山洪灾害分析评价技术
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1.5 山洪灾害评价概况

山洪风险研究的一个重要内容就是山洪灾害评价。所谓评价,就是按照给定的研究目标,根据系统要素在总体上的相似性和差异性对其进行分类或排序的过程。它既是系统分析的后期工作,又是系统决策分析的前期工作,再以全面和综合的观点判断系统进行的历史轨迹、当前状态和预测系统发展的趋势。山洪灾害风险评估工作是开展灾前预防、灾后恢复重建、救援物资发放的重要参考依据。

通过山洪灾害调查评价,进一步掌握相关信息,理清工作思路,明确工作方向。山洪灾害分析评价工作有助于深入理解小流域的暴雨山洪特性,可以提供不同行政级别地区各重要沿河村落山洪灾害危险区人口分布情况、现状防洪能力、危险区分布和预警指标等核心信息,对各级行政单位山洪灾害防治预案修正和改进、山洪灾害预警系统及山洪监测系统和网络的改进与完善、未来山洪灾害防御重点村落的识别等,都可以提供有效的信息支撑。

我国山洪灾害风险评估自1981年开始,徐在庸首次研究了山洪及其灾情。我国1984年绘制了中国第一张洪水风险图,1985年中国科学院对三峡库区泥石流进行了差异性分区研究,为长江上游泥石流危险性综合区划研究提供了基础,并在1991年绘制了1∶600万全国泥石流危险性区划图。刘敏等依据自然灾害风险分析原理,结合湖北省雨涝灾害风险程度的地域差异和致灾因子、承灾体密度、经济发展水平综合评价了该地区雨涝灾害风险程度,并提出相应的对策措施。我国系统性地开展山洪灾害防治工作起源于2006年制定的 《全国山洪灾害防治规划》,2010—2012年开展了为期3年的非工程措施建设,明确提出了系统开展山洪灾害调查评价工作,进而在2013—2015年编制了 《山洪灾害分析评价技术要求》(下称 《技术要求》)和 《山洪灾害分析评价方法指南》,并在工作中实施。

总的来说,虽然我国对洪水灾害风险区划研究相对国外起步较晚,但随着我国专家学者的不断努力与科学技术的日益进步,我国对洪水灾害风险区划研究还是取得了非常大的进步,所得出的研究结果与实际也是比较相符的,这些研究成果对我国这样一个洪水灾害频发的国家来说,具有重要的参考价值。

1.5.1 山洪灾害评价技术方案

我国现阶段全国性的山洪灾害分析评价,主要针对面积在200km2以下的山丘区小流域,重点分析洪水淹没对人的威胁,暂时不将滑坡、泥石流等地质灾害纳入分析评价范围,目标是查清山洪灾害危险区及各级危险区人口与房屋分布信息,确定沿河村落(城、集镇)的现状防洪能力,并综合提出山洪灾害预警指标等关键信息,指导山洪灾害防御工作,从而减少因小流域山洪灾害造成的人员伤亡和财产损失。

根据《技术要求》,山洪灾害分析评价主要基于山洪灾害调查评价基础数据、工作底图以及山洪灾害现场调查成果3个主要方面的资料进行。其中,基础数据和工作底图由全国山洪灾害防治项目组统一提取和制作并下发到各县,而山洪灾害现场调查成果则由各县根据本县山洪灾害发生和防御现状,制定山洪灾害调查评价名录,并组织力量开展山洪灾害调查。山洪灾害分析评价的基本思路是:首先,依托各地的暴雨洪水查算手册或水文手册,计算小流域设计暴雨,深入分析山洪灾害防治区暴雨特性;其次,利用下发的基础数据和工作底图,采用恰当的小流域洪水计算方法,计算分析各防灾对象的设计洪水;再次,根据调查得到的河道地形数据及社会经济数据等,分析各种典型频率洪水的淹没范围,划定危险区分布,评价沿河村落的防洪现状;最后,根据防灾对象的人口分布及确定的成灾水位,反推防灾对象在不同土壤含水量条件下的临界雨量,并综合确定若干典型时段的预警指标。

在山洪灾害分析评价中,小流域暴雨洪水分析计算是分析评价的学科基础。山洪因强降雨形成,具有短历时、强降雨、大比降、小面积、陡涨陡落等特点,涉及降雨、产流、汇流以及洪水演进等关键环节。在分析评价工作中,需要重点注意小流域暴雨洪水分析计算在这些环节中所存在的问题及其主要解决思路,针对山丘区暴雨山洪的特点,对暴雨洪水计算中的蒸散发量、洼蓄、基流等因素,应进行简化甚至忽略,但对设计暴雨洪水计算中流域土壤含水量、前期降雨、土壤下渗动态变化等在工程设计中常被概化或均化的因素,又应进行细化或者较为详细的考虑。因此,山洪灾害分析评价对于暴雨洪水的主要考虑,总体上介于传统的工程设计洪水计算与水文洪水预报之间,故采用的方法主要有传统的推理公式法、经验公式法、单位线法等集总式流域水文模型法,以及针对降雨洪水事件或连续过程的分布式流域水文模型法。

1.5.2 山洪灾害风险评价指标体系

山洪灾害的发生涉及降水、产流和汇流等多方面因素,这就决定了山洪危险性评价必是一个多指标综合评价问题。如张行南等从气象、径流和地形,田国珍等采用降水、地形坡度和河湖缓冲区,李林涛等考虑气候、地貌和流域水系,分别对全国洪水灾害进行了评价与区划。本书从山洪灾害特点出发,仅考虑山洪发生的自然属性,构造出如图1-5所示的小流域山洪灾害风险评价指标层次体系图。通过图1-5我们可以直观地看到,从致灾因子和孕灾环境两方面构造了山洪灾害危险性评价指标体系,易损性分析主要针对承灾体。在小流域实地考察和特征分析的基础上,综合考虑致灾因子、孕灾环境、承灾体等因素,以客观性、代表性、结构性、可获性、可操作性为原则,借鉴国内外常用的指标,分别从山洪灾害危险性和社会经济易损性两个方面对山洪灾害风险评价指标进行选择。山洪危险性评价主要从致灾因子和孕灾环境出发,小流域山洪主要由暴雨引发,下垫面因素以地形因子和土壤类型对山洪危险性影响最大,故主要考虑降雨、高程、坡度、土壤类型四个指标来进行山洪灾害危险性评价。社会经济易损性由于资料的限制,本书仅采用人口密度和土地利用类型两个指标作为山洪灾害易损性评价指标。

图1-5 山洪灾害风险评价指标体系图

随着全国山洪灾害分析评价的大面积开展,山洪灾害防治县级平台、市级平台、省级平台和国家中心都在陆续建设,山洪灾害分析评价成果有望在这些平台上得到应用和进一步完善。未来山洪灾害防治的发展趋势,是将这些平台与全国密布的自动雨量站、水文(位)站、自动预警广播、雷达测雨站点甚至与卫星等终端连接,组成庞大的山洪灾害防治物联网,实时采集数据,实时计算,实时发布预警信息,从而实现实时计算、精确定位、动态预警,使山洪灾害预警更加精细化、准确化、自动化和智能化。全国山洪灾害分析评价成果也将飞跃式增加,将在更大尺度上、更深技术与信息层面为山洪灾害防治工作提供强有力的支撑。进一步深入分析山洪灾害分析评价成果的区域性分布规律,以及广泛而深入地比较和吸收国内外山洪灾害分析评价与实际应用的成果与经验,对于切实提高山洪灾害防治能力和保障山丘区经济社会持续发展是非常重要而又迫切的工作。