小區(qū)域山洪災害防治技術

帥柯舸

（湖南省水利水電勘測設計研究總院　長沙市　410007）

小區(qū)域山洪災害防治技術

帥柯舸

（湖南省水利水電勘測設計研究總院長沙市410007）

山洪災害在山區(qū)中的小流域地區(qū)，因其流域面積較小，河道的山洪調蓄能力相對較弱，山坡的地勢較為陡峭，形成的洪水持續(xù)的時間較短，在一定時間內漲幅較大且洪峰高。因此在山區(qū)中的山洪災害具有水量集中、預見期短、突發(fā)性較強且具有很大的破壞力一系列特征。所以，山區(qū)小流域的山洪災害的防治已經成為了我國防洪減災工作中最為薄弱的一個環(huán)節(jié)。湖南省山區(qū)面積廣，存在諸多小流域流經的地區(qū)，這些地區(qū)的流域情況相對復雜又具備多重影響因素，對流域內能夠掌握的資料相對較少，相關小流域山洪災害的研究相對滯后。因此，湖南省小流域的山洪災害防治工作還亟待各項技術的支撐，對小流域的山洪災害預防和治理的技術研究，具有相當重要的意義。

山區(qū)小流域山洪災害預防治理技術

湖南省位于長江中游南岸，總流域面積達50 km2及以上的河流1 301條，境內山地、丘陵、崗地分布廣泛，占到全省國土面積80.49%，受復雜地形和不穩(wěn)定氣候影響，極易發(fā)生山洪災害。據(jù)調查統(tǒng)計，20世紀全省性洪澇災害年份達42年，尤其是在20世紀90年代，全省的山洪災害造成直接經濟損失超過1 000億元，因災死亡人數(shù)達1 650人，分別占據(jù)湖南省洪澇災害造成的經濟損失和死亡人數(shù)的63.1%和87.9%。山洪災害的破環(huán)性強、危害大、成災快，已經成為威脅到人民群眾生命財產安全最為嚴重的災害之一。

近年來，隨著湖南省山洪災害防治工作的系統(tǒng)開展，各部門協(xié)同合作，以及各項城市防洪減災工程的實施與完善。地處大江大河流域內的縣級以上的大中型城市防洪減災的能力已經逐漸得到了穩(wěn)步的提升，然而地處山地丘陵的廣大地區(qū)，因情況復雜，影響的因素多，針對山洪以及山洪引發(fā)的一系列地質災害與水土流失的防止工程，尚不能滿足當前經濟社會發(fā)展需求，山洪災害防治的形勢依然嚴峻。

1　當前山洪災害研究的現(xiàn)狀及問題

山洪災害具有以下五大特性：①突發(fā)性。山洪匯流很快，河水陡漲水流湍急，暴發(fā)歷時很短，突發(fā)成災往往使人們措手不及，防不勝防。②毀滅性。山洪多為水沙流體，含沙量高，流速大，沖擊力強，其破壞形式主要有沖刷、潰決、撞擊、淤埋、淹沒，過境往往對房屋、水利、交通、電力、通信等基礎設施造成毀滅性的破壞。③群發(fā)性。在一次持續(xù)性的強降雨過程中容易形成山洪、滑坡、崩塌和泥石流等災害鏈。④易發(fā)性。由于對山洪災害的規(guī)律性研究不夠，以往的山洪災害防御預案操作性不強，山洪災害預見性差，防御難度較大。⑤危害性。統(tǒng)計不同地區(qū)、不同時間發(fā)生山洪災害的受災面積、成災人口、倒塌房屋、糧食損失等，發(fā)現(xiàn)山洪給人民生命財產造成的損失巨大。

山洪災害風險評估工作是開展災前預防、災后恢復重建、救援物資發(fā)放的重要參考依據(jù)。洪水風險圖作為防洪減災非工程措施中的一種重要方法，融合了洪水特征信息、地理信息、社會經濟信息，以圖表形式直觀反映不同量級洪水可能造成的災害風險及其對社會經濟的損害程度，不但能有效減輕洪災損失，而且能為及時掌握災情提供科學的預測方法，為抗洪指揮提供科學的決策依據(jù)。

山洪災害預警預報作為山洪災害防治非工程措施的一項重要工作，通過提前判斷山洪發(fā)生的時間、地點、規(guī)模、范圍及可能造成的損失等，使山區(qū)居民及時得到信息，提前采取措施，最大程度減少人員傷亡和財產損失。山洪泥石流災害預警預報一直是國內外研究的熱點，目前，國內外山洪預警預報采取的技術途徑主要是通過對山洪的危險性預測判別，研究山洪災害威脅程度，劃分山洪易發(fā)區(qū)和危險等級，結合監(jiān)測和預報技術，實時監(jiān)視暴雨山洪情況，預測山洪發(fā)生的時間和危害程度，從而做出山洪的預警預報。目前關于山洪泥石流災害預警預報技術的研究主要包括空間預報技術、時間預報技術以及預警系統(tǒng)的研制。

2　研究區(qū)域概況

（1）研究區(qū)域自然概況。柳溪山洪溝是資江的一級直流，流域面積達122 km2，當前治理的項目所在地為安化縣東坪鎮(zhèn)管轄區(qū)域，東坪鎮(zhèn)地處安華縣中部，土地面積450 km2，人口16.1萬，耕地面積3 877 hm2（58 155畝），下轄37個村、7個居委會。是安化縣政治經濟文化中心。

柳溪山洪溝位于安華縣中部，保護土地總面積34.6 km2，保護人口5.1萬人，保護耕地面積1 046.67 hm2（1.57萬畝），保護企事業(yè)單位58個，詳見附表。柳溪山洪溝防治區(qū)情況表。

附表　柳溪山洪溝防治區(qū)情況表

（2）研究區(qū)域山洪防御現(xiàn)狀。柳溪屬于山區(qū)，地勢北高南低，地面高程沿河流方向逐漸降低，河兩岸階地寬廣，寬度（50～200）m不等，地面高程一般（100 m～370 m），階地兩側主要為山丘，山頂高層一般為（300～1 000）m，山體自然坡度較陡，一般為20°～ 40°，屬于典型的山洪地質災害易發(fā)區(qū)，植被以松、杉、楠竹等疏幼林為主，植被覆蓋率56%。

柳溪溝岸主要為自然岸坡和鄉(xiāng)村公路，岸坡頂部高程（111.79～349.78）m，高度（2.0～4.8）m，坡度陡峭，主要為土質邊坡，內破（臨水坡）比一般的1∶0.8～ 1∶1.8，部分塌岸，穩(wěn)定性較差。

柳溪溝道寬窄不一，最寬處大于67 m，最窄處僅8 m，河床切割深度（2～5）m，平均坡降12.94‰。大部分溝床較窄，坡降大，岸坡多出當沖；少部分溝床由于河床較寬，河道坡降小，淤積嚴重。

由于山洪溝水道狹窄，坡降大，兩岸一直沒有實施護坡和護岸工程，岸坡多次被洪水和泥石流沖毀，完全處于不設防狀態(tài)，一旦遭遇較大洪水，沿岸區(qū)域的大部分耕地和部分村莊將被淹沒，并造成水利設施損毀，房屋倒塌，極有可能給廣大群眾帶來巨大的經濟損失，導致山洪和泥石流災害的破壞十分嚴重。

（3）研究區(qū)域山洪災害概況。柳溪山洪溝流域屬于亞熱帶季風濕潤區(qū)，多年平均年降水量1 622 mm，降雨量大，降水季節(jié)性分配不均，大強度的暴雨過程在夏季特別明顯，幾乎每年都會發(fā)生強度不等的山洪及泥石流，甚至某些年份一年發(fā)生2～3次洪水。

3　研究區(qū)域山洪防治存在的問題

（1）柳溪坡降陡，水流速度快，造成了當沖岸坡出現(xiàn)嚴重的崩塌和滑坡現(xiàn)象。

（2）由于柳溪治理段至今沒有實施護坡護岸措施，因此，在歷年洪水中，岸坡多次被沖毀，兩岸村民的生命財產受損，大片農田水毀荒蕪，嚴重影響兩岸老百姓的生產生活和區(qū)域的社會經濟發(fā)展。

（3）由于柳溪河流域2015年的鄉(xiāng)村公路建設沒有考慮水土保持的措施，所開挖的土石就地堆積于山坡之上，通過暴雨沖刷造成了大量土石滯留山洪溝，淤積和抬高了山洪溝溝床，縮小了山洪溝的過水斷面，抬高了洪水水位，加劇了山洪溝所屬區(qū)域的洪澇災害。

（4）山洪溝沿岸的居住人口較多，向山洪溝傾倒垃圾，造成了柳溪溝溝床淤積以及溝道行洪不暢。

4　山洪災害的防治技術

小流域暴雨山洪災害預警預報系統(tǒng)所用到的預警預報方法主要有3種，分別為水文模型預報法、經驗預報方法和臨界雨量法。

（1）水文模型預報法。根據(jù)山洪災害調查評價成果，全省統(tǒng)一組織對省內小流域洪水分析預報進行研究，分區(qū)建立洪水分析模型，編制小流域洪水分析軟件。在此研究成果上各縣根據(jù)山洪災害小流域調查評價成果，研究小流域洪水預報參數(shù)，對典型小流域進行洪水分析預報軟件的定制開發(fā)，并將該軟件集成到縣級平臺軟件中。

（2）經驗預報方法。主要采用降雨徑流相關法、綜合單位線法對小流域洪水過程進行模擬和預報。柳溪河小流域綜合單位線是根據(jù)流域特征與單位線要素或參數(shù)之間的經驗關系，由流域特征推求出單位線要素而求得的。下面主要介紹降雨徑流相關法。

降雨徑流相關法是利用降雨徑流相關曲線，由時段降雨量推求時段徑流量的經驗相關方法。降雨徑流相關曲線結合當?shù)貙嶋H情況，在成因分析與統(tǒng)計相關的基礎上，用每場降雨過程流域的面平均雨量和相應產生的徑流量，以及影響徑流形成的主要因素建立起來的一種定量的經驗關系曲線。該方法簡單實用，20世紀 60年代初，降雨徑流相關法作為一種流域產流量計算方法已在中國普遍使用。我國濕潤和半濕潤地區(qū)最常用的是P～Pa～R三變量相關圖法，P～Pa～R降雨徑流相關圖是以次降雨P為縱坐標，相應的次洪徑流深R為橫坐標，降雨開始時的Pa為參數(shù)建立起來的降雨徑流相關圖。該圖具有以下特點：P一定時，Pa越大，損失越小，R越大，故Pa等值線的數(shù)值自左向右增大；Pa一定時，P越大，損失相對于P越小，徑流系數(shù)越大，P～R線的坡度隨P的增大而減緩，但不小于45°。P～Pa～R降雨徑流相關圖作好后，就可以根據(jù)時段降雨過程P及降雨開始時的Pa，在圖上求出各個時段的凈雨量R。

（3）臨界雨量法。包括1 h、3 h、6 h、12 h、24 h的警戒雨量和轉移雨量，根據(jù)實測降雨資料和臨界雨量值，如果降雨量達到或接近警戒雨量，應提高警惕，做好轉移準備；若達到或接近轉移雨量，應結合監(jiān)測情況，當發(fā)生山洪的可能性較大時，立刻組織人員轉移。柳溪河小流域山洪災害臨界雨量值是在收集該區(qū)長序列降雨資料和災害情況的基礎上，采用統(tǒng)計歸納法、水位反推法綜合確定的。

基于這些技術的基礎之上，湖南省將原有的預警平臺進行了功能上的完善。在平臺原有功能的基礎上，補充完善了短歷時實時水情查詢、預警信息發(fā)布、數(shù)據(jù)上報與信息共享等功能；增加了小流域洪水分析軟件；增加了預案銜接演示、圖像（視頻）監(jiān)控、移動巡查設備管理等模塊并集成調查評價成果。

縣級平臺軟件需要滿足原技術要求，新功能采用的技術要與原有系統(tǒng)匹配，或能進行無縫集成。

5　結語

根據(jù)柳溪山洪溝的防洪減災為研究對象，對小區(qū)域內的山洪減災進行了研究，簡要介紹了小區(qū)域山洪防治的對策和技術，主要以預警系統(tǒng)的“防”，和工程措施的“治”，為防洪減災的具體研究對象，但是相關防洪減災的工作還有諸多課題需要進行研究和探討。

[1]詹曉安，白超海，歐陽煌，等.湖南省2015年度山洪災害防治項目實施方案[R].湖南省防汛抗旱指揮部，湖南省水利廳，湖南省財政廳，2015.

[2]李致家，孔凡哲，王棟，等.現(xiàn)代水文模擬與預報技術[M].南京:河海大學出版社，2010.

[3]何秉順，黃先龍，郭良，等.我國山洪災害防治路線與核心建設內容[J].中國防汛抗旱，2012，（12）.

帥柯舸（1981-），男，大學本科，工程師，從事水利信息化工作。

（2016-01-22）