山洪灾害成因、特点及预警指标的遴选与确定

　　1自然情况概述

　　清原满族自治县地处辽东山区，位于抚顺市东北部，东与吉林省东丰县、梅河口市、柳河县毗邻，南与新宾满族自治县接壤，西与抚顺县、铁岭县交界，北与西丰县、开原市相连。县城距抚顺市约100km。地理坐标位于东经124°20′至125°29′，北纬41°48′至42°29′之间[1]。

　　清原县河流水系密布，水资源充沛，是浑河、清河、柴河、柳河四大河流发源地。境内山峦重叠，景色宜人，旅游资源十分丰富。境内长白山余脉的滚马岭，已建成集观光、森林浴、滑雪为一体的省级浑河源头森林公园。浑河上游又称红河被人们誉为“东北小三峡”，利用河道比降落差大的特点，建成了享誉全国的“红河谷漂流”国家4A级风景区。该县属于中温带大陆性季风气候区，夏季多雨、冬季严寒、春季干旱，年降雨量781.1mm，降雨有明显的季节性，6～9月为汛期，7、8月份降雨量占全年降雨量的50%，也是暴雨洪水的多发期。

　　2山洪灾害成因与特点

　　清原县地处长白山余脉，境内多为山地地貌，山洪灾害中、高易发区面积占全县总面积的90%以上，是抚顺市山洪灾害高发、频发区。据不完全统计，建国以来有23年发生了山洪灾害，其中有10年洪灾损失巨大。平均2―3年一小灾，6―7年一大灾。累计直接经济损失近百亿。

　　该地区山洪灾害的成因主要有两个，一个是下垫面因素，包括地形、地貌、地质、土壤、植被等，为山洪灾害提供了环境条件；另一个是气候因素，即强降雨，它是促使山洪暴发的决定性因素。综合该县的历史山洪灾害情况，归纳出本地山洪灾害的主要特点是：一是暴雨山洪出现频率高，季节性强；二是突发性强，汇流时间短，暴涨暴落特征明显（俗称牤牛水）；三是山洪来势凶猛，成灾快；四是破坏性强，危害大，损失甚巨[2]。

　　随着经济社会的快速发展，社会财富剧增，洪灾损失也日甚一日。因此构建较为完善的山洪灾害防御体系是十分必要的。

　　3预警指标的遴选与确定

　　结合本县山洪灾害防御现状，构建较为完善的山洪灾害防御体系应主要包括山洪灾害的现状调查与评估、山洪灾害预警指标的确定、山洪灾害监测预警系统建设、山洪灾害群测群防建设等四部分。其中，山洪灾害预警值指标的遴选与确定是整个山洪灾害防御体系构建的技术依据，其重要性不言而喻。通过对整个山洪灾害防御体系的分析，确定的预警指标主要包括危险区与安全区划分、降雨量临界值及山洪沟警戒水位等三部分[3]。

　　3.1危险区与安全区的划分

　　所谓危险区和安全区是针对山洪灾害易发区内每一个小流域乃至行政村屯而言的。危险区即是指山洪灾害能够波及到的范围，而安全区则是指山洪灾害影响不到可用于人们躲灾避险及安全居住、活动的区域。在开展此项工作时应根据本县不同区域山洪灾害的形成特点，在调查历史山洪灾害发生区域的基础上，结合气候和地形地质条件、人员分布等，分析山洪灾害可能发生的类型、程度及影响范围，合理划分危险区、安全区。具体划分原则如下：

　　1）危险区一般处于河谷、沟口、河滩、陡坡下、低洼处和不稳定的山体下，尤其已发生过滑坡、崩塌和泥石流的地区。结合各乡镇的具体情况，因地制宜，将山洪的危险区左右边界设定为山洪沟两岸历史最高洪水位至主河道之间的区域；将滑坡易发区左右边界设定为山洪危险区边界至以上0.25km处的区域为危险区；泥石流易发区左右边界设定为山洪危险区边界至以上1.0km处的区域为危险区。

　　2）安全区的选择应本着安全第一、交通方便的原则，选择地势较高，地质结构稳定，平坦或坡度平缓的开阔地带，与危险区应保持一定的安全距离，尽量选在河流的上游地域。在安排由危险区至安全区的转移路线时要尽量避免横穿河道、沟口、陡坡、低洼地带以及危险区的下游区域等。

　　3）在危险区、安全区、转移路线的选择与确定上，要在详细调查历史洪水、滑坡、泥石流等灾害的情况下，充分听取当地村、屯负责人及村民代表的意见，综合考量，科学规划，切忌纸上谈兵，主观臆断。

　　3.2降雨量临界值的确定

　　山洪灾害防御体系中降雨预警分为三个等级：告知性预警（Ⅲ级）、警戒性预警（Ⅱ级）和紧急性预警（Ⅰ级立即转移）。不同的预警等级均有相应的雨量临界值区间。降雨量临界值的推算和确定是确保各等级预警有效性的关键。

　　在一个流域区域内，降雨量达到或超过某一量级和强度时，该流域或区域即发生山溪洪水、泥石流、滑坡等山洪灾害。把这时的降雨量，称为该流域或区域的临界雨量。山溪洪水、滑坡、泥石流三种灾害相对独立的区域或流域应分别进行临界雨量的分析计算。考虑到本县暴雨和灾害调查资料有限，三种灾害又难以区分，因此在进行这三种灾害的临界雨量推求时，不作区分，采用合并方式统一分析推算。

　　在进行临界雨量的分析计算时，通常是按照单站、典型区、全区域三个递进层次进行分析计算的。对于区域内降雨分布较均匀的地区也可以直接进行典型区或者全区域的临界雨量分析计算。

　　下面以单站为例，简要介绍临界雨量的分析计算方法。临界雨量的计算分为资料统计及分析计算两个阶段：

　　1）资料统计首先要确定该雨量站点的控制区域，并收集区域内的山洪灾害历史资料以及该站的历史降雨资料。然后确定对应的降雨过程开始和结束时间，降雨过程的开始时间，是以连续3日每日雨量≤1mm后出现日雨量＞1mm的时间；降雨过程的结束时间是山洪灾害发生的时间。过程时间确定后，在每次过程中依次查找并统计1h、3h、6h、24h最大雨量及其对应的起止时间。如果过程时间长度小于对应项的时段跨度，则不统计，但过程总雨量必须统计。当降雨过程时间较长时（例如过程时间超过3天），降雨强度可能会出现2个或以上的峰值，则统计最靠近灾害发生时刻各时间段的最大雨量。

　　2）临界雨量计算假设区域内共发生山洪灾害N次，降雨统计为1小时、3小时、6小时、24小时四个时段的最大雨量系列。在进行临界雨量选择时，则以该站各时段的N次统计值中，最小的一个为各时段临界雨量初值，即表示当该时段降雨量超过此值时该区域便极可能发生山洪灾害。

　　例如某雨量站所在区域50年中，共发生9次较大的山洪灾害，每次对应6小时的最大雨量分别为：103、88、79.3、105.5、60.2、73.6、92.5、86.5、65mm,其中最小的60.2mm即为这个站6小时段临界雨量初值。

　　在进行典型区和全区域的临界雨量分析计算时，其方法和思路与单站基本相同。只是降雨量的统计应采用区域内的平均降雨量，即面雨量。在确定雨量临界值时应选择一定变幅的雨量区间，不宜采用单值，但区间变幅不应过大。针对无资料地区，可采用内插法和比拟法将雨量资料补全后进行分析计算。

　　在实际应用过程中，除了应用上述方法进行分析推算外，还应该拓展使用临界雨量的其它推算方法，比如灾害与降雨频率分析法等[4]。通过不同方法结果的对比分析，并结合本地实际情况，最终确定出经得起推敲和实践检验的雨量临界值系列，只有这样才能使成果发挥出真正的作用来。清原县部分乡镇区域临界雨量分析计算成果见表1。【1】

　　
　　3.3山洪沟警戒水位的确定

　　山洪灾害防御体系中的洪水预警包括三级，即告知性预警、警戒性预警及紧急性预警。这三种预警都以山洪沟不同的水位临界值作为依据。山洪沟水位临界值的确定相对简单一些。主要是通过山洪沟水道断面的测量数据、历史洪水情况以及河段洪水简易推演等方式综合择优确定。

　　告知性预警对应的水位临界值是指山洪沟的警戒水位。警戒水位的一般定义是江河堤防普遍临水，堤防可能发生险情时的起始水位。在山洪沟的水道断面图上可以将抵至两岸堤防且无间断水面线的最低水位作为告知性预警的水位临界值。

　　警戒性预警对应的是堤防的保证水位。所谓保证水位即是指河道两岸堤防能够保证安全运行的上限水位。在确定本地山洪沟保证水位时通常以水道断面测量成果中较低一侧堤防顶以下0.5―0.8m处的高程值作为警戒性预警对应的水位临界值[5]。

　　紧急性预警对应的是河段水位达到保证水位后水位还在继续上涨，河道成灾时的水位。在实际工作中，通常以水道断面测量成果中较低一侧的堤防顶高程作为紧急性预警对应的水位临界值。

　　在山洪灾害洪水预警的水位临界值确定过程中，应充分考虑历史洪水的发生情况，并适当结合山洪沟简易洪水推演成果，遵循安全与适用并举原则，统筹分析，最终择优选定。

　　4结语

　　预警指标参数的确定是山洪灾害防御体系建设中的基础，其重要性是显而易见的。同时，预警指标参数的筛选是一个实践调查和理论演算相结合又需要反复磨合调整的过程。因此，在实际工作中应不断用实践数据去检验、校正初期成果，使之不断完善，实用性、可操作性更强，为切实发挥山洪灾害防御体系的巨大防灾、减灾作用提供基础保障。

　　参考文献：

　　[1]张鸿，郭继东，崔舒颖.清原县应对洪水灾害策略与措施浅谈[J].农业与技术，2013，（4）：32-33.
　　[2]张志彤.我国山洪灾害特点及其防治思路[J].中国水利，2007，（14）：14-15.
　　[3]李昌志，孙亚东.山洪灾害预警指标确定方法[J].中国水利，2012，（9）：54-56.
　　[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）：49-53.
　　[5]梁冰，丛立林.水文站断面位置发生变化时警戒水位、保证水位的确定方法探讨[J].吉林水利，2008，（10）：59-60.