降雨和徑流變化特征及旱澇事件應(yīng)對(duì)研究
——以XX省為例

王瑤瑤

合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，安徽合肥 230009

在全球氣候變化持續(xù)異常的背景下，我國各個(gè)省份降雨和徑流的空間分布與年際變化差異不斷增大，從而增加了干旱和洪澇自然災(zāi)害的發(fā)生概率。我國是農(nóng)業(yè)大國，干旱和洪澇必然會(huì)降低農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)收益，造成農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失[1]?？紤]到每年都會(huì)發(fā)生不同程度的干旱和洪澇自然災(zāi)害，各個(gè)省份可以強(qiáng)化對(duì)降雨和徑流變化特征的分析，以此揭示和總結(jié)極端降水和區(qū)域干旱發(fā)展規(guī)律，為防范干旱和洪澇自然災(zāi)害提供參考信息，切實(shí)降低自然災(zāi)害發(fā)生率，同時(shí)提高區(qū)域水資源合理分配率。

1 XX省典型降雨變化特征分析

1.1 數(shù)據(jù)來源

選擇XX省1970—2020年5個(gè)氣象站點(diǎn)的降水?dāng)?shù)據(jù)為典型降雨變化特征分析數(shù)據(jù)，分別命名為站點(diǎn)A、站點(diǎn)B、站點(diǎn)C、站點(diǎn)D、站點(diǎn)E。

1.2 總體降雨變化特征

1.2.1 年代變化特征 XX省降雨年代變化統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 XX省降雨年代變化統(tǒng)計(jì)表mm/年

通過表1，可以總結(jié)XX省降雨年代變化特征如下：XX省降雨變化與年代有一定關(guān)系，例如，相較于20世紀(jì)70年代，20世紀(jì)80年代降雨量總體下降。但是不同年代的降雨量變化幅度不大，具體表現(xiàn)為各個(gè)年代降雨量與年平均降雨量相比，均無巨大的數(shù)值差異，最大差異為76.33 mm/年。

1.2.2 季節(jié)變化特征 受到地形因素的影響，XX省降雨量的季節(jié)變化較為顯著，各個(gè)季節(jié)降雨量統(tǒng)計(jì)見圖1。

通過圖1可以總結(jié)XX省降雨季節(jié)變化特征如下：超過50%的降雨集中在夏季，夏季為雨季；春季降雨量和秋季降雨量較為均衡，占比約為17%～24%；冬季降雨量最少，僅占比2%左右，冬季為旱季。

圖1 XX省各個(gè)季節(jié)降雨量統(tǒng)計(jì)圖

1.3 降雨空間分布特征

1.3.1 季節(jié)分布特征 XX省降雨各個(gè)季節(jié)分布變化趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 XX省降雨年代變化統(tǒng)計(jì)表mm/10年

通過表2可以總結(jié)XX省降雨季節(jié)分布特征如下：在春季、夏季、秋季3個(gè)季節(jié)，各個(gè)站點(diǎn)的降水量在10年內(nèi)均呈減少趨勢(shì)，并且減少趨勢(shì)較為顯著，春季的減少率在7.13%～0.08%之間，差距較大；夏季的減少率在7.70%～0.56%之間，差距較大；秋季的減少率在3.15%～0.29%之間，差距相對(duì)較小。在冬季，站點(diǎn)A、站點(diǎn)B的降水量在10年內(nèi)均呈增加趨勢(shì)，增加率差距較??；站點(diǎn)C、站點(diǎn)D、站點(diǎn)E的降水量在10年內(nèi)均呈減少趨勢(shì)，減少率差距較小，總體變化趨勢(shì)較為平緩。

1.3.2 降水日數(shù)變化特征 XX省降雨降水日數(shù)變化趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)見表3。按照雨量劃分標(biāo)準(zhǔn)，0～10 mm/d為小雨，10～25 mm/d為中雨，25～50 mm/d為大雨，＞50 mm/d為暴雨。

表3 XX省降雨年代變化統(tǒng)計(jì)表mm/50年

通過表3可以總結(jié)XX省降水日數(shù)變化特征如下：除站點(diǎn)B中雨日數(shù)、大雨及暴雨日數(shù)外，其余站點(diǎn)的小雨日數(shù)、中雨日數(shù)、大雨及暴雨日數(shù)及總降雨日數(shù)均呈減少趨勢(shì)，減少率在-0.03%～-13.52%之間，差距較大。

2 XX省典型徑流變化特征分析

2.1 數(shù)據(jù)來源

選擇XX省2個(gè)水文站的徑流數(shù)據(jù)為典型徑流變化特征分析數(shù)據(jù)，分別命名為站點(diǎn)F、站點(diǎn)G。站點(diǎn)F流域面積為40 200 km2，于1932年成立，能夠提供90年的徑流數(shù)據(jù)。站點(diǎn)G流域面積為43 200 km2，于1940年成立，能夠提供82年的徑流數(shù)據(jù)。

2.2 徑流量年際變化

據(jù)分析數(shù)據(jù)顯示，站點(diǎn)F的平均年徑流量為13.92億m3，年徑流量整體呈下降趨勢(shì)，超過平均年徑流量的有40年，低于平均年徑流量的有50年。

站點(diǎn)G的平均年徑流量為14.61億m3，年徑流量整體呈下降趨勢(shì)，超過平均年徑流量的有32年，低于平均年徑流量的有50年。

2.3 徑流量突然變化

站點(diǎn)F以1974年徑流量最大，為36.21億m3；以1986年徑流量最小，為3.11億m3，兩者相差33.10億m3。

站點(diǎn)G以1973年徑流量最大，為37.33億m3；以1985年徑流量最小，為6.21億m3，兩者相差31.12億m3。

可見站點(diǎn)F、站點(diǎn)G徑流量最大的年份、徑流量最小的年份較為相近，這主要與人類活動(dòng)相關(guān)，常見的活動(dòng)類型包括工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水、水利工程等。凈徑流量也受到了降雨量影響，這一點(diǎn)可以通過20世紀(jì)80年代降雨量低于20世紀(jì)70年代佐證。

3 XX省旱澇事件應(yīng)對(duì)預(yù)案設(shè)計(jì)

3.1 制定數(shù)字應(yīng)急預(yù)案

首先，需要明確數(shù)字應(yīng)急預(yù)案制定依據(jù)，其中，旱澇事件應(yīng)對(duì)政策和準(zhǔn)則能夠?yàn)轭A(yù)案制定提供指導(dǎo)思想，法律條款能夠?yàn)轭A(yù)案制定提供法律依據(jù)，業(yè)務(wù)范圍、行政范圍、地理范圍能夠?yàn)轭A(yù)案制定提供適用范圍界定[2]。

其次，需要做好數(shù)字應(yīng)急預(yù)案準(zhǔn)備。例如，明確各個(gè)職能部門需要承擔(dān)的旱澇事件應(yīng)對(duì)工作和責(zé)任義務(wù)，明確交通運(yùn)輸設(shè)備、救援設(shè)備、防護(hù)設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、生活保障設(shè)備、救援隊(duì)伍等應(yīng)急資源類型、規(guī)格、數(shù)量，明確不同等級(jí)數(shù)字應(yīng)急預(yù)案的啟動(dòng)條件[3]。

再次，需要明確數(shù)字應(yīng)急預(yù)案響應(yīng)，明確各個(gè)職能部門的報(bào)警程序，確保各個(gè)部門能夠及時(shí)向上級(jí)部門匯報(bào)旱澇事件發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)信息；明確應(yīng)急專業(yè)小組、突發(fā)事件領(lǐng)導(dǎo)小組、救援隊(duì)伍人員構(gòu)成和責(zé)任義務(wù)；明確報(bào)警信息、緊急公告的發(fā)布途徑、內(nèi)容要求；明確應(yīng)急人員在應(yīng)急工作中應(yīng)當(dāng)穿戴的防護(hù)設(shè)備、撤退標(biāo)準(zhǔn)、程序[4]。

最后，需要做好數(shù)字應(yīng)急預(yù)案善后，上述預(yù)案制定分析均從旱澇事件應(yīng)對(duì)整體角度出發(fā)，需要具體職能部門結(jié)合具體突發(fā)事件類型、嚴(yán)重程度、緊急程度等實(shí)際情況做出針對(duì)性調(diào)整，從而完善數(shù)字應(yīng)急預(yù)案細(xì)節(jié)。

3.2 構(gòu)建應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫

應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫是旱澇事件數(shù)字應(yīng)急預(yù)案實(shí)施的基本保障[5]。通過應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫，各個(gè)職能部門能夠在設(shè)計(jì)和實(shí)施數(shù)字應(yīng)急預(yù)案的過程中合理整合預(yù)案數(shù)據(jù)信息。一方面，能夠有效檢驗(yàn)實(shí)施預(yù)案效果；另一方面，能夠合理應(yīng)用預(yù)案數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)預(yù)案設(shè)計(jì)和實(shí)施提供數(shù)據(jù)信息支持。

為了解決應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存問題，現(xiàn)圍繞數(shù)字應(yīng)急預(yù)案設(shè)計(jì)三層數(shù)據(jù)庫儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)[6]。第一層為數(shù)字應(yīng)急預(yù)案基本層，包括預(yù)案編號(hào)、預(yù)案名稱、預(yù)案類型、預(yù)案編制日期、預(yù)案審核日期、預(yù)案審批日期、預(yù)案實(shí)施日期。第二層為江河數(shù)字應(yīng)急預(yù)案基本層，包括預(yù)案編號(hào)、河流名稱、預(yù)案一級(jí)要素、預(yù)案二級(jí)要素；城鎮(zhèn)數(shù)字應(yīng)急預(yù)案基本層，包括預(yù)案編號(hào)、城鎮(zhèn)名稱、預(yù)案一級(jí)要素、預(yù)案二級(jí)要素；水庫數(shù)字應(yīng)急預(yù)案基本層，包括預(yù)案編號(hào)、水庫名稱、預(yù)案一級(jí)要素、預(yù)案二級(jí)要素。第三層為江河數(shù)字應(yīng)急預(yù)案特征層，包括預(yù)案編號(hào)、河流名稱、控制站點(diǎn)、特征屬性名稱、特征水位、特征流量、淹沒情況、應(yīng)急預(yù)案、指揮程序；城鎮(zhèn)數(shù)字應(yīng)急預(yù)案特征層，包括預(yù)案編號(hào)、城鎮(zhèn)名稱、控制站點(diǎn)、特征屬性名稱、特征水位、特征流量、淹沒情況、應(yīng)急預(yù)案、指揮程序；水庫數(shù)字應(yīng)急預(yù)案特征層，包括預(yù)案編號(hào)、測(cè)站編號(hào)、測(cè)站名稱、特征屬性名稱、特征水位、特征流量、淹沒情況、應(yīng)急預(yù)案、指揮程序。

3.3 實(shí)施數(shù)字應(yīng)急預(yù)案

實(shí)施數(shù)字應(yīng)急預(yù)案需要對(duì)第二層中的預(yù)案一級(jí)要素、預(yù)案二級(jí)要素進(jìn)行提取與分級(jí)[7]。

江河數(shù)字應(yīng)急預(yù)案一級(jí)要素包括總則（編制目的、編制依據(jù)、工作原則）、河流基本情況（流域內(nèi)氣候特點(diǎn)、河道防洪指標(biāo)、水文及測(cè)報(bào)）、重大險(xiǎn)情分析（重大險(xiǎn)情、險(xiǎn)情危害）、險(xiǎn)情監(jiān)測(cè)報(bào)告（險(xiǎn)情監(jiān)測(cè)及巡視、險(xiǎn)情上報(bào)及通報(bào)）、預(yù)防預(yù)警機(jī)制（預(yù)防預(yù)警信息、預(yù)防預(yù)警行動(dòng)、河道洪水預(yù)警）、應(yīng)急預(yù)案啟動(dòng)（I級(jí)應(yīng)急響應(yīng)、Ⅱ級(jí)應(yīng)急響應(yīng)、Ш級(jí)應(yīng)急響應(yīng)）、應(yīng)急調(diào)度（應(yīng)急調(diào)度措施、轉(zhuǎn)移保障）、應(yīng)急保障（應(yīng)急保障指揮機(jī)構(gòu)、搶險(xiǎn)隊(duì)伍、通訊保障）。括號(hào)內(nèi)為每個(gè)預(yù)案一級(jí)要素對(duì)應(yīng)的部分預(yù)案二級(jí)要素。

城鎮(zhèn)數(shù)字應(yīng)急預(yù)案一級(jí)要素包括總則（編制原則、適用條件、編制原則）、工程概況（水庫流域概況、水庫上下游水利工程基本情況、水情水工監(jiān)測(cè)及預(yù)報(bào)調(diào)度）、應(yīng)急組織保障（信息傳遞和報(bào)告、決策制定與執(zhí)行、救災(zāi)防疫保障）、應(yīng)急措施（險(xiǎn)情監(jiān)測(cè)和巡視、超標(biāo)準(zhǔn)洪水應(yīng)急搶險(xiǎn)措施、人員轉(zhuǎn)移應(yīng)急措施）[8]。

水庫數(shù)字應(yīng)急預(yù)案一級(jí)要素包括總則（編制目的、工作原則、適用范圍）、城市概況（地理位置、洪澇風(fēng)險(xiǎn)、重點(diǎn)防護(hù)對(duì)象）、組織體系與職責(zé)（應(yīng)急保障指揮機(jī)構(gòu)、辦事機(jī)構(gòu)、單位職責(zé)）、預(yù)防與預(yù)警（預(yù)防預(yù)警信息、預(yù)警級(jí)別劃分、主要防御方案）、應(yīng)急響應(yīng)（應(yīng)急響應(yīng)總體要求、應(yīng)急響應(yīng)分級(jí)與行動(dòng)、主要應(yīng)急響應(yīng)措施）、應(yīng)急保障（通信與信息保障、搶險(xiǎn)與救援保障、社會(huì)動(dòng)員保障）、后期處置（搶險(xiǎn)物資補(bǔ)充、水毀工程修復(fù)、保險(xiǎn)與補(bǔ)償）、附則（名詞術(shù)語定義、獎(jiǎng)勵(lì)與責(zé)任追究、預(yù)案解釋部門）。

3.4 構(gòu)建洪澇事件預(yù)警流程

預(yù)警流程設(shè)置只針對(duì)洪澇災(zāi)害，不針對(duì)干旱災(zāi)害，因?yàn)楦珊禐?zāi)害不滿足緊急事故預(yù)警條件。

3.4.1 確定預(yù)警對(duì)象 縣級(jí)預(yù)警系統(tǒng)預(yù)警對(duì)象主要為鄉(xiāng)鎮(zhèn)，預(yù)警信息內(nèi)容包括山洪警報(bào)、撤離指令。鄉(xiāng)鎮(zhèn)預(yù)警系統(tǒng)預(yù)警對(duì)象主要為轄區(qū)村組及住戶，預(yù)警信息內(nèi)容包括山洪警報(bào)、撤離指令[9]。村組預(yù)警系統(tǒng)預(yù)警對(duì)象主要為轄區(qū)住戶，預(yù)警信息內(nèi)容包括山洪警報(bào)、疏散指令。

3.4.2 明確預(yù)警流程 縣級(jí)預(yù)警系統(tǒng)報(bào)警流程如下：預(yù)警平臺(tái)通過燈光和語音提示工作人員接收山洪警報(bào)，工作人員核對(duì)山洪警報(bào)準(zhǔn)確無誤后，通知防汛指揮部。防汛指揮部需要確定預(yù)警級(jí)別及其范圍，隨后發(fā)布山洪警報(bào)。

鄉(xiāng)鎮(zhèn)預(yù)警系統(tǒng)報(bào)警流程如下：工作人員接收到縣級(jí)預(yù)警系統(tǒng)山洪警報(bào)后，需要向轄區(qū)村組和住戶及時(shí)發(fā)布山洪警報(bào)、撤離指令，并且向上級(jí)部門匯報(bào)預(yù)警執(zhí)行情況。

村組預(yù)警系統(tǒng)報(bào)警流程如下：工作人員接收到鄉(xiāng)鎮(zhèn)預(yù)警系統(tǒng)山洪警報(bào)后，需要向轄區(qū)住戶及時(shí)發(fā)布山洪警報(bào)、撤離指令，并且向上級(jí)部門匯報(bào)預(yù)警執(zhí)行情況。

3.4.3 選擇預(yù)警方式 縣級(jí)預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用的預(yù)警方式主要為電話、短信、傳真，必要情況下，可以越過鄉(xiāng)鎮(zhèn)預(yù)警系統(tǒng)，直接向村組預(yù)警系統(tǒng)發(fā)送預(yù)警信息。如果通信設(shè)備由于洪澇災(zāi)害受損不能實(shí)現(xiàn)信息傳輸，還可以通過海事衛(wèi)星電話進(jìn)行預(yù)警[10]。

鄉(xiāng)鎮(zhèn)預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用的預(yù)警方式主要為電話、調(diào)頻廣播，有光纖專線直接與縣級(jí)防汛指揮部相連，當(dāng)常規(guī)通信由于洪澇災(zāi)害受損而不能實(shí)現(xiàn)信息傳輸，還能夠通過海事衛(wèi)星電話進(jìn)行預(yù)警。

村組預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用的預(yù)警方式主要為手搖報(bào)警器、調(diào)頻廣播、高音喇叭、對(duì)講機(jī)、銅鑼、人力傳遞，需要確保預(yù)警信息能夠傳遞到每家每戶。

4 結(jié)束語

XX省典型降雨變化特征歸結(jié)如下：降雨變化與年代有一定關(guān)系，但不同年代的降雨量變化幅度不大；降雨季節(jié)變化較為顯著，夏季為雨季，冬季為旱季；降水量在10年內(nèi)均呈減少趨勢(shì)；總降雨日數(shù)均呈減少趨勢(shì)。XX省典型徑流變化特征歸結(jié)如下：年徑流量整體呈下降趨勢(shì)；徑流量突然變化與人類活動(dòng)和降雨量有關(guān)。基于上述典型降雨和徑流變化特征，可以按照制定數(shù)字應(yīng)急預(yù)案、制定應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫、實(shí)施數(shù)字應(yīng)急預(yù)案、構(gòu)建洪澇事件預(yù)警流程的步驟設(shè)計(jì)旱澇事件應(yīng)對(duì)預(yù)案，以便有效防范、科學(xué)應(yīng)對(duì)旱澇事件，盡量減少旱澇事件造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。