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1 渭河“2003”洪水概况
2003年8月26日~10月19日,渭河下游出现了1981年以来的最大洪水,渭河临潼站6次洪峰过程的最大洪峰流量为5100m3/s。各站洪水特征值统计见表1。从洪水组成及演进过程看,具体有以下几个特征。
表1 渭河“2003”洪水华县站特征值统计
洪峰时间 最高水位 洪峰流量 最大含沙量 临潼~华县传播历时 月 日 时 分 /m /(m3/s) /(kg/m3) /h 8 29 16 48 341.32 1500 606 53.8 9 1 10 0 342.76 3570 24.0 9 8 18 0 341.73 2290 30.0 9 21 21 0 342.03 3400 28.0 10 4 2 0 340.99 2520 16.0 10 5 6 0 340.99 2810 10 13 7 0 339.73 2010 15.0
1.1 洪峰流量不大,洪峰水位创历史最高 渭河“2003”洪水 咸阳站最大洪峰流量5340m3/s,接近7年一遇洪水;临潼站最大洪峰流量5100m3/s,接近3年一遇洪水;华县站最大洪峰流量为3570m3/s,接近2年一遇洪水。除耿镇、陈村和华阴站外,渭河下游各站均出现历史最高洪水位。华县站洪峰水位比历史最高洪水位“96.7”洪水(Q=3500m3/s)的水位高0.51m,比1981年洪水(Q=5380m3/s)的水位高1.71m,比“54.8”洪水(Q=7660m3/s)的水位高3.95m。
1.2 洪水持续时间长,洪量大 渭河“2003”洪水6次洪峰过程在渭河下游持续时间长达39d。各站流量过程线见图1。典型洪水历时见表2。与典型年同期相比,华县站1500m3/s以上流量持续时间较1981年洪水长38h,较1964年洪水长40h。截止10月19日8时,临潼、华县站洪量分别为56.63亿m3和60.08亿m3,均大于1981年同期洪量,略小于同期历史最大的1964年洪量。典型洪水洪量统计见表3。
1.3 含沙量先高后低,水沙过程不协调 2003年8月渭河1 号洪峰主要来自泾河上游多沙区,含沙量大。泾河张家山站最大含沙量为734kg/m3,渭河临潼站最大含沙量为604kg/m3。洪水过程中沙峰与洪峰不相适应,沙峰在前,洪峰在后。临潼站沙峰与洪峰过程如图2。
关键词 渭河下游;洪灾危险性;降雨量;降雨变率
中图分类号 P333 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2011)02-0106-06
洪水灾害主要是指由于大气降水的不规则运动所引起的洪水给人类正常生活、生产活动带来的损失与祸患[1],具有高维性、复杂性、不确定性、开放性、动态性和非线性等特点[2]。近年来,渭河下游 “小洪水、大灾情”的洪灾特征日趋显著,直接威胁着民众安危并制约了区域社会经济的可持续发展[3]。而诱发洪灾的首要因素是夏季西太平洋副热带高压带来的高强度季节性降水,较长时间的连阴雨、连续暴雨或大范围暴雨往往引发洪水,加之渭河下游泥沙淤积严重,且淤积的重心不断向上游延伸,范围也不断向上游扩展[4],“地上悬河”导致汛期洪灾损失严重。
渭河下游泥沙淤积[5]、河道变迁[6-7]、潼关高程[8]等问题已经成为学术界和流域管理部门的研究焦点,许多学者在渭河流域洪涝灾害的成因分析和防汛对策、水沙变化的水文特性和趋势分析等方面进行了大量的研究和探讨。赵景波等对较长尺度的渭河洪水变化及其影响进行了深入研究[9-10];胡安焱等利用近50年来降水、水土保持措施、水利措施及工业生活用水等方面的资料,分析了降水和人类活动对渭河流域水沙变化的影响[11];王雁林等系统地分析了陕西省渭河流域生态环境需水量的界定范围[12];李景宜等对渭河中下游洪水特性及其所引发的景观变化、土地风险、洪水资源化潜力等问题进行了分析评估[3,13-17]。
洪水危险性分析是研究受洪水威胁地区可能遭受洪水影响的强度和频度,具体到渭河下游洪泛区,分析并定量评估汛期(7-10月)降水的空间分布强度(即洪灾风险的降水危险性评估与区划)是开展洪水危险性评估、科学有效地防灾减灾的重要基础工作。
1 渭河下游洪水与流域降水
1.1 洪水特性及其成因
渭河流域绝大部分为开阔的平原,河道比降小。由于上游来水和下泄能力的矛盾突出,加之受季风气候影响,降水集中的7-10月,长时间的连阴雨、连续暴雨或大范围暴雨往往带来洪水灾害。近年来渭河下游泥沙淤积严重,淤积的重心不断向上游延伸,范围也不断向上游扩展,使渭河几乎每年汛期都有不同程度的洪灾出现。
经过对20世纪50年代以来渭河流域洪水灾害有关资料的统计分析,发现1954-2002年共出现洪灾45次,年平均近1次,其中,50年代3次,60年14次,占总次数的31%,70年代、80年代和90年代均为9次。同一年内出现3次洪灾的有1962、1966、1970和1996年,以60年代最多,究其原因,除了降雨本身偏多外,水利防洪设施较差,河道防洪能力较弱也是重要原因:同一年内出现2-3次洪灾的年份数除80年代为2次外,60年代、70年代和90年代均为3次。45次个例中有8次是全流域性的严重洪涝,其中70年代出现最多为3次,90年代次之为2次,其余均为1次。
从洪水年内发生的时间方面分析,最早出现在5月上旬,汛期出现频率最高值集中在7月和8月,均为18次,其中7月下旬最高达11次,以后逐旬减少,最迟出现在10月中旬。从洪水发生的区间方面分析,由于中下游的北部分别有泾河与北洛河两条主要支流,加之秦岭北麓渭河的南山支流较多,所以中下游发生洪灾的几率较高,占总数的60%,且中游多于下游。
三门峡水库建库前,渭河主河槽的泄洪能力为4 500-5 000 m3/s,1960年三门峡水库蓄水运行后,渭河水流流速变缓,河道比降变缓,冲淤平衡失控,造成下游河道的大量淤积,导致下游河道主槽过流断面逐年萎缩,河道过流能力大幅度降低,使渭河下游由一条冲淤平衡的地下河逐渐沦为一条“地上悬河”,直接影响着渭河的行洪能力。
渭河下游洪泛区包括河流沿线的9个县(区)(即:咸阳市区、西安市区、高陵县、临潼区、渭南市区、华县、华阴市、大荔县和潼关县),总面积7 997 km2,纬度34.17-35.03°,经度108.56°-110.42°(见图1)。
Fig.1 Distribution of weather stations hydrological stations[HJ*3/5][HT9.5SS]
20世纪90年代以来,渭河下游河槽淤积加剧,洪水过程线由尖瘦逐渐变得矮胖,洪峰出现明显推后,洪水历时显著延长,峰现时刻比20世纪70年代滞后了许多(见表1)。
李景宜:渭河下游洪水灾害的降水危险性评估与区划中国人口•资源与环境 2011年 第2期表1 华县站历史洪水特征值及灾情
54031342.81606.031.921928.0×108元华县站1977年最大洪峰流量为4 470 m3/s ,洪水过程陡涨陡落,从900 m3/s 起涨到回落,总历时56 h;1992年洪峰比1977年洪峰小520 m3/s,洪峰却比1977年推后了约48 h,洪水历时延长了50 h;2003年最大流量为3 540 m3/s,洪峰流量比1977年小930 m3/s,峰现时刻却比1977年推后了大约88 h,洪水涨落时间为219 h,洪水历时延长了2.92倍,洪水的涨落水段上都有明显的平台段,其洪水历时之长为历史罕见。由此可见,渭河下游洪水随着时间推移呈现出历时变长、水位变高和峰现时间错后以及灾害严重的显著特点[18]。
河道淤积、河槽泄洪能力下降是上述洪水过程特征变化的根本原因。三门峡水库建库前,渭河主河槽的泄洪能力为4 500-5 000 m3/s,1960年三门峡水库蓄水运行后,渭河水流流速变缓,河道比降变缓,冲淤平衡失控,造成下游河道的大量淤积,导致下游河道主槽过流断面逐年萎缩,河道过流能力大幅度降低,使渭河下游由一条冲淤平衡的地下河逐渐沦为一条“地上悬河”,直接影响渭河的行洪能力,因而引发了“1992.8”、“1996.7”、“2003.8”等小流量、高水位洪水,形成小水大灾的洪灾特性(见图2)。
图2 渭河下游华县站历年主槽过洪能力
Fig.2 Flooding capacity of huaxian station [HJ*3/5][HT9.5SS]
1.2 洪水水量特征
暴雨洪涝是渭河中下游地区的主要自然灾害。据统计,1960-2000年渭河下游咸阳站洪峰流量大于1 000 m3/ s的洪水共116次,华县站洪峰流量大于1 500 m3/ s的洪水共108次。干流各站多年平均洪水水量与多年平均径流总量进行比较(见表2),洪水水量均值占径流总量均值的33.1%-36.7%,说明洪水在年径流总量中所占比例是比较大的,而洪水发生的时间与每年7-10月的降雨集中时段相吻合,因此,可以说,渭河下游季节性的强降水过程是引发洪水灾害的重要因素。
2 汛期降水危险性评估与区划
2.1 研究区降水特征
渭河流域属大陆性气候,具有冬季雨雪少、无霜期短、春季升温快、昼夜温差大的特点,多年平均降水量683.6 mm,局部可达1 000 mm。流域降水量及其年内分配受东亚大气环流和流域特殊地形的影响,形成每年10月至次年3月冬春少雨的特点,降水量仅占年总量的20%;夏秋季随着太平洋副热带高压北展西延,西南季风盛行,降水量大增,4-9月降水量占年总量的80%。流域内的降水量分布极不均匀,由东南向西北递减。
渭河流域内较长时间的连阴雨,连续暴雨或大范围暴雨往往带来洪水灾害,而降水量年内分配不均和年际变化强烈是形成渭河流域洪水的主要原因。研究区降水具有区域性和季节性的特点:区域性是指陕南洪水,多由大面积暴雨形成,产流率高,峰体较胖,一次洪水过程一般在5-7天左右;陕北洪水多由局地暴雨形成,峰体尖瘦,洪峰陡涨陡落,一次洪水一般维持1-2天,甚至几个小时;而渭河下游洪泛区由于地势较缓,洪水特性呈陕南、陕北过渡状。季节性是指发生在不同季节的洪水各有差异,春秋两季降雨一般持续时间长,范围广,形成的春汛和秋汛洪水一般峰体胖,峰值小,洪量大,持续时间长;而盛夏洪水往往持续时间较短,峰值大,洪量小。两者形成鲜明对照,但单次洪水都具有短历时,高流速,大含沙的共性。
2.2 降水量、降水变率插值分析
降水量和降水变率是影响洪水特性的主要气象因素。
降水量是诱发洪水的首要因素,降水量越大则形成洪水的可能性越大、灾情也越严重,降水量可以用年降水深度来表征。降水变率是降水平均偏差与多年平均降水量的百分比,是衡量降水稳定程度的指标。降水变率越小,说明降水年际变化越小,降水量越稳定;降水变率越大,降水量年际变化大,往往引起旱涝灾害[19]。由于研究区的降水量主要集中在7-10月,这一时段降水量约占全年降水量的60%以上,因此,本次研究中采用9个区的多年平均汛期雨季(7-10月)降水量和降水变率来综合表征降水对洪水危险性的影响。
空间化的降雨信息对区域水文、水资源分析以及区域水资源管理、旱涝灾害管理、生态环境治理意义重大,这些研究大多需要空间化的降雨数据作为环境因子参数,而站点外区域的降雨信息通常由临近站点的观测值来估算,即进行降雨信息的空间插值[20]。
降水资料主要来自研究区内的17个气象站和水文站(见图1)1961-2005年的降水数据。首先计算多年平均汛期雨季(7-10月)的降水量和降水变率,再通过各测站的经纬度坐标定位到地图上,形成平均汛期雨季降雨量和降水变率点状图,然后以该点状图为基础,在ArcGIS 9的桌面软件ArcMap中采用以插值点与样本点间的距离为权重进行加权平均的反距离权重(IDW―Inverse Distance Weighted)插值法进行空间插值,并采样得到分辨率为90 m×90 m的面状栅格图,空间分析中的范围以研究区的政区边界图为基准,投影也与边界文件相同。最后,将多年平均汛期雨季降雨量和降水变率插值图进行联合,通过其所属级别赋予不同的影响因子,从而制作得到综合降水因子对洪水灾害可能形成的影响度区划图。
对于不同量纲和不同级别的数据,标准化过程中综合了公式法(公式1)和专家分级赋值法[21]。
N=I-IminImax-Imin×(0.9-0.1)+0.1(1)
式中,I是原始系列数据,Imin和Imax分别为其中的最小值和最大值,N是标准化后的值。经过标准化后的值在[0.1,0.9]之间。当处理后的数据分布不均匀时,采用分级赋值法尽量使数据呈正态分布。
图3和图4分别为分辨率为90 m×90 m的多年平均汛期雨季降雨量和降水变率插值图。可以看到,研究区汛期降雨量呈现出显著的南多北少特征,从东南到西北依次递减,咸阳大部、高陵县、大荔县西北部降水量偏低,而秦
图3 汛期降雨量插值图
Fig.3 Interpolative picture on rainfall[HJ*3/5][HT9.5SS]
图4 汛期降水变率插值图
Fig.4Interpolative picture on rainfall change rate[HJ*3/5][HT9.5SS]
岭北麓的华县、华阴及西安市区降水相对丰富;汛期降水变率虽然呈现出相间分布的特征,但降水量变化较大的区域(西安市区、华县以及潼关县东南部)都集中于研究区南部的秦岭北麓。
2.3 降水危险性区划
根据降水量越大,影响度越高,降水变率越大,降水量越不稳定,洪水危险性越高的原则,确定出降水因子对洪灾形成的影响度划分标准,影响度的值域定义在(0,1)之间(见表3)。在ArcToolbox中首先利用Combine函数将多年平均汛期雨季降雨量和降水变率插值图进行联合,并将属性数据输出,然后利用IDL语言按照影响度划分标准编写程序,最后将赋值计算结果存为dbf格式,在ArcMap中进行属性合并,通过分类符号设置,从而得到分辨率为90 m×90 m的洪水的降水危险性区划图(见图5)。图中,影响度值越高的区域,其降水引发洪水灾害的发生几率就越高、灾情就越严重,洪灾的危险性就越大。可以看出,降水危险性较高与较低区域呈现出环状相间分布的特点,同时,危险性较高的区域更多地分布于渭河干流南岸,这个结论与近年来渭河下游每遇洪水则南岸支流更易溃堤泛滥的现实情况较为吻合。
表3 降水影响度划分标准
Tab.3 Dividing standard for the affecting degrees
of precipitation factors
项目Item[ZB(][BHDG6mm,WK49mmW]降水量(mm) Precipitation[BHDWG6mm,WK8mm,WK11mm。3,WKW]< 329329-340340-355355-377> 377[ZB)W][BHDG21mm,WK15mm,WKW]降水变
率(%)[ZB(]< 28.30.30.40.50.60.728.3-28.60.40.50.60.70.8>28.60.50.60.70.80.9[ZB)W]3 结 论
大气降水的不规则运动是引发洪水灾害的重要影响
图5 综合降水影响因子图
Fig.5 AFfecting factor’s image of the
integrated precipitation[HJ*3/5][HT9.5SS]
因素,这一特点在降水季节性较强的季风气候区尤为显著。本次研究以“小洪水、大灾情”的渭河下游洪泛区为例,对洪水特性、降水规律以及二者的关系进行分析,通过降水量和降水变率的插值计算,定量评估并区划了研究区汛期洪灾风险的降水危险性。主要结论为:季节性的强降水过程是引发渭河下游洪水灾害的重要因素;汛期降雨量呈现出显著的南多北少特征,且从东南到西北依次递减,咸阳、高陵县、大荔县西北部降水量偏低,而秦岭北麓的华县、华阴及西安市区降水相对丰富;汛期降水变率虽然呈现出相间分布的特征,但降水量变化较大的区域(西安市区、华县以及潼关县东南部)都集中于南部的秦岭北麓;降水危险性较高与较低区域环状相间分布,危险性较高的区域更多地分布于渭河干流南岸。
当然,洪水风险的影响因素除了降水之外,还包括水系、地形、水利设施以及各项洪水管理措施等因素,后续的研究工作会不但要进一步提高数据点的采集密度,减少由于插值分析而产生的误差,更要综合考虑洪水危险性的其他影响因素,为流域洪水危险性评估以及防灾减灾规划的制定提供参考。
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Evaluation and Regionalization of Precipitation Fatalness for Flood
in Lower Reacher of Weihe River
LI Jingyi1,2
(1. Key Laboratory of Disaster Survey & Mechanism Simulation of Shaanxi Province, Baoji Shaanxi 721013,China;2.Key
Laboratory of Western China’s Environmental Systems (Lanzhou University) Ministry of Education, Lanzhou Gansu 731000, China)
论文摘要:介绍了防洪规划的定义、目标、原则及内容,了解并掌握这些关键部分,对做好防洪规划报告将起到指导性作用,从而筑就保护人民生命财产安全的墙堤。
洪水本是发生在河道及其泛滥区域的一种 自然 现象,但如果人类活动处于洪水范围内时便会形成洪水灾害。洪水灾害是一种自然灾害,人类社会越 发展 、 经济 越发达,造成的灾害也越严重,洪灾往往给人类带来巨大的损失和痛苦。洪水会直接影响生态环境,容易引起瘟疫蔓延,形成脆弱的社会环境,对特殊的文化古迹、珍贵物种、风景名胜区等造成不利影响,破坏经济发展,给居民、 企业 、厂矿、学校、 医院 、 交通 运输、通信、商业等各部门造成损失,甚至会影响社会稳定。因此做好防洪规划是极其必要的,为做好防洪规划这一重要环节,我们一定要掌握防洪规划的定义、目标、原则及内容,这将对我们做好防洪规划起到标杆的作用。下面就防洪规划的定义、目标、原则及内容进行逐一简单介绍:
1防洪规划的定义
防洪规划是指防治某一流域、河段或者区域的洪水灾害而制定的总体安排。根据流域或河段的自然特性、流域或综合规划对社会经济可持续发展的总体安排,研究提出规划的目标、原则、防洪工程措施的总体部署和防洪非工程措施规划等内容。规划类型一般有流域防洪规划、河段防洪规划和区域防洪规划。防洪规划应当服从所在流域、区域的综合规划;区域或河段的防洪规划应当服从所在流域的防洪规划。防洪规划是江河、湖泊治理和防洪工程设施建设的基本依据。防洪规划中必须首先充分认识河流的洪水演进特性,包括河湖对洪水的自然调蓄作用,天然河道宣泄洪水的能力以及大洪水漫溢泛滥的情况。它是一种战略性计划,对河道治理及防洪设施的建设起到了指导作用。
2规划目标
规划目标是指根据所在流域的洪水特性、 历史 洪水灾害,规划范围内国民经济有关部门和社会各方面对防洪的要求以及国家或地区 政治 、经济、技术等条件,考虑需要与可能,研究防治毁灭性灾害的应急措施。防洪规划必须全面考虑经济、社会、环境的目标。防洪经济效益是防洪规划的主要目标,此外还必须从可持续发展的角度,充分考虑社会福利和生态环境方面的影响。
3规划原则
防洪规划的指定应确保重点、兼顾一般,遵循局部与整体、需要与可能、近期与远景、工程措施与非工程措施、防洪与水资源综合利用相结合的原则。在具体方案研究中,还要充分考虑防洪 规律 和上下游、左右岸的要求,处理好蓄与泄、一般与特殊的关系,并注意与国土规划和土地利用规划相协调。
3.1局部与整体 洪水是一种自然现象,人类还不能完全控制。防洪规划的主要任务之一就是从全局出发,上下游、左右岸统筹兼顾,合理安排洪水。为了保全大局和重点保护对象的防洪安全,有时要做局部牺牲。重点保护对象一般指:洪水可能造成重大经济损失、毁灭性灾害的地区,如重要城市、工矿企业、交通干线、文物古迹或大面积农田等。
3.2近期与远期 洪水灾害直接威胁人身安全和国民经济的发展,但历次洪水影响范围和严重程度有所差别。要根据各地区或部门对防洪的要求及国家和地方的财力,分轻重缓急,分阶段、有计划地逐步提高不同保护对象的防洪标准和一般地区防御常遇洪水灾害的要求。
3.3工程措施与非工程措施 工程措施一般耗资很大,并需占用大片土地;非工程措施可用较少投资,减轻洪灾损失,是防洪灾害体系的重要组成部分。在防洪规划中要研究二者的结合,重视非工程措施的安排和建设。
3.4防洪与水资源综合利用 水资源总量时空分布极不均匀,在人均、单位土地面积水资源量偏低的流域,河流的开发与治理要考虑综合利用,兴利与除害统筹兼顾,把防洪与水资源综合利用有机地结合起来。要处理好蓄与泄的关系:山丘区一般以蓄为主,修建山谷水库、水土保持工程,拦蓄洪水,消减水沙洪峰;平原区一般以泄为主,并辅以分蓄洪措施,合理安排洪水出路。如“松花江防洪规划”具体遵循以下原则:①充分发挥现有防洪工程的作用,近期以整顿、挖潜为主,争取少花钱多办事。②兴建控制性水库与堤防工程相结合,水库工程应结合兴利考虑防洪等综合利用的要求。③防洪标准选定及防洪治理措施上充分考虑近期与远景、局部与整体的关系要突出体现城市与主要河段防洪的重要性。又如“黑龙江省双鸭山市城市防洪规划”遵循的原则如下:“为提高该区的综合抗洪能力,解除安邦河两岸的洪水威胁,确保城市人民生命财产的安全,促进改革开放和社会经济的发展,在三江平原综合治理规划的基础上,结合本区实际情况,本着因地制宜,统一规划,突出防洪重点,上、下游兼顾的原则,选择经济指标优越,技术切实可行的方案。达到占地少,动迁少,工程坚固,防洪效果好的目的。”
4规划内容
规划内容是指在调查研究的基础上,确定防护对象、治理目标、标准和任务;研究确定防洪体系布局,包括设计洪水与超标准洪水的总体安排以及与此相适应的防洪措施,划定洪泛区、蓄洪区和防洪保护区,规定蓄滞洪区的使用原则;对拟订的防洪工程措施进行工程方案比选并初选工程设汁特征值;拟订分期实施方案,估算所需投资;进行环境影响和防洪效益评价;编制规划报告等。
4.1调查研究 收集、分析流域与保护区的 自然 地理、工程地质条件,水文气象与洪水等资料;了解 历史 洪水灾害的成因与损失、社会 经济 现状与今后 发展 状况;摸清现有防洪措施与防洪标准,广泛收集各方面对防洪的要求;有时还要进行必要的地形测量和地质勘探工作。
4.2拟订防洪标准 根据规划范围内自然地形和社会经济等因素将其划分为若干防洪保护区,根据保护区不同防护对象的重要性、洪灾损失的严重程度,结合可能的防洪措施条件,进行技术经济比较,并根据国家颁布的防洪标准,合理选用。
4.3选择防洪体系 根据流域的自然地理特点和现有防洪体系,综合考虑各部门对防洪的要求,研究各种防洪工程在整个防洪体系中的作用、工程量、施工年限和投资等,通过综合比较论证,选择最优防洪系统方案。
4.4进行环境影响和防洪效益评价 防洪工程以减轻洪水灾害、改善人类生存环境为主要目的,它本身是一项环境工程。但是,防洪工程的实施也会带来一些负作用,如牺牲局部保全局、工程施工过程中的“三废排放”、移民安置等,需要进行环境影响评价。在评价过程中,还应注意对环境敏感因子进行调查,尽量减少对环境的不利影响。防洪效益是指防洪系统实施后所能减轻的直接与间接洪灾损失。防洪经济效益 计算 能用货币表示的部分,以年均效益作为一项评价指标。年平均效益的计算一般用频率法或长系列洪水资料逐年计算法推求。由于年均效益并不能全面反映防洪措施的实际效用,因此,必须对典型特大洪水年进行计算分析。为了考虑实际防洪效益的不确定因素,应作敏感性分析,并根据防洪对象的具体条件,按预测的平均经济增长率,估算计算期内各年的效益,以反映洪灾损失随国民经济增长的影响。计算的经济效益只是防洪效益的一部分,此外,还要对不能用货币表示的社会效益、环境效益等加以定性分析。
4.5编制报告 一般包括流域自然地理概况,社会经济概况,水文气象与洪水特性分析,历史洪灾损失,防洪工程措施与非工程措施现状,规划比较方案与选定方案的防洪作用,工程投资、施工、移民安迁计划以及规划图表等。
关键词:风险分析;演变模式;格网GIS;洪灾风险;哈尔滨
中图分类号:X45文献标志码:A文章编号:16721683(2016)06002706
洪灾是较为常见的一种自然灾害,其特点是高发性、强破坏性及影响范围广,给人们生活造成严重影响,严重制约了我国城市可持续发展。哈尔滨市是我国东北北部的政治、文化、经济中心,也是国内省辖市中陆地管辖面积最大、管辖总人口较多的特大城市。因哈尔滨市特殊的地理环境影响,每年受洪水灾害影响程度较大,仅2013年哈尔滨市因洪涝灾害造成经济损失达66亿元,因此,对哈尔滨市洪灾风险评价与演变模式研究是非常必要的,若采用科学的方法及遵循自然规律正确的对研究区洪灾风险及演变模式研究,并以洪灾风险空间演变模式适时修订防洪规划,可减少城市居民的生命、财产损失,同时对城市经济及可持续发展起到保障作用。
目前,有不少学者对洪灾风险区划及评价进行了深入的研究[12],一部分学者研究着重从三个方面进行,即致灾因子的危险性、承灾体的暴露性与脆弱性三个方面来选取指标,并构建洪灾评价模型,该种评价方法在指标选取上忽略了人对灾害防御方面的内容[34];另一部分学者则是先建立致灾因子强度与承灾体的脆弱性对应关系,后通过拟合风险曲线,建立综合灾损模型并计算洪灾造成的损失,以此作为洪灾风险,该种评价方法中的风险曲线拟合需通过大量的灾害数据及调查数据结合,所以在研究中相对获取数据较为困难[58],但此种方法对于洪灾保险方面研究具有重要意义[9]。而在近些年出现一种从综合角度出发,对洪灾风险进行评价方法。其中具有代表性的是从自然灾害风险形成机理出发,以自然灾害风险四因子为基础,即从致灾因子的危险性、承灾体的暴露性与脆弱性及防灾减灾能力四个方面选取评价指标,综合构建洪灾风险评价模型,实现了洪灾风险评价[1011]。但已有研究中仅对洪灾风险进行了评价,并未考虑各年间风险转移规律。本研究在洪灾风险区划基础上,对哈尔滨市区洪灾风险空间演变模式进行了研究,研究结果可为城市防洪提供决策依据。
1研究区概况
哈尔滨市地处E125°42′-130°10′、N44°04′-46°40′,全市土地面积为531万km2,辖8区10县(市)。总人口1 0635万人,其中市区人口位587.9万人。境内的大小河流均属于松花江水系和牡丹江水系,降雨多集中在6月-9月,易发洪水灾害。如在1932年曾发生过较大洪水灾害,哈尔滨整个城市被淹,造成几十万人受灾。
2研究方法与数据来源
2.1研究方法
[BT4]2.1.1自然灾害风险指数法
自然灾害风险是指未来一段时间内可能达到的灾害程度及其发生的可能性。公认的自然灾害风险是由四因子综合构成,即:致灾因子危险性、承灾体的暴露性及脆弱性、防灾减灾能力综合作用的结果[12],可用下面公式表达:
自然灾害风险指数=危险性×暴露性×脆弱性×防灾减灾能力1[JY](1)
2.1.2网格GIS技术
[JP+2]网格GIS技术是由现有的网格技术、空间信息技术、地理信息技术综合形成的空间信息管理与处理环境,是提高研究精度的重要工具[13]。目前,常用的网格划分方法为规则网格与不规则网格两种,网格精度(网格大小)受研究内容影响,样式比较灵活,是现代小尺度研究中常用的方法。本文将研究区按规则网格进行划分,网格大小为5 km×5 km,网格划分数量为 2 260个。其中各研究指标数据依据网格展布原理展布到研究区网格中。
2.2数据来源与处理
[JP+2]研究数据来源于哈尔滨市气象局,主要为历年降雨数据(2000年-2009年逐年降雨量),利用数学中频率计算方法计算得到研究区降雨频率;研究区地形数据空间分辨率90 m,来源于地球系统科学数据共享网STRM系统,包括DRM与遥感影像,其中下垫面基础数据是利用GIS数字化技术转化为矢量数据,作为研究区基础地理信息数据;生成的规则网格数据来源于ARCGIS软件自动生成,生成网格为矢量数据,具有对应的网格编号及其相应属性,利用ARCGIS软件中的叠加、相交等功能实现基础地理信息数据与研究区网格数据关联,使网格数据获取下垫面基础地理信息,以备后续研究使用;其它社会、经济等数据主要来源于《黑龙江省统计年鉴》,主要包括居民数量、人口密度、工业总产值、农林牧副渔总产量、小企业数量、受灾面积等,数据年份为2000年-2009年,按年份分别关联到每个网格中,为自然灾害风险指数计算提供数据基础。
3指标选取、模型建立与洪灾风险区划
3.1指标选取与格网化
首先,从洪灾形成的四因子角度出发,选取洪灾的危险性、脆弱性、暴露性及防灾减灾能力四个方面出发,进行初步筛选 [14];其次,在分析洪灾发生特点的基础上选取了10个副因子及18个指标数据;最后,利用指标数据空间展布方法将指标数据展布到网格中[15]。各指标数据均采用归一化方法进行处理,以避免数据单位不统一带来的计算不便,各因子权重利用层次分析法确定,指标体系与权重计算结果见表1。
3.2洪灾风险模型建立
本研究中的洪灾风险模型构建方法是采用四因子法与加权综合法构建,其中引入防灾减灾能力以体现洪灾风险综合评估中的重要环节,这与以往研究中从致灾因子的危险性、承灾体的暴露性与脆弱性三个方面构建洪灾风险评价模型方法有着本质区别。以自然灾害风险数学表达式与洪灾发生特点为基础,采用加权综合法及层次分析法,综合建立洪水灾害风险指数模型[1516]:
FFDR=(HWH)(EWE)(VWV)(0.1(1-a)R+a)[JY](2)
H=WH1XH1+WH2XH2+WH3XH3+WH4XH4+WH5XH5[JY](3)
E=WE1XE1+WE2XE2+WE3XE3+WE4XE4[JY](4)
V=WV1XV1+WV2XV2+WV3XV3+WV4XV4[JY](5)
R=WR1XR1+WR2XR2+WR3XR3+WR4XR4+WR5XR5[JY](6)
式中:FFDR表示洪灾风险指数,其值大小表征风险大小;WHi、WEi、WVi、WRi分别表示洪灾风险的危险性、暴露性、脆弱性及防灾减灾能力的权重值;H、E、V、R表示危险性、暴露性、脆弱性及防灾减灾能力值的大小。XHi、XEi、XVi、XRi分别代表各指标量化后的值。
3.3哈尔滨市区洪灾风险区划
[JP+2]利用建好的洪灾风险评价模型,实现了研究区洪灾风险评价,并将评价结果划分为五个等级,即:低风险、较低风险、中等风险、较高风险及高等风险,最高值为5,最低值为1[15]。研究区利用ARCGIS软件生成规则网格,利用叠置分析、关联分析等方法关联属性数据,并在洪灾风险指数计算的基础上,结合绘制的网格及专题地图制作功能,综合绘制哈尔滨市区2000年-2009年的洪灾风险指数及风险等级图(图1),以此分析哈尔滨市洪水灾害风险空间演变规律,为城市建设和可持续发展提供决策依据。
4哈尔滨市区洪灾风险空间演变模式分析
以上述研究结果为基础,利用ARCGIS中的空间分析功能,分析哈尔滨市2000年-2009年10年间的空间变化过程,包括哈尔滨市洪灾风险变化在任意两年间的风险变化模式,并对分析结果进行了总结,得出哈尔滨市洪灾风险在空间上的变化特征,并总结出洪灾风险空间演变模式分别为升高模式与降低模式,具体见表2。
风险升高模式中的边缘接触式较为明显的为2008年-2009年,出现在道外区中部,主要原因为在孕灾环境不变的情况下,承灾体增多导致洪灾风险将越来越大;内部突变演变模式出现在2000年-2001年,主要原因为道外区在偏南部的孕灾环境与承灾体都发生了变化,另外由于下垫面的道路变为沥青道路,一些绿地变为广场,导致下垫面渗透率减少、糙率变小及下垫面产汇流时间变短,加之承灾体数量增多,最终导致洪灾风险呈现内部突变式增长;而摆动式与跨越式洪灾风险增长模式主要发生在道里区和道外区,其原因是由于道里区和道外区承灾体增多,导致洪灾风险增大,但在下一年由于防灾减灾能力增加,反而导致洪灾风险变小。在洪灾风险降低模式[JP+1]原因,发现三种模式中导致洪灾风险降低的原因相似,都是发生在道里区和道外区,因道里区和道外区是哈尔滨老城区,其孕灾环境相对变化不大,承灾体变化也相对稳定,但政府部门防灾减灾能力逐年变强,导致道里区和道外区洪灾风险变小。上述洪灾风险演变模式在不同年份间因各地的孕灾环境、承灾体及防灾减灾能力变化不同,造成了道里区和道外区洪灾风险演变模式不同。
综上所述,洪灾风险大小变化能够体现不同年份间研究区孕灾环境、承灾体及防灾减灾能力的变化情况,该研究结果可为应急管理部门在不同年份间采取不同应急措施提供决策依据,同时也为掌握洪灾风险转移规律提供参考。
5结语
以5 km×5 km大小的网格作为洪灾风险评价单元,采用自然灾害指数法、层次分析法并结合GIS技术,实现了哈尔滨市区洪灾风险评价,并绘制了网格尺度下的哈尔滨市区2000年-2009年洪灾风险区划图,实现了哈尔滨市区洪水灾害风险演变模式归类。归类结果分为两种演变模式,其中升高模式包括边缘接触模式、内部突增模式、摆动模式和跨越模式;降低模式包括边缘退缩模式、内部突降模式和片状降低模式。由于研究中搜集的数据资料有限,且洪灾风险空间演变受人文、社会及经济等因素综合影响较大,因此,在进行指标数据空间网格展布时存在误差,需在今后的工作中寻求提高指标网格化精度的方法,更加精确的表达洪灾空间演变模式,即提高时间和空间上各数据分辨率,使洪灾风险演变模式归类更为精确。研究结果可为城市防洪规划、应急等方面提供决策依据。
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首先讨论一下环境与灾害的问题。以往的研究将环境问题与自然灾害是区别对待的。由于人类活动导致的各种环境污染或恶化称之为公害,而由于自然现象所引起的生命财产损失称为灾害。换言之,后者为"天灾",前者为"人祸"。从科学上划分,前者属"环境学",后者属"灾害学"。但是,随着人类科学技术的不断发展,人口的不断增加,人类活动对自然环境的压力越来越大,人类对环境影响的规模也日趋庞大,因而出现了广域环境问题。广域环境问题可以跨越国界、洲界,带有全球性特征。如由于人类从事工业生产而大量燃煤、燃油,排放CO2、SO2所产生的酸雨、全球温升以及臭氧层破坏等问题,即属于广域环境问题或称地球环境问题。广域环境问题的出现使得环境问题有可能诱发或转化为自然灾害,有时需要把环境与灾害放在一起去考察。如酸雨是一个大气环境问题,但它导致森林枯萎,土地沙化,水土流失加剧,河湖淤塞,而成为自然灾害。
人类活动对自然环境的干扰达到一定程度就可能演变为自然灾害。尽管这种干扰进程很慢,但累加到一定程度后就会显现出后果,如黄河流域的黄土高原,早在6000年前曾经被森林所覆盖,覆盖率高达69%,并随着人类活动的增加,逐渐成为古代社会政治、经济、文化中心。但近代大量的伐木、垦植,导致了森林的毁减,森林覆盖率仅6%,且水土流失量由古代的8亿吨/年增加到近代的15亿吨/年,黄河的淤积和泛滥愈演愈烈。
与洪水灾害关系更为密切的环境问题是森林锐减、围湖造田、人水争地等。森林减少使河流源头对雨水的涵养能力降低,河流洪水增大,同时水土流失加剧,河床淤塞,河道水位抬高;围湖造田使湖泊对洪水的调蓄能力降低,也将导致洪水漫溢。
至此,我们再来谈一下今年的长江洪水。就其成因来看,主要是天气形势所造成,雨区北移受阻,长期停滞在长江中下游流域,连续形成六次大洪峰,长江中下游干流水位居高不下。从降雨和洪水形态来看,与1954年洪水基本相近,但从宜昌至汉口段的干流水位来看,普遍高出1954年水位,有些地方高出1米多,其原因是复杂的,与水土流失、围湖造田、河势变化等当有一定关系。因此,比较客观地说,不能将今年长江洪水的发生归结于人类活动的影响,但干流水位的抬升与人类活动有密切的关系。
当然,通过今年长江洪水,我们可以总结出很多宝贵经验。但从根本上来说,我们要在人与自然的关系上进行认真的反思。五十年代以来,流行过"向大自然进军"、"征服自然"、"改造自然"等口号,人类凌驾于自然之上,任意改造自然,无节制索取,导致自然环境恶化,出现许多不可逆转的环境变异。而近代地球环境理论则倡导人类与自然协调发展,,主张"人类是地球的客人",人类要尊重自然,在自然所能允许的范围之内谋求人类的发展,由此提出了"社会可持续发展"的理论。从这一理论出发,要谋求人口、资源、环境协调统一的发展,在环境保护方面明确提出了要"保护生物多样性"。这些都要求人类要制约自己的活动,不能单一地把谋求人类发展作为唯一目标。
对灾害研究中几个问题的思考
试论地震预测预报的公关宣传策略
抗灾减灾效益估计方法探讨
影响上海地区热带气旋频数的预测水平评估
广义灾害、灾害链及其防治探讨
我国西部大开发中的沙漠化灾害防治研究
河北省沙尘暴特征及防治对策灾害学
地质环境与人身健康研究
甘肃临夏地区人工降雨气候背景分析
湖北四湖流域的洪涝灾害与景观生态建设
洞庭湖区洪涝灾害的地学因素与人为因素
美国企业备灾活动模式与影响因素分析
旱涝灾害的分形研究方法
北京城市灾害及新世纪安全战略
遥感图像在江苏镇江市滑坡调查中的应用灾害学
城市地震灾害紧急救助的时序特性分析
城市地质灾害及对策肖和平
洞庭湖区’99洪涝灾害后减灾战略的思考
簰洲湾’98决堤情况典型调查
环渤海地区地面沉降成因分析与对策研究
陕甘宁地区大震与大旱灾害链的讨论
欧洲危机研究学术共同体建设情况及危机研究进展
美国学术机构之国土安全研究及概念发展
美国灾害社会学:学术共同体演进及趋势
风险登记:提升我国社区风险管理效率的有效途径
我国应急管理系统末端脆弱性及其治理问题研究
县级政府应对重大自然灾害应急管理机制研究
决策论证与大型工程项目社会稳定风险化解
危机情景下政府危机信息的释放模式与策略研究
基于文本分析的甲型H1N1流感防控评估之比较研究
从灾难中学习:我国事故调查的反思与改进
国外农民抗争研究:学术传统及其争论
廉政风险科技防控系统的内生风险及治理
灾害与群体:基于社会脆弱性视角的国外研究述评
城市生命线地震后恢复曲线与恢复过程优化的影响因素分析
高架路桥的震害、震害原因及抗震措施
1999年我国主要气象灾害及异常气候事件
黑龙江省主要灾害成因及规律的探讨
地理信息系统技术在防灾减灾中的应用与前瞻
我国近期粮食生产的波动性及其与农业自然灾害发生状况的相关分析
灾害对我国国民经济的作用模式研究
城市火灾风险评价的指标体系设计
建立洪水灾情等级模型的实用方案
灾害发生的自组织性质探讨
基于均生函数的最优子集回归方法在江西雨季降水预测中的应用
社会组织在应急响应中的功能与角色——基于芦山地震的实证研究
志愿失灵、灾后志愿者身份建构和人际互动:一个微观的视角
从近几年的高考命题情况来看,有关本专题内容的试题侧重于对我国的自然灾害进行考查,主要涉及地质灾害、气象灾害、水文灾害等,包括成因、分布、危害、预防措施等内容。从试题呈现形式上看,该类试题主要以图表、文字材料呈现灾害的有关信息,并结合具有生活化、时代性特征的热点材料,考查学生区域定位、提取有效信息,以及运用所学知识分析问题、解决问题的能力,其目的是培养学生的忧患意识和提高防灾减灾的能力。从设问特点看,全国文综新课标卷中该类试题多为一问,其他单独命题省份的高考试卷中该类试题多为两问。预计2013年高考对本专题内容的考查将继续以社会生活中的热点材料切入,综合考查学生区域定位、提取有效信息、综合判断问题的技能。从考查形式上看,该类试题多以综合题的形式出现。
【重点剖析】
一、自然灾害与人类活动
1.自然灾害及其影响
方法点拨:判断一些现象或事件是否属于自然灾害,关键是看其是否以自然变异为诱因,是否有人、财等承灾体。
2.自然灾害危害程度的地域差异与表现形式
强调:一定灾害强度下,防灾抗灾能力强,有利于减少灾害损失。经济发展水平高,意味着单位面积的经济密度大,灾害损失的绝对数量也大,但这些地区生产自救能力强,灾后恢复较快,灾害损失的相对数量小。而那些经济发展水平低且防灾抗灾能力弱的地区易受灾,受灾后经济损失绝对数量小、相对数量大,缺乏自救和快速恢复的能力。
二、主要自然灾害的成因、分布
1.主要自然灾害的成因、分布、影响
自然
灾害
类型分布成因影响典型灾害气象灾害热带气旋孟加拉湾北部及沿海、中国东南沿海、日本和东南亚国家、加勒比海和美国东部海岸广阔的温暖洋面(热带、副热带);充足的水汽;下热上冷的大气层狂风、暴雨、风暴潮干旱:渐发性,降水不稳定的干旱半干旱区
寒潮:北半球中高纬度地区的深秋到初春地质灾害地震地中海―喜马拉雅地带和环太平洋地带岩层断裂或错位,地球内部能量的急剧释放建筑物遭破坏、交通线路中断、人员伤亡等滑坡和泥石流:山区,危害极大水文灾害洪涝中低纬度,河流中下游地区强降水形成洪水,排水不畅,积水形成涝渍淹没农田、村庄、道路等热带风暴潮:由台风引起,来势猛、破坏力强
温带风暴潮:增势相对平缓生物灾害病害农作物分布区、森林分布区与作物所处环境有关农作物、树木染病枯死虫灾(松材线虫最具危险性)、鼠灾(重灾区是农田、牧场及森林区)(1)台风、飓风都属于热带气旋中强度最强的一级。西北太平洋上热带气旋中心附近最大风力在12级及以上的称为台风,印度洋、大西洋及太平洋东岸的称为飓风。
(2)自然灾害并非百害而无一利,要注意其“功效”。洪水泛滥能带来肥沃的土壤;台风能缓解长江中下游地区的伏旱;地壳运动活跃的地方多地热能和温泉;火山灰富含矿物质,能形成肥沃的土壤等。
2.世界两大自然灾害带的分布
灾害带主要的自然灾害太平洋沿岸几百千米宽的自然灾害带火山、地震、台风、海啸、风暴潮北纬20°~50°之间的环球自然灾害带水旱、风暴潮、台风、地质灾害(滑坡、泥石流)3.人类活动对自然灾害的影响
三、我国的主要自然灾害
1.我国主要气象灾害的比较
台风干旱寒潮时间夏秋季节华北地区春旱3~5月,长江中下游地区伏旱7~8月冬半年,春秋季节危害大分布东南沿海我国西北地区、华北地区、长江中下游地区除青藏、滇南以外的广大地区成因热带、副热带海区强烈发展的热带气旋长期无降水或降水异常偏少强冷空气迅速入侵造成大范围的剧烈降温灾害
特点强风、特大暴雨、风暴潮给生命财产带来危害空气干燥,土壤缺水,粮食减产,人畜饮水困难强降温、大风、雪灾,影响范围大,使农作物受冻害防御
措施加强预报,营造沿海防护林,提高公众防灾意识保护生态环境,节约用水,营造防护林,加强农田水利基础设施建设,发展旱作农业加强预报,作好防寒准备2.我国主要地质灾害比较
泥石流(滑坡)地震火山分布
规律山区。坡陡谷深、岩石破碎、植被覆盖率低、暴雨骤降或冰雪融水迅速汇集主要集中分布在环太平洋和地中海―喜马拉雅地带主要分布在环太平洋地带,地中海和东非的火山带,大西洋洋底典型
地区青藏高原边缘山区,如云南、四川西部,低山丘陵与平原交界处也会出现①东部沿海地区处在环太平洋地震带上
②、云南处在地中海―喜马拉雅地震带上山西大同附近――死火山群;长白山、白头山、黑龙江省五大连池――休眠火山;台湾大屯火山群七星山――活火山3.我国的生物灾害比较
生物
灾害虫害鼠害病害类型①常见的农作物虫害有:蝗虫、黏虫、水稻螟虫、棉铃虫等。其中危害最大的是蝗虫
②常见的森林虫害有松材线虫、松毛虫、杨树蛀干害虫、泡桐大袋蛾等。其中松材线虫是世界上最具危险性的森林虫害,被列为国际、国内重大检疫对象亚洲东部喜湿鼠类危害区
亚洲中部耐旱鼠类危害区常见的农作物病害有:稻瘟病、小麦锈病、棉花枯萎病、烟草炭疽病等
常见的森林病害有:杨树烂皮病、松疱锈病、溶叶病、泡桐丛枝病等原因①有适宜繁殖的气候条件
②自然或人为因素造成的天敌减少等①气候变化等造成的不良环境使得作物对病害的抵抗能力降低
②外来病原体入侵也是病害流行的主要原因危害导致农作物减产、林木生长量减少、森林枯死,其不仅对我国森林工业造成极大损失,而且对森林生态功能造成严重破坏害鼠啃食植株,在地下打洞,危害植物根系,使农业减产,森林草地遭到破坏病害使农作物、树木染病枯萎甚至死株,导致大面积农田、森林被毁坏防御
措施农药灭虫;投放天敌;人工诱捕;加强检疫,阻止有害生物进入国门4.我国的水文灾害比较
(1)我国的洪涝灾害比较。
类型洪水来源主要分布地区发生时间暴雨
洪水主要是台风、锋面等带来的暴雨东部季风区各大江河的中下游平原与暴雨的时空分布高度一致,在东部季风区,暴雨集中发生在每年的4~9月,并自南向北推移融雪
洪水由积雪融水和冰川融水形成的洪水主要分布在我国西北和东北山区受气温升高制约,融雪洪水一般发生在每年的4~5月,冰川融水形成的洪水主要发生在7~8月冰凌
洪水冰凌堵塞河道主要发生在黄河上游的宁夏、内蒙古河段和部分下游河段,松花江部分河段主要发生在河流封冻和解冻的季节学法指导:洪水的形成还与流域的汇水速度和河道的排水速度有关。当流域的汇水速度大于河道的排水速度时,就容易形成洪水;反之则不会形成洪水。流域的汇水速度与流域的地面坡度、土壤含水量、植被覆盖率等有关;河道排水速度与河谷弯曲程度、通畅程度、纵向坡度等因素有关。
(2)我国的风暴潮比较。
类型发生季节发生地区特点主要危害台风引起的风暴潮多在夏秋季节台风鼎盛时期东南沿海,其中长江口、钱塘江口、珠江三角洲、台湾、海南等地受灾最为严重来势猛、速度快、强度大、破坏力强温带风暴潮春秋季节我国北方沿海地区增水过程相对平缓不仅毁坏船只,而且破坏房屋、农田、海堤以及码头、港口等工程设施,并造成不同程度的人员伤亡。受灾体的价值越高,造成的损失越大5.我国自然灾害多发的原因
(1)特殊的地理位置。我国处在两大自然灾害带的交汇处,一是环太平洋灾害带,处在太平洋板块和其他板块的交界处,地壳不稳定,是灾害点位最多的地区。二是北半球中纬度灾害带,沿地中海―喜马拉雅一带灾害点位密集。
(2)强烈的地壳运动。我国处在太平洋板块和亚欧板块的交界处,地壳运动活跃。
(3)多山的地貌。我国2/3的面积是山区,地貌类型复杂多样。
(4)受不稳定的季风环流控制。季风气候不稳定,尤其是夏威夷高压势力的大小及位置的移动常导致我国频繁发生旱涝灾害。
6.我国西南地区地质灾害多发的原因
强调:西南地区最常发生的地质灾害为地震、滑坡、泥石流,而这些灾害存在着密切的联系,再加上这里气候和地形的特点,就形成了多种地质灾害群发的特点。
7.长江流域水文灾害多发的原因
强调:我国长江流域水文灾害多发的原因既有自然因素,又有人为因素。虽然人类难以改变自然规律,但我们可以从减少人为不合理的开发利用、降低生态环境脆弱性等方面减轻灾情。人类的合理活动,如生物措施(植树种草)、工程措施(修建水库,打坝淤地)、保护水域和合理利用土地等,都能最大程度地减少洪水灾害的威胁。
8.华北地区气象灾害多发的原因
强调:华北地区地处我国北方,属于温带季风气候,由于夏季风强弱不定,从而使得降水的年际、季节变化都很大,因此,旱涝灾害频发。再加上距离冬季风源地较近,地势平坦,冬春季节强劲的冬季风也带来了多种灾害。所以,该地区的灾害主要是由气象灾害造成的。
【强化训练】
1.2012年1月底,亚欧大陆遭遇了寒冷天气袭击。下图为有关此新闻报道的图片。读图,回答下列问题。
指出本次极寒天气可能给遇灾国家或地区带来的危害,以及政府部门应采取的措施。
2.阅读材料,回答下列问题。
材料一我国某省区农业虫害发生地和≥10℃积温等值线分布图。
材料二材料一图所示省区是我国农作物病虫害较严重的地区,小麦吸浆虫和稻瘟病是该省重要病害之一,其中长期连阴雨、长期灌深水是稻瘟病发病的重要原因之一。
(1)描述该省农业虫害的主要分布特点。
(2)说出该省南部主要的农业病虫害类型,并说明该病虫害发生的气象原因。
3.读长江中下游地区2011年春夏季节降水比较图,完成下列问题。
说明:图中“平均值”为1971~2011年该季节降水量平均值。
(1)结合图示,分析2011年长江中下游地区曾发生过哪些自然灾害。
(2)在长江中下游的山地丘陵地区,上题所指自然灾害会带来哪些次生灾害?
4.我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一,灾害种类多、分布地域广、发生频率高、造成损失大。读各类自然灾害对农业损失面积比例图,回答问题。
(1)从各类自然灾害对农业损失面积比例图上可以看出:危害我国农业生产最严重的自然灾害是和。形成这两种灾害的自然原因是什么?
(2)自然灾害对我国农业造成的损失较为严重,请从防灾减灾方面对我国农业的发展提出建议。
5.下图为我国三类地区的划分图。读图,回答下列问题。
(1)请说出“一类地区”多发的两种不同类型的自然灾害,并分析其产生的自然原因。
(2)总结我国“三类地区”的区域分布特点,并分析其经济损失相对较小的原因。
6.阅读图文材料,回答下列问题。
材料我国是世界上地震灾害最严重的国家之一,发生在我国的地震约占全球大陆地震发生次数的1/3,地震死亡人数约占全球的1/2。除贵州、浙江两省外,其他各省级行政区都发生过6级以上的强震,但是各省(市、区)之间地震灾害发生的情况仍有很大的差异。上图显示了我国各省(市、区)地震灾害风险程度的差异。
(1)说出我国地震灾害风险等级的区域分布特点并简述其主要原因。
(2)我国应采取哪些措施以“缩小”地震灾情?
7.我国是一个多山的国家,也是世界上泥石流灾情最严重的国家之一。分析材料,回答下列问题。
材料一中国泥石流分布图。
材料二中国泥石流成因的地域差异。
区域成因类型特点青藏高原东
南部山地冰川泥石流规模巨大,频繁而猛烈川滇山地降雨泥石流较频繁,与人类活动密切相关黄土高原暴雨激发的泥石流频率、规模、强度均不及山区泥石流华北和东北
山地暴雨引发的泥石流频率低,但规模大且来势凶猛(1)分析黄土高原泥石流形成的主要原因。
(2)我国泥石流多发于哪一季节?其原因是什么?
参考答案:
1.危害:危害人体健康,造成人员死亡;破坏电力设施;阻断交通;造成能源供应紧张;农业生产遭受低温冻害等。措施:加强天气预报,提前寒潮预警信息;完善救援机制,备足救援物资;加强防灾减灾宣传等。
2.(1)集中分布于4800~5200(≥10℃积温)等值线之间;中东部多,北部、西部少。
(2)类型:稻瘟病。原因:稻瘟病发生时气候温暖,阴雨连绵,光照不足。(答出两点即可)
3.(1)春季降水大幅减少,导致该地区出现严重干旱灾害;夏季降水大幅增加,导致该地区出现严重洪涝灾害。
(2)春季干旱易引发火灾(虫灾)。夏季暴雨易引发水土流失,土壤肥力降低;夏季暴雨冲刷导致滑坡、泥石流灾害。
4.(1)干旱洪涝原因:我国主要是季风气候,季风不稳定,降水变率大,容易引起旱涝灾害。
(2)加强农田水利基础设施建设,大规模建设旱涝保收高标准农田;加大农业防灾减灾的科技投入,开发抗灾能力强的新品种。
5.(1)地震:处在亚欧板块和印度洋板块的交界处,地壳运动活跃,地震频繁。滑坡和泥石流:山区面积广大,地表起伏大;夏季多暴雨;植被覆盖率低;地壳运动活跃,地表物质破碎。(西北干旱:距海遥远,高山阻挡,天然降水少)
(2)主要分布在东部沿海地区。原因:属于经济发达地区,由于人口多,经济总量高,抗灾减灾的基础雄厚,抗灾能力强,灾害对该地区危害程度较低,所以自然灾害的直接经济损失相对较小。
6.(1)分布特点:我国地震灾害风险等级的地区分布不均,中西部地区地震灾害风险大于东部地区。主要原因:我国西部地区处于地中海―喜马拉雅地震带,而我国东部大部分地区抗灾能力强。
(2)加强地震监测与预报;采取有效的避震措施;增强房屋等建筑物的抗震性;增强抗震意识;提高震后救灾应急能力等。(答出两点即可)
鳌江是浙江省水系之一,干流全长90km,流域面积1530.7km2,分为北港和南港两个流域,其中北港流域面积806.0km2。
该流域属亚热带季风气候,降雨充沛。多年平均降雨量1768mm,顺溪南雁一带是降雨中心,年均降雨量2125mm,最高年份(1960年)达到3351mm。流域洪水主要由梅雨和台风雨造成。据埭头水文站实测资料分析,多年平均径流量16.3m3/s,最大洪峰3680m3/s(2005年)。根据鳌江水文站潮位观测资料分析,最低潮位-2.32m,最位5.04m(2002年),最大潮差6.41m。鳌江潮水的顶托作用可以影响到水头镇。
根据《鳌江流域防洪规划报告》,鳌江流域防洪治理按照“上蓄、中疏、下排”的原则进行。提出解决流域中、下游的防洪问题措施主要有:一期工程上游兴建顺溪水库、岳溪水库并结合下游防洪堤、河道拓浚、整治等工程,使水头达到5年一遇防洪标准要求,使麻步以下防洪标准提高到20年一遇。远期兴建南雁水库,使水头镇防洪标准提高到20年一遇。
2建设顺溪水库是鳌江流域防洪的迫切需要
2.1北港流域洪涝灾害成因
2.1.1水文气象因素鳌江北港流域地处浙江省东南沿海,每年夏季7~9月,受台风活动影响,常造成暴雨洪灾。自1951~2000年受台风影响的有108次,平均每年2.2次。其中灾害较重的台(水)灾有47次,年均近1次。1960年、1990年和1994年是台风造成灾害最为严重的年份。2003年以来受灾情况尤其严重,2004年的“云娜”和2005年的“海棠”、“泰利”及2006年的“碧利斯”、“桑美”等台风都对平阳北港流域造成严重影响。
2.1.2地形、地貌因素上游顺溪为暴雨中心,山高坡陡,加上水头镇以下地势低洼,附近有闹村、凤卧、鹤溪三条支流汇入,麻步以上集水面积614km2,其中山区566km2,占92%,造成洪峰重叠。由于河道弯曲,河床淤积抬高,洪水不能归槽,造成漫滩行洪,泛滥成灾。下游受潮水顶托和萧江水闸、朱家站水闸等下泄洪水影响,排水不畅。
2.1.3城镇规模扩大,天然滞洪区域缩减九十年代中、后期,水头镇各项建设迅速发展,土地使用价值不断提高,工厂、居民沿江建房,特别是一些大型、重要的建设,如金凤中学、制革中心污水处理厂一期工程等,给水头镇该段河道的开拓疏浚与筑堤带来极大困难。水头镇上游人类活动,水土流失,抬高了河床的淤积高程,缩少了过水断面,使得水头镇的防洪现状更加严峻。现在水头镇甚至达到了一年几淹的状况。
2.1.4缺乏流域性的蓄洪控制工程由于建国以来,鳌江流域水利治理的重点放在南港流域,北港流域上游无控制性拦蓄工程,防洪工程很少。鳌江上游仅有小型水库;河道堤防也很少,埭头、溪南等地有保护村镇堤防13km,詹家桥~岱口左右岸各有堤防20km(堤顶高程7.5m)。鳌江下游河口北岸有江堤21km,按抵御50~100年一遇防潮标准建设。鳌江干流,北港的麻步~水头河段,长18.8km,两岸无堤,沿岸耕地6.27万亩、人口12万人,防洪能力极低。
2.2北港洪水灾害对社会经济的影响北港流域洪涝灾害频繁,建国以来,受台风影响的平均每年2.2次。流域内发生大灾平均1年一次。1960年、1990年、1994年、2004年、2005年和2006年是台风造成灾害最为严重的年份。如1994年共遇三次暴雨,每次降雨量300mm左右,使北港流域山洪暴发。水头、南湖、麻步等乡镇水位猛涨,水头镇最大积水水深达4.0m。全县全年累计洪灾损失近5.0亿元。1996年8号台风全县又造成经济损失2.03亿元。2003年以来受灾情况尤其严重,2004年的“云娜”和2005年的“海棠”、“泰利”及2006年的“碧利斯”、“桑美”等台风都是近10年来少见的台风。
历史上鳌江干流最大流量为1853年7月25日,埭头站洪峰5930m3/s。建国以后最大洪水,据温州市水电设计院《鳌江北港流域水利规划》,1960年8月8日~10日,全流域三日降雨521.4mm(其中埭头以上607.3mm,埭头以下371.4mm,南港452.3mm,是建国以来最大暴雨,但是此年埭头站没有实测最大洪峰资料。
建国以来第二大洪水,为2005年13号"泰利"台风暴雨形成的洪水。于9月1日在福建莆田平海镇登陆,受这次台风影响,浙江省从8月31日8时开始降雨,至9月3日8时降雨基本结束,暴雨中心位于温州文成、泰顺一带,单站过程降水量最大值为泰顺外洋604.8mm。文成县、泰顺县、平阳县所辖区域面平均降水量分别为336.5mm、336.0mm、224.0mm,平阳县维新乡513.2mm,水头镇168mm,南雁镇341.2mm。鳌江流域埭头站洪峰、水位均为历史实测最大。埭头站实测最高洪水位19.78m,最大洪峰流量3900m3/s。平阳县受灾人员达43.24万人,被困人员达21.23万人;倒塌房屋806间、损坏6835间;农作物受灾面积16.3万亩,其中西部山区单季稻6万亩左右绝收,平原地区晚稻2万亩左右绝收;道路路基冲垮34km、通讯线路损坏46km。北港地区的工农业遭受了毁灭性的打击。全县直接经济损失达8.231亿元,其中水利设施直接经济损失1.263亿元,农林牧渔业直接经济损失0.82亿元,工业交通运输业直接经济损失5.52亿元。
2006年的8号强
台风“桑美”是近50年来强度最强的一次台风,登陆时最大风力14级,降雨量最大达250mm,强风、强降水使平阳县遭受了特大暴风雨的袭击,造成巨大破坏。据初步统计,全县受灾人口70万多人,受洪水围困人员25万多人,因灾受伤14人,倒塌房屋4963间,直接经济损失9.534亿元。其中水利设施损失约0.9亿元,损坏山塘4座,冲毁小山塘1座。损坏标准堤2km,损坏堤防58km,损坏引水渠道31km,损坏机房泵站92座,损坏水闸、旱闸65座,损坏水文设施13个,损坏桥涵28座。
台风洪水一年几遇,洪水灾害严重影响了当地人民群众的生产生活。特别是水头镇是平阳县的经济强镇,由于特殊的地理位置,洪涝灾害是其经济社会进一步发展的主要制约因素。
3建设顺溪水库是鳌江北港流域灌溉供水的需要
根据2003年完成的《平阳县城镇供水水源规划》,平阳县鳌江流域沿海平原缺水类型主要为水质型缺水,枯水年份兼有工程性缺水。北港流域山区水资源丰沛,缺水类型属于工程性缺水。邻近流域飞云江上的珊溪水利枢纽和赵山渡引水工程已经建成,平阳县配套的输水渠系已经基本建设完成。珊溪水库水质符合国家地面水环境质量标准Ⅱ类水标准,是理想的城镇供水水源。根据平阳县人民政府“平政〔2004〕77号”文件《平阳县人民政府关于向珊溪引供水工程引水的报告》,平阳县从珊溪引水的需水规模40万m3/d,供水范围为沿海平原(瑞平平原和鳌江平原)的城镇,主要包括县城昆阳镇、鳌江镇。顺溪水库和五十丈引水工程水源水质较好,符合饮用水水源标准,主要解决用于鳌江北港干流两岸的城乡供水。
作为平阳县目前最大的灌溉工程——北港引水工程,依靠堰坝拦取河川径流,灌溉蒲潭堰下游北港两岸4.3万亩农田,干旱年和干旱期缺水现象也较为严重,灌溉保证率低。农业生产迫切需要有一定规模的蓄水工程提供灌溉水源。
降水的时空分配不均及水源调蓄工程缺少使北港流域的水资源利用程度较低,加上下游工业生产的发展带来的水质日趋恶化,致使可供水量难以满足生产、生活的用水需求。而随着平阳县经济发展和城市化程度的提高,下游城镇的供水紧缺问题也日益突出。寻找洁净稳定的城镇供水水源已成为当务之急。
4合理开发水力资源的需求