城市山洪灾害防御体系运行管理研究

蒋盛闻 窦维玲

1.文山壮族苗族自治州气象局 云南 文山 663000；

2.文山州马关县融媒体中心 云南 文山 663000

1 城市山洪灾害成因

1.1 地质构造方面

文山丘陵、山区还有半山区均具有以下特点：首先是地势的落差明显，使得降雨汇流时间大幅缩短，同时蓄水能力也会受到影响。其次是难以做到长时间抵抗外界冲刷，多地的地表均存在明显的风化情况，在水流持续冲击下，有较大概率引发滑坡或是变形等问题，导致地质灾害出现。再次是地表上方所覆盖土层的厚度偏薄，在抗侵蚀方面的表现较差，一旦出现短时强降雨，便会在降雨的强烈冲击下产生泥浆径流[1]。最后是山区地势及地形较为复杂，极易给降雨云系造成负面影响，在迎风坡较多的城市，还会出现降雨时间延长或降雨量增加的情况。

1.2 降雨强度方面

文山较易由于短时强降雨而引发山洪，尤其在丘陵和山区等区域，受特殊地质构造影响，上述区域普遍存在地面水平落差大的情况，无形中加快了降雨汇流的速度，使得山洪出现概率大幅增加。

1.3 人为因素影响

在经济社会持续发展的背景下，人类所开展社会活动给环境所造成影响也以更加直观的方式呈现了出来。研究表明，开矿修路、开垦湿地还有毁林开荒等活动，均会给河道所具有行洪能力造成影响，导致水土流失程度加剧，进而在一定程度上增加山洪灾害出现的可能性。

2 城市山洪灾害特征说明

文山地形较为复杂，高山沟谷、山丘区占比较大，受气候、高度以及地形地貌影响，该地山洪灾害往往具有以下特征：其一，多为突发灾害，难以做到准确预测，对其进行防御的难度相对较大。其二，具有突出的易发性，只要降雨强度达到或是超过限值，便有极大概率引发山洪。其三，季节性明显，该地山洪灾害多发于夏季，即每年的6月至8月，这主要是因为夏季降雨多，若降雨量超出该地所能承载限值，出现山洪灾害的概率将大幅增加。其四，山洪瞬时流量极大且灾害持续时间短，通常伴有相应的次生灾害，例如，山体滑坡或是泥石流，若未能做到及时转移居民，将使居民财产还有生命安全受到严重威胁[2]。

3 城市山洪灾害防御体系研究

山洪防御体系通常包括四个子系统，各子系统所负责工作各不相同，分别是监测、通信、预警还有决策，在对该系统进行设计时，有关人员应对以下内容引起重视：

3.1 监测系统

该系统由四部分组成，分别是水文监测，滑坡监测，气象监测，泥石流监测。各系统均有专业监测站对应，由各级主管部门负责对监测站进行管理，各系统间依托网络实现互联，确保信息可获得实时共享。水文监测站负责对水文信息进行收集，包括流速、水位和流量等。滑坡及泥石流监测站所监测对象为滑坡、泥石流数据，同时负责将整理所得结果上报至有关部门，通过以点带面的方式，实现群测群防的目标。气象监测所收集信息以地面径流为主，另外，还可酌情加入风向、气压、温湿度及风速等，监测期间要求指挥部门以实际情况为依据，充分利用人员采集、视频采集等方式，对各地信息进行准确且快速的采集。

3.2 预报预警系统

山洪预警指的是在发现可能发生山洪灾害时，有关部门为动员当地群众快速转移而发布的一系列警报。若以发布预警的主体为依据，可将该系统分成水文预警、气象预警两部分，其中，水文预警强调以水文职能部门为主体，结合监测所得数据发布相关预警。气象预警所依托信息，主要是成灾雨强、实际降水量，要求气象部门以当地情况为依据，及时制作并发布相关预警。出于提高预报准确性的考虑，各部门间应做到协同合作，将山洪灾害所造成损失降至最低。

有关山洪灾害预防预警系统的工作流程，如图1所示：

图1 山洪灾害预报预警流程

3.2.1 设定预警等级。有关人员可根据预报对当地降雨量、降雨强度加以明确，在此基础上，借助预报技术和现有模型，对洪水过程进行计算，对比降雨量限值及实际情况，确定预警等级。

3.2.1 .1 设定降雨量限值。在本项目中，有关人员计划利用B/S开发该平台，先在系统中导入文山城市历史汇流资料、径流资料还有预警指标，再借助Web Service、GIS和Java对相关信息进行直接展示，达到对信息进行实时存储、对预警进行及时发布的目的[3]。该系统主要负责对水雨情数据进行收集并存储，随着该系统投入运行，不仅当地的预警实力可得到更进一步的提升，还能够为日后防御工作的开展提供帮助，通过减轻山洪灾害所造成负面影响的方式，为当地经济乃至社会的发展奠定基础。

该系统所采取预警方法如下：以降雨量限值和实测数据为依据，若实测数据接近限值，应提前做好转移居民的准备。如果实测数据已达到限值，则需要发布预警，同时由负责人带领工作人员前往受灾区，组织居民有序转移。对地表径流量进行计算的公式为：

在该公式中，Qm所描述对象为降雨所产生路面水量，即地表径流量，单位是m³/a。C所描述对象为径流系数。Q所描述对象为实时降雨量平均值，单位是mm。A所描述对象为地表面积，单位是m²。R代表径流深度。P代表降水深度。各城市径流系数存在显著差异，湿润城市的C值较大，例如，台湾省径流系数的平均值在0.7以上，而干旱城市的C值较小，例如，径流匮乏的平原，其径流系数往往在0.2左右。

表1 径流系数取值范围

另外，在设定降雨量限值时，有关人员应对预警响应时间、站点所处位置、现场地表形态和洪水的上涨速度进行综合考虑，以成灾水位所对应限值为基础，对立即转移指标、转移指标加以确定。研究表明，利用水文模型对降雨量限值进行计算和利用反推法对降雨量限值进行计算，其结果大致相同。水文模型法强调先分析模式所具有适用性，在选定并建立模型的基础上，对其精度进行评价，准确判断该模型是否具备良好的适用性，同时对其相关参数加以确定。随后，对降雨量限值进行计算，该环节要求有关人员全面收集防灾对象信息，同时完成推算临界流量和计算限值等工作，并以计算结果为依据，综合考虑专家建议和当地情况，对预警指标加以确定。在本项目中，考虑到控制断面所对应水位流量关系属于典型的平缓型，具有洪水上涨速度较慢的特点，有关人员提出应根据成灾水位限值对立即转移指标加以确定，相应转移指标应以立即转移指标作为基础，将具体数值的浮动范围控制在±15%以内。对比山洪灾害发生期间降雨量、设计成果可知，上述结果具备理想的可靠性及科学性。

3.2.1 .2 划分灾害等级。现阶段，我国将针对山洪灾害所发布预警划分成三级，分别是黄色预警，橙色预警，红色预警。其中，黄色预警是指未来24h内该地将出现强降雨，同时降雨强度与限值接近，即R预≈Rt限值，降雨将持续较长时间，可能引发山洪灾害。此时便需要发布黄色预警，确保该城市能够尽快进入防灾状态。橙色预警是指未来24h内该地将出现强降雨，同时降雨强度可达到限值的1倍至2倍，既Rt限值＜R预≤Rt限值×2，降雨将持续较长时间。此时应启动该系统并发布橙色预警。红色预警是指未来24h内该地将出现强降雨，同时降雨强度在限值的2倍及以上，即R预≥Rt限值×2，降雨将持续较长时间。此时应尽快启动相关系统，在发布红色预警的前提下，促使该城市尽快进入紧急状态。

3.2.2 预警系统结构。各部门负责对专业内预警信息进行发布，省级指挥部负责对综合预警信息进行发布，确保当地企业、学校和居民点所具有安全性均能够得到相应的保证。该系统的预警对象是较易出现山洪灾害的城市。预警内容以山洪灾害为主，同时还需要视情况增加与山体滑坡或是泥石流相关的预警。发布方式如下：由防汛部门以水文、气象预报为依据，结合专家所提出建议下达相关指令，要求县级部门充分利用智能手机、通信系统还有广播网络，对预警信息进行及时且准确发布。同时依托卫星信道和通信系统，针对预警信息给出相应的反馈。

3.2.3 发布预警信息。文山在夏季极易出现短时强降雨的天气，不仅洪水灾害出现的概率较大，还有一定概率引发塌方、泥石流或是山体滑坡等严重灾害，导致居民财产、生命安全受到威胁。考虑到灾害较易发生在夜间，受通信系统制约，政府部门往往无法做到及时通知并组织居民转移，引入广播系统很有必要。事实证明，随着广播系统投入使用，上述问题均能够得到有效解决，指挥中心可借助广播系统通知居民，要求居民做好转移或是撤离的准备，为其财产以及生命安全提供保护。

另外，作为地形以山地为主的城市，文山具有农村人口占比大、地形复杂的特点，多数居民均生活在距市区较远的山区。为保证广播系统可发挥出应有作用，有关人员提出了以下方案：除特殊情况外，均应依托卫星通信对广播系统进行建设。这是因为卫星通信可最大程度保证通信效果，确保配有接收装置的各村屯，均能够及时接收到相应的讯息。在此基础上，配合使用移动服务技术，此举可有效降低对广播系统进行建设的成本，符合文山经济发展水平。

3.3 决策系统

该系统具有功能要求多和信息量大的特点，可在用户及党政部门对决策进行制定期间，为其提供相应的帮助。该系统可被拆分成管理系统，服务系统，评估系统，监测系统等部分，各系统均具有其他系统所无法替代的作用。此外，考虑到防治山洪灾害的工作，通常需要国土资源、防汛还有水文气象等多个部门形成合力，有关人员决定采用两级管理结构，以省级、市级指挥部为主体，下设相应的分中心，负责对国土资源、气象以及水文资源进行充分利用。

4 结束语

近几年，降雨所引发山洪灾害成为社会各界关注的焦点，考虑到山洪灾害普遍具有破坏性以及突发性特点，若未能做到有效防御，不仅会使居民蒙受财产损失，还会给其生命安全造成威胁。本文便以相关防御体系为研究对象，围绕该系统的设计和运行展开了讨论，明确指出要想使防御效果达到预期，关键是要根据实际情况，对监测、通信、预警以及决策系统进行优化，希望能使其他人员受到启发。