淮河上游信阳段暴雨洪涝灾害特征与成因分析

李文田 ，王义民

(信阳师范学院 a.城市与环境科学学院;b.淮河文明研究中心，河南 信阳 464000)

0 引言

暴雨洪涝灾害是在一定的孕灾环境下，由暴雨洪水引起的导致人口、经济、社会等受到危害的现象[1].全球每年因洪涝灾害造成损失巨大，我国亦深受洪涝灾害影响.据统计，我国约有50%的人口和70%的财产分布在洪水威胁区内[2].2008年我国因暴雨洪涝灾害造成死亡(含失踪)人数915人，占全国气象灾害总死亡人数的50.2%，农作物受灾面积668.2万hm2，直接经济损失651.8亿元[3].淮河上游信阳段是河南省重点防洪防涝区域，暴雨洪涝一直是该区最为严重的自然灾害之一.2014年8月30-31日，信阳境内连降两日大雨，导致全市部分区县道路桥梁损毁，房屋倒塌，农作物受灾等，约2万群众受灾，直接经济损失上千万元.据历史灾情统计，该区域暴雨洪涝灾害频发，平均约3年1次.暴雨洪涝灾害严重影响区域经济社会发展，威胁人民群众生命财产安全.因此，科学认识区域暴雨洪涝灾害特征与成因，对于有效指导灾害防治工作，具有重要理论意义和实践价值.

1 研究区域地理概况

淮河上游信阳段位于河南省最南部，鄂、豫、皖三省交界处，东与安徽接壤，南与湖北为邻，区域范围主要介于大别山北麓和淮河干流上游之间，地势南高北低，自西南向东北倾斜，呈阶梯状扇形排列，见图1.西部和南部是由桐柏山、大别山构成的豫南山地，两山首尾相连，蜿蜒于豫鄂边界，是江淮两大流域的分水岭，面积6 974 km2，占区域总面积的37%；中部是丘陵岗地，位于豫南山地以北，明港—寨河—固始连线以南，海拔50～100 m，区内梯田层层，河渠纵横，为信阳市粮食生产基地，面积7 276 km2，占区域总面积的38%；北部是平原和洼地，主要分布在淮河干流两岸及沿河洼地地区，面积4 649 km2，占全市面积的25%.

图1 信阳市地貌示意图Fig.1 Landform diagrammatic sketch of Xinyang City

该区位于亚热带和暖温带地理分界线(秦岭—淮河)上，属亚热带向暖温带过渡气候.全年四季分明，气候特征主要表现为：冬季温暖，1月最冷，平均气温1～2 ℃；夏季湿热，7月最热，平均气温28 ℃以上；具体表现为春温多变、阴雨绵绵，夏热多雨、暴雨常现，秋凉晴和、降水适中，冬长夏短、雨雪稀少.年均温14～16 ℃，年均降水量1 000～1 300 mm，但年际差异较大，最多可达1 654 mm，最少为493 mm，降水季节分布不均，冬季最少，夏季最多，春雨多于秋雨.

2 淮河上游信阳段暴雨洪涝灾害特征表现

从灾害行为科学上讲，淮河上游信阳段暴雨洪涝灾害与其他自然灾害一样，在灾害发生类型、发生时间、发生空间和发生过程上具有自己的特征表现[4].

2.1 类型上的多样性和叠发性

根据灾害表现形式，该区暴雨洪涝灾害主要可以分为洪涝、内涝和滞涝，具有一定的多样性.洪涝灾害又可分为山区洪涝灾害和平原洪涝灾害.山区洪涝灾害由山区暴雨洪水造成，其成灾过程主要是在高强度持续性暴雨作用下，强大的水源动力造成水沙流体倾泻或山间溪流洪水泛滥，对山前或溪河下游地区造成破坏和损失.平原洪涝灾害主要由暴雨引起河水漫溢或溃堤成灾，洪水灾区一般分布在河道两侧和背河洼地.内涝灾害主要是由暴雨引起当地产水，因排泄条件不良或地形低洼造成水流滞缓或难以消退而成灾.滞涝灾害的主要特点是地面无明显积水，而土壤水分近于饱和.上述类型的洪涝灾害在该区同时存在，并在时间和空间上具有同时重叠发生的特点，它们之间既有一定的内在联系，又有各自不同的特征和发育背景.

2.2 时间上的频繁性和连续性

通常而言，暴雨洪涝灾害越频繁，持续时间越长，灾害损失及灾害危险性也越大[5].受暴雨、地形等因素影响，该区洪涝害在发生时间上具有显著的频繁性和连续性.就灾害发生年数而言，据统计，自1951—2010年的60年间，淮河上游信阳段有20年发生过暴雨洪涝灾害，暴雨洪涝灾害发生的时间频率为33.3%；其中1991—2010年的20年间，淮河上游信阳段发生洪涝灾害的年数为10年，暴雨洪涝灾害发生的时间频率为50.0%.具体每10年暴雨洪涝发生年数如图2所示.暴雨洪涝发生的次数比暴雨洪涝发生的年数更多，因为暴雨洪涝灾害年每年发生的洪涝灾害次数有时并非1次而是1次以上.暴雨洪涝灾害在时间上还表现出明显的连续性，其连续时间短者2～3年，长者4～5年，其中以连续2年和3年的居多.2001—2010年，更在2002年、2003年、2004年、2005年连续4年出现了洪涝灾害，可见近年来淮河上游信阳段暴雨洪涝灾害发生频率呈现出增大趋势.

图2 淮河上游信阳段洪涝灾害统计图Fig.2 The statistics of flood disaster of up-broach of huaihe river

2.3 空间上的区域性和差异性

据统计，1983—2007年该区不同县(区)暴雨洪涝灾害在受灾农田面积、受灾人口和直接经济损失方面的情况分别为：累计受灾农田面积在25 万hm2以上的县(区)有罗山、潢川、固始、淮滨、息县和平桥，累计受灾农田面积在6 万hm2以下的有商城、新县、光山和浉河，受灾农田面积最大为平桥区50.7万hm2，最少为光山2.8万hm2；累计受灾人口在200万人以上的有息县、淮滨和固始，累计受灾人口100～200万人之间的有罗山、新县、潢川和平桥，受灾人口最多的是息县达485万人，最少的是光山为4.3万人；累计受灾直接经济损失超过8亿元以上的有固始、息县、淮滨和罗山，受灾直接经济损失3～6亿元之间的有浉河、平桥、新县和商城，受灾直接经济损失3亿元以下的有光山和潢川，受灾直接经济损失最多是罗山超过10亿元，最少是光山2.4亿元.将上述3项指标叠加，暴雨洪涝灾害最为严重的是淮滨、息县、固始和罗山，其次为平桥、商城、潢川和新县，影响较小的为光山和浉河.整体而言，淮滨、息县、固始和罗山是暴雨洪涝灾害重点区域.

2.4 过程上的共生性和放大性

淮河上游信阳段地势南高北低，南部西部为豫南山地，中部为丘陵岗地，北部为平原洼地，自西南向东北阶梯性倾斜.故在高强度持续性暴雨作用下，豫南山地与丘陵岗地地区由于地面坡度较大，往往形成强大的水源动力，导致地表水流倾泻，溪河洪水泛滥成灾；同时，巨大水流在倾泻过程中对地表产生冲刷作用，导致侵蚀产沙，削弱岩土体抗剪强度及抗滑强度，降低斜坡稳定性，在重力与流水的双重作用下，往往可以诱发滑坡、崩塌及泥石流等次生灾害.于是在一次持续性强降雨过程中易形成洪涝→滑坡→崩塌→泥石流等灾害链.这种由暴雨洪涝而诱发次生灾害的过程就是暴雨洪涝灾害所具有的共生性行为.另一方面，由暴雨洪涝诱发的各种致灾因子在成链与群发过程中，通过各自的致灾能量可以多次对受灾区域造成破坏，致使灾害损失增大.就整个洪涝灾害过程而言，在同一时段，同一区域内累积了由暴雨洪涝诱发次生灾害的损失值，则增大了洪涝灾情，这就是洪涝灾情所表现出的放大性行为特征[6].

3 淮河上游信阳段暴雨洪涝灾害成因分析

3.1 暴雨是引发暴雨洪涝灾害的直接原因

本区降水季节分布不均，暴雨主要集中在夏季，尤其是梅雨期和盛夏期.夏季，受西太平洋副热带高压北上西伸的影响，本区盛行偏南风，大量的暖湿气流与南下的冷空气相遇时，常产生较大强度的降水，季平均降水量为400～600 mm，占年降水量的45%，是暴雨多发季节，季平均暴雨日数3～5 d，最高日雨量可达250 mm以上(1987年7月20日，鸡公山最大日雨量338.8 mm；2005年7月10日，浉河区最大日雨量276.4 mm).若夏季风较常年偏弱，季风雨带停滞在江淮一带，迟迟不能北上，降水量最多可能超过1000 mm，极易造成夏季暴雨洪涝灾害.在梅雨期和盛夏期，此时本区正处于西太平洋副热带高压的边缘，自海上输送来的大量暖湿空气与北方的变性冷空气在本区交汇，形成持久性的雨带，如果再遇有强烈辐射上升运动的天气系统出现，更可能出现大暴雨天气.暴雨对区域暴雨洪涝灾害的影响主要表现在区域年平均降水量、主汛期(6—8月)平均降水量和年平均暴雨(日降雨量≥50 mm)日数方面.据统计，本区年平均降水量、主汛期(6—8月)平均降水量和年平均暴雨(日降雨量≥50 mm)日数如表1所示.

表1 淮河上游信阳段年降水量和暴雨日数统计表Tab.1 The statistical table of precipitation and rainstorm day

注：据信阳市气象局统计资料整理

3.2 地形是导致暴雨洪涝灾害的基本原因

本区地形特点是：地势南高北低，整体自西南向东北呈阶梯状逐渐倾斜，地貌形态多样，南部、西部为豫南山地，中部为丘陵岗地，北部为平原洼地.依据地貌形态划分，豫南山地、丘陵岗地、平原洼地依次占区域总面积的37%、38%及25%左右.本区年平均降水量、主汛期平均降水量和年平均暴雨日数的分布情况与信阳市地形地貌分布基本一致，呈阶梯状自南向北逐步减少.地形对本区暴雨洪涝灾害的影响主要表现在两大方面：一是地貌形态对大气降水的影响.当气流沿地形坡度抬升时，上升气流加强，低层暖湿空气上升凝结加快，可以增大降水量；同时，气流受丘陵山地的摩擦和阻碍作用，水平风速将大大减弱，有利于暴雨或大暴雨的形成，豫南山地不但是东南季风的迎风坡，可加大天气系统的上升气流，使积雨云团发展和维持，同时因摩擦和阻碍加大，又可使水平气流减速，导致暴雨或大暴雨的形成，显著增大暴雨雨量.二是地形坡度对地面排水蓄水条件的影响.研究表明：暴雨洪涝灾害的发生频率与地形坡度具有密切关系，二者呈半对数非线性相关[8].按地形坡度分级，本区地形坡度整体位于0.03%～3.5%之间，地形坡度的变化是豫南山地>中部丘陵岗地>北部平原洼地.这一特定的地形地貌组合特征，为本区地面径流的汇集、倾泻以及诱发滑坡、崩塌、泥石流等次生灾害提供了有利条件.

3.3 河流水系是导致暴雨洪涝灾害的重要原因

水系分布是流域蓄水、汇水和排水条件的重要反映.淮河源出桐柏山太白顶，经平桥区大坡岭流入信阳市，干流自西向东横贯全境，流经平桥、浉河、罗山、息县、潢川、淮滨和固始二区五县，在固始县三河尖乡建湾村东流入安徽省.淮河上游信阳段河长363.5 km，区内支流众多，纵横交错，分列淮河干流南北.淮干南侧支流发源于大别山脉，为山区河道，自西南-东北向汇入淮河干流，主要特征为数量多(占支流总数2/3)，集水快，流程短，坡降大，水量丰，水流急，较大的支流有浉河、游河、洋河、竹竿河、潢河、寨河、白露河、史灌河、泉河等；淮干北侧支流多为坡水河道，且数量较少(占支流总数1/3)，自西北-东南向汇入淮河干流，主要特征为河身狭窄，河道弯曲，集水慢，坡降小，水量少，水流缓，排水不畅，较大的支流有泥河、明河、澺河、洪河、闾河、清水河等[9].采用网格法对本区河网密度进行计算，结果为：豫南山地河网密度最大，为80～90 km/100 km2，中部丘陵岗地次之，为60～70 km/100 km2，北部平原洼地最小，为30～40 km/100 km2.自然状态下，流域水网密度与相应的暴雨量呈正相关关系，河网密度越大，排水越快，河网密度越小，排水越慢.因此，虽然豫南山地暴雨降水量最大，但暴雨洪涝灾害的危险程度却是北部平原洼地最重.

3.4 人类活动是导致暴雨洪涝灾害不可忽视的原因

人类活动与暴雨洪涝灾害关系密切.一方面，人类活动受暴雨洪涝灾害的影响与制约，另一方面，人类活动可以对暴雨洪涝灾害进行认识和改造.淮河上游很早就有人类发展的痕迹，人类“临河居岗”、“择地而耕”、“修水库”、“建大坝”等工程和措施，都显示了对暴雨洪涝灾害的认识与改造.在自然环境宏观背景下，人类活动使原生环境向次生环境演化，激化致灾因子，构成人地复合因素；人类试图生活在洪泛区，形成洪灾发生的经济社会因素，扩大了洪水灾害的潜在威胁；人类活动作用于洪涝灾害系统，激化洪涝灾害发生的自然因素、经济社会因素及人地复合因素间的矛盾，最终导致灾害的发生.实践证明，人类活动是导致暴雨洪涝灾害不可忽视的原因.如人类乱砍滥伐林木破坏地表植被和在河道内、山洪出口修路、开矿、建厂等开发性建设项目所产生的废弃物随意弃置、堆放，致使河道不断淤塞，泄洪能力严重萎缩，加剧了暴雨洪涝灾害发生的可能性.又如人类活动还可能增大暴雨洪涝灾害发生时承载体的易损性，表现为堤坝自身隐患，防洪工程标准较低，单位面积人口、财富、建筑面积集中，造成洪涝灾害潜在威胁的加剧；社会人口结构、社会组织结构、法律法规的完善程度所决定的救灾能力、抗灾能力、灾后恢复能力如果有所欠缺，则可能放大洪涝灾害的损失强度.

4 淮河上游信阳段暴雨洪涝灾害减灾对策

4.1 修建减灾工程设施，增强暴雨洪涝灾害防御能力

淮河上游信阳段两岸支流纵横交错，大中小型水库和拦河枢纽等工程设施星罗棋布.现已建成南湾、鲇鱼山等大型水库5座，中型水库13座，小型水库865座，拦河枢纽14座.这些水利工程对于本区暴雨洪涝灾害预防起到了非常重要的作用，但不少水利工程存在安全隐患，需要不断加固除险，以充分发挥各种工程设施的防灾减灾效益.如淮南支流，由于降水充沛，山洪威胁大，应加强山区洪水拦蓄工程建设，岗区宜挖坑修塘等；淮滨-固始河段，应加固堤防，建立各支流进水闸，防止洪水倒灌；对泥沙淤积严重、泄洪不畅和洪水泛滥风险高的重点河道应及时整治，包括河堤加高加固、挡水堰改造、沿河绿化及排水泄洪工程等.同时，还应结合实际修建新的水利工程，完善淮河上游信阳段防洪除涝减灾支持系统.如水库建设方面，应加快建设淮河上游出山店水库工程，水库建成后，可使淮河干流上游防洪标准由目前的不足10年一遇提高到20年一遇，可保护下游170万人口和14.7 万hm2耕地，年均减灾效益4.3亿元.

4.2 增强民众灾害意识，做好暴雨洪涝灾害防御预案

由于暴雨洪涝灾害预防具有广泛的社会性，通过宣传教育活动普及防灾减灾知识，可以有效提高民众的灾害意识和素质，增强民众抵御灾害的自觉性和对灾害的心理承受能力，使民众能在灾害面前保持良好的心理素质，有利于民众树立克服困难、战胜灾害的勇气与信心，而且还可以杜绝引发某些次生灾害的因素，使防灾减灾起到事半功倍的作用.洪涝灾害是人类认识自然和改造自然的重要活动之一，经济越发展，越要防治水患.对暴雨洪涝灾害要做好“常备不懈，以防万一”的准备.增强灾害教育的同时，还应做好暴雨洪涝灾害的防御预案工作，积极组织相关部门技术人员和有关科研机构专家对御案进行调研论证，制定科学、合理，针对性突出，操作性强的灾害防御预案.预案的制定应坚持“以人为本，预防为主，重点突出，合理避让”的原则，预案应目的明确，内容详尽，功能实用，以利于推动整个灾害防治工作从被动的应急抢险救灾向积极主动的防灾减灾转变，使各级灾害防御指挥部门和相关责任人真正明确各自的职责和分工所在，在面临灾害时切实做到有章可循，有制可依，有序抢险，有效实施.

4.3 加强气象水情测报，建立暴雨洪涝灾害预警机制

气象水文监测与预报是暴雨洪涝灾害的耳目.因此，必须加强暴雨等灾害性天气监测、预报技术研究，提高预报服务时效.由于目前暴雨等灾害性天气短期预报水平仍然较低.因此，重点应在短时天气预报方面下功夫，提高临近灾害性天气预报服务能力.为此，可做好如下两方面工作：一是在暴雨洪涝灾害易发区域增设自动雨量监测站、简易雨量站，以增加实况信息收集的广度和力度；二是由于暴雨洪涝灾害一般发生在连续性强降水中，为提高预测预报的准确性和时效性，在严密监视暴雨等强对流天气发生发展过程中，应充分运用新一代天气雷达连续观测资料.由于暴雨洪涝灾害突发性强，从降雨到灾害发生历时短，且灾害发生时常常出现交通受限、通讯受阻、电力中断、信息不畅等情况，因此建立暴雨洪涝灾害预警机制就显得尤为重要.防洪部门要和水文气象部门建立各级防汛调度通讯网、水库通讯网，保证雨情、汛令畅通无阻.暴雨洪涝灾害预警机制的建立应充分发挥市、县、乡(镇)、村各级机构的主动性和积极性，制定完善的灾害防御责任制体系，必要时可细化到组、户.接到预警后，确保汛情、汛令准确传递，及时做好相关人员的转移安置工作.

4.4 规范区域人类活动，研究暴雨洪涝灾害发生规律

暴雨洪涝灾害的发生是人—地系统、人—水系统、洪涝灾害系统相互耦合的结果，人类活动是暴雨洪涝灾害不可忽视的重要因素，人地矛盾激化了暴雨洪涝灾害发生的致灾因子，人水矛盾扩大了暴雨洪涝灾害的潜在威胁，因此协调人-水-地同暴雨洪涝灾害系统间的关系是未来暴雨洪涝灾害预防和治理的总体方向[10].淮河上游信阳段人类活动强度与暴雨洪涝灾害易损度存在明显的空间分异和耦合关系，说明人类活动致灾效应明显.因此规范区域人类活动，研究人类活动与暴雨洪涝灾害的互动规律对于区域可持续发展具有重要意义.

总之，暴雨洪涝防灾减灾工作是一项系统工程，必须协调好社会各方面的行动，全面综合考虑各种防灾减灾措施.