我国山洪灾害防治技术研究综述

王文川，和 吉，邱 林

（华北水利水电学院水利学院，450011，郑州）

一、山洪灾害成因分析

我国地貌类型复杂多样，广大山区山高沟深，河谷纵横，地势起伏大，谷坡稳定性差，地表风化物和松散堆积物厚，由于地处东亚季风区，降雨时段集中，加之人类活动剧烈，导致我国山洪灾害频发。任洪玉等从自然因素和社会因素两个方面入手，将山洪灾害成因归纳为降雨、地形地质和人类活动等3个因素，并对每个因素中影响山洪灾害发生的因子进行了具体分析，其结果表明降雨特别是强降雨和长历时降雨是山洪灾害形成的激发因素和主导因素，地形地质条件是山洪灾害形成的基础，不合理的人类活动则加速加剧了山洪灾害的形成及灾害程度。丁春梅等指出由于浙江省在梅汛期和台汛期容易遭受暴雨袭击，加上人类活动和河道行洪能力的日益萎缩是引发山洪灾害的主要成因。邹翔等人的研究结果表明陕西省的降雨分布、地质地形及不合理的人类活动是导致陕西省山洪灾害的主要成因。周村旭等指出对河南省而言，暴雨是造成山洪灾害的根源，特殊的地理环境和不合理的人为活动等因素加剧了山洪灾害的形成与发展。方云祥等指出安徽省内的山洪灾害主要是受气候、地形地质条件及人类活动对生态环境的影响。李景保等从诱发山洪灾害的水动力环境条件、坡度势能环境条件和固体物质环境条件对湖南省的山洪灾害成因进行了详细分析。阳岳龙等认为特殊的气候水文条件、复杂的地貌、不利的地层岩性以及不合理的人类活动是造成郴州市山洪灾害频繁发生的主要因素。马秀芳通过对泾河流域源头段的山洪灾害研究认为：降水是引发山洪灾害的最直接原因，地形是导致山洪灾害的基础因素，复杂的地层岩性是加剧山洪灾害的内部因素，人类活动破坏植被加剧了山洪灾害。

由此可见，山洪灾害的成因主要是气候、地貌、地层岩性和不合理的人类活动对植被的破坏等造成的。

二、山洪灾害预测预报技术

山洪灾害预测预报技术是山洪灾害防治区非工程措施体系建设的一项重要工作，通过提前判断山洪发生的时间、地点、规模、危害范围以及可能造成的损失，使防治区的居民及时得到信息，提前采取措施，达到保证生命财产安全、减轻灾害的目的。王礼先等尝试以前期实际15d雨量和发生灾害当日雨量为输入值，构建了山洪泥石流BP神经网络预报模型。周金星在分析北京山区山洪及泥石流灾害发生成因及特点的基础上，建立了北京山洪及泥石流灾害空间预报信息系统，并对北京山区山洪及泥石流灾害空间分布进行了预报。刘苏峡针对“5·12”汶川特大地震造成的灾区地表松动，使处于雨季的灾区面临山洪灾害的的严峻挑战，提出了汶川特大地震灾后山洪灾害预估与应对措施。李俊等探讨集合预报技术在山洪预报领域的应用，分析了集合预报与单一确定性预报相比在对引发山洪灾害的强降水天气预报方面的优势。白宁等应用单位的卷积方程和水量平衡方程，推导出区间各子流域河流出口最大洪峰流量与已知的区间出口最大流量的关系式，以解决区间内无流量资料河流出口的最大洪峰流量预报问题。谢会云等以流量信息为基础，研究了基于GIS等流时线法山洪汇流。王鑫等基于浅水动力学方程，考虑降雨和下渗，建立了暴雨山洪的水动力学数值模型，并以此为基础提出确定山洪灾害临界雨量新方法，应用于典型山洪易发区的暴雨山洪预报，取得较好效果。郑国强等用影响山洪泥石流发生的前15 d的实效雨量和当日雨量作为预报模型因子，建立了基于Bayes判别分析法的密云县山洪泥石流预报模型。刘阳等通过建立山洪形成过程的数学模型，实现了对山洪预测的数值模拟。管珉等以推理公式为基础，介绍了一种适用于江西偏远小流域的山洪灾害指标的计算模型。

对山洪预测预报的研究，取得了一些较好的成果，主要表现在应用现在一些新的科学技术和手段，如神经网络、集合预报和数值模拟等。这些技术的应用和推广必将推动山洪灾害防治区的非工程措施体系建设。

三、山洪灾害预警技术

山洪灾害预警技术是为各级政府防汛抗旱指挥部门提供科学决策的依据，是做好人员转移、防范山洪灾害、保证人民生命安全的有效途径。国内对有关山洪灾害的预警研究主要集中在临界雨量的计算方法上。国家防办建议采用 “统计归纳法”分析区域临界雨量。陆桂亚等提出了有资料区域临界雨量分析法，同时也提出了内插法和比拟法、灾害实例调查法、灾害与降雨频率分析法等无资料区域临界雨量的估算方法。张玉龙等用克里金空间插值分析法、反距离加权插值法、径向基函数插值法对云南省山洪灾害典型区的临界雨量进行研究，并绘制相应等值线图。张世才采用灾害实例调查法、频率分析法和产流分析法对比确定祁连山区山洪灾害临界雨量。段生荣采用了实测雨量分析法、降雨灾害频率分析法和产汇流分析法对比确定了黄河流域大通河支流的山洪灾害临界雨量。叶勇等以“水位反推法”来确定浙江省小流域的临界雨量。王仁乔等采用类比法、排除法、灾害气候频率法等一系列方法，对湖北省山洪灾害临界雨量进行订正，结果比较符合实际。江锦红等从河道安全泄洪流量出发，以最小临界雨量和临界雨力的新概念和计算方法为基础，构建了暴雨临界曲线作为山洪灾害预警标准。刘志雨等提出以分布水文模型为基础，以动态雨量为指标的山洪预警预报方法，为山洪灾害预警提供了新的思路。

我国山洪灾害预警技术还是主要依据临界雨量单项指标，所不同的只是在确定时根据具体情况采用不同的计算方法。

四、山洪灾害监测预警系统建设

山洪灾害监测预警系统建设是山洪灾害防治非工程措施的重要平台。从2006年国务院批复全国山洪灾害防治规划，启动实施了山洪灾害防治试点建设之后取得了许多成果。胡维忠等提出了山洪灾害监测预警系统的总体结构及设计原则，详细阐明了组成监测预警系统的监测子系统、信息汇集及信息查询子系统、信息汇集与预警平台、预警子系统和预报决策子系统的设计要求。李良等从数据库设计、图形管理、数据采集与输入、系统组成和系统管理五个方面详细探讨基于GIS的山洪灾害预警系统的设计与实现。费建英等介绍了利用CDMA/GPRS通信产品完成山洪预警系统中监测采集站网的汛情信息传输及预警信息的传送，为指挥调度工作提供畅通、快速、可靠稳定的通道。张李荪以GIS技术、空间数据库技术和计算机网络技术为依托，建立了基于WebGIS的山洪灾害预警信息系统设计。

五、山洪灾情风险评估技术

山洪灾情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。我国开展山洪灾情评估方面的研究起步较晚，20世纪80年代中期我国开始有山洪灾前危险度评估方面的研究报道，山洪灾前易损度和风险度评估方面的研究成果从1998年才开始有文献报道，且针对山洪灾后损失评估的研究成果到1999年才有文献。2004年何易平对山洪灾情风险评估技术的相关研究进展进行了详细的述评。同年程卫帅等对山洪灾害风险度评价技术进行了综述。近年的研究成果主要有：赵红莉等采用指标模型法，基于GIS技术对桂东县寨前流域内山洪及其诱发灾害的风险进行了分析，得出灾害高风险区的分布。刘兰芳引入综合灾情指数对湖南省衡阳市山洪灾害进行综合灾情损失评估。谢圣等对小流域风险图的编制作了有益的探讨。朱静以云南省文山县城为例，介绍了城市山洪灾害风险评价方法。唐川等提出了一套基于GIS的从数据采集→空间属性数据库建立→评价指标体系选择→预测评价分析→山洪灾害危险性评价与风险区划的技术路线和方法体系。聂娟等研究了山洪灾害雷达遥感灾情评估技术。

从我国灾情评估的发展来看，主要是从早期的定性描述和统计分析逐步发展同经济社会条件相结合的评估方法。近年，随着计算机技术和地理信息技术的发展，RS和GIS技术越来越多地被应用于灾前风险和灾后灾情评估工作中。

六、山洪灾害形成机理

对山洪灾害形成机理的研究和其影响因素的量化分析，对开展山洪灾害预报、预警、制定防治对策等至关重要。我国在这方面也取得了一些成果。曹叔尤等对堰塞湖山洪形成机理进行了初步探索。王中等分析了触发重庆山洪灾害的典型环流和主要的影响系统。高煜中等从气候与环境两个方面对山洪暴发及等级划分的影响进行了探讨。

七、山洪灾害防治区划及防治对策

水利部会同有关部委共同编制了 《全国山洪灾害防治规划》，2006年10月国务院正式批复该规划。张平仓等综合分析了我国不同区域山洪灾害形成的暴雨、地质地形条件、区域经济社会发展、山洪灾害类型、数量与防治类型，有针对性地提出了我国各区山洪灾害的防治对策。张瑞军等采用基于构件的柔性软件工程的思想，开发了全国山洪灾害防治规划信息系统。张力等利用先进的地理信息系统技术和网络数据库技术，建立了山洪灾害防治规划数据库，为我国山洪灾害防治规划系统设计提供了规范和总控依据。马建华等根据部门区划叠加原理，将中国山洪灾害防治区划分成一级重点防治区、二级重点防治区和一般防治区等三个类型区。石林等分析了山洪灾害易发程度与地貌、地层岩性、地质构造等地形地质条件的相互关系，提出了我国山洪灾害防治地形地质区划的基本方法、步骤及相关技术。张玻华等在我国山洪灾害防治区经济社会发展情况研究的基础上，对山洪灾害防治经济社会区划进行了研究。

八、存在的不足与今后研究的方向

纵观山洪灾害防治技术的研究史，可以看出我国山洪灾害防治技术研究起步较晚。尽管目前有许多很好的成果，但结合我国山洪灾害的特点和目前的防治现状，仍存在一些不足和需要努力的方向。

一是对山洪灾害的成灾机理研究较为薄弱。山洪灾害是致灾因子、孕灾环境和承载体三种因素影响下共同作用形成的，需要加强山洪灾害的主要致灾因子和孕灾环境的探询，为山洪灾害的预测预报、预警指标的确立、灾前风险分析、灾后风险评估等提供物理层面的分析。

二是预警指标单一。目前仅靠临界雨量单项指标作为山洪预警指标，而诱发山洪灾害的机理较复杂，影响因素也较多，各种因素的定量关系难以区分、确定。仅雨量因素来说，前期降雨和后期降雨强度共同影响山洪流量，即相同的降雨强度由于前期影响雨量不同会有不同的产流结果。应针对不同区域、不同的气候和环境条件，增加其他预警指标的分析论证工作。

三是灾情评估以定性和半定量为主，评估效果的应用性差，在减灾防灾决策中的作用不明显。虽然GIS技术已用于灾前风险评估和灾后灾情评估工作，但多是二维的，需加强三维技术的引进，提高山洪灾情评估的精度和效率。

四是山洪灾害防治区的非工程措施体系建设生产的投入已比较明确，但对山洪防治关键技术的投入较少。需要加强各种技术的研究投入，提高山洪灾害防治区的非工程措施体系建设的科技含量，研究更准确、更经济、更快速、更高效、更适合我国山区情况的监测预警系统。

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