時(shí)效的雨量閾值，建立基于統(tǒng)計(jì)方法的雨量閾值數(shù)據(jù)庫。3、根據(jù)計(jì)算得出的雨量閾值，建立雨量值與中小河流域、山洪、地質(zhì)災(zāi)害等發(fā)生的關(guān)系，對(duì)不同時(shí)效內(nèi)的各中小流域、山洪、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)點(diǎn)等進(jìn)行氣象風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)定。4、分別建立湖南流域氣象服務(wù)業(yè)務(wù)流程與湖南地質(zhì)

8、災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)流程。根據(jù)暴雨誘發(fā)中小河流洪水和山洪地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警服務(wù)業(yè)務(wù)規(guī)范（試行）（氣減函201334號(hào)）、暴雨誘發(fā)山洪災(zāi)害氣象預(yù)警業(yè)務(wù)規(guī)范（暫行）等業(yè)務(wù)文件要求，制定中小河流域洪水、山洪地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)分析預(yù)報(bào)預(yù)警訂正制作分發(fā)服務(wù)的一體化業(yè)務(wù)規(guī)范和流程，包括指導(dǎo)原則、業(yè)務(wù)內(nèi)容、職責(zé)分工及預(yù)報(bào)預(yù)警指導(dǎo)產(chǎn)品體系等。同時(shí)，基于省市縣三級(jí)協(xié)同預(yù)報(bào)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警預(yù)報(bào)產(chǎn)品的實(shí)時(shí)共享及指導(dǎo)，協(xié)同訂正反饋的流程建設(shè)。5、研發(fā)業(yè)務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)QPE、QPF產(chǎn)品展示、災(zāi)害易發(fā)區(qū)查看、實(shí)況降水量統(tǒng)計(jì)、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)預(yù)報(bào)與報(bào)警、服務(wù)產(chǎn)品制作、閾值訂正分析等功能。三、技術(shù)路線和實(shí)施方案1、主要思路及技術(shù)路線

9、收集整理包括氣象數(shù)據(jù)、水文水利資料、地理信息數(shù)據(jù)和社會(huì)統(tǒng)計(jì)資料在內(nèi)的基礎(chǔ)資料，分別建立中小流域內(nèi)氣象數(shù)據(jù)集、山洪、地質(zhì)災(zāi)害等數(shù)據(jù)庫。根據(jù)湖南省中小河流洪水、山洪溝、地質(zhì)災(zāi)害基礎(chǔ)信息普查結(jié)果，結(jié)合GIS技術(shù)，利用DEM數(shù)字高程湖南區(qū)域范圍的數(shù)據(jù)，通過水文分析方法，計(jì)算出河流的形狀，通過流向分析、匯流累積分析、河網(wǎng)分析、分水嶺分析等完成對(duì)中小流域的提取，再通過與真實(shí)河流信息對(duì)比，選擇合適的閾值作為中小流域邊界。根據(jù)統(tǒng)計(jì)與模擬相結(jié)合來建立中小河流、山洪地質(zhì)災(zāi)害雨量閾值數(shù)據(jù)庫，通過面雨量預(yù)報(bào)與水文數(shù)據(jù)相結(jié)合來綜合判定中小河流洪水風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；基于精細(xì)化的山洪、地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警區(qū)劃研究，建立山洪、地質(zhì)災(zāi)

10、害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)模型，確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，并以此為依據(jù)完成對(duì)山洪、地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃評(píng)價(jià)。并根據(jù)預(yù)報(bào)結(jié)果與評(píng)價(jià)結(jié)果的對(duì)應(yīng)關(guān)系，制作風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)預(yù)警產(chǎn)品。研發(fā)業(yè)務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)QPE、QPF產(chǎn)品顯示、實(shí)況降水量統(tǒng)計(jì)、災(zāi)害易發(fā)區(qū)查看、災(zāi)害監(jiān)測(cè)與報(bào)警、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)預(yù)警區(qū)客觀分析與訂正、服務(wù)產(chǎn)品制作分發(fā)等功能。分別建立湖南流域氣象服務(wù)業(yè)務(wù)流程與山洪、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警預(yù)報(bào)產(chǎn)品的省市縣的三級(jí)顯示、實(shí)時(shí)共享及指導(dǎo)。其技術(shù)路線如下：圖1 技術(shù)路線流程圖2、實(shí)施方案2.1 QPE算法的確定 采用基于雷達(dá)Z-R關(guān)系-雨量計(jì)的定量降水估測(cè)方法，假設(shè)雷達(dá)天線定位數(shù)據(jù)真實(shí)可靠（高度數(shù)據(jù)到米，站點(diǎn)經(jīng)緯度到秒）；

11、雨量站定位也必須保證精度到秒。對(duì)應(yīng)評(píng)估雨量計(jì)的雷達(dá)估算值的取法有： “Best-fit”方法：當(dāng)雨量計(jì)的降水測(cè)量值處在與相對(duì)應(yīng)的3×3象素點(diǎn)雷達(dá)9個(gè)估算值之間時(shí)，雷達(dá)估算降水取9點(diǎn)平均值，當(dāng)雨量計(jì)的降水測(cè)量值大于或小于雷達(dá)所有9點(diǎn)估算值時(shí)，雷達(dá)估算降水取靠近雨量計(jì)測(cè)量值的雷達(dá)估算值。 “Best-match”方法：當(dāng)雨量計(jì)的降水測(cè)量值處在與相對(duì)應(yīng)的3×3象素點(diǎn)雷達(dá)9個(gè)估算值之間時(shí)，雷達(dá)估算降水取所對(duì)應(yīng)的雨量計(jì)測(cè)量值，當(dāng)雨量計(jì)的降水測(cè)量值大于或小于雷達(dá)所有9點(diǎn)估算值時(shí)，雷達(dá)估算降水取靠近雨量計(jì)測(cè)量值的雷達(dá)估算值，保留0.1mm精度。 九點(diǎn)平均法：無論雨量計(jì)為何值，雷達(dá)估算降水

12、取9點(diǎn)平均值，其目的就是削減隨機(jī)誤差。將1898個(gè)觀測(cè)考核站雨量值，采用cressman方法插值到統(tǒng)一格點(diǎn)上，形成一個(gè)基于區(qū)域自動(dòng)站雨量格點(diǎn)化的定量降水估測(cè)產(chǎn)品，解決雷達(dá)QPE空間連續(xù)性問題。采用加權(quán)平均法，尋找離站最近的格點(diǎn)QPE值，計(jì)算兩種產(chǎn)品與站雨量值的相對(duì)誤差確定權(quán)重。設(shè)第i種估測(cè)方法的相對(duì)誤差累積量為：其中Y0為97站觀測(cè)值，n為站點(diǎn)數(shù)，m=2為方法數(shù)，依據(jù)誤差小權(quán)重大的原則，可確定其權(quán)重為：基本技術(shù)流程如下圖所示。2.2 QPF產(chǎn)品算法研究2.2.1 基于多種數(shù)值模式訂正產(chǎn)品的降水動(dòng)態(tài)集成技術(shù) A采用誤差對(duì)比動(dòng)態(tài)集成方法對(duì)EC、T639、JAPAN和華南中尺度模式進(jìn)行集成，其方法可

13、分為以下三步：第一步，先統(tǒng)計(jì)4個(gè)模式過去5天某一個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)效的降雨和實(shí)況降水量，得到該預(yù)報(bào)時(shí)效模式過去5天的誤差序列（i=15）， 式中，是模式第i天的訂正誤差，是模式第i天的預(yù)報(bào)降水量，是第i天的實(shí)況降水量，將di和Ti分別處理成為5km*5km格點(diǎn)資料。 第二步，采用時(shí)間反距離權(quán)重系數(shù)法求該預(yù)報(bào)時(shí)效模式的訂正值D： 上式中，i是過去5天中任意一天距離當(dāng)前日期的天數(shù)，由上式可知，距離當(dāng)前日期越近，其預(yù)報(bào)誤差在訂正值中所占的權(quán)重越大，反之，距離當(dāng)前日期越遠(yuǎn)，其預(yù)報(bào)誤差在訂正值中所占的權(quán)重越小。通過以上方法得到4個(gè)模式的訂正值、和。第三步，根據(jù)模式過去5天的訂正值和不同權(quán)重系數(shù)，求多模式集成的降水

14、預(yù)報(bào)值：上式中，是最后的多模式集成的降水預(yù)報(bào)值，是EC的權(quán)重系數(shù)，是EC的降水預(yù)報(bào)值，是T639的權(quán)重系數(shù)，是T639的降水預(yù)報(bào)值， 是JAPAN的權(quán)重系數(shù)，是JAPAN的降水預(yù)報(bào)值，是華南區(qū)域模式的權(quán)重系數(shù)，是華南區(qū)域模式的降水預(yù)報(bào)值。各模式的權(quán)重系數(shù)按下式求得：，以此類推。如果該預(yù)報(bào)時(shí)效某模式缺資料，比如假設(shè)JAPAN和華南模式缺資料,只有EC模式和T639模式有效，則權(quán)重系數(shù)按下式求得：，以此類推。 由以上權(quán)重系數(shù)的求取方法可知，模式的訂正值D越大（意味著模式的預(yù)報(bào)誤差也越大），則其權(quán)重系數(shù)W越小，反之，訂正值D越?。Ｊ降念A(yù)報(bào)誤差也越?。?，則其權(quán)重系數(shù)W越大。B、針對(duì)集合預(yù)報(bào)產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)

15、集成 目前EC的集合預(yù)報(bào)包括51個(gè)成員，由于其成員在每一個(gè)起報(bào)時(shí)間都不是固定的，因此在使用時(shí)，首先檢驗(yàn)各成員的12小時(shí)降雨量，計(jì)算成員前12小時(shí)預(yù)報(bào)平均絕對(duì)距平值，根據(jù)距平值動(dòng)態(tài)分配權(quán)重，選擇預(yù)報(bào)質(zhì)量最好的10個(gè)（可調(diào)參數(shù)）成員，第一種：3/10，2-3種權(quán)重：1.5/10，4-6種權(quán)重：0.8/10,7-10種權(quán)重：0.4/10。最后將數(shù)據(jù)處理成5km*5km分辨率數(shù)據(jù)。2.2.2 0-24h湖南省范圍內(nèi)逐小時(shí)降水產(chǎn)品輸出方法 24h內(nèi)的逐小時(shí)降水預(yù)報(bào)技術(shù)研究根據(jù)不同的時(shí)間段可分別采用三個(gè)不同的方法來實(shí)現(xiàn)：0-1h的時(shí)間內(nèi)，采用臨近外推方法；1-6h時(shí)間段采用Blending技術(shù)，6-24h

16、采用模式產(chǎn)品加權(quán)處理。 A、0-1h降水產(chǎn)品開發(fā)：在汛期時(shí)，提取SWAN系統(tǒng)的回波外推的1小時(shí)降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品，利用加權(quán)平均方法計(jì)算得到5km*5km降水產(chǎn)品；在非汛期，SWAN降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品時(shí)采用汛期時(shí)采用的方法，因雷達(dá)末開機(jī)而沒有外推產(chǎn)品時(shí)，由區(qū)域自動(dòng)站雨量資料插值成5km*5km的QPE產(chǎn)品，利用外推方法獲得降水產(chǎn)品。 B、1-6h的降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品：雷達(dá)回波和降水外推預(yù)報(bào)與數(shù)值預(yù)報(bào)相融合的預(yù)報(bào)方法，具體是采用加權(quán)平均與ARMOR(AdjustmentofRainfromModelswithRadardata)相結(jié)合的方法。加權(quán)平均法：預(yù)報(bào)值為雷達(dá)外推和數(shù)值模式預(yù)報(bào)結(jié)果的加權(quán)平均,其權(quán)重系數(shù)根據(jù)外

17、推預(yù)報(bào)和模式預(yù)報(bào)精度與預(yù)報(bào)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系確定。ARMOR方法：首先利用當(dāng)前雷達(dá)觀測(cè)分析模式預(yù)報(bào)的降水位置和強(qiáng)度誤差,并導(dǎo)出誤差的時(shí)間變化趨勢(shì),然后利用估計(jì)的誤差趨勢(shì)對(duì)模式預(yù)報(bào)的降水和強(qiáng)度誤差進(jìn)行修正。權(quán)重函數(shù)采用雙曲正切函數(shù)。，模式產(chǎn)品采用華南中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式的降水產(chǎn)品。是否有0-6h的降水外推產(chǎn)品（如BJ-ANC系統(tǒng)分發(fā)的產(chǎn)品） C、6-24h降水產(chǎn)品開發(fā)：直接采用中尺度數(shù)值模式輸出的降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品，利用插值方法處理完成。2.2 臨界（面）雨量確定確定山洪防治縣致災(zāi)臨界氣象條件，統(tǒng)計(jì)和分析每條中小河流、每條山洪溝和每個(gè)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、不同計(jì)算時(shí)長的致災(zāi)臨界（面）雨量閾值。統(tǒng)計(jì)和

18、分析中小河流洪水過去1h、3h、6h、24h、48h、72h與120h的時(shí)間長度的累計(jì)面雨量數(shù)值；統(tǒng)計(jì)和分析山洪溝、地質(zhì)災(zāi)害過去1h、3h、6h、24h的時(shí)間長度的累計(jì)面雨量數(shù)值；根據(jù)地質(zhì)環(huán)境、災(zāi)害等級(jí)、規(guī)模、險(xiǎn)情等誘發(fā)條件，對(duì)相似條件的災(zāi)害隱患點(diǎn)設(shè)置致災(zāi)臨界（面）雨量初始值。風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)根據(jù)每個(gè)計(jì)算區(qū)域格點(diǎn)的面雨量，與閾值相比較，在達(dá)到70%，100%，150%，200%時(shí)形成4到1級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)實(shí)況數(shù)據(jù)。各類災(zāi)害臨界雨量計(jì)算流程圖如下：（1）中小河流洪水臨界（面）雨量確定（2）山洪臨界（面）雨量確定 圖2 中小河流洪水臨界（面）雨量確定方法流程 圖3 山洪致災(zāi)臨界（面）雨量確定方法流程（3） 泥石流

19、、滑坡致災(zāi)臨界雨量確定泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的致災(zāi)臨界雨量閾值由于致災(zāi)因子及環(huán)境復(fù)雜，確定非常難，不同災(zāi)害等級(jí)的閾值則更難確定。這里僅考慮災(zāi)害發(fā)生時(shí)對(duì)應(yīng)的雨量，做為致災(zāi)臨界（面）雨量。造成溝谷流域巖土體失穩(wěn)產(chǎn)生洪流的雨量，為泥石流致災(zāi)臨界（面）雨量，考慮前期累積雨量與短歷時(shí)降水強(qiáng)度共同影響。誘發(fā)滑坡的致災(zāi)臨界雨量，可以理解為降雨導(dǎo)致斜坡發(fā)生破壞的臨界值，其下限是斜坡沒有變形破壞，瀕臨破壞；上限是斜坡已經(jīng)發(fā)生變形破壞?；赂鶕?jù)致災(zāi)機(jī)理的不同，采用的指標(biāo)有臨界（面）雨量（或雨強(qiáng)）及有效雨量，反映強(qiáng)降水或持續(xù)降水造成的滑坡。目前，國內(nèi)外學(xué)者研究的方法主要有以下幾類：a、基于災(zāi)害資料的統(tǒng)計(jì)分析方法 通

20、過對(duì)實(shí)際的降雨和泥石流、滑坡災(zāi)害資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出相應(yīng)的前期有效降雨量和觸發(fā)雨量（10分鐘、30分鐘和1h雨量等）之間的關(guān)系，從而繪制雨量閾值曲線。該方法準(zhǔn)確度高，但需要有非常豐富的、長期的雨量序列資料和災(zāi)害資料。因此，適用于具有長期觀測(cè)歷史的地區(qū)。有效雨量表達(dá)式為：Ra表示有效雨量；Rl表示災(zāi)害發(fā)生當(dāng)日及前期的降雨量（災(zāi)害發(fā)生當(dāng)日l=0，災(zāi)害發(fā)生前n天，l=n）；K為遞減系數(shù)，一般取0.8左右，各地不同。n對(duì)于不同的泥石流溝、不同的滑坡都不同, K和n都需要通過統(tǒng)計(jì)確定。b、相似類比法 針對(duì)缺少降水和災(zāi)害資料的地區(qū)，當(dāng)這些地方的地理、地質(zhì)、生態(tài)等與已確定致災(zāi)臨界閾值的地區(qū)較為相似，可近似

21、的認(rèn)為致災(zāi)臨界雨量也相似，可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整。c、基于機(jī)理的確定方法基于機(jī)理的預(yù)報(bào)模型已有很多研究，但離實(shí)際應(yīng)用仍有較大距離。 2.3 修訂致災(zāi)臨界（面）雨量閾值。 根據(jù)試驗(yàn)業(yè)務(wù)檢驗(yàn)和效益評(píng)估結(jié)果，根據(jù)定量和定性相結(jié)合的原則，修訂每條中小河流、每條山洪溝和每個(gè)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、不同計(jì)算時(shí)長的致災(zāi)臨界（面）雨量閾值。對(duì)于有降水記錄并且有災(zāi)情發(fā)生的災(zāi)害隱患點(diǎn)，按照實(shí)況降水量訂正致災(zāi)臨界（面）雨量閾值；對(duì)于無降水無災(zāi)害發(fā)生的災(zāi)害隱患點(diǎn)，根據(jù)地質(zhì)環(huán)境、災(zāi)害等級(jí)、規(guī)模、險(xiǎn)情等誘發(fā)條件，參照相似條件的災(zāi)害隱患點(diǎn)統(tǒng)計(jì)平均值進(jìn)行訂正。3、業(yè)務(wù)平臺(tái)建設(shè) 業(yè)務(wù)平臺(tái)建設(shè)基于現(xiàn)有氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警平臺(tái)進(jìn)

22、行優(yōu)化。實(shí)現(xiàn)從監(jiān)測(cè)分析預(yù)報(bào)預(yù)警訂正制作分發(fā)服務(wù)等功能為一體的作業(yè)流程。 3.1 資料監(jiān)測(cè)報(bào)警模塊 包括強(qiáng)天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警、基于QPE的中小河流雨量預(yù)警、基于自動(dòng)雨量站的預(yù)警等，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)與流域?yàn)橹鲃澐值膮^(qū)域雨量水位的監(jiān)測(cè)，上游發(fā)生強(qiáng)降水天氣時(shí)，對(duì)超過降水閾值的區(qū)域進(jìn)行報(bào)警。對(duì)地質(zhì)災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)雨量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，累計(jì)的有效雨量超過災(zāi)害發(fā)生閾值時(shí)對(duì)其發(fā)出相應(yīng)級(jí)別的報(bào)警。 3.2 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)預(yù)報(bào)模塊 基于雷達(dá)、自動(dòng)站降水、模式預(yù)報(bào)資料的QPF面雨量預(yù)報(bào)產(chǎn)品，山洪、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)客觀預(yù)報(bào)產(chǎn)品等，利用已建成的閾值數(shù)據(jù)與風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，建立基于QPF與臨界雨量之間的對(duì)比關(guān)系，超過臨界雨量值則給與預(yù)報(bào)區(qū)域相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)等

23、級(jí)客觀預(yù)報(bào)結(jié)果，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)短期內(nèi)產(chǎn)生流域洪水風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)預(yù)報(bào)，山洪等級(jí)預(yù)報(bào)以及地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)。同時(shí)，保留對(duì)預(yù)報(bào)結(jié)果的人工訂正。 3.3 基礎(chǔ)信息管理模塊 對(duì)各基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)（包括災(zāi)害點(diǎn)位置、名稱、種類）以及中小河流、山洪溝、地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)（區(qū)）對(duì)應(yīng)的不同閾值數(shù)據(jù)的管理，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的增刪、查詢、修改、動(dòng)態(tài)更新等功能。 3.4 資料后臺(tái)處理模塊 包括對(duì)QPE定量估測(cè)降水、自動(dòng)站降水、各種降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品（QPF、中央臺(tái)指導(dǎo)預(yù)報(bào)、本省降水預(yù)報(bào)、各種數(shù)值模式降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品）數(shù)據(jù)處理，生成災(zāi)害點(diǎn)（區(qū)域）的綜合雨量，并與臨界雨量閾值進(jìn)行對(duì)比，生成風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)客觀預(yù)報(bào)產(chǎn)品，供預(yù)報(bào)員參考和修訂。 3.5 產(chǎn)品生成

24、與發(fā)布 在后臺(tái)生成的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警客觀預(yù)報(bào)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)員通過人機(jī)交互對(duì)客觀產(chǎn)品的訂正以及各種形式產(chǎn)品的生成，建立我省氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)預(yù)警制作與發(fā)布模塊。 3.6 致災(zāi)臨界面雨量修訂提醒模塊對(duì)照災(zāi)情信息，自動(dòng)對(duì)致災(zāi)臨界面雨量進(jìn)行分析，如發(fā)現(xiàn)某一災(zāi)害點(diǎn)的致災(zāi)臨界面雨量與多次災(zāi)情發(fā)生時(shí)的時(shí)段雨量相比均偏大或偏小，則提醒業(yè)務(wù)人員可對(duì)該致災(zāi)臨界面雨量進(jìn)行修訂。四、成果業(yè)務(wù)集成方案本項(xiàng)目研究成果集成到省市縣一體化的湖南省現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)平臺(tái)。本項(xiàng)目主要收集完善轄區(qū)內(nèi)中小河流洪水、山洪和地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)信息，采用GIS技術(shù)提取并確立中小河流、山洪溝風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域邊界，并將邊界信息錄入整合進(jìn)中小河流洪水、山洪

25、地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)，確定轄區(qū)內(nèi)中小河流洪水和山洪地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等級(jí)指標(biāo)體系，建立湖南省中小河流、山洪、地質(zhì)災(zāi)害的災(zāi)情數(shù)據(jù)庫和臨界雨量數(shù)據(jù)庫，研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警業(yè)務(wù)化平臺(tái)，制定中小河流域洪水、山洪、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)分析預(yù)報(bào)預(yù)警訂正制作分發(fā)服務(wù)的一體化業(yè)務(wù)規(guī)范和流程，包括業(yè)務(wù)內(nèi)容、職責(zé)分工及預(yù)警指導(dǎo)產(chǎn)品體系等。同時(shí)，基于省市縣三級(jí)協(xié)同預(yù)報(bào)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警預(yù)報(bào)產(chǎn)品的實(shí)時(shí)共享及指導(dǎo)，協(xié)同訂正反饋的流程建設(shè)。為省市縣三級(jí)中小河流、山洪地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和服務(wù)業(yè)務(wù)起到支撐，為汛期中小河流洪水、山洪、地質(zhì)災(zāi)害防御防治提供有利的指導(dǎo)作用。五、業(yè)務(wù)技術(shù)考核指標(biāo)1、建立中小河流域、山洪及地質(zhì)災(zāi)害等不同時(shí)效的

26、雨量閾值數(shù)據(jù)庫。、制訂中小河流域洪水、山洪地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)業(yè)務(wù)規(guī)范和服務(wù)流程。3、建立氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)從監(jiān)測(cè)分析預(yù)報(bào)預(yù)警訂正制作分發(fā)服務(wù)等功能為一體的作業(yè)流程。4、在核心期刊發(fā)表論文1篇。5、完成課題驗(yàn)收。六、主要完成人員、任務(wù)分工及投入工作量 1、承擔(dān)單位：湖南省氣象臺(tái) 2、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：劉紅武 3、參與人員：參與人為中短期天氣預(yù)報(bào)、短時(shí)天氣預(yù)報(bào)、計(jì)算機(jī)開發(fā)等方面的專業(yè)技術(shù)人員，詳見下表：序號(hào)姓 名性別年齡所在單位職稱學(xué)歷專業(yè)現(xiàn)從事研究方向工作量1劉紅武女34湖南省氣象臺(tái)高工碩士氣象學(xué)天氣預(yù)報(bào)0.5 2徐靖宇男32湖南省氣象臺(tái)工程師碩士地理信息短時(shí)預(yù)警0.53劉煉燁男33湖南省氣象臺(tái)工程師本科大氣科學(xué)天氣預(yù)報(bào)、系統(tǒng)開發(fā)0.44陳靜靜女33湖南省氣象臺(tái)高工碩士氣象學(xué)天氣預(yù)報(bào)0.45蘭明才男32湖南省氣象臺(tái)工程師碩士氣象學(xué)短臨預(yù)警0.26唐 杰男35湖南省氣象臺(tái)高工碩士氣象學(xué)系統(tǒng)開發(fā)0.37田 瑩女31湖南省氣象臺(tái)工程師碩士氣象學(xué)天氣預(yù)報(bào)、系統(tǒng)開發(fā)0.28傅承浩女41湖南省氣象臺(tái)高 工碩士氣象學(xué)系統(tǒng)開發(fā)0.39曾臘梅女28湖南省氣象臺(tái)助理工程師碩士氣象學(xué)天氣預(yù)報(bào)0.210楊云蕓女32湖南省氣象