基于近60年来高密度气象资料的前期降水和泥石流发生概率关系分析

研究前期降水与泥石流的关系是开展泥石流预报、区划和灾害防治的重要前提。然而降水资料、环境背景、分析模型是大区域降水和泥石流关系分析中的突出问题。目前研究存在降水资料空间分布稀疏、环境因子间的相关性导致权重系数分配不平衡、缺少降水与泥石流关系的概率模型这三个问题。本研究1）利用1951年以来的高密度气象资料，对1951年以来所记录的泥石流发生位置处的前期降水进行估算，对泥石流发生当日历时小时雨强进行分析，并计算区域极端日雨量和极端小时雨强；2）利用主成份分析方法解决大量环境因子间的相关性问题，将极端日雨量和极端小时雨强也考虑进来，在各主要成份的基础上利用信息量模型进行区域环境背景分区；3）利用Y=RoM、信息量和Logistic模型分别建立每个环境分区内降水和泥石流的关系模型，引入贝叶斯理论对模型输出结果进行校正，并分析特定降水分级和环境分区下泥石流发生的概率，将临界雨量计算转化为概率问题。

项目分4个方面开展工作：1）站点密度对泥石流当日雨量和前期有效雨量计算的影响；2）泥石流危险度区划模型；3）前期有效降水与泥石流灾害发生频率关系的一般模型；4）前期有效降水与泥石流灾害发生频率的概率模型。.　　近60年高密度气象观测资料分析表明：①诱发泥石流灾害的当日雨量和前期有效雨量的内插值，均随着气象站点密度的减少呈指数方式降低，站点越稀疏，内插出来的雨量值越低，当站点密度大于一定值后，雨量内插值受站点密度的影响程度变化不明显。②前期有效雨量的内插相对于当日雨量的内插要稳定一些，在相同的精度下前期有效雨量需要的站点密度可以更低一些，气象站点密度大于5%的情况下，泥石流灾害点前期有效雨量内插可以保持60%以上的雨量（相对于站点密度为100%）；而当日雨量却只能保持30%以上的雨量。③采用分位数统计和广义帕雷托( GPD) 分布，结合基于GIS的空间采样方案，可以很好的模拟气象站点密度对泥石流灾害点雨量内插的影响。.　　　对于泥石流灾害危险度区划，本研究通过2个案例来开展：①在四川的案例分析中选取与泥石流关系密切的7个环境因子进行危险性区划，分别是：地面高程、坡度、坡向、汇流累积量、植被覆盖度、植被覆盖度、土壤类型和土地利用类型。②第2个案例的目的是分析泥石流灾害危险度分布的地带性特征。对我国西北至东南的带状区域进行分析，表明从西北至东南方向泥石流灾害危险度逐渐增大；综合地质、地貌和泥石流灾害危险度评价结果，可以将研究区域划分出6个区划单元：黄土高原西部、秦岭山区、大巴山区、大别山区、罗霄山区和浙闽沿海。.　　　对于第3项工作，以2003-2004年的泥石流事件为检验数据，将降雨量数据作为回归模型的参数，计算泥石流事件发生的概率。通过比较预测结果与实际发生灾害数据的误差表明，当仅考虑降雨量这一影响因子时，当日降雨量与前期有效降雨量组合用于建立泥石流与降雨关系式更为有效。.　　对于降水与泥石流关系的概率模型，相关系数检验表明了降水因子与泥石流灾害发生的频次之间服从高斯分布，可以利用密度函数曲线来定量计算有效降水为某一值情况下泥石流灾害发生的频率。对于任何一个区域，对于给定的有效降水，泥石流灾害只是存在一个发生的可能性。由我国西北至东南方向，诱发泥石流灾害的雨量值增大，增大的幅度可以通过6个区域内降水因子与泥石流灾害高斯分布的参数来定量描述。