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第7章 可怕的洪涝灾害(1)

当洪水、涝渍威胁到人类安全,影响到社会经济活动并造成损失时,通常就说发生了洪涝灾害。洪涝灾害是自然界的一种异常现象,一般包括洪灾和涝渍灾,目前中外文献还没有严格的“洪灾”

和“涝渍灾”定义,一般把气象学上所说的年(或一定时段)降雨量超过多年同期平均值的现象称之为涝。

什么是洪涝灾害

一般来说,洪和涝是密不可分的自然现象,但也与人类的生活和社会活动紧密相连,因为它是在一定的地理、资源、环境、人口及社会经济条件下发生、发展的,自然因素和社会因素都会对其产生影响。

前面我们提到,我国的河流大多数属于雨洪性质,暴雨洪水是引发洪涝灾害的最主要的自然因素。

而暴雨洪水的产生又与天气气候和水系条件相关联;天气气候和水系条件又是随着自然地理环境的不同而改变的,这些一系列的相互关系,类型、强度和时间与空间上的变化。

在人类的历史长河中,虽然人类一直扮演着洪涝灾害的受害者角色,但也不容质疑地对洪涝灾害施加着各种正面或者负面的影响。

都直接或间接地影响着洪涝灾害的。

1.正面影响

人类社会一直对洪涝灾害进行着积极的治理,并用越来越科学的方法采取个中措施,以减少和避免洪涝灾害带来的损失。

2.负面影响

人类社会活动的发展直接或间接地影响着大气层,影响着天气气候,致使暴雨洪水和水系特征的改变。

由此可见,洪涝和其他自然灾害一样,具有自然和社会两种属性。

它不以人的意志为转移,遵循自然规律的变化,但也随着人类社会的存在而发生着相应的变化。

洪涝灾害很少独来独往,它经常与其他自然灾害相互影响,形成“洪涝灾害链”。如暴雨,它看起来不过是一种自然现象,但它会因为自然和社会环境的影响而形成洪水、泥石流、滑坡等灾害,而这些灾害有可能进一步造成水土流失、瘟疫蔓延等;再如台风,台风一般都携带着特大暴雨或者大潮的侵袭,给人们的生命财产带来严重的破坏与威胁;此外,地震也会引发洪水,2008年5月12日的汶川地震,因山体滑坡堵塞河道,形成堰塞湖,使河水大量囤积,极可能造成特大洪灾。可见其他种类的自然灾害也都与洪水有着密切的联系,所以对于洪水的治理是多方面的。全面改善自然和社会环境,可以有效地防御洪涝灾害,也可使人们的经济效益和社会效益得到保障。

洪涝灾害成因

由于各地自然环境差异很大,影响不同类型洪涝灾害的自然因素也是多种多样,并且随着社会经济的发展,社会因素对洪涝灾害影响也愈来愈明显。下面将进一步分析影响洪涝灾害的自然因素与社会因素。

1.山洪泥石流

降雨是诱发山洪泥石流灾害的直接因素和激发条件,其发生与降雨量、降雨强度和降雨历时关系密切。

高强度降雨是引起山洪泥石流灾害最主要原因之一。研究表明具有相当大的降雨量和降雨强度才能引发山洪泥石流。降雨量和雨强度越大,形成泥石流的几率就越高,规模也越大。如湖南以往发生泥石流降雨量为133~560毫米,降雨强度为20~130毫米/小时,一般为50毫米/小时以上,大型泥石流降雨量最小为230毫米。在相同条 件下降雨历时越长降雨量越多,产生的径流量越大,山洪泥石流灾害就越严重。

地形地质因素是发生山洪泥石流的物质基础和潜在条件,影响着山洪泥石流灾害的特性和规模。我国起伏变化的地形为山洪泥石流提供了动力条件。如果山体高、坡度大,则处于高势能、低阻力的水体和土体极不稳定,可以快速起动,高速运动,迅速成灾;如果山体低而缓,则起动、成灾均较慢,或者不成灾。

地面起伏不仅为山洪泥石流灾害的发生提供地势条件,同时还为泥石流提供充足的固体物质和滑动条件。

我国地质构造条件复杂,断裂发育,这些断裂规模大,活动性强,西南部一、二级阶梯的过渡带为我国山洪泥石流最为发育地区。

底层岩性不同,风化速度也存在差别,岩性软弱的岩层比岩性坚硬的岩层易遭受破坏,提供松散物质也就越容易,因此对于泥石流的形成也就越有利,不同的岩性组合,可以影响风化作用的强度和速度,软硬相间的岩性组合比岩性均一的岩石更易风化,侵蚀也更强烈,特别有利于泥石流的发育,因此软硬相间的岩石分布地区也是我国泥石流灾害的高发区。

人为不合理的经济活动在天然洪泥石流生成过程中,有强化和激发作用。人为因素主要有以下两个方面:其一,乱砍滥伐森林,使山坡丧失蓄水固土能力,经受不住暴雨径流的冲刷,出现大面积的斜面重力侵蚀和坡面径流侵蚀,加速泥石流的生成和发育,毁林开荒使大面积的山坡失去了天然覆盖,表面疏松失去团粒结构,一旦遇到高强度暴雨,成片泥土被冲下山汇成泥石流。其二,采石、开山、修路和开矿等使大量岩石松动和移位,造成岩层失稳,加速了重力侵蚀作用,或形成岩体滑动为临空形态,促成 泥石流生成发育,此外大量乱弃的矿渣,矿坑采空区造成的塌陷,使山岩松动,这些都给滑坡、泥石流生成提供了有利条件。

2.外洪

局部地区洪涝灾害除受本地降雨影响外(即内涝),往往受流域周围地区客水(即外洪)的威胁。

一般来讲,洪灾是外洪入侵所致,当上游洪水流经该地区,超过河道泄洪能力或堤防防洪能力,导致洪水泛滥成灾。人们通过工程措施来改变不利于防洪的自然条件,为控制或抗御洪水以减免洪涝灾害损失。

防洪工程主要有堤防、水库、行蓄洪区等。但由于洪水具有太多不确定性,防洪工程防御标准偏低,超标准洪水时有发生,或因防洪工程措施运用不当,皆难以避免洪灾发生。如水坝、堤防等挡水建筑物的溃决,洪水具有突发性和来势凶猛的特点,对下游威胁很大。

造成垮坝的常见原因包括:(1)自然力的破坏,如超标准特大洪水,强烈地震及坝岸大滑坡;(2)大坝设计标准偏低,泄洪设备不足;(3)坝基处理和施工质量差;(4)运行管理不当,盲目蓄水或发电、通讯故障;(5)军事破坏等。其中超标准洪水及基础处理问题是垮坝的主要原因。如1975年8月河南大水,板桥水库入库洪水最大流量达1.3万立方米/秒,超过了设计标准,导致水库垮坝,给下游造成毁灭性破坏,这场洪水夺走了数以万计的人民生命。1963年8月河北大水,刘家台水库(中型)垮坝,下游20千米处洪水最大流量仍达1.7万立方米/秒,冲毁村庄68个,死亡948人。

堤防决口的常见原因包括:(1)堤防设计标准低,一些江河堤防往往只规定设计防洪水位,而没有校核洪水位;(2)堤防质量问题;(3)人为设障,壅高水位,造成漫溢、溃决;(4)人为扒堤决口。如 1931年江淮大水,当时堤防标准低、质量差,长江干流自湖北石首至江苏南通沿程堤防共计漫溢溃决354处,沿江一片汪洋。淮河干流蚌埠上下100千米淮北大堤溃决,造成皖北沉沦。苏北里运河堤防溃决,男女浮尸满街漂流,多如过江之鲫,淹死数万人。

利用河道两岸的湖泊和洼地宣泄和滞蓄洪水,通过牺牲局部来保护全局,这些临时滞蓄洪水的湖泊、洼地逐步就成为行蓄洪区。随着国民经济的发展,许多规划安排的行蓄洪区目前人口稠密,经济发达,与被保护区经济差别甚微。如荆江分洪区1952年人口仅17万,行洪时只需安置6万人,2000年人口30.5万,居民财产27亿元。再如位于海河滞蓄洪区的华北油田,大港油田,其固定资产均高达数十亿元。

当遭遇超标准洪水,向行蓄洪区分洪相当困难,一旦分洪,洪灾损失非常严重。此外部分行蓄洪区没有进退水闸,需要临时扒口,区内安全设施较少,使用时难度大,扒口工程量大,运用失控的风险很大。

3.渍涝

形成涝渍灾害的自然因素主要有天气条件、土壤条件及地形地貌。

天气条件是发生涝渍灾害的主要原因。灾害的严重程度往往与降雨强度、持续时间、一次降雨总量和分布范围有关。我国涝渍灾害主要分布于各大流域的中下游平原。这些区域处于季风暴雨区,由于降雨量年际年内分布不均匀,有些时期雨量大、强度高,造成洪涝灾害;有些时候阴雨连绵、低温高湿,造成土壤过湿和地下水位过高引发渍害。

农田渍害与土壤质地、土层结构和水文地质条件有密切关系。土质粒重的土壤,渗透系数小,土壤中的水分难以排出,形成过高的地下水位与浅层滞水,土壤地下水易升不易降则易形成涝渍灾害。

地表径流能否及时宣泄,直接影响涝渍灾害的轻重,地表径流的大小和滞留时间长短与地形地貌关系十分密切。如南方地区,沿江、沿河或滨湖平原、洼地和圩区,地势低洼,受河流洪水顶托,排泄不畅,排降地下水则更为困难,因而易产生涝渍灾害。在东北一些地区,地形复杂,无尾河道众多,为闭流的浅平洼地,形成诸多沼泽,雨后积水排泄不出,则形成涝渍灾害。

在黄淮海平原地区,由于黄河经常泛滥,破坏了原有水系,泛溢两岸泥沙堆积成岗,岗地之间则为洼地,排水出路不畅,涝渍灾害容易发生。

涝渍灾害不仅受自然因素影响,人类活动对其也有较大影响。如盲目围垦和过度开发大大增加了涝渍灾害。以东北三江平原为例,1949年易涝易渍面积为32.5万公顷,在围垦时,垦区排水标准过低,1965年增加到52.1万公顷,至1990年高达221.5万公顷。

在人类活动比较密集地区和城市化地区,由于水资源短缺,常常出现过度开采地下水造成地面沉降状况,涝渍灾害加剧。如江苏苏锡常地区超量开采地下水引起地面沉降,形成了多个沉降中心,累计最大沉降量在1米以上。在1991年洪涝灾害中,积水深度、淹没时间都超过邻近地区。

4.风暴潮

由气压、大风等气象因素急剧变化造成的沿海海平面或河口水位的异常升降现象,称为风暴潮。风暴潮是一种重大的海洋灾害,我国东部濒临渤海、黄海、东海,南部为南海,海岸线长达1.8万千米,沿岸带有台风、温带气旋或寒潮大风的袭击,是世界上风暴潮灾害最为严重的国家之一。广东、广西、福建、台湾、浙江、上海是台风风暴潮多发区。

随着经济的发展,近年来风暴 潮灾害损失愈来愈严重。1992年16号台风引发的风暴潮,涉及福建、浙江、上海、江苏、山东、河北、天津、辽宁等省市沿海地区,受灾人口达2000多万,死亡193人,直接经济损失90多亿元。

造成风暴潮灾害的因素有4个方面,即天气系统、海洋系统、地理因素与人类活动。

天气系统主要为热带气旋、温带气旋及寒潮。热带气旋指发生在低纬度海洋上强大而深厚的气旋性漩涡旋。其中心风力大于12级称为台风。台风是引起沿海地区风暴潮的最主要天气系统之一,每年5~11月西北太平洋台风都有可能在我国登陆,平均每年6~7个,最多可达11个,其中7~9月是台风登陆高峰期,约占全年登陆总数的80%。登陆地点南起海南岛、北至东北皆可发生。

温带气旋为在中高纬度中心气压低于四周的大气旋涡,大多带有锋面,又称为锋面气旋。在沿海地区,某些锋面气旋和局部性低压槽移动可造成大风。如东北低压和黄河气旋入海,常会造成渤海、黄海大风;江淮气旋入海,使渤海、黄海、东海出现大风;东海气旋加深时,东海出现大风;西南低压槽发展时,南海西北部可产生大风。因此温带气旋是造成风暴潮的另一种重要天气系统。

寒潮是指北方冷空气大规模向南侵袭的过程。寒潮主要出现在11月至翌年3月,随着寒潮中心的移动,一般伴有6~8级偏北大风,最大可达12级以上,主要影响渤海、黄海、东海,较强时也影响华南沿海及南海北部。

海洋系统有海洋潮汐与河口潮汐。潮汐是海水在天体(主要为 月球与太阳)引潮力作用下产生的周期性涨落运动,其中主要是受月球引力作用。若风暴潮与天文大潮同时遭遇时,两者叠加造成特大潮位,易造成较大风暴潮灾害。在1949~1997年的150次风暴潮灾害中,有82次发生在天文大潮期,占总数的55%,尤其是造成特大灾害的,基本都是风暴潮与天文大潮遭遇所致。如1981年8月27日~9月1日受14号台风影响,9月1日正值天文大潮,致使上海、浙江沿海出现历史最高潮位,造成严重灾害,死亡48人,20多万公顷农田受淹,倒塌房屋3万余间。

海洋潮流传至河口引起河口水位的升降,称为河口潮汐。河口潮汐除具有海洋潮汐的一般特性外,因受河口形态、河床变化、河道上游下泄流量等影响,致使潮历时、高低潮间隙及潮差有所不同。当河口天文高潮和风暴潮叠加,又遭遇上游洪水下泄及河口地区暴雨时,即洪、涝、潮三碰头,则会造成河口及受潮流影响的沿江沿河地区特大洪涝灾害。如1965年8月受6513号台风影响,洪水与高潮位相遭遇,福建、浙江、江苏沿海多条河流出现有记录以来最高水位,洪涝灾情严重。

洪涝判别标准

我国是一个洪涝灾害频发的国家,洪涝灾害的发生具有明显的季节性和地区性。各流域受自然地理位置、集水面积内地形地貌及不同时期不同尺度天气条件的影响,存在很大的差异,要将七大江河的洪涝灾害进行统一定量划分难度很大。

根据各流域水系及其气候条件、自然地理特性、降雨特性、洪水特性和洪水组成,并结合对历史洪水研究的习惯,从各流域水系分区的暴雨量级和笼罩面积、干流主要控制站洪水大小以及主要干支流洪水的形成与遭遇等情况,可将发生洪水分为跨流域洪水、流域性洪水、区域性洪水和局部性洪水。

跨流域洪水一般是指相邻流域多个河流水系内,降雨范围广,持续时间长,主要干支流均发生不同量级的洪水;流域性洪水一般是指本流域内降雨范围广,持续时间长,主要干支流均发生不同量级的洪水;区域性洪水是指降雨范围较广,持续时间较长,致使部分干支流发生较大量级的洪水;局部性洪水是指局部地区发生的短历时强降雨过程而形成的洪水。

目前对跨流域洪水、流域性洪 水、区域性洪水和局部性洪水还没有一个全面、准确、量化的定义和判别标准,不过各流域机构已经开始研究本流域的洪水分类定义的分层量化指标体系。

七大江河的流域性洪水、区域性洪水和局部性洪水的定义和量化指标,是以七大江河水系分区划分及洪水量级划分标准为基础形成的,与几十年来人们对历史洪水的研究习惯基本一致。

七大江河流域的水系分区一般划分为:

松花江流域:嫩江、第二松花江、松花江三个水系分区。图55辽河流域:西辽河、辽河干流、浑太河三个水系分区。

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