水文氣象預(yù)警技術(shù)在山洪災(zāi)害防治中的應(yīng)用

李慶林　楊榮鑫

(1.江西省石城水文站,江西石城　342700;2.江西省瑞金水文站,江西瑞金　342500)

水文氣象預(yù)警技術(shù)在山洪災(zāi)害防治中的應(yīng)用

李慶林1楊榮鑫2

(1.江西省石城水文站,江西石城342700;2.江西省瑞金水文站,江西瑞金342500)

我國地形十分復(fù)雜多變,而且河流眾多,導(dǎo)致降雨時空分布不均,各地災(zāi)害頻繁發(fā)生,造成經(jīng)濟(jì)損失。并且根據(jù)災(zāi)害損失數(shù)據(jù)表明,山洪災(zāi)害帶來的損失與危害是越發(fā)嚴(yán)重,已經(jīng)成為目前我國防洪減災(zāi)中的重點(diǎn)問題。防治山洪災(zāi)害出現(xiàn)的措施并非常見的工程措施,而是本文針對的水文氣象預(yù)報預(yù)警技術(shù),該技術(shù)主要研究暴雨天氣的特點(diǎn)與形式,地區(qū)水文特征以及臨界雨量等內(nèi)容,針對這些進(jìn)行分析研究提出相應(yīng)措施來開展預(yù)防山洪災(zāi)害的發(fā)生。

山洪災(zāi)害防治水文氣象預(yù)警

最近幾年隨著環(huán)境惡化，不少山丘地區(qū)引發(fā)洪水以及降雨過多引發(fā)的泥石流、滑坡等自然災(zāi)害對國家經(jīng)濟(jì)與人民生命財產(chǎn)造成了嚴(yán)重?fù)p害，多項(xiàng)數(shù)據(jù)也表明，山洪災(zāi)害已經(jīng)越演越烈，損失越來越大，已經(jīng)是目前防洪減災(zāi)迫在眉睫需要解決的問題。因?yàn)樯胶榈耐怀鎏攸c(diǎn)造成的損害也更大，山洪具有突發(fā)性強(qiáng)、破壞性強(qiáng)、來勢猛、造成的災(zāi)害嚴(yán)重，對交通、工礦、村莊及村民等都造成損害，并且造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。而且依靠現(xiàn)在的技術(shù)對山洪災(zāi)害的預(yù)報難度比較大，而且不少地區(qū)水文氣象監(jiān)測預(yù)報技術(shù)還比較簿弱，監(jiān)測站也不多，不僅如此，還存在暴雨水文氣象預(yù)報方案、致災(zāi)臨界雨量計算等主要技術(shù)問題，在發(fā)生山洪災(zāi)害時難以有效預(yù)防。

1　山洪災(zāi)害的典型案例及比較

預(yù)防自然災(zāi)害是人類向前發(fā)展的重要組成部分，特別是對洪澇與臺風(fēng)災(zāi)害的預(yù)防，更是重中之重。在災(zāi)害歷史上，龍灣區(qū)在宋朝時期就遭受過暴風(fēng)雨的毀天滅地的災(zāi)害，高達(dá)五六十米的海浪撲面而來，至今還印刻在鋒門山上。就是在新中國成立后，這些的確是山洪災(zāi)害也是常常發(fā)生，比如1949～2006年期間，永嘉、龍灣地區(qū)有20個雨量站實(shí)測統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，超過50 mm的1小時強(qiáng)降雨就有285次之多，其中降雨超過90mm的高達(dá)9次，出現(xiàn)暴雨的時間最早在4月29日，最晚的是11月29日，由于此階段與山洪的防御呈現(xiàn)被動狀態(tài)，也沒有氣象水文的預(yù)警措施，所以在2006年以后，大幅度增加了雨量站點(diǎn)來進(jìn)行監(jiān)測，基本上每20千米就有一個雨量站，在這樣的措施下預(yù)警水平得到大大提升，有效減少了山洪災(zāi)害帶來的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡。本文從多項(xiàng)數(shù)據(jù)中選擇災(zāi)害比較典型的7起案例，分別從降雨量、時間、死亡人數(shù)等方面進(jìn)行分析比較。

2　山洪災(zāi)害致災(zāi)預(yù)報方案

在對山洪災(zāi)害進(jìn)行防治的過程中，對受災(zāi)地區(qū)致災(zāi)臨界雨強(qiáng)該如何統(tǒng)計，這是一個大家比較關(guān)心的問題，臨界雨強(qiáng)信息是開展山洪災(zāi)害防治預(yù)警過程中十分重要的一個參考指標(biāo)。該指標(biāo)對山洪災(zāi)害頻發(fā)地區(qū)的強(qiáng)降雨預(yù)報有十分突出的作用，能夠在小尺度數(shù)值內(nèi)適用于致災(zāi)強(qiáng)降雨的預(yù)報方案。

2.1山洪災(zāi)害臨界雨強(qiáng)的計算方法

對山洪災(zāi)害臨界雨強(qiáng)的計算十分復(fù)雜，其計算過程具有地區(qū)與經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計等特征，目前無論是國外還是國內(nèi)都沒有一個十分統(tǒng)一的計算方式來引用。舉山洪災(zāi)害臨界雨強(qiáng)計算為例，在計算之前要對實(shí)地進(jìn)行調(diào)查，并且收集山洪地區(qū)歷史發(fā)生的相關(guān)數(shù)據(jù)記錄以及地理水文等氣象資料。再結(jié)合實(shí)地來分析地區(qū)的水文特征以及暴雨時空分布特征，山洪災(zāi)害的發(fā)生次數(shù)和降雨會引發(fā)山洪災(zāi)害的水文氣象條件等等?？梢赃x擇有自動監(jiān)測功能的雨量站，統(tǒng)計并分析歷史上山洪災(zāi)害發(fā)生地區(qū)各個時間段內(nèi)的最大雨量與最小雨量，時間段要等間隔。得出的數(shù)據(jù)就是最初步的單站臨界雨強(qiáng)。要確定臨界雨強(qiáng)要注意，相同時間段內(nèi)不同站點(diǎn)統(tǒng)計的臨界雨量都是不盡相同的，出現(xiàn)這樣的情況主要與不同站點(diǎn)的地質(zhì)、地形、氣候等條件有不小關(guān)系。比如地形不平坦，土壤對水的下泄能力比較好，前期的降雨量不多，但是年降雨量很大的地區(qū)，其臨界雨量就會比較大，反之則比較小。另外同一個站點(diǎn)在不同時間段內(nèi)的臨界雨量，能夠突出反映不同時間段最大降雨的接受程度，針對這種情況就要對各個時間段的臨界雨量進(jìn)行綜合分析比較，還要結(jié)合前期調(diào)查的資料，才能夠確定山洪災(zāi)害可能發(fā)生的重點(diǎn)時段，因?yàn)橹灰姸鄷r間段臨界雨量的其中一個超過臨界值，山洪災(zāi)害就有可能爆發(fā)。

2.2小尺度數(shù)值預(yù)報模式應(yīng)用

一般200平方千米的山溝溝中比較容易多發(fā)山洪災(zāi)害，而且這些地方的水文監(jiān)測站點(diǎn)比較少，一般的水文氣象觀測資料很難實(shí)現(xiàn)小尺度的致災(zāi)天氣系統(tǒng)，因此小尺度數(shù)值預(yù)報模式要有地區(qū)降雨等方面預(yù)報信息，重點(diǎn)分析預(yù)報強(qiáng)降雨中心強(qiáng)度，研究其在山洪災(zāi)害預(yù)報中的可行性。經(jīng)過眾多實(shí)驗(yàn)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，該模式能利用現(xiàn)有的具有高分辨率的地形資料對無資料的山溝地區(qū)進(jìn)行降雨預(yù)報與模擬。

3　山洪災(zāi)害警報發(fā)布技術(shù)應(yīng)用原則

山洪災(zāi)害的預(yù)警技術(shù)是十分復(fù)雜并且涉及多方面因素的技術(shù)，在實(shí)際預(yù)報中，預(yù)警技術(shù)往往需要進(jìn)行前期水文信息采集傳輸，并將其緊緊相扣，前期不同的水文信息采集途徑就會有不同的水文信息傳遞途徑，這樣也就決定了水文信息以何種方式來進(jìn)行發(fā)布。發(fā)布方式的應(yīng)用還需要和水文預(yù)警技術(shù)實(shí)施相結(jié)合，要考慮地區(qū)的不同地質(zhì)環(huán)境，經(jīng)濟(jì)背景等，提出在不同條件下要選擇不同的發(fā)布方式與水文預(yù)警技術(shù)。

(1)山洪災(zāi)害預(yù)警信息具有廣泛性，包括山洪災(zāi)害可能會發(fā)生的水文預(yù)警信息，還有監(jiān)測信息，分析研究水文信息以及各方面管理信息等等。(2)山洪災(zāi)害預(yù)警信息層次多樣化，可以針對水文預(yù)警信息的不同屬性來進(jìn)行劃分，將信息細(xì)化為不同屬性的信息組，在此基礎(chǔ)上，再對水文預(yù)警信息的傳輸與發(fā)布方式進(jìn)行不同選擇。預(yù)警信息的屬性包括對象、時間、儲存形式。(3)山洪災(zāi)害的預(yù)警信息的發(fā)布還要依靠預(yù)警信息的網(wǎng)絡(luò)，在各個省市地區(qū)設(shè)置水文信息觀測網(wǎng)絡(luò)。由此可見在未來發(fā)展中，計算機(jī)信息技術(shù)絕對是預(yù)警信息發(fā)布與傳輸技術(shù)發(fā)展的重要方向，是預(yù)警信息系統(tǒng)的重點(diǎn)組成內(nèi)容。(4)預(yù)警信息的發(fā)布還和預(yù)警級別有很大關(guān)系，不同預(yù)警級別的預(yù)警信息傳輸與發(fā)布手段都是不同的，一般山洪災(zāi)害預(yù)警有三個級別，包含正常情況下的預(yù)警級別，警備預(yù)警級別和臨災(zāi)預(yù)警級別。按照降雨強(qiáng)度與可能發(fā)生嚴(yán)重山洪災(zāi)害的可能性又將其分為三級，較重、嚴(yán)重和特別嚴(yán)重。(5)預(yù)警信息的輸出環(huán)節(jié)很重要，且方式多樣化，在傳輸預(yù)警信息時可以將其結(jié)合使用，包括人工，通訊、計算機(jī)、衛(wèi)星通信、公眾傳媒等。

4　結(jié)語

山洪爆發(fā)具有很大的突發(fā)性與不可預(yù)見性，做好水文氣象預(yù)警預(yù)報與將其信息傳輸是預(yù)防山洪災(zāi)害的重點(diǎn)工作內(nèi)容。不同地區(qū)無論是地質(zhì)條件還是前期降雨量還是防御手段都是不同，人為活動更會影響最后的預(yù)報結(jié)果與傳輸過程，所以利用水文氣象預(yù)警新技術(shù)來預(yù)報山洪災(zāi)害帶，以及減少其帶來的損失具有十分重要的意義。

[1]廖遠(yuǎn)三,胡勝建.氣象水文預(yù)警預(yù)報在山洪災(zāi)害防御中的應(yīng)用[J].山洪災(zāi)害防治,2013.

[2]程海云,楊文發(fā).水文氣象預(yù)警技術(shù)在山洪災(zāi)害防治中的應(yīng)用[J].人民長江,2005,12(36).