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【關(guān)鍵詞】水災(zāi)成因;減災(zāi)措施
中圖分類號:TV87 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-0278(2013)04-129-01
在自然災(zāi)害頻發(fā)之際,如何將暴雨、大潮等自然現(xiàn)象造成的災(zāi)害降到最低程度,又一次成為我們迫切要解決的重大課題。因此,文章對水災(zāi)成因做了一些分析,并根據(jù)實(shí)際情況及水利發(fā)展的實(shí)踐,對減災(zāi)措施進(jìn)行了探索。
一、我國水災(zāi)成因分析
(一)我國水資源分布不均勻
我國幅員遼闊,河流眾多,降水在季節(jié)分布上,很不均勻。我國大部地區(qū)夏秋多雨、多洪澇。全年的降水量大部集中在夏季濕潤高溫的時(shí)期,且多以暴雨形式出現(xiàn),所以容易形成洪澇災(zāi)害。
(二)河流出現(xiàn)嚴(yán)重的不通暢現(xiàn)象
在我國近幾十年的迅速發(fā)展中,一些主要江河由于各種人類活動,其自然功能正在或已經(jīng)退化。很多河流失去有關(guān)通航方面的治理,進(jìn)而引發(fā)了嚴(yán)重的河流不通暢問題。在很多的城區(qū),一些防水工程已經(jīng)有部分老化,其抵御洪水的能力幾乎為零,一旦連連暴雨,洪水淹城則不可避免。
(三)防洪澇潮能力弱
我國多數(shù)城市防洪工程還在建設(shè)之中,許多城鎮(zhèn)防洪標(biāo)準(zhǔn)還很低,且病險(xiǎn)水庫不斷出現(xiàn),如遇到臺風(fēng)暴雨,險(xiǎn)象環(huán)生,很難發(fā)揮其防洪作用。由于城市化建設(shè),滲水性能良好的土地大大減少,加上城市排水系統(tǒng)還不夠不完善,地面徑流增加,積水難以排放,容易積澇成災(zāi)。此外測報(bào)和預(yù)警還不能完全達(dá)到及時(shí)、準(zhǔn)確的要求,在防災(zāi)減災(zāi)中往往起不到預(yù)期的作用。
(四)我國天然湖泊及濕地面積迅速減少
資料顯示,中國現(xiàn)存濕地總面積雖然居亞洲首位,占到國土面積的3.77%,但這個(gè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全球濕地面積占陸地總面積的6%的平均水平。眾所周知,天然湖泊對江河的水位具有調(diào)節(jié)能力,濕地有很強(qiáng)的蓄水防旱等能力?,F(xiàn)在湖泊和濕地面積的迅速減少,嚴(yán)重的降低了江河抵抗洪水的能力。
二、減災(zāi)措施探索
根據(jù)以上的分析,我國水災(zāi)原因包括自然原因和人為原因,完全消除水的災(zāi)害是不可能的,我們只能以最大的努力把水災(zāi)損失減少到最低程度。
(一)加強(qiáng)水利基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與維護(hù)
我國從1949年建國以來,就一直很注重水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),尤其是對大江大河的治理,但從近兩三年洪水爆發(fā)的集中點(diǎn)看,我國對中小河流的治理還有不足,水利設(shè)施陳舊,防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低。因此,要進(jìn)一步加強(qiáng)中小河流的水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),對病險(xiǎn)水庫等科學(xué)選擇工程加固方案,適時(shí)對一些消除了病情險(xiǎn)情的水庫進(jìn)行加高加固擴(kuò)容,增強(qiáng)蓄防洪能力,并每年定期進(jìn)行檢查,特別要汛前排查,防范于未然。
(二)逐步完善防洪減災(zāi)體系
針對河流所在的地區(qū)應(yīng)采取不同的措施,逐步完善防洪體系。例如,在具有山區(qū)特點(diǎn)的河流,以工程措施為主,采取修建中小水庫、淤地壩、堤防護(hù)坡等多種形式,但要防止盲目修建堤防,以免抬高洪水位,加重水災(zāi);由山區(qū)進(jìn)入丘陵平原區(qū)的河流,宜采取以生物措施為主的治理方式,退耕還林,植樹種草,穩(wěn)定河道,保護(hù)兩岸土地資源;處于平原區(qū)的河流,可采取生物措施與工程措施相結(jié)合的河道治理方針。同時(shí),要進(jìn)一步加強(qiáng)洪水預(yù)報(bào)、預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè),以便盡可能地降低洪災(zāi)損失。
(三)在流域內(nèi)開展水土保持工作
盡管我國近幾十年植樹造林工作取得了輝煌的成果,但總體來說,水土流失現(xiàn)象仍然很嚴(yán)重。在流域內(nèi)開展水土保持工作,增加淺層土壤的蓄水能力,可以延緩地面徑流,減輕水土流失,削減河道洪峰洪量和含沙量。該措施對減緩中等強(qiáng)度洪水的作用非常顯著,對于高強(qiáng)度的暴雨洪水,雖作用減弱,但仍有削峰滯洪作用。
(四)恢復(fù)湖泊對洪水的調(diào)節(jié)能力和濕地的蓄水能力
內(nèi)陸湖泊具有調(diào)節(jié)江河流量的作用,有利于生態(tài)平衡。因此,要以維護(hù)湖泊生命健康和建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會為目標(biāo),以預(yù)防保護(hù)、綜合治理、生態(tài)修復(fù)相結(jié)合,實(shí)施嚴(yán)格的水資源管理制度,科學(xué)合理地開發(fā)利用湖泊資源,嚴(yán)格規(guī)范和約束人類不合理的活動,遏制湖泊萎縮和退化趨勢,全面改善湖泊生態(tài)系統(tǒng),讓湖泊休養(yǎng)生息,恢復(fù)生機(jī)。同時(shí)加強(qiáng)保護(hù)濕地生態(tài)系統(tǒng),遏制其迅速減少勢頭。
【關(guān)鍵詞】公路工程;路基;水毀;防治措施
隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,人們生活水平不斷提高,對交通運(yùn)輸事業(yè)的建設(shè)也提出了越來越高的要求。在公路建設(shè)中,在一些容易受到洪水災(zāi)害的路段,受到各方面因素的影響,公路路基容易發(fā)生水毀的情況,水毀會導(dǎo)致公路的使用功能受到嚴(yán)重影響,甚至還有可能造成交通中斷,并發(fā)生嚴(yán)重的安全事故,因此必須對此予以高度重視。
1 公路水毀的類型與成因
公路建筑在使用的過程中,受到水力的影響,可以遭受水毀與水害。其中水毀指的是受到洪水沖擊而發(fā)生不同程度的損壞,而水害則是由于洪水造成的經(jīng)濟(jì)損失。造成公路水害的主要原因包括一些幾方面:由于洪水淹沒導(dǎo)致公路交通阻斷;小橋涵、由于泥沙堵塞導(dǎo)致路基邊溝堵塞,如果不疏通將會造成嚴(yán)重后果;隨著泥沙的淤積導(dǎo)致道路不暢。而公路水毀就表現(xiàn)形式而言,具體包括路基沉陷、路基坍塌、橋涵破壞以及防護(hù)與加固工程損壞等四種,具體闡述如下:
1.1 路基沉陷
路基沉陷指的是垂直方向上的路基發(fā)生嚴(yán)重的沉降,并發(fā)生不均勻的下陷,導(dǎo)致局部路段的基層遭到破壞,進(jìn)而損壞路面,影響公路的使用功能。例如水泥混凝土路面短板、瀝青混凝土路面坑槽、龜裂等等,這些病害會導(dǎo)致路面性質(zhì)質(zhì)量下降,對行車安全造成不良的影響,情況嚴(yán)重時(shí)還會導(dǎo)致交通阻斷。關(guān)于路基沉陷的主要原因,具體有:
第一,填方路段沒有選擇合適的材料,在施工過程中碾壓厚度過大,壓實(shí)度不足;第二,沒有選擇合理的路基結(jié)構(gòu)組合,存在嚴(yán)重的彎沉現(xiàn)象,路面的防水性能偏低,路基有雨、雪水的深入;第三,沒有采用合理的路基排水措施,導(dǎo)致積水產(chǎn)生于路面與邊溝;第四,排水與防護(hù)措施不到位。
1.2 路基坍塌
路基坍塌指的是路基土體后者沿線山體受到水的作用而軟化,有的邊坡坡度較大,并且沒有支撐,對于這種情況,由于自身重量產(chǎn)生了大于粘接力與摩擦力的剪切力,進(jìn)而導(dǎo)致土體沿著松動面下墜并散開。路基坍塌會對路基的整體性造成破壞,使路面的通車功能受到不利影響,情況嚴(yán)重時(shí)還會中斷交通,這種水毀病害造成的影響比較嚴(yán)重,其成因主要包括包括以下幾方面:
第一,排水措施不合理,導(dǎo)致路基受到?jīng)_刷的可能性較高;第二,路基邊坡圖紙松軟,坡度過陡,并且一些防護(hù)措施也不到位,例如擋土墻等等;第三,路基土質(zhì)差,巖石受到嚴(yán)重的風(fēng)化作用,一旦受到水的影響就會出現(xiàn)軟化的情況。
1.3 橋涵破壞
橋涵破壞指的是在爆發(fā)山洪的情況下,由于洪水的沖擊導(dǎo)致橋基被沖刷淘空,進(jìn)而導(dǎo)致橋梁穩(wěn)定性受到破壞,或者損毀涵洞。關(guān)于橋涵破壞的成因,具體包括以下幾點(diǎn):
第一,沒有選擇正確的涵洞,或者涵洞孔徑偏小,導(dǎo)致排洪要求得不到滿足;第二,沒有處理好涵洞進(jìn)口,在進(jìn)行泄洪的過程中導(dǎo)致導(dǎo)致洪水的流向發(fā)生偏差。
2 水毀路基穩(wěn)定性的影響因素
2.1 孕災(zāi)環(huán)境
孕災(zāi)環(huán)境就是指產(chǎn)生洪水災(zāi)害的環(huán)境需要的必要條件,具體主要分為兩種,即自然條件與社會經(jīng)濟(jì)條件。自然條件主要有氣候、地址、地貌地形、水文特征以及植被等因素;社會經(jīng)濟(jì)條件則有人口密度、城鎮(zhèn)與工業(yè)設(shè)施分布情況以及社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平等。受到這些因素的影響,使得路基穩(wěn)定性遭到損壞,進(jìn)而影響公路的使用效率。
2.2 致災(zāi)因素
公路路基水毀災(zāi)害主要是由于洪水引起的,因此,公路路基水毀致災(zāi)因素與洪水災(zāi)害因素有著很大的關(guān)聯(lián)。通常通過洪水災(zāi)害的類型與劇烈程度來反映這些因素。例如水災(zāi)類型、水災(zāi)規(guī)模、水災(zāi)強(qiáng)度、水災(zāi)波及到的范圍以及水災(zāi)等級等等。
2.3 承災(zāi)體
在公路工程建設(shè)中,路基與防護(hù)工程是主要的承災(zāi)體。如果發(fā)生水毀,那么就會嚴(yán)重影響到公路路基的穩(wěn)定性,并且導(dǎo)致其發(fā)生不同程度的損壞。而路基自身穩(wěn)定性不足以及防護(hù)工程不到位則是公路工程水毀發(fā)生的直接原因。
3 公路路基水毀防治措施
3.1 路基沉陷防治措施
關(guān)于公路路基沉陷的防治措施,具體有:第一,對于相對軟弱的地基,如果需要進(jìn)行公路工程建設(shè),在修建公路的過程中就必須采取加固措施來提高路基的穩(wěn)固性。具體方法有換土法、摻石灰法、石灰樁法等等,這些加固方法能夠有效提高路基強(qiáng)度,并于設(shè)計(jì)要求相符合;第二,在路基設(shè)計(jì)的過程中,對于采用不同透水性的土的填筑方式是極不合理的,在路基填筑中應(yīng)采用具有良好級配的砂性土,如果在路基填筑中的確需要使用不同透水性的土,那么應(yīng)在路基填筑下層選擇具有較強(qiáng)透水性的土,而上層則采用透水性不強(qiáng)的土;第三,沿河路堤、河灘路以及橋頭引導(dǎo)等部分由于受到水的長期侵蝕,因此必須采取一定的防護(hù)措施,例如設(shè)置堤岸、護(hù)坡等等。
3.2 路基坍塌的防治措施
關(guān)于路基坍塌的防治措施,具體有:第一,山區(qū)公路使路基坍塌的高發(fā)區(qū),對于這些公路建設(shè),應(yīng)在選擇路線時(shí)盡量避開水文地質(zhì)不良的地段,并且為了減少路基外側(cè)填方,最好采用臺口式路基;第二,必須在路塹進(jìn)行邊溝的設(shè)置,如果路塹比較場,那么可以進(jìn)行縱坡的設(shè)置,如果需要較大的縱坡,并且可能受到?jīng)_刷的影響,那就要采取加固加深措施,或者采用跌水急流槽等設(shè)施;第三,對于開挖段或者半開挖段,必須確保兩側(cè)山體坡度開挖到位,如果情況允許,就要進(jìn)行碎落臺的設(shè)置,這些地址不良的路段并需采用一定的防護(hù)措施,例如噴鋪加固,如此才能夠使山體滑坡以及泥石流等災(zāi)害得到有效防止。
3.3 橋涵破壞的防治措施
關(guān)于路基坍塌的防治措施,具體有:第一,如果是山區(qū)沿溪線公路,通常每個(gè)一段距離就需要進(jìn)行涵洞的設(shè)置,這個(gè)距離大約為300m,一般情況下,需要在凹入曲線頂部以及縱坡的陡緩邊坡處進(jìn)行設(shè)置,此外,涵洞還應(yīng)設(shè)置在穿越村莊的路段,以此才能夠使村莊地面排水得以實(shí)現(xiàn)。對于直徑超過100cm的鋼筋混凝土管涵以及墻身高超過100cm的鋼筋混凝土板涵,也需要設(shè)置涵洞。針對山區(qū)公路,設(shè)置涵洞是為了實(shí)現(xiàn)正常排水,同時(shí)還有輸沙的目的,對于涵洞孔徑過小,或者是被流沙與雜物堵塞,采用人工清淤的方法往往難度較大,并且還會減弱涵洞的排水功能,如果爆發(fā)山洪,就很有可能沖毀涵洞;第二,橋梁建設(shè)除了需要保障其安全性,還需要對水流情況進(jìn)行考察與分析,進(jìn)行導(dǎo)流壩等調(diào)治構(gòu)造物的修筑,確保在設(shè)計(jì)洪水位情況下不會沖毀橋梁;第三,加強(qiáng)橋涵的日常養(yǎng)護(hù)工作,確保橋涵排水狀態(tài)達(dá)到最佳。
結(jié)束語
綜上所述,公路路基水毀會嚴(yán)重降低公路的質(zhì)量,影響到公路的使用效率,甚至可能造成嚴(yán)重的交通安全事故。因此,必須對公路路基水毀防治予以高度重視,圍繞這一災(zāi)害展開深入的研究,細(xì)致分析水毀產(chǎn)生的原因,并提出有效的防護(hù)措施,實(shí)現(xiàn)對公路路基水毀的有效防止,為提高公路使用質(zhì)量提供強(qiáng)有力的保障,進(jìn)而促進(jìn)我國交通事業(yè)的建設(shè)與發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1] 李莉.淺談公路水毀的成因與防治[J].公路,2004,(5):179-182.
[2] 管彥東.公路水毀路基穩(wěn)定性分析及防治措施[J].大科技,2014,(31):253-254.
[3] 王云.公路水毀的成因及防治措施[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2014,(15):385-385,389.
關(guān)鍵詞:G108;陜南;自然災(zāi)害;調(diào)查;防治對策
中圖分類號:U416.14文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
Investigation and protecting strategies for natural hazards in southern Shaanxi segment of G108
Abstract: In order to mitigate the influence on highway traffic of natural hazard, the Zhouzhi, Foping and Ningqiang segments of G108 are studied by investigation and theoretical analysis. The main environmental conditions, such as geological structure, rock properties, river characteristics and groundwater, are identified. Also, 27 disaster points, including collapse, landslide, mudslide and heavy rain flood, are investigated, among which, the seven larger disaster points with complex causes were studied in detail. In the end, protecting strategies are put forward from aspects of line selection, process controlling and engineering controlling. This research can be used for prevention of highway natural hazards in Qinling-daba Mountain of southern Shaanxi.
Keywords: G108; southern Shaanxi; natural hazards; investigation; protecting strategies.
中圖分類號:U415
概述
由于特殊的自然環(huán)境條件,G108陜南段高填深挖較多、路線展布困難,加之降雨充沛和人類活動強(qiáng)烈,沿線自然災(zāi)害發(fā)育,給公路的正常運(yùn)營帶來了很大困難。2012年7月22日,暴雨導(dǎo)致G108線寧強(qiáng)段發(fā)生大面積山體滑坡,2萬m3的山石將路面掩埋,造成交通中斷,經(jīng)公路管理部門連續(xù)作業(yè),道路在中斷27h后才被搶通,受阻車輛得以單向通行。因此,加強(qiáng)G108陜南段自然災(zāi)害防治工作勢在必行[1]。
G108陜南段總的特點(diǎn)是道路等級低、路面和線形比較差、轉(zhuǎn)彎半徑比較小、長大縱坡比較多、沿線災(zāi)害發(fā)育,造成山區(qū)公路行車隱患比較多,經(jīng)常發(fā)生交通事故[2]。對上述路段災(zāi)害類型及特點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查,結(jié)合陜南秦巴山區(qū)主要環(huán)境特征,提出公路災(zāi)害防治措施,對減輕災(zāi)害破壞和損失有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1 陜南秦巴山區(qū)主要環(huán)境特征
1.1 地質(zhì)構(gòu)造
調(diào)查區(qū)域?yàn)榍貛X~昆侖巨型緯向構(gòu)造的一部分,主體是東西走向的強(qiáng)烈擠壓帶,由一系列壓性斷裂和緊密褶皺構(gòu)成。山系和新生代構(gòu)造凹陷相間出現(xiàn),圈層構(gòu)造地貌清晰,新構(gòu)造活動明顯。中新生代斷凹有十余個(gè),沿長期活動的斷裂帶分布,在一定地區(qū)有等距性,這種分布受南北向擠壓產(chǎn)生的剪切活動控制。新構(gòu)造運(yùn)動強(qiáng)烈,侵蝕、剝蝕作用顯著,河流深切,谷坡陡峻,斜坡穩(wěn)定性較差[3]。
1.2 巖體性質(zhì)
區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖片理、裂隙發(fā)育,風(fēng)化劇烈,巖性較弱,變質(zhì)巖中片巖、千枚巖、板巖廣泛分布,由它們組成的斜坡極不穩(wěn)定,對滑坡發(fā)育敏感性高;侵入巖包括花崗巖類、閃長巖及輝長巖等,風(fēng)化劇烈,節(jié)理裂隙發(fā)育,在陜南山地廣為出露。
松散土主要有膨脹土,以棕紅、棕黃色粘土、亞粘土為主,夾透鏡體黃綠色、灰白色粘土以及鈣質(zhì)結(jié)核,厚度從數(shù)米到20m,脹縮強(qiáng)度不一,以弱膨脹土為主。風(fēng)化裂隙帶一般為2~6m,遇水后極易產(chǎn)生塑性變形。其他松散土包括亞砂土、亞粘土、砂礫石及陜南山地的坡、殘積含碎石亞砂土、亞粘土等,厚度從數(shù)米至數(shù)十米[4]。
1.3 河流特征
秦嶺為黃河流域與長江流域的分水嶺,水系甚為發(fā)育,且以主脊為界分屬長江流域的漢江、嘉陵江和黃河流域的渭河、南洛河等4個(gè)水系。其中,漢江水系集水面積占61.2%,渭河水系占23.9 %,嘉陵江占8.9%,南洛河占5.8%。秦嶺南坡的丹江、旬河、乾佑河和金錢河為漢江支流。
旬河是漢江在秦嶺南坡的一條主要支流,河長218.1km,包括東、西兩條干流,東干流稱為乾佑河,其支流較多,由于受地質(zhì)構(gòu)造條件影響,兩岸多為花崗巖,河床為礫石,河道彎曲,水流湍急。丹江又名州河,是漢江在秦嶺南坡最大的一條支流,其在陜西境內(nèi)的河段長度為249.6km,河床比降為4.75%,流域面積為7510.8km2,約占全流域面積的40%,多年平均徑流量為18.6億m3。子午河也是漢江在秦嶺南坡一條主要的支流,全長160.8km,流域面積為3012.2km2,多年平均徑流量為14.15億m3。
1.4 地下水
陜南板巖、片巖、千枚巖等巖層分布地區(qū),坡、殘積層較厚,常在其接觸面上有泉水溢出,地下水豐富[5]。
2 G108陜南段自然災(zāi)害概況,
2.1 自然災(zāi)害概況
調(diào)查區(qū)主要有崩塌、滑坡、暴雨洪水和泥石流災(zāi)害4類,其中,崩塌災(zāi)害17處,滑坡災(zāi)害4處,暴雨洪水災(zāi)害4處,泥石流災(zāi)害2處,其中目前穩(wěn)定的有16處,不穩(wěn)定的有11處,如表1。
表1 調(diào)查路段主要地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)
2.2 公路崩塌地質(zhì)災(zāi)害
公路崩塌災(zāi)害是指公路邊坡上的巖體因重力作用突然脫離母體,崩落、滾動、堆積在路面、路基、坡腳或溝谷的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。調(diào)查路段共有崩塌災(zāi)害17處,其中,K1784+300~K1784+600處災(zāi)害點(diǎn)規(guī)模較大,危害較嚴(yán)重。
K1784+300~K1784+600處路基形式為路塹式,邊坡為土石混合的凸形坡,近水平層狀結(jié)構(gòu),坡高40m,坡度85°,片理產(chǎn)狀260°∠12°,片理長度30m,間距0.3m,節(jié)理不發(fā)育,植被覆蓋度<5%。該邊坡目前正在發(fā)生碎落,在降雨、地震和風(fēng)化等影響下,可能出現(xiàn)更大規(guī)模崩塌災(zāi)害,如圖1。
圖1 K1784+300~K1784+600崩塌災(zāi)害點(diǎn)
2.3 公路滑坡地質(zhì)災(zāi)害
公路滑坡災(zāi)害是指公路邊坡上的土體或者巖體,受河流沖刷、地下水活動及人工切坡等因素影響,在重力作用下,沿著一定的軟弱面或者軟弱帶,整體地或者分散地順坡向下滑動并對公路設(shè)施帶來危害的現(xiàn)象。調(diào)查路段共有滑坡災(zāi)害4處,其中,K1398+450~K1398+500災(zāi)害點(diǎn)危害較大。
K1398+450~K1398+500處路基為臺口式,巖性以土質(zhì)為主,類均質(zhì)坡體結(jié)構(gòu),風(fēng)化嚴(yán)重,地下水發(fā)育不明顯,植被覆蓋稀少。目前該邊坡基本穩(wěn)定,但在外部誘發(fā)因素作用下,仍有可能發(fā)生大滑坡,影響范圍長達(dá)50m,如圖2。
圖2 K1398+450~K1398+500滑坡災(zāi)害點(diǎn)
2.4 暴雨洪水災(zāi)害
暴雨洪水災(zāi)害是指在暴雨洪水作用下,河流凹岸因水流的頂沖和斜沖,導(dǎo)致沿河公路路基和路面發(fā)生水毀的現(xiàn)象。調(diào)查路段有4處暴雨洪水災(zāi)害點(diǎn),其中,K1489+450~K1489+750處災(zāi)害較嚴(yán)重。
K1489+450~K1489+750處為半填半挖沿河路基,路線走向195°,河流為山區(qū)開闊段,河床質(zhì)為巨石、漂石,河寬約20m,河床比降2%,壓縮河道寬度8m,凹岸長度300m,彎道進(jìn)口角度180°,出口角度210°,頂沖樁號K1489+650。路基采用路肩墻防護(hù),坡高約3m,坡度85°,部分路肩墻基底被沖刷,如圖3。
圖3 K1489+450~K1489+750暴雨洪水災(zāi)害點(diǎn)
2.5 公路泥石流地質(zhì)災(zāi)害
公路泥石流災(zāi)害是指在溝谷深壑、地形險(xiǎn)峻的山區(qū),對公路帶來嚴(yán)重影響的,由強(qiáng)降雨等自然災(zāi)害引發(fā)的攜帶有大量泥沙以及石塊的特殊洪流。調(diào)查路段有2處泥石流災(zāi)害點(diǎn),其中,K1429+500~K1429+580處災(zāi)害較嚴(yán)重。
K1429+500~K1429+580處為半填半挖路基,泥石流溝與路線走向基本垂直,溝道出口寬度約30m,堆積物組成特征為土石混合,厚度約2m,泥石流溝主溝平均比降65°,堆積物平均粒徑5cm,最大平均粒徑15cm,植被覆蓋稀少,邊坡坡面長40m,寬20m,巖體破碎程度嚴(yán)重。該泥石流溝已發(fā)生過災(zāi)害,目前該邊坡基本穩(wěn)定,影響范圍長15m,寬約4m,如圖4。
圖4 K1429+500~K1429+580泥石流災(zāi)害點(diǎn)
3 G108陜南段自然災(zāi)害防治對策
公路災(zāi)害的防治方法較多,根據(jù)各自不同的特點(diǎn)、災(zāi)害所處的階段和危害程度,由一種或幾種措施組合,對公路災(zāi)害進(jìn)行防治。在工程措施的選擇方面,要考慮防治工程的特點(diǎn)、組合防治的效果和經(jīng)濟(jì)因素,在防治效果和經(jīng)濟(jì)上選擇平衡點(diǎn)[6]。
3.1基于災(zāi)害防治的線位選擇原則
在線位選擇時(shí),當(dāng)通過災(zāi)害體或?yàn)?zāi)害易發(fā)路段時(shí),避讓是最有效的防災(zāi)方式。但由于經(jīng)濟(jì)的原因,工程中不得不辯證地處理防災(zāi)與工程投資間的關(guān)系[7]。本文針對水毀和地質(zhì)災(zāi)害防治兩個(gè)方面提出以下10個(gè)基于災(zāi)害防治的線位選擇原則:遵守標(biāo)準(zhǔn);避凹就凸;臨河設(shè)防;避窄就寬;綜合規(guī)劃,考慮變遷;繞避“大型”和“特大型”地質(zhì)災(zāi)害體;隧道口、橋頭應(yīng)遠(yuǎn)離不良地質(zhì)體,即結(jié)構(gòu)物應(yīng)在災(zāi)害影響范圍之外;路基可從古滑坡體坡腳以填方通過,在其上部則以挖方卸載方式通過;路線應(yīng)避免從順傾巖層斜坡地段通過,不得已時(shí)應(yīng)預(yù)加固邊坡;緩坡輕擾,陡坡防護(hù)。
3.2公路自然災(zāi)害的過程防治對策
各災(zāi)種防治對策要針對危害的發(fā)生機(jī)理、規(guī)模、危害程度等方面進(jìn)行考慮[8]。根據(jù)這些方面再結(jié)合要達(dá)到的效果,從防治對策系統(tǒng)的角度確定治理措施。同時(shí)要從災(zāi)前、災(zāi)中、災(zāi)后幾個(gè)方面進(jìn)行防治,使災(zāi)害的防治效果達(dá)到最好。
1)災(zāi)害的監(jiān)測:通過災(zāi)害的監(jiān)測能掌握災(zāi)害體的活動性及穩(wěn)定性,當(dāng)監(jiān)測到災(zāi)害體以一定的速度在逐漸變形時(shí),監(jiān)測結(jié)果不僅表明了其活動性,同時(shí)也表明了災(zāi)害體的不穩(wěn)定性。
2)災(zāi)害發(fā)生時(shí)的應(yīng)急措施:當(dāng)災(zāi)害處在加速階段時(shí),需盡快采用一些手段,把災(zāi)害的活動速度控制下來,把其對公路的損害降到最低。
3)災(zāi)害穩(wěn)定后的修復(fù)工作:災(zāi)害發(fā)生后應(yīng)盡快對災(zāi)害體進(jìn)行勘察,進(jìn)行修復(fù)和防護(hù)。即對損壞的路基路面、公路附屬設(shè)施進(jìn)行修復(fù),使公路恢復(fù)到原來的面貌,正常發(fā)揮其通行能力。
3.3公路自然災(zāi)害的工程防治對策
公路自然災(zāi)害工程防治對策的選取應(yīng)遵循“安全、經(jīng)濟(jì)、耐久、和諧”的理念。在保證行車安全的基礎(chǔ)上,防治工程盡量做到與環(huán)境協(xié)調(diào)、經(jīng)濟(jì)。表2為常用的公路自然災(zāi)害工程防治對策,選取防治措施時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況而定,根據(jù)自然地質(zhì)條件、災(zāi)害的危害程度等多種因素綜合考慮,采用一種或幾種工程結(jié)合治理。
表2 公路自然災(zāi)害的工程防治對策
4結(jié)論
1)通過實(shí)地調(diào)查查明了陜南秦巴山區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、巖體性質(zhì)、河流特征和地下水等主要環(huán)境條件,表明該區(qū)自然狀況極易誘發(fā)公路自然災(zāi)害。
2)查明了G108線周至、佛坪和寧強(qiáng)段主要自然災(zāi)害點(diǎn),主要包括崩塌17處、滑坡4處、暴雨洪水4處和泥石流2處。對于災(zāi)害規(guī)模較大、成因較復(fù)雜的災(zāi)害點(diǎn),對其邊坡形態(tài)和對公路的影響進(jìn)行了研究。
3)針對崩塌、滑坡、泥石流和暴雨洪水災(zāi)害,從線位選擇原則、過程防治對策和工程防治對策等3個(gè)方面提出了防治對策建議。
參考文獻(xiàn)
[1] /webnew/news_view.asp?newsid=1155.
[2]張紅梅.秦嶺北坡公路地質(zhì)災(zāi)害防治對策研究[D].西安:長安大學(xué),2012.
[3]王福恒.基于GIS的區(qū)域公路邊坡災(zāi)害評價(jià)與預(yù)測研究[D].西安:長安大學(xué),2011.
[4]于德海,彭建兵.陜南公路軟弱變質(zhì)巖邊坡變形破壞特征的研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2007,15(4):559-563.
[5]于德海,彭建兵.陜西秦巴山區(qū)公路斜坡災(zāi)害發(fā)育規(guī)律的研究[J].公路,2007,25(8):136-140.
[6]尹超,田偉平,李家春,等.關(guān)中環(huán)線陽郭段滑坡災(zāi)害調(diào)查與防治對策[J].廣西大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2012,37(5):863-869.
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基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(41371537);山東省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2013GSF11706)
作者簡介:史麗華(1990-), 女,山東德州人,主要從事環(huán)境演變與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展研究。E-mail:
通訊作者:韓 美(1963-), 女,山東壽光人,博士生導(dǎo)師,主要從事環(huán)境演變與可持續(xù)發(fā)展和流域水資源與濕地生態(tài)評價(jià)。E-mail:
摘要:隨著我國城市化進(jìn)程的加快,財(cái)富與信息等在城市集聚的同時(shí),城市型水災(zāi)害的發(fā)生頻數(shù)在增加,災(zāi)害的損失也日益增加,可以說城市型水災(zāi)害的發(fā)生在于人類社會系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的相互作用,是城市各個(gè)因素綜合作用的結(jié)果。通過采用百分位法和R/S分析法等分析了濟(jì)南市城市型水災(zāi)害降水、地形、水文特征,得到濟(jì)南市區(qū)降水極端事件及暴雨次數(shù)與城市化率趨勢一致,而且水災(zāi)害出現(xiàn)的時(shí)間與暴雨出現(xiàn)次數(shù)最多的時(shí)間段相吻合,同時(shí)濟(jì)南市區(qū)未來降水變化趨勢延續(xù)過去降水量整體變化趨勢的可能性較大;加之南部山區(qū)和城市水系在人類土地利用方式和自然生態(tài)相互影響下脆弱的城市孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體共同作用導(dǎo)致濟(jì)南市城市型水災(zāi)害產(chǎn)生。并針對此結(jié)合國外治水防水經(jīng)驗(yàn)提出五項(xiàng)對策建議。通過本文的研究可以更加深入地的認(rèn)識城市型水災(zāi)害的形成機(jī)制,并在此基礎(chǔ)上為更好地避免或防御城市型水災(zāi)害的發(fā)生提供理論支撐。
關(guān)鍵詞:濟(jì)南市;城市型水災(zāi)害;降水;城市化;人類社會;自然;相互作用
中圖分類號:X43 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:
1672-1683(2015)04-0674-07
Analysis of characteristics of urban water disasters in Jinan
SHI Li-hua,HAN Mei,ZHANG Cui
(College of Population-Resource and Environment,Shandong Normal University,Jinan 250014,China)
Abstract:With the rapid urbanization in China,wealth and information are gathering in the cities,which also leads to the increasing of urban water disasters and loss of disasters.The occurrence of urban water disasters is caused by the interaction between human social system and natural ecosystems,and is the result of the combined effects of various factors.In this paper,the characteristics of precipitation,topography,and hydrology in urban water disasters of Jinan City were analyzed using the percentile method and R/S analysis method.The results showed that the number of extreme precipitation events and the frequency of rainstorm are consistent with the urbanization trend,the time when urban water disasters occur is consistent with the period of time when rainstorm appears mostly,and the future trend of precipitation has the possibility of a continuation of the overall trend of precipitation in the past years.The fragile environment of developing hazards caused by the interactions between human land use patterns and natural ecosystems in the southern mountains and urban water systems combined with fragile hazard-bearing bodies lead to urban water disasters.Meanwhile,five suggestions were proposed according to the flood control and prevention experience in other countries.The research can provide a better understanding of the formation mechanism of urban water disasters,which can then offer theoretical support for the prevention of the occurrence of urban water disasters.
Key words:Jinan;urban water disasters;precipitation;urbanization;human society;nature;interaction
在全球氣候變化和極端天氣增加的大背景下,城市型水災(zāi)害是快速城市化過程中國內(nèi)外許多國家都面臨的新問題[1]。建國以來,我國城市化速度加快,尤其是20 世紀(jì)90年代以來,我國城市建成區(qū)面積和城市建設(shè)用地面積增加了近4倍,城市人口密度也由279人/km2(1990年)增加到2 307 人/km2(2012年),但隨之而來的是各城市水災(zāi)害的發(fā)生,據(jù)資料顯示[2]至2010年8月底,我國遭受洪澇災(zāi)害的縣級以上城市已經(jīng)超過了200座,其中大多數(shù)為暴雨內(nèi)澇,這些城市有北京、上海、南京、廣州、重慶、武漢、濟(jì)南、鄭州、西安、杭州、福州、長沙等。1982年7月23日日本長崎水災(zāi)害的發(fā)生使人們注意到快速城市化帶來這次水災(zāi)害不同于以往的傳統(tǒng)水災(zāi)害,這就是“城市型水災(zāi)害”概念的提出。城市型水災(zāi)害側(cè)重于以人類活動主導(dǎo)的發(fā)生在城市中的水災(zāi)害,就致災(zāi)因子與孕災(zāi)環(huán)境而言,城市型水災(zāi)害更多涉及到人類活動作用,可以說城市型水災(zāi)害的發(fā)生在于人類社會系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的相互作用,城市型水災(zāi)害的形成是城市各個(gè)因素綜合作用的結(jié)果,是時(shí)間與空間的結(jié)合,也可以說是城市系統(tǒng)的反饋。我國對于城市型水災(zāi)害的研究主要集中在兩方面,在定性方面,主要包括城市型水災(zāi)害特征、發(fā)生原因分析和防災(zāi)減災(zāi)措施等方面[1-3],在定量方面,真正提到城市型水災(zāi)害的幾乎沒有,但在以某城市為例進(jìn)行定量分析的涉及到城市型水災(zāi)害的研究不少,主要集中在城市暴雨洪水分析,如采用經(jīng)驗(yàn)相關(guān)、雙累積曲線和統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)等方法估算城市洪水[4];城市暴雨災(zāi)害評估,如采取數(shù)學(xué)分析與圖面分析相結(jié)合的研究方法進(jìn)行暴雨災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估[5]、采用成因分析法提出危險(xiǎn)性評價(jià)模型并構(gòu)建了水災(zāi)孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體和致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性評價(jià)指標(biāo)體系,編制了中國城市水災(zāi)危險(xiǎn)性評價(jià)圖[6];城市雨洪模擬,國外的模型主要有SWMM[7]和Wallingford Model[8],國內(nèi)主要有城市雨水徑流計(jì)算模型(SSCM)[9]、城市雨水徑流模型(CSYJM)[10]和城市暴雨內(nèi)澇數(shù)學(xué)模型[11]等。
而對于濟(jì)南市城市型水災(zāi)害的研究較少,主要集中在對于濟(jì)南市區(qū)暴雨洪水災(zāi)害的成因及措施的定性分析[12-15],定量分析主要集中在城市雨洪模型的模擬方面。如利用SWMM模型模擬不同雨洪利用措施下降雨徑流過程,得出最佳雨洪利用模式[16],或用MIKE21軟件構(gòu)建水動力模型對暴雨洪水進(jìn)行數(shù)值模擬,研究區(qū)域內(nèi)的水流情況及洪水淹沒范圍[17]等??傊?,上述研究對于濟(jì)南市水災(zāi)害成因等的分析缺乏較為定量的分析,因此本文通過分析濟(jì)南市城市型水災(zāi)害降水、地形、水文特征,尤其側(cè)重降水序列特征的分析,運(yùn)用百分位法和R/S分析法等方法從降水量和降水強(qiáng)度兩方面進(jìn)行定量分析,并在此基礎(chǔ)上提出相關(guān)建議。此研究有利于正確認(rèn)識城市型水災(zāi)害的影響因素,也可以為本市及其他城市(如海口、重慶等)提供理論與實(shí)踐支撐。
1 研究區(qū)概況
濟(jì)南市位于 36°01′-37°32′ N, 116°11′-117°44′ E,面積8 177 km2,南部為泰山山地,北部為黃河平原,正處于魯中南低山丘陵區(qū)與魯西北沖積平原帶的過渡地區(qū),地勢南高北低,南北相差約1 100 m。濟(jì)南市屬于暖溫帶半濕潤性季風(fēng)氣候,年平均氣溫13.5 ℃~15.5 ℃,降水量600~900 mm。同時(shí),濟(jì)南市區(qū)地表水系有黃河、小清河兩大水系和湖泊,屬黃河水系的有南、北沙河和玉符河,有臥虎山水庫、錦繡川水庫、玉清湖水庫、鵲山水庫等;屬小清河水系的有臘山河、興濟(jì)河、全福河、大辛河、巨野河等,主要湖泊為大明湖和城市規(guī)劃中的北湖。地下水主要指深層巖溶水,巖溶水因特殊地質(zhì)構(gòu)造影響,在市區(qū)出露成泉,主要有趵突泉、黑虎泉、珍珠泉、五龍?zhí)? 大泉群[18]。
濟(jì)南市現(xiàn)轄6區(qū)(市中區(qū)、歷下區(qū)、天橋區(qū)、槐蔭區(qū)、歷城區(qū)、長清區(qū))、3縣(平陰縣、濟(jì)陽縣、商河縣)和 1個(gè)縣級市(章丘市),但2001年之前,市區(qū)不包括長清縣,在2001年6月撤縣設(shè)區(qū)后,市區(qū)包括長清區(qū)。2012年,濟(jì)南市人口達(dá)到609.21萬人, 生產(chǎn)總值為 4 812.68億元。同時(shí),濟(jì)南市戰(zhàn)略地位重要,它東通渤海,溝通韓國、日本等國家,西連中西部地區(qū),南北連接華北、華東地區(qū),而且又是環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈和黃河流域的中心城市,交通便利,航空、鐵路、公路一應(yīng)俱全。尤其是公路建設(shè),包括東西、南北縱貫的主干道、高架橋、立交橋、軌道交通線網(wǎng)以及快速公交系統(tǒng),研究區(qū)概況見圖1。
濟(jì)南市相對較早的雨澇災(zāi)害出現(xiàn)于唐代,元代、明代、清代也都有雨澇災(zāi)害的記錄。自解放至1990年,濟(jì)南市共發(fā)生較大水災(zāi) 16 次[19],隨后1962年、1987年、2007年發(fā)生了不同程度的水災(zāi)害,其損失呈明顯上升趨勢[12]。
2 數(shù)據(jù)來源和研究方法
本文1961年-2010年日降水?dāng)?shù)據(jù)來源于濟(jì)南市氣象站,其數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性經(jīng)核實(shí),可信度高;1992年-2012年全市降水量數(shù)據(jù)、年降水日數(shù)(≥0.1 mm)、年平均氣溫?cái)?shù)據(jù)來源于1993年-2013年濟(jì)南統(tǒng)計(jì)年鑒;城市化率數(shù)據(jù)來源于1984年-2013年濟(jì)南統(tǒng)計(jì)年鑒和2008年-2013年山東省統(tǒng)計(jì)年鑒,暴雨災(zāi)害資料、濟(jì)南市自然社會資料來源于中國知網(wǎng)、萬方、讀秀等數(shù)據(jù)庫中與濟(jì)南市水災(zāi)害相關(guān)的文獻(xiàn)等。濟(jì)南市土地利用的相關(guān)數(shù)據(jù)來源于濟(jì)南市土地利用總體規(guī)劃(1997年-2010年)和濟(jì)南市土地利用總體規(guī)劃(2006年-2020年)。
本文主要研究方法百分位法和R/S分析法。百分位法是從概率統(tǒng)計(jì)的角度來定義極端事件[20],即把日降水量序列按升序排列,定義日降水量≥0.1 mm的子樣本的第95 個(gè)百分位值為極端降水閾值[21-22]。R/S分析法是1965年英國學(xué)者Hurst提出的一種處理時(shí)間序列的分形結(jié)構(gòu)分析方法[23],本文主要用于研究降水序列變化過去與未來是否存在相同或相反的變化特征,著重揭示未來降水序列的變化特征[24]。其原理如下:設(shè)時(shí)間序列{x(t)},t=1,2…,對于任意正整數(shù)τ≥1,定義均值序列:
xτ=1τ∑tt=1x(t)(1)
累積離差X(t,τ)序列:
X(t,τ)=∑ti=1(x(i)-xτ) 1≤t≤τ(2)
極差R序列:R(τ)=max1≤t≤τ X(t,τ)-minX(t,τ),標(biāo)準(zhǔn)差S序列:
S(τ) =1τ∑tt=1(x(t)-xτ)212(3)
引入無量綱比值R/S,對R進(jìn)行重新標(biāo)度,經(jīng)證實(shí),其結(jié)果滿足下式:
R/S=(ατ)H(α為常數(shù))(4)
H即為Hurst指數(shù)。H取值區(qū)間為[0,1],當(dāng)H=0.5時(shí),表示該降水序列是隨機(jī)的,各事件是隨機(jī)的和不相關(guān)的;當(dāng)H>0.5時(shí),表示該降水序列未來的趨勢與過去一致,H越接近1,持續(xù)性越強(qiáng),未來的降水量整體變化趨勢與過去的越接近;當(dāng)H<0.5時(shí),表示未來的總體趨勢與過去相反,H越接近0,反持續(xù)性越強(qiáng)[25]。
3 城市型水災(zāi)害特征分析
純粹自然條件下,即不受人類影響的條件下,就無所謂災(zāi)害了,我們所說的災(zāi)害是相對于人類而言的,即自然災(zāi)害是由自然事件或力量為主因造成的生命傷亡和人類社會財(cái)產(chǎn)損失的事件[26]。災(zāi)害(D)是地球表層孕災(zāi)環(huán)境(E)、致災(zāi)因子(H)、承災(zāi)體(S)綜合作用的產(chǎn)物[27] ,隨著濟(jì)南市城市化進(jìn)程的加快,人類活動對自然的干預(yù)大大加強(qiáng),因此,在人類社會與自然生態(tài)系統(tǒng)相互作用下,降水因素、地形因素和水文因素是導(dǎo)致濟(jì)南市城市型水災(zāi)害的主要因素。
3.1 降水特征分析
3.1.1 濟(jì)南市區(qū)與濟(jì)南全市降水量對比分析
由于2001年之前,市區(qū)不包括長清縣,故本文首先計(jì)算2001年前、后9年市區(qū)年平均降水量的極差,得到2001年后9年的年平均降水量極差約為前9年的2 倍,因此可以忽略區(qū)劃因素對市區(qū)降水量數(shù)據(jù)的較大影響,市區(qū)降水量數(shù)據(jù)是可以使用的。根據(jù)1992年-2012年濟(jì)南市區(qū)和全市年平均降水量,得出濟(jì)南市區(qū)年降水量為732.7 mm,濟(jì)南全市年平均降水量為675.9 mm,濟(jì)南市區(qū)年降水量較全市年降水量多出56.8 mm。通過計(jì)算濟(jì)南市區(qū)與濟(jì)南全市降水量的增加比率,并與濟(jì)南市城市化率相比較,見圖2。
由上圖可知,濟(jì)南市城市化率總體呈上升趨勢,尤其是2000年后,濟(jì)南市城市化速度加快,出現(xiàn)了兩個(gè)高峰階段,分別為2000年-2003年和2004年-2008年, 2009年后濟(jì)南市城市化速度呈現(xiàn)緩慢增長時(shí)期。再來看濟(jì)南市區(qū)相對于濟(jì)南全市降水量的增加比率,可以分為三個(gè)階段,第一階段為20 世紀(jì)90年代,濟(jì)南市區(qū)相對于濟(jì)南全市降水量的增加比率處介于正負(fù)值之間,其波動區(qū)間為[-0.06,0.28];第二階段為21 世紀(jì)初(約為1999年-2008年),這時(shí)期濟(jì)南市區(qū)相對于濟(jì)南全市降水量的增加比率都在正值區(qū),其波動區(qū)間為[0.12,0.34];第三階段為2009年至今,這時(shí)期其增加比率主要在負(fù)值區(qū),其波動期間為[-0.10,0.08]。由以上分析來看,濟(jì)南市城市化率與濟(jì)南市區(qū)年降水量的增加比率變化趨勢相近,尤其是濟(jì)南市城市化的高峰期(2000年-2008年)與21 世紀(jì)初(約為1999年-2008年),同時(shí),2009年后,當(dāng)濟(jì)南市城市化率處于低速增長階段時(shí),濟(jì)南市區(qū)相對于濟(jì)南全市降水量的增加比率也呈下降趨勢,甚至出現(xiàn)負(fù)值,因此可以說,濟(jì)南市城市化率與濟(jì)南市區(qū)降水量的增加比率在時(shí)間段上具有一致性。
同時(shí),也可以看出市區(qū)降水量(排除數(shù)據(jù)不全的 1992年、2000年、2006年和 2011年)除了 1995年和 2009年外,在 20年間基本大于全市降水量,濟(jì)南市降水量主要集中在市區(qū),而且在 1992年至2012年間,濟(jì)南市降水量(包括市區(qū)降水量和全市降水量)呈現(xiàn)明顯的波動狀態(tài),相比之下,濟(jì)南市區(qū)降水量波動更明顯。根據(jù)多年降水資料統(tǒng)計(jì),20 世紀(jì)90年代濟(jì)南市市區(qū)降水量比全市多53.9 mm,21 世紀(jì)以來又在此基礎(chǔ)上增加了38.7 mm,呈明顯增多趨勢。
在城市化背景下,在氣溫方面,本文選擇濟(jì)南市近10年來濟(jì)南市區(qū)與濟(jì)南全市的年平均氣溫及年降水日數(shù)(≥0.1 mm)進(jìn)行比較,見圖3。由圖可知,濟(jì)南市區(qū)比濟(jì)南全市的年平均氣溫高約0.67 ℃,而相對于年降水日數(shù)來說,濟(jì)南全市的年降水日數(shù)波動較大,究其原因,這與濟(jì)南市南部山區(qū)降水量較多不無關(guān)系。由此,可以推斷出濟(jì)南市區(qū)降水偏多、氣溫偏高,這兩個(gè)主要?dú)夂蛞蛩氐淖兓?,在很大程度上是由于?jì)南市區(qū)城市化造成的。因此,后面將側(cè)重濟(jì)南市區(qū)降水狀況的分析。
3.1.2 濟(jì)南市區(qū)降水量分析
在全球變化的大背景下,全球氣候變化所帶來的極端事件同樣也適用于區(qū)域,而城市是區(qū)域變化最明顯的地方,城市化使城市下墊面的能量和水分循環(huán)特征發(fā)生了很大變化,對降水、氣溫、蒸發(fā)等造成直接影響,特別是對極端氣候的發(fā)生有嚴(yán)重影響,主要表現(xiàn)在城市極端降水事件的發(fā)生。本文根據(jù)1961年-2010年的50年間逐年日降水量進(jìn)行分析,運(yùn)用近年來較為常用的百分位法得到濟(jì)南市極端降水事件的閾值為14 mm/d,當(dāng)某日降水量超過極端降水事件的閾值時(shí),就稱之為極端降水事件[22]由此本文得到:濟(jì)南市自改革開放10年(1978年-1988年)以來,極端降水事件為141 件;1989年-1999年極端降水事件為146 件,2000年-2010年極端降水事件為182 件,通過比較可以看出濟(jì)南市極端降水事件是逐漸增多的,而且在近十年其極端降水事件是最多的,這與濟(jì)南市城市化率的增長是一致的。
為了研究濟(jì)南市區(qū)較長時(shí)間內(nèi)降水的變化趨勢,找出較長時(shí)間的變化規(guī)律,濾去資料中一些短期的不規(guī)則的變化,采用5 a、11 a滑動平均曲線,并對其11 a滑動平均曲線通過4種回歸方程模型(線性、二次曲線、三次曲線、復(fù)合曲線模型)擬合,三次曲線模型擬合效果較好,其R2為0.751,由圖4可知,1961年-2012年濟(jì)南市區(qū)降水變化呈現(xiàn)波動變化趨勢,在20 世紀(jì)60-70年代和20 世紀(jì)90年到2010年濟(jì)南市區(qū)降水量較多,在20世紀(jì)80年代-90年代濟(jì)南市區(qū)降水量較少。根據(jù)R/S分析原理,得到赫斯特指數(shù)H值為0.794,說明濟(jì)南市區(qū)年降水量存在比較明顯的赫斯特現(xiàn)象,其降水序列有長期正相關(guān)性,即未來濟(jì)南市區(qū)年降水量變化延續(xù)過去降水量的整體變化趨勢的可能性很大,年際變化較明顯。
3.1.3 降水強(qiáng)度分析
由于濟(jì)南市處于中國東部地區(qū),因海陸熱力差異影響,季風(fēng)特征明顯,季節(jié)降水不均勻,且主要集中在夏季。本文根據(jù)統(tǒng)計(jì)到的 1961年-2012年濟(jì)南市區(qū)汛期(6月-9月)降水量占全年降水總量的 60%~80% ,其中僅 1968年和 2002年的汛期降水量不足 60%,分別為 34%和55%。
同時(shí),根據(jù)國家氣象局規(guī)定:24 h內(nèi)的降雨量大于50 mm為暴雨,本文根據(jù)濟(jì)南市市區(qū)1961年-2010年50 a的日降水?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),得到濟(jì)南市市區(qū)1961年-2010年的暴雨統(tǒng)計(jì)表。
由表1可知,濟(jì)南市區(qū)暴雨總次數(shù)是逐漸增加的,其中也有波動,濟(jì)南市區(qū)暴雨各年次數(shù)的平均值波動與暴雨總次數(shù)一致;因?yàn)楸┯瓿霈F(xiàn)的隨機(jī)性、不確定性,中位數(shù)作為表示數(shù)據(jù)集中趨勢的指標(biāo)之一,能反映濟(jì)南市市區(qū)暴雨出現(xiàn)次數(shù)的多少,由表可知,中位數(shù)所反映的暴雨出現(xiàn)次數(shù)的多少與暴雨總數(shù)、暴雨各年次數(shù)的平均值一致,其高峰均出現(xiàn)在1991年-2000年;眾數(shù)是一個(gè)表示一個(gè)地理系列中出現(xiàn)次數(shù)最多的數(shù)值,因此可以看出濟(jì)南市暴雨各年次數(shù)的眾數(shù)(由大到?。┏霈F(xiàn)的時(shí)間段分別為1961年-1970年、1991年-2000年、2001年-2010年和1971年-1990年,而這與濟(jì)南市歷史水災(zāi)記錄1962年、1987年、2007年是一致的;再來看暴雨與濟(jì)南市城市化的關(guān)系,濟(jì)南市城市化自改革開放(1978年)以來,1978年-1988年10年間城市化率增長了7.0%,1989-1999年10年間增長了5.6%,2000年-2009年10年間增長了34.5%,而在1978年-1988年濟(jì)南市區(qū)暴雨各年次數(shù)的最大值為6,1989年到1999年略有下降為5,2000年-2009年出現(xiàn)了最大值8,其趨勢與濟(jì)南市城市化變化趨勢是一致的,因此,可以說濟(jì)南市區(qū)暴雨的出現(xiàn)在時(shí)間上與濟(jì)南市水災(zāi)害的發(fā)生、濟(jì)南市城市化具有一致性。
總之,濟(jì)南市降水具有如下特征:濟(jì)南市區(qū)降水量較濟(jì)南全市明顯偏多,且濟(jì)南市城市化率與濟(jì)南市區(qū)降水量的增加比率在時(shí)間段上具有一致性;濟(jì)南市區(qū)極端降水事件逐漸增多,其年降水量也存在明顯的赫斯特現(xiàn)象,即未來濟(jì)南市區(qū)年降水量變化延續(xù)過去降水量的整體變化趨勢的可能性很大;濟(jì)南市區(qū)降水量主要集中在汛期(6月-9月),且其暴雨的出現(xiàn)在時(shí)間上與濟(jì)南市水災(zāi)害的發(fā)生、濟(jì)南市城市化具有一致性。
3.2 地形特征分析
濟(jì)南市的地貌格局及地勢特點(diǎn)一方面導(dǎo)致了濟(jì)南市氣候的極端性,另一方面也是導(dǎo)致濟(jì)南市區(qū)易遭洪水侵襲的另一重要因素。濟(jì)南市處于魯中南低山丘陵區(qū)與魯西北沖積平原帶的過渡地區(qū),如果把城市型水災(zāi)害按照地理位置進(jìn)行劃分,可分為5 類:分別為傍山型、沿江型、濱湖型、濱海型、洼地型。而濟(jì)南市區(qū)則屬于傍山型與洼地型兼具的地區(qū)。
3.2.1 濟(jì)南市地形分析
濟(jì)南市區(qū)南部為中低山脈,北部為黃河,地勢南高北低,呈現(xiàn)出中低山脈、低山丘陵、山前平原和沖積平原的階梯狀分布特點(diǎn)。同時(shí)因其北面的黃河為地上懸河,黃河防洪大堤高出市區(qū) 20 m [12],故形成了東西狹長、南北較窄的狹長地帶。濟(jì)南市南部山區(qū)海拔介于30~990 m間,沖溝發(fā)育深6~8 m,山前傾斜平原海拔介于30~100 m間,坡度為23‰~9‰ ,北部的黃河、小清河沖積平原海拔介于50~200 m間,小清河以南標(biāo)高一般為 23~30 m[12,17],向北傾斜,同時(shí),由于小清河北面火成巖的侵入、黃河沖積平原的淤高,又形成了北園與大明湖一帶的低洼地區(qū)。
3.2.2 濟(jì)南南部山區(qū)地形分析
濟(jì)南市南部山區(qū)地處泰山余脈北部與濟(jì)南市區(qū)交界處,地貌類型以低山丘陵為主,地勢南高北低,低山、丘陵和山前平原呈階梯狀分布,涉及濟(jì)南市5 個(gè)區(qū)(歷城區(qū)、長清區(qū)、市中區(qū)、槐蔭區(qū)和歷下區(qū))。海拔高度 30~990 m,南部邊界的摩天嶺和梯子山海拔最高,山體一般中、下部陡峭難行,山頂多渾圓開闊,山嶺坡度在 1°~ 15°之間的占濟(jì)南南部山區(qū)總面積的 60.3%,坡度在 16° ~ 25°之間的占 22.3%,坡度在 26° 以上的占 17.4% 。濟(jì)南南部山區(qū)處于中緯度暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候區(qū),既具有上述氣候特征,同時(shí)由于相對于周圍地區(qū)地勢較高,降水季節(jié)變化明顯、年度變化懸殊(1191.4 mm(1964年)和364.4 mm (1989年))、暴雨頻率大、和局部性降雨特點(diǎn),尤其表現(xiàn)為局部性暴雨,在豐水年和枯水年都占有相當(dāng)比例。降水空間分布表現(xiàn)為南多北少、中部多于兩側(cè)。據(jù)統(tǒng)計(jì),區(qū)內(nèi)多年平均降水量比市區(qū)多10%,暴雨平均出現(xiàn)頻率為每年2.7次,一日最大暴雨量249.9 mm[28]。區(qū)內(nèi)土壤主要為棕壤和褐土兩個(gè)土類。
根據(jù)侯艷晶[29]、鄧振華[30]對濟(jì)南市南部山區(qū)1987年-2009年、1995年-2003年土地利用/覆被變化的分析,可以得出:20 世紀(jì)90年代以來,隨著濟(jì)南市城市化進(jìn)程的加快,濟(jì)南南部山區(qū)土地利用方式發(fā)生較大變化。最明顯的是耕地面積的逐漸減少,代之以城鄉(xiāng)工礦居民用地、道路及附屬建筑物等建設(shè)用地的增加。其次是林地的波動增加,主要原因是在一部分坡度大、耕作條件較差的耕地轉(zhuǎn)為林地等。降水、地形、土壤、植被的破壞等因素的疊加必然導(dǎo)致該區(qū)水土流失,據(jù)統(tǒng)計(jì)[28]區(qū)內(nèi)中度、強(qiáng)度、極強(qiáng)度、劇烈流失分別為31.3%、16.3%、7.0%、1.9%,合計(jì)56.5%。可見在中雨、大雨時(shí)植被破壞、建筑物密度過高、植被稀疏等,必然使徑流來不及入滲形成山洪。通過山水溝短距離排向市區(qū)。同時(shí),濟(jì)南市主要交通干道呈東西、南北走向的網(wǎng)格狀分布,加上南高北低的地勢,這些南北走向的交通干道引導(dǎo)南部山區(qū)洪水到達(dá)市區(qū),增加了市區(qū)的洪水流量及積水面積,對雨澇起了放大作用。而濟(jì)南市部分跨河鐵路及道路橋涵過洪標(biāo)準(zhǔn)較低,影響河道行洪。若遇到特大暴雨,行洪不暢,便易導(dǎo)致洪水漫溢[17,31],形成城市型水災(zāi)害,主要表現(xiàn)為馬路行洪。
總之,濟(jì)南市地形具有如下特征:地勢南高北低、市區(qū)北部北園-小清河-帶地勢最低;南部山區(qū)地形呈階梯狀分布,土地利用方式變化易造成水土流失;在地形影響下,濟(jì)南市呈現(xiàn)東西狹長、南北較窄的形狀,主要交通干道呈東西、南北走向的網(wǎng)格狀分布,形成的城市型水災(zāi)害主要表現(xiàn)為馬路行洪。
3.3 水文特征分析
就防洪而言,濟(jì)南市區(qū)避免城市型水災(zāi)害的關(guān)鍵是市區(qū)北部低洼處北園-小清河一帶,即小清河的排洪和市區(qū)南部各山洪溝道(如羊頭峪、八里洼、十六里河等)與主市區(qū)排水網(wǎng)的結(jié)合[32]。
3.3.1 小清河南側(cè)支流
小清河南側(cè)支流自西向東主要有臘山河、興濟(jì)河、大柳行河、全福河、大辛河和韓倉河等。它們大多發(fā)源于南部山地丘陵區(qū),最后匯入小清河。但這些支流幾乎可以明顯分為上游山地段與過城區(qū)段,前者多為季節(jié)性山洪溝道,比降較大,而后者則更多受人類活動影響,變?yōu)榘肴斯ず拥郎踔林苯佑扇斯ら_挖的排水河道。小清河位于市區(qū)北部較低洼的地區(qū),與黃河的流向大致平行,且屬于典型的平原河道,比降介于1/3 000~1/10 000 之間,河道只有 30~50 m,而上述支流中穿過濟(jì)南市區(qū)的河道、排洪溝有 30 余條,全部匯入小清河[33],干支流對比明顯。如果暴雨時(shí)小清河無法排泄這些多余的干支流洪水,就會導(dǎo)致雨洪向小清河以南的低洼地區(qū)匯集,造成市區(qū)內(nèi)積水并加劇低洼地帶的洪澇災(zāi)害[12],因此小清河排洪壓力大[34]。
3.3.2 市區(qū)人工開挖的支流
市區(qū)內(nèi)的支流是在城市形成和發(fā)展過程中人工開挖形成,它們大多承擔(dān)著排水防洪功能,主要有護(hù)城河系統(tǒng)、工商河系統(tǒng)和圩子壕系統(tǒng)等。
護(hù)城河系統(tǒng)是1371年開挖的環(huán)繞濟(jì)南老城區(qū)的人工河,全長6.9 km,現(xiàn)已成為由泉水匯集而成的泉水游覽景觀。工商河系統(tǒng)是1925 至1926年開挖的既有航運(yùn)功能,又是津浦鐵路以西、膠濟(jì)鐵路以北至濼口地區(qū)的主要排水通道,位于老城區(qū)西北部,全長6.6 km。1986年、2004年、2008年對其進(jìn)行整治后,現(xiàn)已成為集放生養(yǎng)殖、觀景、休閑、防洪等為一體的多功能景觀河。
圩子壕系統(tǒng)開挖于1861年,它環(huán)繞濟(jì)南老城東、西、南三面,北面為大明湖,全長約20 km,是市區(qū)南部重要的排水溝系。按其方位,分為東圩子壕、西圩子壕和南圩子壕,東圩子壕位于解放橋附近,南部連接羊頭峪東溝、羊頭峪西溝和馬家莊溝等,向北匯入大柳行河,現(xiàn)在改成了暗河[32] ;西圩子壕從桿石橋至大明湖西北角,是汛期南部山水溝洪水匯入小清河的通道;南圩子壕位于文化西路一帶,連接南部山區(qū)的四里山溝、廣場西溝、廣場東溝等山洪溝道,后沿順河街(東圩子壕)向北匯入西濼河,但因棚蓋在千佛山路與文化西路交叉口處成為暗溝。
與此同時(shí),城市化帶來的最重要的變化就是土地利用方式的變化。縱觀濟(jì)南市1996年到2011年土地利用方式,一方面體現(xiàn)在濟(jì)南市面積的不斷擴(kuò)大。1996年濟(jì)南市土地總面積為799 850 hm2,至2011年,濟(jì)南市土地總面積增加了22 835 hm2;另一方面體現(xiàn)在土地利用方式的變化,尤其是建設(shè)用地的增加。2005年-2011年6年間增加了7 050 hm2,而這些建設(shè)用地在很大程度上帶來的是城市下墊面不透水率的增加,這必然會使?jié)鲜械乇韽搅髁吭黾?,增加城市型水?zāi)害的發(fā)生機(jī)率,同時(shí)濟(jì)南市土地開發(fā)利用率達(dá)到了88.38 %,高于全國和全省平均水平[35]。這也增加了受災(zāi)體的脆弱性,例如城市地下建筑等??梢哉f是城市化所帶來的不透水率的增加、小清河排水能力低、市區(qū)排水系統(tǒng)被不合理侵占、改造以及防洪標(biāo)準(zhǔn)低等是造成濟(jì)南市城市型水災(zāi)害的另一重要因素。
總之,濟(jì)南市水文特征主要表現(xiàn)在:小清河是濟(jì)南市唯一的排洪通道,但其南側(cè)支流較多,呈梳狀分布,但分為明顯的上游山地段與過城區(qū)段;市區(qū)人工開挖支流或自然形成的河(溝)道在城市化過程中部分或被人為棚蓋為暗溝、或被污染、被人為污染物嚴(yán)重堵塞[13]等導(dǎo)致排洪不暢,易引發(fā)濟(jì)南市城市型水災(zāi)害。
4 結(jié)論與展望
通過采用百分位法和R/S分析法等分析了濟(jì)南市城市型水災(zāi)害降水、地形、水文特征,得出結(jié)論:濟(jì)南市區(qū)降水極端事件及暴雨次數(shù)與城市化率趨勢一致,而且水災(zāi)害出現(xiàn)的時(shí)間與暴雨出現(xiàn)次數(shù)最多的時(shí)間段相吻合,同時(shí)濟(jì)南市區(qū)未來降水變化趨勢延續(xù)過去降水量整體變化趨勢的可能性較大;加之南部山區(qū)和城市水系在人類土地利用方式和自然生態(tài)相互影響下脆弱的城市孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體共同作用導(dǎo)致濟(jì)南市城市型水災(zāi)害的產(chǎn)生。因此,在不影響城市發(fā)展的同時(shí),需要在城市型水災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警、應(yīng)急救援與災(zāi)民自救、改進(jìn)和完善城市排水系統(tǒng)等方面采取必要的措施。
同時(shí)由于人類社會系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)相互作用的復(fù)雜性,很難對濟(jì)南市城市型水災(zāi)害的特征做極為詳盡的定量分析;再者,本文只從降水、地形、水文三個(gè)主要因素入手進(jìn)行特征分析,因此,導(dǎo)致城市型水災(zāi)害發(fā)生的城市各要素之間的相互作用機(jī)制仍是需要研究的重要方面。
參考文獻(xiàn)(References):
[1] 梁旭輝.關(guān)于城市水災(zāi)害及其綜合減災(zāi)的學(xué)習(xí)體會[J].中國防汛抗旱,2010,20(6):63-67.(LIANG Xu-hui.Studying on urban water and comprehensive mitigation[J].China Flood & Drought Management,2010,20(6):63-67.(in Chinese))
[2] 程曉陶.城市型水災(zāi)害及其綜合治水方略[J].災(zāi)害學(xué),2010,25(增刊):10-15.(CHENG Xiao-tao.Urban water disasters and strategy of comprehensive control of water disaster[J].Journal of Catastrophology,2010,25 (supplement):10-15.(in Chinese))
[3] 程曉陶,李帥杰,王珊.城市型水災(zāi)害及其應(yīng)對方略[J].中國水利,2010(13):5-6.(CHENG Xiao-tao,LI Shuai-jie,WANG Shan.Urban water disasters and coping strategies[J].China Water Resources,2010(13):5-6.(in Chinese))
[4] 周乃晟.城市洪水及防治[J].自然雜志,1990,13(9):575-623.(ZHOU Nai-sheng.Urban flooding and prevention[J].Chinese Journal of Nature,1990,13(9):575-623.(in Chinese))
[5] 朱政,鄭伯紅,賀清云.城市暴雨災(zāi)害的影響程度及對策研究―以長沙市為例[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2011,3(20):105-112.(ZHU Zheng,ZHENG Bo-hong,HE Qing-yun.Study on effect degree and countermeasures against urban rainstorm disasters:a case of Changsha City[J].Journal of Natural Disasters,2011,3(20):105-112.(in Chinese))
[6] 王靜愛,王玨,葉濤.中國城市水災(zāi)危險(xiǎn)性與可持續(xù)發(fā)展[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào):社會科學(xué)版,2004(3):138-143.(WANG Jing-ai,WANG Jue,YE Tao.Hazard assessment of urban flood disaster and sustainable development in China[J].Journal of Beijing Normal University:Social Science Edition,2004,(3):138-143.(in Chinese))
[7] Rossman L A.Storm Water Management Model:User’s Manual Version5.0 [EB/OL].http://epa.gov /ednnrmrl/models/swmm/epaswmm5_user_manual.pdf.
[8] Price R K,Kidd C H R.A Design and Simulation Method for Storm Sewers[A].International Conference on Urban Storm Drainage[C].London:Pentech Press,1978:327-337.
[9] 岑國平.城市雨水徑流計(jì)算模型[J].水利學(xué)報(bào),1990(10):68-75.(CENG Guo-Ping.A model to simulate stormwater runoff in urban area[J].Journal of Hydraulic Engineering,1990(10):68-75.(in Chinese))
[10] 周玉文,趙洪賓.城市雨水徑流模型研究[J].中國給水排水,1997,13(4):4-6.(ZHOU Yu-wen,ZHAO Hong-bin.Study of a model to simulate stormwater runoff in urban area[J].China Water & Wastewater,1997,13(4):4-6.(in Chinese))
[11] 解以揚(yáng),李大鳴,李培彥,等.城市暴雨內(nèi)澇數(shù)學(xué)模型的研究與應(yīng)用[J].水科學(xué)進(jìn)展,2005,16(3):384-390.(XIE Yi-yang,LI Da-ming,LI Pei-yan,et al.Research and application of the mathematical model for urban rainstorm water logging[J].Advances in Water Science,2005,16(3):384-390.(in Chinese))
[12] 曹升平,婁平平.濟(jì)南城區(qū)洪澇災(zāi)害成因分析[J].水文,2009,29(2):87-89.(CAO Sheng-ping,LV Ping-ping.Cause of Urban Floods in Jinan City[J].Journal of China Hydrology,2009,29(2):87-89.(in Chinese))
[13] 張升堂,郭建斌,高宗軍,等.濟(jì)南“7?18”城市暴雨洪水分析[J].人民黃河,2010,32(2):30-32.(ZHANG Sheng-tang,GUO Jian-bin,GAO Zong-jun,et al.Analysis of Jinan "7.18" urban storm floods[J].Yellow River,2010,32(2):30-32.(in Chinese))
[14] 趙傳集,趙泉.濟(jì)南城市暴雨災(zāi)害及防御對策探析[J].災(zāi)害學(xué),1989:60-63.(ZHAO Chuan-ji,ZHAO Quan.Urban storm disaster and countermeasures in Jinan[J].Journal of Catastrophology,1989:60-63.(in Chinese))
[15] 劉秋鋒,趙建,康慕誼.濟(jì)南市城市擴(kuò)展與城市暴雨洪災(zāi)[J].災(zāi)害學(xué),2005,20(4):39-42.(LIU Qiu-feng,ZHAO Jian,KANG Mu-yi.Urban Expanding and its effects on urban flood disasters in Jinan [J].Journal of Catastrophology,2005,20 (4):39-42.(in Chinese))
[16] 郝玉偉.濟(jì)南市城區(qū)雨洪模擬及雨洪資源利用研究[D].濟(jì)南:山東大學(xué),2011.(HAO Yu-wei.Study of rainwater simulation and resource utilization in Jinan City[D].Jinan:Shandong University,2011.(in Chinese))
[17] 何文華.城市化對濟(jì)南市暴雨洪水的影響及其洪水模擬研究[D].廣州:華南理工大學(xué),2010.(HE Wen-hua.Study on effect of urbanization on storm flood simulation at Jinan City[D].Guangzhou:South China University of Technology,2010.(in Chinese))
[18] 趙德嶺,王強(qiáng).濟(jì)南城市生態(tài)水系重建研究[J].南水北調(diào)與水利科技,2007,5(4):67-69.(ZHAO De-ling,WANG Qiang.Research on Jinan City ecological water system rebuilding[J].South to North Water Transfers and Water Science & Technology,2007,5(4):67-69.(in Chinese))
[19] 濟(jì)南市史志編纂委員會.濟(jì)南市志[M].北京:中華書局出版社,1997.(Compilation Committee of Chronicles in Jinan.Jinan Chronicles[M].Beijing:Zhonghua Press,1997.(in Chinese))
[20] 楊萍,劉偉東,王啟光,等.近40年我國極端溫度變化趨勢和季節(jié)特征[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào),2010,21(1):29-36.(YANG Ping,LIU Wei-dong,WANG Qi-guang,et al.The climatic change trend and seasonal characteristics of daily temperature extremes in China for the latest 40 years[J].Journal of Applied Meteorological Science,2010,21(1):29-36.(in Chinese))
[21] 張利平,杜鴻,夏軍,等.氣候變化下極端水文事件的研究進(jìn)展[J].地理科學(xué)進(jìn)展.2011,30(11):1370-1379.(ZHANG Li-ping,DU Hong,XIA Jun,et al.Progress in the study of extreme hydrologic events under climate change[J].Progress in Geography.2011,30(11):1370-1379.(in Chinese))
[22] 翟盤茂,潘曉華.中國北方近50年溫度和降水極端事件變化[J].地理學(xué)報(bào),2003,58(增刊):1-10.(ZHAI Pan-mao,PAN Xiao-hua.Change in extreme temperature and precipitation over Northern China during the second half of the 20 century[J].Journal of Geographical Sciences,2003,58 (Supplement):1-10.(in Chinese))
[23] 黃勇,周志芳,王錦國,等.R/S分析法在地下水動態(tài)分析中的應(yīng)用[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào),2002,30(1):83-87.(HUANG Yong,ZHOU Zhi-fang,WANG Jin-guo,et al.Application of R/S method to dynamic groundwater analysis[J].Journal of Hohai University,2002,30(1):83-87.(in Chinese))
[24] 徐宗學(xué),李占玲,史曉.石羊河流域主要?dú)庀笠丶皬搅髯兓厔莘治鯷J].資源科學(xué),2007,29(5):121-128.(XU Zong-xue,LI Zhan-ling,SHI Xiao-kun.Long-term trends of major climatic variables and runoff in the Shiyang River Basin[J].Resource Science,2007,29(5):121-128.(in Chinese))
[25] 潘雅婧,王仰麟,彭建,等.基于小波與R/S方法的漢江中下游流域降水量時(shí)間序列分析[J].地理研究,2012,31(5):811-830.(PAN Ya-qian,WANG Yang-lin,PENG Jian ,et al.Precipitation change in middle and lower reaches of Hanjiang River:based on wavelet analysis and R/S analysis[J].Geography Research,2012,31(5):811-830.(in Chinese))
[26] 黃崇福.自然災(zāi)害基本定義的探討[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2009,18(5):41-50.(HUANH Chong-fu.A discussion on basic definition of natural disasters[J].Journal of Natural Disasters,2009,18(5):41-50.(in Chinese))
[27] 史培軍.災(zāi)害研究的理論與實(shí)踐[J].南京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1991(自然災(zāi)害研究專輯):37-42.(SHI Pei-jun.Theory and practice of disaster study[J].Journal of Nanjing University(Natural Sciences),1991 (Album of Natural Disasters Research):37-42.(in Chinese))
[28] 鄭昭佩.恢復(fù)生態(tài)學(xué)概論[M].北京:科學(xué)出版社,2011.(ZHENG Zhao-pei.Restoration Ecology Introduction[M].Beijing:Science Press,2011.(in Chinese))
[29] 侯艷晶.快速城市化進(jìn)程中濟(jì)南南部山區(qū)土地利用/覆被變化研究[D].濟(jì)南:山東師范大學(xué),2013.(HOU Yan-jing.Rapid urbanization induced lucc in the southern mountainous region of Jinan City[D].Jinan:Shandong Normal University,2013.(in Chinese))
[30] 鄧振華,張晶,于明洋,等.濟(jì)南南部山區(qū)土地利用的時(shí)空變化分析[J].首都師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2010,31(1):69-79.(DENG Zheng-hua,ZHANG Jing,YU Ming-yang,et al.Spatio-temporal change of land use in south mountain of jinan[J].Journal of Capital Normal University:Natural Science Edition,2010,31(1):69-79.(in Chinese))
[31] 孟慶斌,曹升樂,趙承忠.濟(jì)南防洪實(shí)踐與探索[M].北京:中國水利水電出版社,2008.(MENG Qing-bin,CAO Sheng-le,ZHAO Cheng-zhong.Practice and exploration of flood control in Jinan[M].Beijing:China Water Power Press,2008.(in Chinese))
[32] 趙建,張?jiān)伱?濟(jì)南市城市水系及其變化研究[J].山東師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2007,22(1):86-90.(ZHAO Jian,ZHANG Yong-mei.Study on the changes structure and functions of the urban drainage system in Jinan City[J].Journal of Shandong Normal University:Natural Science,2007,22(1):86-90.(in Chinese))
[33] 陳翠英,婁山崇,王軍.對濟(jì)南市城市防洪的認(rèn)識和思考[J].山東水利,2006(1):17-19.(CHENG Cui-ying,LOU Shan-chong,Wang Jun.Thought of flood control in Jinnan[J].Shandong Water Conservancy,2006(1):17-19.(in Chinese))
1. 建國以來水旱災(zāi)害情況
1.1 旱災(zāi)
干旱呈現(xiàn)為春旱和伏旱,尤以春旱最重。旱災(zāi)持續(xù)時(shí)間長、影響范圍廣、發(fā)展蔓延快、災(zāi)害損失重。建國以來,承德縣的干旱發(fā)生總次數(shù)是29年次,平均3年2旱,其中嚴(yán)重干旱和特大干旱平均每10年中發(fā)生5—7年次,最為嚴(yán)重的1999年的特大旱災(zāi), 7-8月份降雨量僅47.3毫米, 7條主要河流全部斷流,地下水位下降1-3米,全縣有8.5萬人、15萬頭大牲畜發(fā)生飲水困難。農(nóng)作物受災(zāi)面積54萬畝,絕收32萬畝,直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到3億元。旱災(zāi)嚴(yán)重影響全縣工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和人民群眾生產(chǎn)生活,是承德縣自然災(zāi)害中最嚴(yán)重的災(zāi)害。
1.2 水災(zāi)
水災(zāi)多發(fā)生在7、8月份,頻率較多,多為局部暴雨山洪,歷時(shí)短、匯流快、沖刷嚴(yán)重,地表土層流失,水沖沙壓,甚至毀堤決壩。建國以來,全縣共發(fā)生較大水災(zāi)38年次,發(fā)生頻率為69%,其中全縣性普遍受災(zāi)10次,占總數(shù)的28%。1994年7月11日至13日,承德縣遭受特大暴雨和洪水的襲擊,灤河、老牛河、武烈河、白河、白馬河、柳河、暖兒河、亂水河等河水猛漲,來勢兇猛,沿河兩岸損失慘重,根據(jù)洪痕推算均已超過三十年一遇洪水,灤河洪峰流量3000米/秒,幾十年農(nóng)田基本建設(shè)成果如渠道、堤壩、水利設(shè)施被沖毀,水電站遭受嚴(yán)重破壞,人畜飲水地下管道等設(shè)施被沖斷沖垮,8座病、險(xiǎn)水庫更是雪上加霜。全縣26個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),421個(gè)行政村均遭受不同程度災(zāi)害,造成直接經(jīng)濟(jì)損失2804.15萬元。
2.水旱災(zāi)害的成因及特點(diǎn)
2.1 水旱災(zāi)害的成因
2.1.1 降水分布不均
一是降水在年際、年內(nèi)分布不均。年降水變率較大,多雨年與少雨年水量相差4-6倍,年際變化振幅高達(dá)500毫米,如下板城1978年降水量為827.1毫米,而1971年僅362.7毫米;年際降雨不均使河流的徑流量變化很大。降水在年內(nèi)變化主要受季節(jié)影響,全年70%以上的降水集中在汛期的6-9月份,其余月份降水量則相對偏少。二是降水在地域內(nèi)分布不均。全縣以中部的頭溝、雙峰寺一帶為少雨區(qū)向東、西、南延伸遞增,西南部的金廠、白旗一帶年降水量在800毫米以上,是雨量最多的地區(qū),北部的三家、磴上一帶雨量明顯減少。
2.1.2 地形復(fù)雜多變,水土流失較嚴(yán)重。
承德縣山地和丘陵面積567萬畝,占全縣總面積的94.6%,25o以上坡地面積達(dá)到全縣總面積的70%,實(shí)有林地302萬畝,森林覆蓋率50.4%。由于地形復(fù)雜多樣,谷陡流急,山體多由片麻巖、沙礫巖組成,水土涵蓄能力極低,加上墾荒、放牧、采礦等人為原因,使土層減薄,裸巖增加,水土流失現(xiàn)象較嚴(yán)重。全縣現(xiàn)有水土流失面積2247.4平方公里,其中輕度侵蝕1056平方公里,中度侵蝕1078平方公里,強(qiáng)度侵蝕113.4平方公里。全縣年均流失自產(chǎn)地表水34977立方米,年均沖走表土254萬噸,。
2.1.3 蓄水工程調(diào)控能力低
全縣現(xiàn)有小型水庫24座,塘壩44座,總蓄水量1500多萬立方米。由于年久失修,大部分水庫和塘壩存在著不同程度的病險(xiǎn),通過近兩年的水庫除險(xiǎn)加固有15座水庫和10座塘壩能夠正常蓄水,蓄水量不足500萬立米。全縣1700多公里防洪壩受多方面因素影響,建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、超年限使用,防護(hù)能力大大降低。機(jī)井、渠道等灌溉工程數(shù)量少、標(biāo)準(zhǔn)低、配套設(shè)施不全。全縣水利工程可控制灌溉面積10萬余畝,而其余40多萬畝耕地只能靠天收,防災(zāi)能力十分低下。
2.1.4 群眾防災(zāi)減災(zāi)意識相對淡薄,自救能力低
群眾對于水旱災(zāi)害缺乏應(yīng)對知識,蓄水工程少,對抗擊及預(yù)防水旱災(zāi)害比較遲緩,依然存在著等、靠、要思想;在水土流失范圍內(nèi)墾荒、放牧人為破壞水土流失現(xiàn)象較多;水利設(shè)施丟失、損壞現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,人為破壞生態(tài)環(huán)境和水利設(shè)施現(xiàn)象嚴(yán)重。
3 . 水旱災(zāi)害的防治對策
3.1 加強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)工作的組織領(lǐng)導(dǎo)。
樹立“以防為主、常備不懈”的思想。各級政府成立防災(zāi)減災(zāi)組織機(jī)構(gòu),明確各級各部門職責(zé),分工協(xié)作,抓好責(zé)任落實(shí);搞好宣傳發(fā)動,提高認(rèn)識,克服麻痹思想和僥幸心理,進(jìn)一步加強(qiáng)防汛搶險(xiǎn)隊(duì)伍和抗旱服務(wù)體系建設(shè),防患于未然;注重對災(zāi)害的研究指導(dǎo),制定完善各類防災(zāi)預(yù)案,提前落實(shí)人、財(cái)、物等各項(xiàng)工作的
落實(shí),作好物資儲備和供應(yīng),最大限度的減少災(zāi)害損失。
3.2 加快水土流失治理,改善生態(tài)環(huán)境。
堅(jiān)持以小流域?yàn)閱卧?,?shí)行山、水、林、田、路全面規(guī)劃,綜合治理,在治理中堅(jiān)持開發(fā)與治理相結(jié)合,工程措施與生物措施相結(jié)合,蓄水保土與耕作措施相結(jié)合,農(nóng)民脫貧致富與改善生態(tài)環(huán)境相結(jié)合的人與自然相和諧的治水保土方針,堅(jiān)持先上游后下游,先坡面后溝道,溝坡兼治,在25°以上坡耕地逐步還林還草,重點(diǎn)區(qū)進(jìn)行封山育林,提高林草覆蓋率,集中治理、連續(xù)治理的原則,真正形成綜合治理立體開發(fā)全方位防護(hù)體系,達(dá)到涵水保土、提高抗御自然災(zāi)害的能力。
3.3 加強(qiáng)水利工程建設(shè)與管理,構(gòu)筑高標(biāo)準(zhǔn)的防洪抗旱體系。
對現(xiàn)有的水庫、塘壩、防洪壩以及機(jī)井、溝渠等水利工程進(jìn)行加固維修,提高現(xiàn)有設(shè)施的防洪和抗旱能力,結(jié)合產(chǎn)權(quán)制度改革明確專人管理,確保工程發(fā)揮最大效益;加快水利工程建設(shè)力度,以在主要行洪河道建設(shè)一批水庫、防洪壩等骨干性控制工程為主,攔蓄洪水;大力推廣以集雨水窖為重點(diǎn)的雨水集蓄工程和以低噴灌為主的節(jié)水工程建設(shè),因地制宜增加抗旱水源,節(jié)約用水,提高抵御旱災(zāi)能力。
3.4 加大科技含量,以科技進(jìn)步推動水旱災(zāi)害防治工作。
依靠科技加強(qiáng)水旱情預(yù)測系統(tǒng)建設(shè),完善氣象服務(wù)網(wǎng)絡(luò),強(qiáng)化通訊聯(lián)絡(luò),確保水旱情及時(shí)準(zhǔn)確傳遞。對雨情、旱情、工情進(jìn)行系統(tǒng)分析,優(yōu)化調(diào)度,為防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù),用科學(xué)的預(yù)測方法指導(dǎo)災(zāi)害防治工作。尤其是在抗旱工作上要大力推廣噴、滴、微灌技術(shù),適當(dāng)開展人工增雨作業(yè),并結(jié)合農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,提高農(nóng)業(yè)綜合抗旱能力。
3.5 加大投入力度,廣泛吸納資本。
加大招商引資力度,搞好項(xiàng)目謀劃和包裝,努力爭取上級資金;建立健全資金配套制度,保證地方投入足額到位;搞好一事一議,積極動員群眾投入,引導(dǎo)群眾投資投勞;制定優(yōu)惠政策,廣開籌資渠道,鼓勵引導(dǎo)社會資金投入;大力開發(fā)利用現(xiàn)有水利資源,盤活水利資產(chǎn),開辟“以水養(yǎng)水”的資金使用渠道。