黔南城镇化建设中的气象灾害防御研究

罗林勇，丛 英，伦 丽，熊 平

(贵州省黔南自治州气象局，贵州 都匀 558000)

1 引言

2010年中央经济工作会议明确提出要积极稳妥推进城镇化，提升城镇发展质量和水平。据统计我国每年受气象灾害造成的经济损失占当年GDP的2%～3%，随着我国工业化进程的加快和城镇化建设的发展，将会有更多的城镇在发展中将“天”的因素考虑进来，使城市变得更加宜居。2010年9月贵州出台加快城镇化进程促进城乡协调发展的意见。在2011年贵州省推进城镇化工作领导小组第一次会议上，提出“十二五”末，贵州省将实现城镇化率40%的目标。随着贵州省工业化和城镇化建设的加快，急需为城镇化建设中防御气象灾害提供科学合理的决策依据。

黔南地处副热带东亚季风影响下的复杂天气气候区域，气象灾害种类多、范围广、频率高，是我省受气象灾害影响最严重的地区之一。干旱、暴雨洪涝、冰雹、大风、雷电、秋风冷害、倒春寒、凝冻、雾等气象灾害及其引发的次生灾害如地质灾害、农作物病虫害、森林火灾等频繁发生，对工农业生产、交通运输、人民生命财产安全和生态环境造成了极大影响。因此，研究建立基于黔南城镇化建设的气象灾害防御规划应用系统具有重要意义。

2 研究内容

研究建立黔南地区气象灾害历史数据库(1960—2010)并实现快捷访问查询。应用GIS 地理信息系统实现气象灾害在黔南地区的区划。根据现有气象资料建立数学模型计算得到黔南各县市及部分重点乡镇重大气象灾害(暴雨、凝冻、干旱)的历史重现期，并对部分重点区域作出气象灾害影响的预评估。最终结合当地地理位置、地形特征、人口和经济布局等提出城镇化建设中气象灾害防御的合理化对策及建议。同时利用现已布设到各乡镇级的区域自动气象站信息，通过预先设定的气象灾害预警阀值，结合多普勒天气雷达回波图和天气预报结论等，建立黔南地区地县城市及乡镇的实时气象灾害预警系统平台，系统框图如图1。

3 问题分析

3.1 建立SQLSERVER 气象灾害历史数据库

由于普查统计的周期长(近50 a)，范围广(涉及全州12个县市的200 余个乡镇)，必须通过大量的普查和补充工作才能构建较为完善和科学合理的数据库平台。

3.2 气象灾害区划

借助ARCGIS 等解决对气象灾害进行区划和细化并附加对应的地理信息存储技术。现今GIS 等地理信息系统已在各个领域得到广泛的应用，将气象灾害信息进行区划细化后叠加在地理信息系统上，具有非常直观、精确和可辨识的优势。对建成高效的城镇化建设气象灾害防御规划、决策建议平台系统提供可靠的工具基础。例如，可以借助ARCGIS中的TIN Datasets 数据模型，在不规则分布的采样点的采样值(表征地形)上附加气象灾害区划色标值，构成的不规则三角集合组。即可表达该区域气象灾害空间连续分布特征。

图1 黔南城镇化建设中气象灾害防御研究系统框图

3.3 计算气象灾害重现期

根据现有气象资料(资料时间序列越长越好)，建立数学模型计算得到黔南各县市及部分重点乡镇重大气象灾害(暴雨、凝冻、干旱)的历史重现期。以直观科学的气象灾害统计指标代替繁杂无规律的气象灾情记录，对建立防御规划和决策建议平台提供理论基础。

例如暴雨重现期指在一定年代的雨量记录资料统计期间内，大于或等于某暴雨强度的降雨出现一次的平均间隔时间为该暴雨发生频率的倒数。设计雨水排水系统时，根据工业厂房生产工艺及建筑物的性质确定。通俗的来讲就是这么大的雨量，多少年出现一次，这是道路排水设计的标准中，也是一个城市规划建设给排水管网标准的主要依据，对防御城市内涝等具有指导性意义。

重现期与频率成反比，即:P =1/Pn。重现期并不是说正好多少年中出现一次，它带有统计平均的意义，说得更确切一点是表示某种变量大于或等于某一指定值，每出现一次平均所需的时间间隔数，只有在大量的过程中，或对长时期而论是正确的。因此，建立数学模型需要的气象灾害数据时间序列越长、灾害实例数据越多，计算得到的气象灾害重现期就越与实际情况吻合。

3.4 气象灾害防御建议研究

如何科学合理地对黔南城镇化建设防御气象灾害提出对策和建议。需要根据重大气象灾害历史重现期，气象灾害的区域分布和强度来作出，部分重点区域还应结合重要流域的走向、主要城镇地形及人口、经济资源布局等，个别特殊的城镇还需要对气象灾害的影响作出预评估，才能对城镇化建设防御气象灾害提出科学合理的规划对策和建议。

3.5 预警阀值研究

确立不同区域城镇的气象灾害实时预警阀值。气象灾害预警阀值可以依据《贵州气象灾害的划分标准》气业发［1997］18 号的相关规定得出，但由于不同区域对诸如洪涝、干旱等气象灾害的承受力不同，相同等级的气象灾害的影响也不一致，因此，各区域预警阀值需在实时预警平台建立运行中不断与实际气象灾害影响情况对比检验来作出修正。

4 系统应用

4.1 黔南气象灾害历史数据库的综合应用

通过对建立SQLSERVER 黔南气象灾害历史数据库进行数据系列统计分析，可得到各要素的气象灾害分布时间系列图。以黔南州罗甸县暴雨灾害为例(图2)，统计得到罗甸县近40 a 暴雨分布时间系列图(因灾害数据库尚未完整补充，故只截取近1970—2007年的数据)，从图中可以看出近40 a 来罗甸县共出现43 次暴雨灾情，其中大暴雨灾情5次。暴雨灾情时间分布上表现出时间间隔缩短、频率增高的趋势。因此，在计算得到该县区域内暴雨重现期时，也应检验其值是否与该趋势吻合。

图2 罗甸近40 a 暴雨时间系列分布图

4.2 气象灾害防御决策预警平台的构建

构建平台系统的目的是应用于政府防灾减灾指挥部和城建规划等政府职能部门，应用客户端较多，系统的稳定性和安全性需要得到保证。因此，系统平台构建时应做到数据端与应用端的隔离，可采用server to issue 方式，即服务器发布方式，由于大量的气象灾情历史数据、实时气象要素数据和数值预报数据等存放于气象部门数据库，所以平台服务器最好就在气象部门搭建，便于数据库的链接访问，同时气象数据流转封闭回路较为安全。这样应用服务器构建好后可直接通过Web 发布方式，用户通过VPN 等专用网络或开放网络连接服务器，用Web 浏览器即可显示应用气象灾害防御决策预警平台。应用平台编程实现时应注意以两个问题:

①系统加载GIS 地理信息数据时如何防止气象灾害区划数据叠加错位和无显示的问题。较为精细的地形信息系统才能完好地显示本地区地形地貌特征、城镇内部和周边环境，才能更好地满足专业用户对气象灾害的防御规划和指挥决策。因此，在多层地理信息数据上叠加单一多色气象灾害区划数据(含经纬度信息)技术是关键。例如可采用如下3 步实现ArcGIS Server(ADF)2个地图服务叠加:首先建立地图服务，建立两个Map Service:USA和NorthAmerica。进行设定2个地图的绘制方式:USA:Dynamically from the data，NorthAmerica:Using tiles from its cache;然后添加地图服务，在MapResourceManager 控件中添加上面的2个地图服务，NorthAmerica 为items 0，USA 为items 1。在MapResoureItem 集合编辑器中设置，DisplaySettings 参数在Make backgroud transparent 复选框前面打钩即可;最后使用地图服务，设置Map 控件的MapResourceManager 属性为上一步中的MapResourceManager 控件，然后把Map 控件的PrimaryMapResource 属性设置为NorthAmerica 地图服务。

②预警平台应严格依照《贵州气象灾害的划分标准》和《突发气象灾害预警信号信号说明》来制定气象灾害预警的等级、图标、色标和预警时限，提高防御系统预警决策的科学性和统一性。同时应预留气象灾害预警阀值参数修正入口，以便后期应用中对气象灾害实际影响时间、等级作出对比检验后修正。

5 结论与讨论

研究建立完整的黔南地区气象灾害历史数据库，并利用地理信息系统工具进行区划。同时计算得各区域重大气象灾害的历史重现期，是构建黔南城镇防御气象灾害规划决策系统的理论基础。而利用气象广泛布设的区域自动气象站和专业气象站获取实时气象资料，结合雷达回波、数值预报资料等构建城镇或重点区域气象灾害预警平台技术，也提升了黔南地区乡镇级城镇气象灾害实时预警的能力。

通过对黔南城镇化建设中气象灾害防御的数据理论研究，同时结合自动站、雷达和数值预报等气象现代技术应用，能较好地为黔南城镇防御气象灾害提供专业保障。但研究应用效果与实际情况差别还需在应用过程中不断检验完善。

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