金沙江下游地区山洪灾害防治非工程措施适宜性评价

许文涛，张平仓，任斐鹏，董林垚

（1.长江水利委员会长江科学院，430010，武汉；2.水利部山洪地质灾害防治工程技术研究中心，430010，武汉）

金沙江下游地区山洪灾害防治非工程措施适宜性评价

许文涛1，2，张平仓1，2，任斐鹏1，2，董林垚1，2

（1.长江水利委员会长江科学院，430010，武汉；2.水利部山洪地质灾害防治工程技术研究中心，430010，武汉）

金沙江下游山洪灾害频发，其非工程措施适宜性评价对山洪灾害防治具有显著意义。通过研究金沙江下游典型区水文、气象和山洪灾害防治非工程措施资料，结合实地河道断面测量，对当前金沙江下游山洪灾害非工程措施适宜性进行了评价。

山洪灾害；非工程措施；金沙江；预警指标

云南省大关县地处金沙江下游、云贵高原东北角，受境内洛泽河（金沙江右岸一级支流）、洒渔河、大关河、高桥河、木杆河深切割，形成山高、谷深、坡陡流急、悬崖峭壁多的侵蚀地貌，地势南高北低，西高东低，呈南西向北东倾斜。由于几大支流的切割和地层断裂的影响，境内山高坡陡，河谷幽深，垂直起伏很大，山多平地少，相对高差大，造成山洪灾害频发。1960—2015年，记录中造成重大损失的山洪灾害共9次。由于当地经济及地形因素制约，工程措施难以有效实施，因此非工程防治措施建设仍占主导地位。2015年4月30日—5 月10日，笔者对该地区进行实地山洪灾害调查，结合查阅有关水文气象资料，发现该区域暴雨时空分布十分不均，非工程措施没有形成全覆盖，监测信息依靠人工来观察，非工程措施未有效发挥作用。

基于以上现状，本研究以全国山洪灾害防治项目组制定的山洪灾害调查评价方法为基础，结合大关县山洪灾害频发区域实地调查实际情况，对大关县非工程措施合理性、适宜性进行评价。

一、研究区和评价方法

1.研究区概况

大关县位于东经103°43′～104°07′，北纬27°36′～28°15′，属北亚热带季风气候，干雨季分明，5—10月是雨热同季的雨季，气温高，雨量丰沛（占全年降水量的88.1%），湿度大，多年平均降水量985.9 mm。但是，该县降水时空分布极其不均匀，在地域分布上，高山地区大于河谷地区，海拔每增加100 m，年降水量即增加30 mm左右。降水规律是顺河流两岸沿高程的增加而增加，该县多年平均降雨从河谷到高山为800～1 200 mm。由于大关县每年5—10月降水量占全年降水量的主要部分，加之各小流域多为山区特性小流域，面积小，河长短，河道比降大，因此遇到较大降水极易发生山洪、泥石流等山洪灾害。

山洪灾害防治县级非工程措施建设主要包括水雨情监测系统、县级监测预警平台、预警系统以及群测群防组织体系建设等四大内容。通过建设实用可靠的水雨情监测系统，扩大山洪灾害易发区水雨情收集的信息量，为预警预报、防灾减灾提供准确的基本信息。该区域具体站点布设情况为自动监测站5处，自动雨量站14处，无线预警广播站61处，简易雨量站57处，简易水位站7处。

2.分析评价方法

根据该县水雨情监测系统信息，结合对沿河村落的实地调查资料，该区域河道内自动水位观测站、简易水文站较少，主要以雨量观测为主，因此确定该区域非工程适宜性标准类别以雨量预警为主。预警等级分为立即转移和准备转移两个级别，由防洪评价现状分析可知，立即转移指标以控制断面当前的致灾水位 （流量）作为临界值；而准备转移指标则根据设计洪水数据进行估算，考虑到洪水涨速及河谷地形等因素，以洪水距离河堤20 cm处为准备转移指标。

研究通过计算小流域临界雨量值与设定阈值进行比较分析，利用GIS模型将各个时段的临界雨量分布与全县雨量站布设位置及疏密程度进行比对，对全县山洪灾害非工程措施进行适宜性评价。

（1）典型区选取

在进行大关县实地山洪灾害调查过程中，发现部分当地人员把滑坡、泥石流等地质灾害区域与山洪灾害影响区域混杂，影响对该县的适宜性评价。因此，结合实际情况和山洪灾害调查评价要求，筛选出143个自然村作为山洪灾害调查防治区，其中78个自然村为重点防治区。对防治区进行当地社会经济、历史山洪灾害调查，小流域基本信息复核以及水雨情监测系统站点位置复查；重点防治区除了上述调查任务，还增加了受山洪灾害威胁的沿河居民房屋测量和河道断面测量，其中房屋测量内容为确定房屋的经纬度和高程，河道断面测量内容为测量沿河村落1个纵断面和2～3个横断面、控制断面，测量控制断面附近居民区域成灾水位和历史最高水位。根据地形地貌、沟河分布、居民居住情况，通过查勘询问沟道历史洪痕，综合分析山洪灾害发生类型、程度和影响范围，合理划分受山洪威胁区域，选取该小流域的典型区。

（2）临界雨量计算

一个流域或区域的临界雨量是指，在该流域或区域内降水量达到或超过某一量级时，发生溪河洪水、泥石流、滑坡等山洪灾害的降雨量。在河道防洪标准（频率）与山洪灾害发生频率基本相同的前提下，以5年一遇雨量作为准备转移指标，10年一遇雨量作为立即转移指标，选取典型区控制断面作为计算该区域临界雨量的计算断面，通过典型区房屋测量与河道断面测量，利用水文方法反推各个典型区洪水频率，再计算出各个典型区1 h、6 h、24 h临界雨量值，即式（1）所示：

其中Ri为各时段临界雨量值；H为各时段多年雨量平均值；Kp为频率为P时的模比系数，即某一时段内的径流模数与较长时段内的平均径流模数的比值；a为点面暴雨转换系数。模比系数Kp的计算如式（2）所示：

式中Cv为变差系数，反映各次值与多年平均值的相对大小，Cs偏差系数反映各次值的偏差情况，与当地的地理位置、降雨、地形、地貌、植被及汇水面积等因素有关，Pn为暴雨重现期。

二、结果和讨论

1.预警指标适宜性

（1）预警指标设定

预警指标是指能够对山洪灾害发生提前发出警报，并采取相应防御措施的标准。国内山洪预警指标多采用《国家防办预案编制大纲》里“统计归纳法”的临界雨量，通过天气预报和降雨实际情况，确定山洪发生的可能性。临界雨量是一项重要技术指标，更是山洪预警预报的可靠依据。临界雨量预警指标的确定主要根据历史降雨和洪水情况，结合该区域进行的山洪灾害调查实践和地形、地貌、植被土壤类型等因素，计算出各个小流域或自然村级临界雨量。

由于该县山洪灾害历史资料不够详细，暴雨资料及灾害调查资料有限，且能与有短历时降雨资料记录对应的极少，故各小流域或自然村级的临界雨量主要采用“云南省山洪灾害规划”的划分等级。云南省山洪灾害场次统计是按照县级行政区划分，典型区按对应雨量站分布较好的50个县，分析确定各典型区、各历时、各级临界雨量，采取综合分析推求得到云南省各时段临界雨量分布图，大关县依据该成果初步确定预警指标。通过收集该县气象部门资料，得到大关县实测多年平均最大1 h、6 h、24 h暴雨量为41.7 mm、66.8 mm、84.4 mm；历年实测最大1 h、6 h、24 h暴雨量69.9 mm、129.6 mm、136.8 mm。根据上述成果得到大关县山洪灾害预警雨量设定值（表1）。

（2）预警指标适宜性评价

通过计算得出该县78个山洪灾害典型区10 min、1 h、6 h、24 h临界雨量值，与设定预警指标进行分析对比，发现预警指标设置基本符合该县实际情况，94.5%的典型区域都在设定的预警指标范围内，如图1所示。1 h、6 h、24 h临界雨量在大于等于设定值范围30 mm、40 mm、60 mm内，基本符合临界雨量值要求。根据图中所示，局部地区的临界雨量出现较大偏差，考虑到地形地貌、人口密度等因素进行特殊处理，出现偏差原因主要为以下几个方面：①所在沟道坡降大，汇水快；②下垫面土壤含水量较高，降雨后容易快速产流；③沟深河谷地带，河谷为深V字形；④典型区所测房屋高程偏低，部分直接修建在河床上。

在临界雨量分析计算时，从受威胁对象出发，沿控制断面推算临界雨量与设置阈值进行对比，而监测预警系统则是反过来根据测站实时降雨量来分析判断可能受威胁的对象。一般情况下，山洪监测预警系统实时监测雨量站点最近1 h、3 h、6 h、24 h等特征时段的降雨量，并针对每一控制断面与上游关联的测站实时计算控制断面上游相应时段的平均雨量，与控制断面临界雨量进行比对，从而判断山洪发生的可能性，确定受威胁的对象。因此，典型区域雨量站的布设直接影响到山洪灾害判断的实时性及有效性。

表1　大关县山洪灾害预警指标设定值

图1　各个典型区临界降雨量分析

图2　山洪灾害典型区各时段临界雨量　（单位：mm）

2.监测体系适宜性评价

图2为不同时段的临界雨量图，结合全县的雨量站分布情况研究发现：①部分人口密度较大的区域如寿山乡中部、玉碗镇全部、高桥乡东西部，其简易雨量站布设薄弱，对水雨情监测不到位。②临界雨量值大小影响山洪灾害预警判断，图中临界雨量值偏小的区域如寿山乡西部、天星镇中北部受山洪威胁程度高，极易发生灾害，需注意及时做好防汛转移工作，在布设非工程措施时也需要重点关注；对于临界值偏大的区域，预警指标设定采用均一值，会造成误报和资源的浪费，如木杆镇大部、翠华镇西北部等区域的受威胁程度低，可适当减少雨量站布设，同时在进行预警过程中可放宽预警范围。③图中所示寿山乡东部、吉利镇西南部的雨量站布设密集，而此区域的人口密度不高，可适当删减雨量站布设站点。

［1］邱瑞田.山洪灾害防治县级非工程措施项目建设进展及成效［J］.中国水利，2012（23）.

［2］倪祺，张雅丽.非工程措施在镇级（山区）山洪灾害防治中的应用——以陕西省巡检镇为例［J］.农业灾害研究，2014（4）.

［3］陈桂亚，袁雅鸣，等.山洪灾害防治水文气象站网布设研究［J］.中国水利，2007（14）.

［4］赵然杭，王敏，陆小蕾.山洪灾害雨量预警指标确定方法研究［J］.水电能源科学，2011（9）.

责任编辑董明锐

Suitability evaluation of non-structural measures for mountain flood reduction in downstream areas of Jinshajiang River

Xu Wentao，Zhang Pingcang，Ren Feipeng，Dong Linyao

Due to the frequent mountain flood disasters，suitability evaluation of non-structural measures in downstream of Jinshajiang River has a great significance.Therefore，evaluation is conducted on non-structural measures for mountain flood reduction in representative downstream areas of Jinshajiang River，through analysis of hydrology and climate data as well as prevention measures and section measurement of local river courses.

mountain flood disaster；non-structural measure；Jinshajiang River；early-warning indicator

TV877

B

1000-1123（2016）03-0050-03

2015-10-09

许文涛，在读研究生。