我國(guó)山洪災(zāi)害防治技術(shù)研究綜述

王文川，和 吉，邱 林

（華北水利水電學(xué)院水利學(xué)院，450011，鄭州）

一、山洪災(zāi)害成因分析

我國(guó)地貌類(lèi)型復(fù)雜多樣，廣大山區(qū)山高溝深，河谷縱橫，地勢(shì)起伏大，谷坡穩(wěn)定性差，地表風(fēng)化物和松散堆積物厚，由于地處東亞季風(fēng)區(qū)，降雨時(shí)段集中，加之人類(lèi)活動(dòng)劇烈，導(dǎo)致我國(guó)山洪災(zāi)害頻發(fā)。任洪玉等從自然因素和社會(huì)因素兩個(gè)方面入手，將山洪災(zāi)害成因歸納為降雨、地形地質(zhì)和人類(lèi)活動(dòng)等3個(gè)因素，并對(duì)每個(gè)因素中影響山洪災(zāi)害發(fā)生的因子進(jìn)行了具體分析，其結(jié)果表明降雨特別是強(qiáng)降雨和長(zhǎng)歷時(shí)降雨是山洪災(zāi)害形成的激發(fā)因素和主導(dǎo)因素，地形地質(zhì)條件是山洪災(zāi)害形成的基礎(chǔ)，不合理的人類(lèi)活動(dòng)則加速加劇了山洪災(zāi)害的形成及災(zāi)害程度。丁春梅等指出由于浙江省在梅汛期和臺(tái)汛期容易遭受暴雨襲擊，加上人類(lèi)活動(dòng)和河道行洪能力的日益萎縮是引發(fā)山洪災(zāi)害的主要成因。鄒翔等人的研究結(jié)果表明陜西省的降雨分布、地質(zhì)地形及不合理的人類(lèi)活動(dòng)是導(dǎo)致陜西省山洪災(zāi)害的主要成因。周村旭等指出對(duì)河南省而言，暴雨是造成山洪災(zāi)害的根源，特殊的地理環(huán)境和不合理的人為活動(dòng)等因素加劇了山洪災(zāi)害的形成與發(fā)展。方云祥等指出安徽省內(nèi)的山洪災(zāi)害主要是受氣候、地形地質(zhì)條件及人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。李景保等從誘發(fā)山洪災(zāi)害的水動(dòng)力環(huán)境條件、坡度勢(shì)能環(huán)境條件和固體物質(zhì)環(huán)境條件對(duì)湖南省的山洪災(zāi)害成因進(jìn)行了詳細(xì)分析。陽(yáng)岳龍等認(rèn)為特殊的氣候水文條件、復(fù)雜的地貌、不利的地層巖性以及不合理的人類(lèi)活動(dòng)是造成郴州市山洪災(zāi)害頻繁發(fā)生的主要因素。馬秀芳通過(guò)對(duì)涇河流域源頭段的山洪災(zāi)害研究認(rèn)為：降水是引發(fā)山洪災(zāi)害的最直接原因，地形是導(dǎo)致山洪災(zāi)害的基礎(chǔ)因素，復(fù)雜的地層巖性是加劇山洪災(zāi)害的內(nèi)部因素，人類(lèi)活動(dòng)破壞植被加劇了山洪災(zāi)害。

由此可見(jiàn)，山洪災(zāi)害的成因主要是氣候、地貌、地層巖性和不合理的人類(lèi)活動(dòng)對(duì)植被的破壞等造成的。

二、山洪災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)

山洪災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)是山洪災(zāi)害防治區(qū)非工程措施體系建設(shè)的一項(xiàng)重要工作，通過(guò)提前判斷山洪發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、規(guī)模、危害范圍以及可能造成的損失，使防治區(qū)的居民及時(shí)得到信息，提前采取措施，達(dá)到保證生命財(cái)產(chǎn)安全、減輕災(zāi)害的目的。王禮先等嘗試以前期實(shí)際15d雨量和發(fā)生災(zāi)害當(dāng)日雨量為輸入值，構(gòu)建了山洪泥石流BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)報(bào)模型。周金星在分析北京山區(qū)山洪及泥石流災(zāi)害發(fā)生成因及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了北京山洪及泥石流災(zāi)害空間預(yù)報(bào)信息系統(tǒng)，并對(duì)北京山區(qū)山洪及泥石流災(zāi)害空間分布進(jìn)行了預(yù)報(bào)。劉蘇峽針對(duì)“5·12”汶川特大地震造成的災(zāi)區(qū)地表松動(dòng)，使處于雨季的災(zāi)區(qū)面臨山洪災(zāi)害的的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，提出了汶川特大地震災(zāi)后山洪災(zāi)害預(yù)估與應(yīng)對(duì)措施。李俊等探討集合預(yù)報(bào)技術(shù)在山洪預(yù)報(bào)領(lǐng)域的應(yīng)用，分析了集合預(yù)報(bào)與單一確定性預(yù)報(bào)相比在對(duì)引發(fā)山洪災(zāi)害的強(qiáng)降水天氣預(yù)報(bào)方面的優(yōu)勢(shì)。白寧等應(yīng)用單位的卷積方程和水量平衡方程，推導(dǎo)出區(qū)間各子流域河流出口最大洪峰流量與已知的區(qū)間出口最大流量的關(guān)系式，以解決區(qū)間內(nèi)無(wú)流量資料河流出口的最大洪峰流量預(yù)報(bào)問(wèn)題。謝會(huì)云等以流量信息為基礎(chǔ)，研究了基于GIS等流時(shí)線法山洪匯流。王鑫等基于淺水動(dòng)力學(xué)方程，考慮降雨和下滲，建立了暴雨山洪的水動(dòng)力學(xué)數(shù)值模型，并以此為基礎(chǔ)提出確定山洪災(zāi)害臨界雨量新方法，應(yīng)用于典型山洪易發(fā)區(qū)的暴雨山洪預(yù)報(bào)，取得較好效果。鄭國(guó)強(qiáng)等用影響山洪泥石流發(fā)生的前15 d的實(shí)效雨量和當(dāng)日雨量作為預(yù)報(bào)模型因子，建立了基于Bayes判別分析法的密云縣山洪泥石流預(yù)報(bào)模型。劉陽(yáng)等通過(guò)建立山洪形成過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)山洪預(yù)測(cè)的數(shù)值模擬。管珉等以推理公式為基礎(chǔ)，介紹了一種適用于江西偏遠(yuǎn)小流域的山洪災(zāi)害指標(biāo)的計(jì)算模型。

對(duì)山洪預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的研究，取得了一些較好的成果，主要表現(xiàn)在應(yīng)用現(xiàn)在一些新的科學(xué)技術(shù)和手段，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、集合預(yù)報(bào)和數(shù)值模擬等。這些技術(shù)的應(yīng)用和推廣必將推動(dòng)山洪災(zāi)害防治區(qū)的非工程措施體系建設(shè)。

三、山洪災(zāi)害預(yù)警技術(shù)

山洪災(zāi)害預(yù)警技術(shù)是為各級(jí)政府防汛抗旱指揮部門(mén)提供科學(xué)決策的依據(jù)，是做好人員轉(zhuǎn)移、防范山洪災(zāi)害、保證人民生命安全的有效途徑。國(guó)內(nèi)對(duì)有關(guān)山洪災(zāi)害的預(yù)警研究主要集中在臨界雨量的計(jì)算方法上。國(guó)家防辦建議采用 “統(tǒng)計(jì)歸納法”分析區(qū)域臨界雨量。陸桂亞等提出了有資料區(qū)域臨界雨量分析法，同時(shí)也提出了內(nèi)插法和比擬法、災(zāi)害實(shí)例調(diào)查法、災(zāi)害與降雨頻率分析法等無(wú)資料區(qū)域臨界雨量的估算方法。張玉龍等用克里金空間插值分析法、反距離加權(quán)插值法、徑向基函數(shù)插值法對(duì)云南省山洪災(zāi)害典型區(qū)的臨界雨量進(jìn)行研究，并繪制相應(yīng)等值線圖。張世才采用災(zāi)害實(shí)例調(diào)查法、頻率分析法和產(chǎn)流分析法對(duì)比確定祁連山區(qū)山洪災(zāi)害臨界雨量。段生榮采用了實(shí)測(cè)雨量分析法、降雨災(zāi)害頻率分析法和產(chǎn)匯流分析法對(duì)比確定了黃河流域大通河支流的山洪災(zāi)害臨界雨量。葉勇等以“水位反推法”來(lái)確定浙江省小流域的臨界雨量。王仁喬等采用類(lèi)比法、排除法、災(zāi)害氣候頻率法等一系列方法，對(duì)湖北省山洪災(zāi)害臨界雨量進(jìn)行訂正，結(jié)果比較符合實(shí)際。江錦紅等從河道安全泄洪流量出發(fā)，以最小臨界雨量和臨界雨力的新概念和計(jì)算方法為基礎(chǔ)，構(gòu)建了暴雨臨界曲線作為山洪災(zāi)害預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)。劉志雨等提出以分布水文模型為基礎(chǔ)，以動(dòng)態(tài)雨量為指標(biāo)的山洪預(yù)警預(yù)報(bào)方法，為山洪災(zāi)害預(yù)警提供了新的思路。

我國(guó)山洪災(zāi)害預(yù)警技術(shù)還是主要依據(jù)臨界雨量單項(xiàng)指標(biāo)，所不同的只是在確定時(shí)根據(jù)具體情況采用不同的計(jì)算方法。

四、山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)

山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)是山洪災(zāi)害防治非工程措施的重要平臺(tái)。從2006年國(guó)務(wù)院批復(fù)全國(guó)山洪災(zāi)害防治規(guī)劃，啟動(dòng)實(shí)施了山洪災(zāi)害防治試點(diǎn)建設(shè)之后取得了許多成果。胡維忠等提出了山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)原則，詳細(xì)闡明了組成監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、信息匯集及信息查詢子系統(tǒng)、信息匯集與預(yù)警平臺(tái)、預(yù)警子系統(tǒng)和預(yù)報(bào)決策子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。李良等從數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、圖形管理、數(shù)據(jù)采集與輸入、系統(tǒng)組成和系統(tǒng)管理五個(gè)方面詳細(xì)探討基于GIS的山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。費(fèi)建英等介紹了利用CDMA/GPRS通信產(chǎn)品完成山洪預(yù)警系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)采集站網(wǎng)的汛情信息傳輸及預(yù)警信息的傳送，為指揮調(diào)度工作提供暢通、快速、可靠穩(wěn)定的通道。張李蓀以GIS技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托，建立了基于WebGIS的山洪災(zāi)害預(yù)警信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

五、山洪災(zāi)情風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)

山洪災(zāi)情評(píng)估工作是開(kāi)展災(zāi)前預(yù)防、災(zāi)后恢復(fù)重建、救援物資發(fā)放的重要參考依據(jù)。我國(guó)開(kāi)展山洪災(zāi)情評(píng)估方面的研究起步較晚，20世紀(jì)80年代中期我國(guó)開(kāi)始有山洪災(zāi)前危險(xiǎn)度評(píng)估方面的研究報(bào)道，山洪災(zāi)前易損度和風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)估方面的研究成果從1998年才開(kāi)始有文獻(xiàn)報(bào)道，且針對(duì)山洪災(zāi)后損失評(píng)估的研究成果到1999年才有文獻(xiàn)。2004年何易平對(duì)山洪災(zāi)情風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行了詳細(xì)的述評(píng)。同年程衛(wèi)帥等對(duì)山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行了綜述。近年的研究成果主要有：趙紅莉等采用指標(biāo)模型法，基于GIS技術(shù)對(duì)桂東縣寨前流域內(nèi)山洪及其誘發(fā)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析，得出災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的分布。劉蘭芳引入綜合災(zāi)情指數(shù)對(duì)湖南省衡陽(yáng)市山洪災(zāi)害進(jìn)行綜合災(zāi)情損失評(píng)估。謝圣等對(duì)小流域風(fēng)險(xiǎn)圖的編制作了有益的探討。朱靜以云南省文山縣城為例，介紹了城市山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。唐川等提出了一套基于GIS的從數(shù)據(jù)采集→空間屬性數(shù)據(jù)庫(kù)建立→評(píng)價(jià)指標(biāo)體系選擇→預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)分析→山洪災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃的技術(shù)路線和方法體系。聶娟等研究了山洪災(zāi)害雷達(dá)遙感災(zāi)情評(píng)估技術(shù)。

從我國(guó)災(zāi)情評(píng)估的發(fā)展來(lái)看，主要是從早期的定性描述和統(tǒng)計(jì)分析逐步發(fā)展同經(jīng)濟(jì)社會(huì)條件相結(jié)合的評(píng)估方法。近年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和地理信息技術(shù)的發(fā)展，RS和GIS技術(shù)越來(lái)越多地被應(yīng)用于災(zāi)前風(fēng)險(xiǎn)和災(zāi)后災(zāi)情評(píng)估工作中。

六、山洪災(zāi)害形成機(jī)理

對(duì)山洪災(zāi)害形成機(jī)理的研究和其影響因素的量化分析，對(duì)開(kāi)展山洪災(zāi)害預(yù)報(bào)、預(yù)警、制定防治對(duì)策等至關(guān)重要。我國(guó)在這方面也取得了一些成果。曹叔尤等對(duì)堰塞湖山洪形成機(jī)理進(jìn)行了初步探索。王中等分析了觸發(fā)重慶山洪災(zāi)害的典型環(huán)流和主要的影響系統(tǒng)。高煜中等從氣候與環(huán)境兩個(gè)方面對(duì)山洪暴發(fā)及等級(jí)劃分的影響進(jìn)行了探討。

七、山洪災(zāi)害防治區(qū)劃及防治對(duì)策

水利部會(huì)同有關(guān)部委共同編制了 《全國(guó)山洪災(zāi)害防治規(guī)劃》，2006年10月國(guó)務(wù)院正式批復(fù)該規(guī)劃。張平倉(cāng)等綜合分析了我國(guó)不同區(qū)域山洪災(zāi)害形成的暴雨、地質(zhì)地形條件、區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、山洪災(zāi)害類(lèi)型、數(shù)量與防治類(lèi)型，有針對(duì)性地提出了我國(guó)各區(qū)山洪災(zāi)害的防治對(duì)策。張瑞軍等采用基于構(gòu)件的柔性軟件工程的思想，開(kāi)發(fā)了全國(guó)山洪災(zāi)害防治規(guī)劃信息系統(tǒng)。張力等利用先進(jìn)的地理信息系統(tǒng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，建立了山洪災(zāi)害防治規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)，為我國(guó)山洪災(zāi)害防治規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了規(guī)范和總控依據(jù)。馬建華等根據(jù)部門(mén)區(qū)劃疊加原理，將中國(guó)山洪災(zāi)害防治區(qū)劃分成一級(jí)重點(diǎn)防治區(qū)、二級(jí)重點(diǎn)防治區(qū)和一般防治區(qū)等三個(gè)類(lèi)型區(qū)。石林等分析了山洪災(zāi)害易發(fā)程度與地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等地形地質(zhì)條件的相互關(guān)系，提出了我國(guó)山洪災(zāi)害防治地形地質(zhì)區(qū)劃的基本方法、步驟及相關(guān)技術(shù)。張玻華等在我國(guó)山洪災(zāi)害防治區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展情況研究的基礎(chǔ)上，對(duì)山洪災(zāi)害防治經(jīng)濟(jì)社會(huì)區(qū)劃進(jìn)行了研究。

八、存在的不足與今后研究的方向

縱觀山洪災(zāi)害防治技術(shù)的研究史，可以看出我國(guó)山洪災(zāi)害防治技術(shù)研究起步較晚。盡管目前有許多很好的成果，但結(jié)合我國(guó)山洪災(zāi)害的特點(diǎn)和目前的防治現(xiàn)狀，仍存在一些不足和需要努力的方向。

一是對(duì)山洪災(zāi)害的成災(zāi)機(jī)理研究較為薄弱。山洪災(zāi)害是致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和承載體三種因素影響下共同作用形成的，需要加強(qiáng)山洪災(zāi)害的主要致災(zāi)因子和孕災(zāi)環(huán)境的探詢，為山洪災(zāi)害的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、預(yù)警指標(biāo)的確立、災(zāi)前風(fēng)險(xiǎn)分析、災(zāi)后風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等提供物理層面的分析。

二是預(yù)警指標(biāo)單一。目前僅靠臨界雨量單項(xiàng)指標(biāo)作為山洪預(yù)警指標(biāo)，而誘發(fā)山洪災(zāi)害的機(jī)理較復(fù)雜，影響因素也較多，各種因素的定量關(guān)系難以區(qū)分、確定。僅雨量因素來(lái)說(shuō)，前期降雨和后期降雨強(qiáng)度共同影響山洪流量，即相同的降雨強(qiáng)度由于前期影響雨量不同會(huì)有不同的產(chǎn)流結(jié)果。應(yīng)針對(duì)不同區(qū)域、不同的氣候和環(huán)境條件，增加其他預(yù)警指標(biāo)的分析論證工作。

三是災(zāi)情評(píng)估以定性和半定量為主，評(píng)估效果的應(yīng)用性差，在減災(zāi)防災(zāi)決策中的作用不明顯。雖然GIS技術(shù)已用于災(zāi)前風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和災(zāi)后災(zāi)情評(píng)估工作，但多是二維的，需加強(qiáng)三維技術(shù)的引進(jìn)，提高山洪災(zāi)情評(píng)估的精度和效率。

四是山洪災(zāi)害防治區(qū)的非工程措施體系建設(shè)生產(chǎn)的投入已比較明確，但對(duì)山洪防治關(guān)鍵技術(shù)的投入較少。需要加強(qiáng)各種技術(shù)的研究投入，提高山洪災(zāi)害防治區(qū)的非工程措施體系建設(shè)的科技含量，研究更準(zhǔn)確、更經(jīng)濟(jì)、更快速、更高效、更適合我國(guó)山區(qū)情況的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。

[1]任洪玉，鄒翔，張平倉(cāng).我國(guó)山洪災(zāi)害成因分析[J].中國(guó)水利，2007（14）.

[2]方云祥，關(guān)偉，王曉.安徽省山洪災(zāi)害成因分析[J].國(guó)土與自然資源研究，2007（1）.

[3]馬秀芳.涇河流域源頭段山洪災(zāi)害成因分析及防治[J].中國(guó)水利，2009（3）.

[4]王禮先，于志民.山洪及泥石流災(zāi)害預(yù)報(bào)[M].北京:中國(guó)林業(yè)出版社，2001.

[5]周金星.山洪及泥石流災(zāi)害空間預(yù)報(bào)技術(shù)研究[J].水土保持學(xué)報(bào)，2001，15（2）.

[6]胡維忠，葉秋萍，陳桂亞，等.構(gòu)建科學(xué)的山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)[J].中國(guó)水利，2007（14）.

[7]趙春國(guó).云南省各甫河流域山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) [J].中國(guó)水利，2007（14）.

[8]李夢(mèng)賢，肖路.婁底市山洪災(zāi)害防御預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)淺析[J].中國(guó)水利，2008（12）.

[9]房國(guó)良，耿延博.遼寧省山洪災(zāi)害水文監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃 [J].中國(guó)水利，2009（19）.

[10]馬建華，張平倉(cāng),任洪玉.我國(guó)山洪災(zāi)害防治區(qū)劃方法研究[J].中國(guó)水利，2007（14）.

[11]石林，周世平.山洪災(zāi)害防治地形地質(zhì)區(qū)劃方法[J].中國(guó)水利，2007（14）.[12]張玻華，談昌莉，徐成劍，等.我國(guó)山洪災(zāi)害防治經(jīng)濟(jì)社會(huì)區(qū)劃研究[J].中國(guó)水利,2007（14）.