山洪
山洪
概述
山洪是指山區(qū)溪溝中發(fā)生的暴漲洪水。山洪具有突發(fā)性,水量集中流速大、沖刷破壞力強,水流中挾帶泥沙甚至石塊等,常造成局部性洪災,一般分為暴雨山洪、融雪山洪、冰川山洪等。通過提高防洪標準、調整人類活動方式、增強山區(qū)群眾防災避災意識,可以達到減少山洪災害發(fā)生頻率或減輕其危害的目的。
山洪具有突發(fā)性、水量集中、破壞力大等特點,危害很大。山洪及其誘發(fā)的泥石流、滑坡,常造成人員傷亡,毀壞房屋、田地、道路和橋梁等,甚至可能導致水壩、山塘潰決,對國民經濟和人民生命財產造成嚴重危害。
山洪災害不斷加重的趨勢與人類活動的影響密切相關。通過提高防洪標準、調整人類活動方式、增強山區(qū)群眾防災避災意識,可以達到減少山洪災害發(fā)生頻率或減輕其危害的目的。應對不同類型的山洪災害必須采取不同的、與之相應的防治對策,才能達到預期的效果。
在山洪防治規(guī)劃中,近期宜以工程措施和非工程措施相結合為主,遠期以植物措施為主。2006年10月27日,國務院正式批復了《全國山洪災害防治規(guī)劃報告》。這是中國第一部由國務院多部門聯(lián)合組織編制完成的防治山洪災害的專項規(guī)劃,改變了長期以來中國沒有山洪災害防治規(guī)劃的歷史,將為山洪災害的防治提供有力的技術支撐,將大大推動中國山洪災害防御和治理工作的開展。
成因
地形條件
一般形成山洪泥石流的地形特征是中高山區(qū),相對高差大,河谷坡度陡峻。表層為植皮覆蓋有較厚的土體,土體下面為中深斷裂及其派生級斷裂切割的破碎巖石層。
森林覆蓋條件
大范圍樹林、毛竹覆蓋,汛期當暖濕空氣攜帶大量水氣,達到林區(qū)上空,與林區(qū)溫度偏低,相對濕度偏大的冷空氣交鋒,易造成大的局部降水。
水源條件
水體既是山洪泥石流的組成部分,又是激發(fā)因素,主要來自降雨。
降雨激發(fā)山洪的現(xiàn)象,一是前期降雨和一次連續(xù)降雨共同作用。二是前期降雨和最大一小時降雨量起主導激發(fā)作用。山頂土體含水量飽和,土體下面的巖層裂隙中的壓力水體的壓力劇增。當遇暴雨,能量迅速累積;致使原有土體平衡破壞,土體和巖層裂隙中的壓力水體沖破表面覆蓋層,瞬間從山體中上部傾瀉而下,造成山洪和泥石流。
暖濕氣流遇山體阻擋,產生暖濕氣流上升運動,在山頂和迎風坡形成冷暖鋒面產生雷暴雨。由于山體的中上部伸入云層,地面還是十分悶熱,山雨欲來風滿樓時,山體的中上部早已處于兩層之中。所以往往地面降雨不久。山洪就暴發(fā)了。
山洪的成因除山體結構條件外,主要是喇叭形河口地形所致,形成短歷時雷暴雨,引發(fā)山洪。
形成因素
地質地貌因素
山洪災害易發(fā)地區(qū)的地形往往山高、坡陡、谷深,切割深度大,侵蝕溝谷發(fā)育,其地質大部分是滲透強度不大的土壤,如泥質巖、板頁巖發(fā)育而成的抗蝕性較弱的土壤,遇水易軟化、易崩解,極有利于強降雨后地表徑流迅速匯集,一遇到較強的地表徑流沖擊時,從而形成山洪災害。
氣象水文因素
山丘區(qū)不穩(wěn)定的氣候系統(tǒng),往往造成持續(xù)或集中的高強度降雨。據(jù)統(tǒng)計,發(fā)生山洪災害主要是由于受災地區(qū)前期降雨持續(xù)偏多,使土壤水分飽和,地表松動,遇局地短時強降雨后,降雨迅速匯集成地表徑流而引發(fā)溪溝水位暴漲、泥石流、崩塌、山體滑坡。從整體發(fā)生、發(fā)展的物理過程可知,發(fā)生山洪災害主要還是持續(xù)的降雨和短時強降雨而引發(fā)的。
人類活動因素
山丘地區(qū)過度開發(fā)土地,或者陡坡開荒,或工程建設對山體造成破壞,改變地形、地貌、破壞天然植被,亂砍濫伐森林,失去水源涵養(yǎng)作用,均易發(fā)生山洪。
分類
山洪是發(fā)生在山區(qū)溪流中快速、強大的地表徑流現(xiàn)象,是特指發(fā)生在山區(qū)流域面積較小的溪溝或周期性流水的荒溪中,為歷時較短,暴漲暴落的地表徑流。山洪可分為一般山洪、高含沙山洪、稀性泥石流和稠性泥石流。一般山洪流體的密度>1.1t/m3、高含沙山洪為1.1-1.3t/m3、稀性泥石流為1.3-1.8t/m3、稠性泥石流<1.8t/m3。
如果從降雨到災害的形成來區(qū)劃,則可分5種成災類型:高速滑坡型、崩塌流動型、淤積漫溢型、沖刷崩岸型和松散堆積物型。
高速滑坡型
從集中暴雨-邊坡變形-滑動-高速運行-災害形成的過程中,滑坡區(qū)域有較為明顯的變形過程,在災害發(fā)生前有預兆,滑坡體后緣有明顯的裂縫,前緣有局部小型崩塌??梢酝ㄟ^勘測調查確定滑坡危險區(qū)域,在危險區(qū)域內嚴禁各種形式的人類活動。由于滑坡體在高速滑動中破碎形成泥石流,在滑坡體下游相當范圍內應設定為警戒區(qū),超過臨界雨量時采取緊急轉移的措施。
崩塌流動型
從集中暴雨到邊坡崩塌的過程較快,一般事前無預兆,按邊坡穩(wěn)定性計算也只能作出相對穩(wěn)定與不穩(wěn)定之分。在降雨過程中穩(wěn)定性系數(shù)不斷變化。一般可以確定崩塌土能夠到達的最遠距離,將該距離之內設定為危險區(qū),嚴禁在此范圍內建設永久建筑物。邊坡崩塌后形成松散堆積物,暴雨過程中崩塌土流動化形成稠性泥石流,應將可能出現(xiàn)泥石流流動的區(qū)域劃定為警戒區(qū),當暴雨超過臨界雨量時采取緊急轉移的措施。
淤積漫溢型
松散堆積物在長歷時降雨過程中向溝口大量輸送,使溝口淤積嚴重。同時,坡面植被在亂砍濫伐中減少,坡面侵蝕模數(shù)較大,溝床淤積抬高。另外,人為侵占河道、行洪斷面減小,一旦山洪到來,河床又來不及沖刷下切,山洪水位升高,漫溢造成山洪災害。治理淤積漫溢型災害,一是采取植被措施,減少坡面侵蝕;二是疏浚河道,清除障礙物;三是加高堤防,提高行洪標準。
沖刷崩岸型
長歷時降雨會形成很大的徑流,流量暴漲。由于卵石河床難于沖刷下切,洪峰水流淘刷兩岸底部,產生崩岸,并不斷拓寬,崩岸后退形成山洪災害。治理沖刷潰決型災害的最有效方法是上游修建水庫,攔截洪峰;其次是護岸或加固護村埝。
松散堆積物型
控制泥石流暴發(fā)的主要對策是減少流域內固體物質的積儲,其根本措施是減少地表侵蝕。對于天然坡面的表面侵蝕,主要依靠還草還林、改變坡地耕作方式等措施來控制;來自溝床沖刷及陡坡崩塌等的侵蝕,需要采取各種形式的工程措施加以控制。在溝道中修建攔沙壩,只能使局部地形坡度減緩,一個壩所能控制的距離很短,常需在溝道上修建多個淤地壩。對開發(fā)建設等人類活動產生的松散堆積物,建攔沙壩攔截起來,或者,限制人類的某些活動等措施才能有效治理泥石流溝。
主要特性
季節(jié)性
汛期4-9月,特別是主汛期6-8月,是山洪災害多發(fā)期。在同一流域,甚至同一年內有可能發(fā)生多次山洪災害,所以具有季節(jié)性強、頻率高的特征。
突發(fā)性
山丘區(qū)小流域因流域面積和溝道調蓄能力小,溝道坡降大,流程短,洪水持續(xù)時間較短,但水位漲幅大、洪峰流量高。降雨產流迅速,一般只有數(shù)小時,激發(fā)山洪的暴雨具有突發(fā)性,導致山洪災害的突發(fā)性,山洪暴發(fā)歷時很短,成災非常迅速。
群發(fā)性
溪流源頭或溝谷兩側具有較高的臨空面,經常出現(xiàn)崩塌。復雜的地質結構、大量地表松散固體物質是加劇泥石流災害的重要因素。在暴雨中心范圍內,前期崩塌形成的松散堆積物,在暴雨作用下各支溝同時形成泥石流。
易發(fā)性
由于山區(qū)經濟發(fā)展相對落后,預警預報設施不完善,不能及時采取有效措施減少洪災損失。加之對山洪災害的規(guī)律性研究不夠,沒有定量判別標準,以往的山洪災害防御預案操作性不強,山洪災害預見性差,防御難度較大。
危害
山洪沖毀房屋、田地、道路和橋梁,常造成人身傷亡和財產損失。例如:1933年12月31日深夜在美國洛杉磯地區(qū)降暴雨引起山洪,沖毀房屋400棟,淹死40人,損失5000萬美元。1934年7月11日在日本石川縣下平取川的一次暴雨山洪,一之瀨村及赤巖村被淹沒,有50余人下落不明,福岡金澤市營第二發(fā)電所全部被沖走。在中國山西省平順縣東當村,1956年8月2~3日降暴雨,在流域面積僅1km2的狼郊溝內山洪暴發(fā),造成溝崖坍塌,堵塞溝道,形成天然水庫,隨后擋水壩體突然潰決,村內43戶92人和109間房屋,財產全遭毀滅。
預防治理
明確防治工作目標: 山洪防治工作的目標是:確保人員安全,確保水庫大壩安全,確保重要城鎮(zhèn)安全,確保重要交通干道和通信干線的安全,最大限度地減輕災害損失,實現(xiàn)人與自然和諧相處。
開展兩項基礎工作:要搞好山洪防治,實現(xiàn)工作目標,必須扎實開展好兩項基礎工作。一是合理劃分山洪影響區(qū)域。針對各地的氣候和地質及地貌條件,在認真分析歷史山洪災害造成危害的基礎上,確定山洪易發(fā)區(qū),做到胸中有數(shù),這是山洪防治的首要工作。在此基礎上再根據(jù)山洪災害發(fā)生的可能性及危害性的程度大小,一般將山洪易發(fā)區(qū)劃分為危險區(qū)和警戒區(qū)。
危險區(qū)是指已發(fā)生過滑坡、崩塌和泥石流的地區(qū),以及河道兩岸20年一遇洪水位以下的低洼地帶或洲灘;警戒區(qū)是指經監(jiān)測一旦遇到強降雨時,極有可能發(fā)生山體滑坡、崩塌和泥石流的地區(qū),以及河道兩岸20年一遇洪水位至歷史最高洪水位之間的地帶。二是探索規(guī)律,科學確定災害特征雨量。由于山洪是由降雨形成的,因此,科學確定山洪致災的特征雨量是山洪防治,特別是制定山洪防御方案的關鍵依據(jù)。一般可根據(jù)當?shù)叵聣|面條件和對歷史山洪災害形成及演變過程的分析,確定警戒雨量和危險雨量。
警戒雨量是指當一定時段降雨達到某一特征值,且如果降雨仍繼續(xù),即有可能發(fā)生山洪災害的雨量;危險雨量是指當一定時段降雨達到某一特征值,即有可能發(fā)生山洪災害時的雨量。特征雨量一般按1小時、2小時……6小時來劃分降雨時段,并分析確定出相應的特征雨量,具體劃分和確定要根據(jù)當?shù)貙嶋H情況選擇。
正確處理三對關系:
一是正確處理避災與治理的關系。山洪及其災害的突發(fā)性和破壞性,往往使人們防不勝防,措手不及,而且也極大地增加了治理難度。因此,必須堅持避治結合,避重于治的原則;必須堅持使人們遠離山洪,主動避開災害這一指導思想。在思想認識上要以單純拒山洪于門外轉變?yōu)槭谷藗冞h離山洪,真正做到主動避災,從根本上減輕災害損失。與此同時,對治理任務相對較輕的地區(qū),必須加大治理的力度。
二是正確處理當前與長遠的關系。山洪防治涉及面廣,工作難度大,特別是由于山洪影響區(qū)內人口較多,要在短時間內實施避災措施,全部外遷到安全地區(qū)的工作量十分巨大,也不現(xiàn)實。同時,山洪治理的任務十分繁重,是一項長期性工作,必須分步實施。因此,對這些地區(qū)當前必須采取以防為主,輔以相應治理措施的方針,當務之急是要落實好山洪防御方案,并根據(jù)防治規(guī)劃,逐步實施避災和治理措施。
三是正確處理發(fā)展與保護的關系。要全面建設小康社會,發(fā)展是執(zhí)政興國的第一要務,推進工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程必然日益加快,這是不可阻擋的歷史潮流。在這過程中,特別是基礎設施建設過程中,對山洪影響區(qū)采取相應的保護措施是十分必要的。首先是危險區(qū)、警戒區(qū)內不能規(guī)劃居民區(qū);其次是危險區(qū)內不能規(guī)劃興建企業(yè)及基礎設施;三是企業(yè)及基礎設施建設要盡量避開警戒區(qū),如非從警戒區(qū)經過或非在其中建設不可時,除對企業(yè)和基礎設施本身要采取山洪保護措施以外,還必須對企業(yè)或基礎設施建設可能誘發(fā)的山洪災害采取可靠的治理措施。
