极端气候环境下水利工程恢复力评价指标体系建立

2017-04-17傅蜀燕黄海燕欧正蜂

中国水利 2017年6期

关键词：恢复力脆弱性气候

傅蜀燕，黄海燕，欧正蜂

（1.云南农业大学水利学院,650201，昆明；2.江西水利职业学院,330038，南昌）

极端气候环境下水利工程恢复力评价指标体系建立

傅蜀燕1，黄海燕1，欧正蜂2

（1.云南农业大学水利学院,650201，昆明；2.江西水利职业学院,330038，南昌）

水利工程是一个复杂的多层耦合系统，从水利工程恢复力的影响因素出发，考虑到工程区域自然条件、经济和社会因素对水利工程恢复力的影响，选取极端气候环境、灾害状况、水文气象、生态环境等自然因素，农户、政府、企业和社会水平等社会因素以及经济因素等方面指标，建立极端气候环境下多层次多目标水利工程恢复力评价指标体系，为水利工程恢复力评价提供了理论基础。

水利工程；恢复力；极端气候；指标体系

进入21世纪以来，水旱灾害带来的经济损失逐年增加，对社会稳定和经济发展影响巨大。恢复力的概念起源于力学，后被Holling引入到生态学领域的研究。目前国内外对于恢复力的研究主要集中在生态系统、灾害系统和社会系统等领域，不同的研究者从不同的领域和角度对恢复力开展了研究，并取得了一定成果，但是学术界关于恢复力概念尚未能达成统一的界定意见。在当前极端气候发生频率逐步增加趋势下，针对极端气候频发的典型区域，加强水利工程恢复力研究，对区域防灾减灾、灾后规划重建以及促进其可持续发展，有着极其重要的理论和现实意义。

一、水利工程恢复力

水利工程是一个复杂的多层耦合系统，影响因素很多。在研究相关文献后，提出水利工程恢复力的概念：水利工程恢复力是指水利工程经受内外灾害作用压迫和扰动后，致使工程结构、功能发生破坏，而当该压迫和扰动作用消失后，水利工程在自我修复和外界推力的协同作用下，能够恢复到灾前原有结构和功能状态或原有相似状态的能力。

由上述定义可知，水利工程恢复力大小受系统本身结构和功能影响，同时与外界作用的胁迫和扰动作用有关，且取决于工程本身固有的自然属性和外界作用的外在属性。

二、水利工程恢复力的影响因素分析

1.自然因素

水利工程原生脆弱性主要考虑极端气候环境、水文气象、生态环境等自然因素和灾害状况对水利工程脆弱性的影响，且分析数据显示，在极端气候环境下，水利工程原生脆弱性的影响力远大于外在脆弱性，因此自然因素的影响作用不可小觑。

（1）极端气候环境

强降雨、极端低温、极端高温干旱以及台风等极端气候环境是激发水利工程原生脆弱性的主要原因。

工程区域的强降雨必然引起水库水位骤升，同时引发突发性洪涝灾害，而强降雨强度越大、持续时间越长、降水区域越集中，则对水利工程及其下游农业、生态环境和人民生命财产安全产生的破坏作用越大，越不利于水利工程的恢复，即水利工程恢复力越低。

极端低温会对水利工程结构和建筑物产生破坏并引发一系列工程安全问题，且不利于工程建设和管理，因此极端低温气候环境温度越低、持续时间越长、暴发区域越广，则水利工程的恢复力越低。

极端高温干旱相对于极端低温而言，具有更强的破坏影响力，其影响范围更广，牵涉的人员和行业更多，尤其是对农业、畜牧业的影响可谓是致命的。对于水利工程而言，极端高温干旱和极端低温相似，温度越高、持续时间越长、暴发区域越广，则对水利工程的影响力越大，灾后水利工程的恢复力越低。

台风对水利工程的破坏主要集中在沿海地区，由于其本身具有巨大的破坏力并常伴随强降雨，极易引发山洪、泥石流以及滑坡等地质灾害，因此其对水利工程的破坏力比极端降雨和极端温度更为突出。台风登陆强度和频次直接与水利工程脆弱性呈极大的正相关性，即强度越高、次数越多，水利工程脆弱性则越大，恢复力也就越低。

综上所述，无论何种极端气候环境所导致的工程灾害，若受灾率越高，灾害发生的强度和频率越高，灾害持续的气候环境越长，则对灾害水利工程的重建越不利，恢复力越低。

（2）水文气象条件

受季风、副热带高压以及大气环流等因素影响，我国气候系统呈现不稳定性。正因为如此，致使我国降水时空分布不均，加之南北地貌和水资源分布的差异，洪灾给水利工程带来巨大破坏，致使水利工程恢复力降低，极大阻碍了灾后重建工作。

（3）生态环境因素

不同地域的土壤类别、植被覆盖以及工程地质情况有着较大差异，会对水利工程恢复力产生不同影响。水土流失的严重程度往往与工程区域的植被覆盖率、土壤类型以及降水状况有密切联系，由于植被具有独特的水土保持和水源涵养作用，因此，工程区域的植被覆盖率越高，土壤蓄保水能力越强，则越有利于提高灾后水利工程恢复力。

2.社会因素

（1）农户

农业离不开水利，水利关乎农业的命脉。农户即是水利工程灾害中的利益主体，同时又是灾后恢复的主要力量。农户家中劳力人数与收入状况有着密切的联系，一般而言，家中劳力愈多，则收入愈多，用于水利工程灾后恢复的人力和财力投入愈多，能够更迅速有效地开展抗灾救灾工作，有利于提升恢复力。对于健康状态和心理素质越好的农户，其抗压和承受能力则相对较好，面对自然灾害则会以冷静乐观的态度对待，能更快地实现灾民身份的转化，积极投入到抗灾救灾工作中，进而加速灾后重建效率，提升恢复力。

（2）政府

政府在灾后恢复和重建工作中居核心地位，通过建立健全灾后重建管理体系，科学制定和实施重建计划，加强灾区基础设施建设，可使灾后恢复力得到及时有效的提高。

（3）企业

在水利灾害威胁下的企业是灾后水利工程恢复的主体。恢复力建设中，企业越是积极配合政府进行自救和互救，提升企业自身科技和管理水平，降低产品成本，增加防灾减灾投入，就越能获得社会的认可，减少受灾损失和提高自身恢复力。

（4）社会水平

一般而言，工程区域的水利化及水利信息化程度越高，即基础设施越完备、现代化水平越高，则其相应的抗灾能力和强度越高，则水利工程脆弱性越低，灾后的损失越小，恢复力就越高。 3.经济因素

工程区域的人均GDP反映当地的经济水平；GDP年均增长率是当地经济发展速率的体现，增长率越大则表明当地经济发展越快，经济水平提高越快，越有利于提高水利工程恢复力。

一般而言，工程区域的城镇化水平越高，当地经济发展越高，越有利于水利工程恢复和灾后重建。

三、水利工程恢复力评价指标体系

水利工程所在区域的自然、社会和经济系统是相辅相成的，三者的平衡协调发展共同维持区域水利工程的持续稳定运行。在水利工程恢复与重建的过程中，要注意协调经济、社会和自然系统的关系，寻求三者在区域系统的良性循环。本文根据指标选取的科学性、全面性、显著性、可行性和动态性原则，选取极端气候环境、灾害状况、水文气象、生态环境等自然属性，及农户、政府、企业和社会水平等社会因素、经济因素等方面指标，建立极端气候环境下水利工程恢复力评价指标体系，如图1所示。

四、结语

水利工程是一个复杂的多层耦合系统。从水利工程恢复力的影响因素出发，考虑到工程区域自然条件、经济和社会因素对水利工程恢复力的影响，选取极端气候环境、灾害状况、水文气象、生态环境等自然因素，及农户、政府、企业和社会水平等社会因素、经济因素等方面指标，建立极端气候环境下多层次多目标的水利工程恢复力评价指标体系，为水利工程恢复力评价提供了理论基础。 ■

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责任编辑张金慧

Indicatorsystem forassessmentofwaterstructureresilienceunderextremeweatherconditions

Fu Shuyan,Huang Haiyan,Ou Zhengfeng

Waterprojectisa complicated multilayercoupling system.Considering the impactofnatural conditions,economic and social factors on water structure resilience,a multilayer and multipurpose indicator system for assessment of water structure resilience under extreme weather conditions has established by choosing natural factors including extreme weather conditions,disaster,hydro meteorology and eco-environment,which shall provide a theoretical base for evaluation of water structure resilience.

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