1自然情況概述
清原滿族自治縣地處遼東山區,位于撫順市東北部,東與吉林省東豐縣、梅河口市、柳河縣毗鄰,南與新賓滿族自治縣接壤,西與撫順縣、鐵嶺縣交界,北與西豐縣、開原市相連??h城距撫順市約100km。地理坐標位于東經124°20′至125°29′,北緯41°48′至42°29′之間[1]。
清原縣河流水系密布,水資源充沛,是渾河、清河、柴河、柳河四大河流發源地。境內山巒重疊,景色宜人,旅游資源十分豐富。境內長白山余脈的滾馬嶺,已建成集觀光、森林浴、滑雪為一體的省級渾河源頭森林公園。渾河上游又稱紅河被人們譽為“東北小三峽”,利用河道比降落差大的特點,建成了享譽全國的“紅河谷漂流”國家4A級風景區。該縣屬于中溫帶大陸性季風氣候區,夏季多雨、冬季嚴寒、春季干旱,年降雨量781.1mm,降雨有明顯的季節性,6~9月為汛期,7、8月份降雨量占全年降雨量的50%,也是暴雨洪水的多發期。
2山洪災害成因與特點
清原縣地處長白山余脈,境內多為山地地貌,山洪災害中、高易發區面積占全縣總面積的90%以上,是撫順市山洪災害高發、頻發區。據不完全統計,建國以來有23年發生了山洪災害,其中有10年洪災損失巨大。平均2―3年一小災,6―7年一大災。累計直接經濟損失近百億。
該地區山洪災害的成因主要有兩個,一個是下墊面因素,包括地形、地貌、地質、土壤、植被等,為山洪災害提供了環境條件;另一個是氣候因素,即強降雨,它是促使山洪暴發的決定性因素。綜合該縣的歷史山洪災害情況,歸納出本地山洪災害的主要特點是:一是暴雨山洪出現頻率高,季節性強;二是突發性強,匯流時間短,暴漲暴落特征明顯(俗稱牤牛水);三是山洪來勢兇猛,成災快;四是破壞性強,危害大,損失甚巨[2]。
隨著經濟社會的快速發展,社會財富劇增,洪災損失也日甚一日。因此構建較為完善的山洪災害防御體系是十分必要的。
3預警指標的遴選與確定
結合本縣山洪災害防御現狀,構建較為完善的山洪災害防御體系應主要包括山洪災害的現狀調查與評估、山洪災害預警指標的確定、山洪災害監測預警系統建設、山洪災害群測群防建設等四部分。其中,山洪災害預警值指標的遴選與確定是整個山洪災害防御體系構建的技術依據,其重要性不言而喻。通過對整個山洪災害防御體系的分析,確定的預警指標主要包括危險區與安全區劃分、降雨量臨界值及山洪溝警戒水位等三部分[3]。
3.1危險區與安全區的劃分
所謂危險區和安全區是針對山洪災害易發區內每一個小流域乃至行政村屯而言的。危險區即是指山洪災害能夠波及到的范圍,而安全區則是指山洪災害影響不到可用于人們躲災避險及安全居住、活動的區域。在開展此項工作時應根據本縣不同區域山洪災害的形成特點,在調查歷史山洪災害發生區域的基礎上,結合氣候和地形地質條件、人員分布等,分析山洪災害可能發生的類型、程度及影響范圍,合理劃分危險區、安全區。具體劃分原則如下:
1)危險區一般處于河谷、溝口、河灘、陡坡下、低洼處和不穩定的山體下,尤其已發生過滑坡、崩塌和泥石流的地區。結合各鄉鎮的具體情況,因地制宜,將山洪的危險區左右邊界設定為山洪溝兩岸歷史最高洪水位至主河道之間的區域;將滑坡易發區左右邊界設定為山洪危險區邊界至以上0.25km處的區域為危險區;泥石流易發區左右邊界設定為山洪危險區邊界至以上1.0km處的區域為危險區。
2)安全區的選擇應本著安全第一、交通方便的原則,選擇地勢較高,地質結構穩定,平坦或坡度平緩的開闊地帶,與危險區應保持一定的安全距離,盡量選在河流的上游地域。在安排由危險區至安全區的轉移路線時要盡量避免橫穿河道、溝口、陡坡、低洼地帶以及危險區的下游區域等。
3)在危險區、安全區、轉移路線的選擇與確定上,要在詳細調查歷史洪水、滑坡、泥石流等災害的情況下,充分聽取當地村、屯負責人及村民代表的意見,綜合考量,科學規劃,切忌紙上談兵,主觀臆斷。
3.2降雨量臨界值的確定
山洪災害防御體系中降雨預警分為三個等級:告知性預警(Ⅲ級)、警戒性預警(Ⅱ級)和緊急性預警(Ⅰ級立即轉移)。不同的預警等級均有相應的雨量臨界值區間。降雨量臨界值的推算和確定是確保各等級預警有效性的關鍵。
在一個流域區域內,降雨量達到或超過某一量級和強度時,該流域或區域即發生山溪洪水、泥石流、滑坡等山洪災害。把這時的降雨量,稱為該流域或區域的臨界雨量。山溪洪水、滑坡、泥石流三種災害相對獨立的區域或流域應分別進行臨界雨量的分析計算??紤]到本縣暴雨和災害調查資料有限,三種災害又難以區分,因此在進行這三種災害的臨界雨量推求時,不作區分,采用合并方式統一分析推算。
在進行臨界雨量的分析計算時,通常是按照單站、典型區、全區域三個遞進層次進行分析計算的。對于區域內降雨分布較均勻的地區也可以直接進行典型區或者全區域的臨界雨量分析計算。
下面以單站為例,簡要介紹臨界雨量的分析計算方法。臨界雨量的計算分為資料統計及分析計算兩個階段:
1)資料統計首先要確定該雨量站點的控制區域,并收集區域內的山洪災害歷史資料以及該站的歷史降雨資料。然后確定對應的降雨過程開始和結束時間,降雨過程的開始時間,是以連續3日每日雨量≤1mm后出現日雨量>1mm的時間;降雨過程的結束時間是山洪災害發生的時間。過程時間確定后,在每次過程中依次查找并統計1h、3h、6h、24h最大雨量及其對應的起止時間。如果過程時間長度小于對應項的時段跨度,則不統計,但過程總雨量必須統計。當降雨過程時間較長時(例如過程時間超過3天),降雨強度可能會出現2個或以上的峰值,則統計最靠近災害發生時刻各時間段的最大雨量。
2)臨界雨量計算假設區域內共發生山洪災害N次,降雨統計為1小時、3小時、6小時、24小時四個時段的最大雨量系列。在進行臨界雨量選擇時,則以該站各時段的N次統計值中,最小的一個為各時段臨界雨量初值,即表示當該時段降雨量超過此值時該區域便極可能發生山洪災害。
例如某雨量站所在區域50年中,共發生9次較大的山洪災害,每次對應6小時的最大雨量分別為:103、88、79.3、105.5、60.2、73.6、92.5、86.5、65mm,其中最小的60.2mm即為這個站6小時段臨界雨量初值。
在進行典型區和全區域的臨界雨量分析計算時,其方法和思路與單站基本相同。只是降雨量的統計應采用區域內的平均降雨量,即面雨量。在確定雨量臨界值時應選擇一定變幅的雨量區間,不宜采用單值,但區間變幅不應過大。針對無資料地區,可采用內插法和比擬法將雨量資料補全后進行分析計算。
在實際應用過程中,除了應用上述方法進行分析推算外,還應該拓展使用臨界雨量的其它推算方法,比如災害與降雨頻率分析法等[4]。通過不同方法結果的對比分析,并結合本地實際情況,最終確定出經得起推敲和實踐檢驗的雨量臨界值系列,只有這樣才能使成果發揮出真正的作用來。清原縣部分鄉鎮區域臨界雨量分析計算成果見表1?!?】
3.3山洪溝警戒水位的確定
山洪災害防御體系中的洪水預警包括三級,即告知性預警、警戒性預警及緊急性預警。這三種預警都以山洪溝不同的水位臨界值作為依據。山洪溝水位臨界值的確定相對簡單一些。主要是通過山洪溝水道斷面的測量數據、歷史洪水情況以及河段洪水簡易推演等方式綜合擇優確定。
告知性預警對應的水位臨界值是指山洪溝的警戒水位。警戒水位的一般定義是江河堤防普遍臨水,堤防可能發生險情時的起始水位。在山洪溝的水道斷面圖上可以將抵至兩岸堤防且無間斷水面線的最低水位作為告知性預警的水位臨界值。
警戒性預警對應的是堤防的保證水位。所謂保證水位即是指河道兩岸堤防能夠保證安全運行的上限水位。在確定本地山洪溝保證水位時通常以水道斷面測量成果中較低一側堤防頂以下0.5―0.8m處的高程值作為警戒性預警對應的水位臨界值[5]。
緊急性預警對應的是河段水位達到保證水位后水位還在繼續上漲,河道成災時的水位。在實際工作中,通常以水道斷面測量成果中較低一側的堤防頂高程作為緊急性預警對應的水位臨界值。
在山洪災害洪水預警的水位臨界值確定過程中,應充分考慮歷史洪水的發生情況,并適當結合山洪溝簡易洪水推演成果,遵循安全與適用并舉原則,統籌分析,最終擇優選定。
4結語
預警指標參數的確定是山洪災害防御體系建設中的基礎,其重要性是顯而易見的。同時,預警指標參數的篩選是一個實踐調查和理論演算相結合又需要反復磨合調整的過程。因此,在實際工作中應不斷用實踐數據去檢驗、校正初期成果,使之不斷完善,實用性、可操作性更強,為切實發揮山洪災害防御體系的巨大防災、減災作用提供基礎保障。
參考文獻:
[1]張鴻,郭繼東,崔舒穎.清原縣應對洪水災害策略與措施淺談[J].農業與技術,2013,(4):32-33.
[2]張志彤.我國山洪災害特點及其防治思路[J].中國水利,2007,(14):14-15.
[3]李昌志,孫亞東.山洪災害預警指標確定方法[J].中國水利,2012,(9):54-56.
[4]趙然杭,王敏,陸小蕾.山洪災害雨量預警指標確定方法研究[J].水電能源科學,2011,(9):49-53.
[5]梁冰,叢立林.水文站斷面位置發生變化時警戒水位、保證水位的確定方法探討[J].吉林水利,2008,(10):59-60.