【摘要】我國某些地區(qū)山洪災害不斷爆發(fā),在一定程度上督促了水文技術的進步和發(fā)展,本文針對水文技術在山洪災害中的應用分析,介紹了災區(qū)的自然狀況和水文預報中各種信息的具體采集和處理方法。
【關鍵詞】山洪災害;水文技術;泥石流;爆發(fā)災害
引言
近年來,山洪災害的爆發(fā)頻率不斷提高,這與當?shù)氐耐恋乩?、氣候條件等因素密不可分。氣候類型中降雨多的地帶或土地利用不合理的區(qū)域都是山洪災害的頻發(fā)地,給人們的生命財產帶來了極大損失。因此,加強水文監(jiān)測,提高水文技術在山洪災害中的應用變得尤為重要。通過收集和處理相關的地形、氣象及水文預報信息,盡量防止山洪災害的爆發(fā)。
1、自然狀況
經多方面考慮,選取比較經典的川西高原岷江河谷的牛圈溝作為研究區(qū)域來分析水文技術。
1.1 地形地貌概況。一般山洪災害頻發(fā)地區(qū)的地勢會呈高低不平趨勢,如某些山區(qū)地勢東南低,西北高,平原、高山、丘陵鑲嵌分布,其中低山丘陵分布在東部,高山屹立在西北部,中部地區(qū)則為平原地貌。四川盆地和龍門山系的中間地帶即為地震噴發(fā)點。流域面積達10.09km2,有高山、河谷、中山等多種地形地貌,總體地勢呈東北低西南高。該流域有多條支溝,包括清水溝、百溝、牛勁行和蓮花芯溝等,其中蓮花芯溝長3.77km,主溝達5.8km。高中山地貌為主體地貌,最低峰860m,最高峰2693m,海拔相差較大。由于該區(qū)域山高谷深,巖石破碎等不利地勢的影響,導致了次生災害時有發(fā)生。
1.2 氣候類型。震區(qū)氣候類型不一致,有濕潤季風氣候,亞熱帶季風濕潤氣候和干旱河谷氣候三種。該地區(qū)的溫差懸殊,茂縣氣溫最低為11度,漢源最高至17.6度。其次,光照和降雨量的分布也有懸殊,夏季濕潤,降雨量大,多暴雨,冬季則低溫且干燥,因此夏季成為山洪泥石流頻發(fā)季。
1.3 次生災害狀況。牛圈溝山洪泥石流發(fā)生的主要原因有強降雨、地質因素和汶川地震的影響。震后四年,山區(qū)降雨量大,泥石流災害多有發(fā)生。2010年,受強降雨量的影響牛圈溝發(fā)生了大規(guī)模山洪泥石流災害,地震遺址、橋梁和道路均被沖毀,次生山地災害崩滑滑坡由此誘發(fā),河床形態(tài)和溝道也發(fā)生了改變。次生地質災害泥石流嚴重影響了居民的出行,也造成了生命財產的損失。
1.4 社會經濟。四川省汶川縣是少數(shù)民族的聚居地,包含了藏、回、羌等多個少數(shù)民族,北部主要為羌族居民,南部以漢族居民為主。牛圈溝的經濟發(fā)展存在滯后問題,該區(qū)域主要發(fā)展農業(yè),但是農用工具落后,種植面積不斷減少,造成經濟發(fā)展困難。因此在現(xiàn)有農業(yè)基礎上,要鼓勵其發(fā)展林業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)等多種行業(yè);其次做好綠化工作,保護生態(tài)平衡,適當發(fā)展旅游業(yè)。促進經濟全面發(fā)展,提高居民生活水平。
2、水文預報數(shù)據的采集與處理
2.1 地形數(shù)據采集與處理。建模數(shù)據中最基礎的模型即為DEM數(shù)據水文模型,利用DEM的相關計算分析,能夠觀察到地形的獨特特征,此外存儲形式為柵格式,研究細致到每個柵格單元,其產匯流均可由計算得出,所以DEM在水文模型中極其常見尤其運用于分布式水文模型。
2.2 氣象數(shù)據的采集與處理
2.2.1 氣溫數(shù)據的處理。作為重要的氣象因子,氣溫影響著降水,土壤和徑流等,成為水文預報的必要數(shù)據。根據我國幾百個氣象站提供的月平均最低、月平均最高及月平均氣溫,再考慮到氣象站的海拔高度和經緯度來進行月平均最低溫度參數(shù)的提取,以此可得出月平均最低溫度的計算模型,月平均最高和月平均氣溫均由此類推。
2.2.2 降雨數(shù)據的處理。降雨不僅可以導致山洪災害的發(fā)生,從某種意義上也會影響山洪產流量的多少。根據牛圈溝流域中自動氣象站點提供的數(shù)據,分析雨量等基礎數(shù)據,可發(fā)現(xiàn)降雨量分布不均衡,西部的降雨量普遍高于東部,最高可達600mm,東北部降雨量相對較少,全年中5-10月份降雨頻繁。
2.3 土地利用數(shù)據的采集與處理。土地利用變化不僅對水質水量與天然水的循環(huán)產生了不可忽略的影響,同時也影響著水文水資源的變化情況,成為預報山洪災害中不可缺少的必要數(shù)據。對于土地利用數(shù)據的采集和處理,經常涉及到3S技術。利用航空遙感影像獲取的相關數(shù)據,對其進行必要的校正,然后做好連接剪裁工作,以此獲取研究區(qū)域確切的影像數(shù)據。其次研究區(qū)域的具體土地利用信息,要通過遙感解譯進行初步獲取。最后,現(xiàn)場資料也是不可或缺的。借助現(xiàn)場拍照和調查所獲取的資料并適當糾正,再次利用遙感影像處理數(shù)據,得到全面土地利用的相關數(shù)據。
2.4 水文數(shù)據的采集與處理
2.4.1 水位監(jiān)測。水位和流量不可分開而談,其關系也密不可分,代表了水位和斷面流量的相互對應。一般情況下,經常借助水尺觀測水位,然后將水位信息記錄標記在斷面位置,此外要注意對水位的觀測不可間斷,需要逐日記錄,防止山洪災害爆發(fā)時無法進行觀測。對于流量的測量也離不開逐日記錄的水位信息,因為河流流量的監(jiān)測技術不夠成熟,相對復雜,在消耗大量人力物力和時間的同時,也提高了成本,相比之下,連續(xù)記錄水位會更加簡捷便利。
2.4.2 流速測量。流速的測量工作相對困難,需要借助相關儀器,常見的流速測量儀器有,掃描式雷達測速系統(tǒng)、電磁流速儀、電波流速儀、ADCP等等。但是某些常規(guī)的流速測量儀在山洪災害爆發(fā)地段并不適用。如ADCP的使用離不開動力且需要載體,山洪災害爆發(fā)時無法滿足這一特點。除此之外,還有許多常規(guī)儀器因費時費力,測量結果不精確,對外部環(huán)境的特殊要求等原因,在山洪災害時不可使用。
電波流速儀可以排除水質和雜物的干擾,而且不需要近距離的測量流速,適合山洪災害爆發(fā)河段處上層水流量的測量。因此,相比之下,電波流速儀在山洪災害爆發(fā)時是比較適用的。
3、結語
經過上文的闡述,總結出提高水文技術在山洪災害中的應用是今后工作的重點。通過構建水文模型,做好水文預報的相關工作,精確測量各種數(shù)據是治理山洪災害的有效方法。同時,要詳盡了解治理區(qū)域的自然狀況和經濟狀況,并結合區(qū)域自身特點制定合適的防治方案。
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