(甘肅臨洮水文水資源勘測局紅旗水文站,甘肅 臨洮 730500)
地球上的水資源占了總面積的71%,而人類的生存平均每天需要2~2.5 L的水量,也就是說,人類的生存和水源是息息相關的。在現(xiàn)代化社會發(fā)展的過程中,隨著科學技術和經(jīng)濟的不斷發(fā)展,人們在物質(zhì)生活水平提高的同時,對很多基本的生活要求也在不斷提高,對于洪災方面的監(jiān)管已經(jīng)成為了社會各界所廣泛關注的一個話題[1]。目前,政府部門已經(jīng)對洪災檢測設立了專門的檢測站,以此來監(jiān)控各流域地區(qū)發(fā)生災害的情況,監(jiān)測站的主要工作就是對山洪的小流域進行系統(tǒng)的歸類,以此來分析各個流域的特點,從而進行有的放矢,“因地制洪”。本文主要就是針對甘肅地區(qū)的小流域分布特性,對山洪的災害特點進行了分析和闡述[2]。
甘肅省位于我國中西部地區(qū),西臨青藏,北靠內(nèi)蒙,地勢西高東低,由南向北逐漸傾斜。全省總面積約45萬 km2,東西跨度1 655 km,南北跨度530 km。由于區(qū)域面積較大,地貌條件也比較復雜多樣,其中以丘陵和高原地形為主,其中丘陵地區(qū)所占面積大約29萬 km2,占了總面積的64%左右,部分地區(qū)也有河谷、沙漠戈壁以及平原地形。全省各地年降水量在36.6~734.9 mm,大致從東南向西北遞減,烏鞘嶺以西降水明顯減少,隴南山區(qū)和祁連山東段降水偏多。受季風影響,降水多集中在6-8月份,占全年降水量的50%~70%。全省無霜期各地差異較大,隴南河谷地帶一般在280 d左右,甘南高原最短,只有140 d。海拔多數(shù)地方在1 500~3 000 m之間,年降雨量約300 mm(40~800 mm之間)。由于降水較多且集中,同時丘陵地區(qū)較多的自然因素影響,甘肅地區(qū)易發(fā)生山洪等自然災害,對當?shù)氐木用袢粘I詈徒?jīng)濟發(fā)展帶來了較大的影響[3]。
甘肅河流按其歸屬,主要分屬黃河、長江、內(nèi)陸河3個流域、9個水系。黃河流域有洮河、湟水、黃河干流(包括大夏河、莊河、祖厲河及其它直接入黃河干流的小支流)、渭河、涇河等5個水系;長江流域有嘉陵江水系;內(nèi)陸河流域有石羊河、黑河、疏勒河(含蘇干湖水系)3個水系[4]。河3個水系,有15條;年總地表徑流量174.5億 m3,流域面積27.1萬 km2(詳見表1)。
表1 甘肅省河流流域概覽表
甘肅全省的地表水資源總量約為286億 m3,其中,地下水資源約為8.7 m3,人均水資源為1 150 m3。根據(jù)歷年的河流流量統(tǒng)計來看,甘肅省全年河流的總徑流量約為415億 m3,其中流量超過1億 m3以上的河流有70多條。黃河流域貫穿整個甘肅省中部地區(qū),支流數(shù)量較多,水利設施布局區(qū)位優(yōu)勢明顯,但是該區(qū)域屬于黃土高原地區(qū),水土流失嚴重。相對于黃河流域來說,長江流域的水土流失現(xiàn)象較輕,年平均流量較為穩(wěn)定,冬季沒有結冰期,而且整個流域高低落差較大,水能資源豐富,理論上能量超過1 700萬千瓦,在國內(nèi)位居前十[5]。
山洪這種自然災害多發(fā)生在山地丘陵并且降水較多集中的地區(qū),由于這種地形會造成徑流量增加,因此有著歷時時間較短、流量較大、破壞力較強、含沙量大等特點[6]。因此,對于山洪的防治來說,必須要以單元的形式進行分類,做到“因地制洪”,這樣才能夠更好的防治山洪帶來的災害影響。
根據(jù)災害發(fā)生的情況,本文對小流域進行了面積劃分,以20 km2以內(nèi)為劃分標準,同時量算小流域的面積、主溝長度、溝道坡降等特征參數(shù),對整個甘肅區(qū)域易發(fā)生山洪災害的區(qū)域進行了劃分。
甘肅易發(fā)生山洪災害的小流域主要是分布在黃河流域的黃土高原地區(qū)、長江流域的碎石區(qū)域以及內(nèi)陸流域的石羊河淺灘地區(qū)。在等比例尺為1:100 000的地圖上,小流域主要分布在內(nèi)陸河流域的祁連山地的淺山區(qū)及北山山地部分地區(qū),除了河東地區(qū)除黃河流域河源至瑪曲段之外,其余的都沿流域水系的源頭以干流左、右岸。根據(jù)上文中提出的小流域劃分標準進行劃分,甘肅全省小流域共有3 647個,面積大約20萬 km2,大約占全省總流域面積的30%。其中,黃河流域劃分小流域共1 541個,占全省小流域總數(shù)的42.25%,總面積為45.3 km2;長江流域劃分小流域共876個,占全省小流域總數(shù)的24.03%,;內(nèi)陸河流域劃分小流域共1 230個,占全省小流域總數(shù)的33.72%,總面積為27.1 km2。(詳見表2)
表2 甘肅省小流域統(tǒng)計表
小流域的特性會對地表的徑流量造成影響,因此對小流域的特性進行分析,掌握小流域的徑流以及水文等信息,可以更好的為防止山洪災害提供數(shù)據(jù)基礎。小流域的面積、河長、形狀系數(shù)、比降等參數(shù)就代表幾何、地形特性。發(fā)生山洪災害的小流域地區(qū)面積較小,流域本身對于水量的調(diào)節(jié)能力較弱,并且高低落差較大,水勢較強,極易形成暴漲暴落的情況。除此之外,如果當?shù)氐牡刭|(zhì)條件比較惡劣,例如水土流失現(xiàn)象嚴重,山洪就會形成泥石流以及滑坡等其他地質(zhì)災害,給當?shù)丨h(huán)境帶來更大的破壞。一般來說,山洪防治分水線劃分的小流域面積在200 km2以內(nèi),根據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計,甘肅省小流域地區(qū)除了支流源頭的面積超過了100 km2之外,其余的小流域面積都在100 km2以內(nèi),平均大約為60 km2。流域的形狀系數(shù)是流域面積與河長平方的比值。從統(tǒng)計的小流域的平均形狀系數(shù)來看,河西地區(qū)由西向東小流域呈越來越狹長型,平均形狀系數(shù)在0.433~0.319之間。河東黃河流域沿干流龍羊峽至蘭州以上二級區(qū)小流域的形狀系數(shù)在0.268~0.305之間,以下在0.331~0.460之間;長江流域沿嘉陵江水系越往上游分布的小流域越狹長,平均形狀系數(shù)在0.533~0.285。比降對匯流速度和流量過程線均有影響。
小流域災害的類型主要可以分為山洪和混合兩種類型,而混合指的是在特定的地質(zhì)條件下,山洪與當?shù)氐牡刭|(zhì)相互作用帶來的泥石流以及滑坡等其他地質(zhì)災害。甘肅省地區(qū)發(fā)生的山洪災害主要可以分為以下三個類型:(1)由強降水天氣帶來的短時間內(nèi)水位上漲,從而造成洪水災害;(2)在氣溫較低時,冰雹或者是積雪短時間內(nèi)融化造成的雨雪混合洪水;(3)在水土流失嚴重的丘陵山地地帶出現(xiàn)的泥石流以及滑坡等現(xiàn)象[7]。在甘肅全省的3647個小流域中,以洪災為主的小流域為3108個,占總比重的85.2%,混合型的有287個,占總比重的7.9%。以泥石流為主要災害的小流域71個,占總數(shù)的1.94%;以滑坡為主要災害的小流域16個,占總數(shù)的0.47%。在黃河流域中,以泥石流為主的小流域數(shù)量共有47個,其中大部分集中在洮河和渭河流域。長江流域發(fā)生泥石流災害的小流域為24個,滑坡災害的小流域為6個。內(nèi)陸流域主要以山洪為主,泥石流和滑坡小流域較少。
甘肅省地區(qū)發(fā)生的山洪災害以局部地區(qū)的強降水帶來的洪災為主,根據(jù)相關統(tǒng)計,在1950年至2000年這50 a的時間里,全省總共發(fā)生1 200余起經(jīng)濟損失超過1千萬的山洪災害,受災面積達到8 000萬 km2,死亡人數(shù)超過7 500人,帶來的經(jīng)濟損失高達150億元。由于小流域地形和下墊面的共同影響,甘肅省很多區(qū)域極易形成暴雨的天氣。在黃河流域和長江流域中,大部分小流域的河道地表徑流量較少,多以降水為補充來源,但是這種河道的下墊面主要以巖層砂石為主,保水性能不強,在短時間內(nèi)發(fā)生強降水天氣時容易受到侵蝕。在這種情況下,山洪順著小流域而下,直接進入到?jīng)_積扇平原地區(qū),對當?shù)氐慕ㄖ?、交通公路、電纜、通信設備等造成較大的破壞。而在內(nèi)陸流域,小流域的災害特性除了上述之外,還容易出現(xiàn)滑坡以及泥石流等災害。例如在2002年7月,蘭州市周邊的供水小流域就發(fā)生了一場由強降水帶來的泥石流災害,總共受災面積達到18.2 km2。這次降水在短短的6個小時內(nèi)就達到了120 mm,造成了小流域水位暴漲,無法及時進行水量的疏通。同時,當?shù)氐纳襟w水土流失現(xiàn)象較為嚴重,經(jīng)過雨水的沖刷將土地上的泥沙帶入水流中,造成了規(guī)模較大的泥石流災害[8]。
綜上所述,甘肅省的山洪災害有著季節(jié)性、分布范圍廣、造成破壞力較大等特點,通過普通的防治方式難以奏效。要想有效的對甘肅省小流域的山洪災害進行防治,就必須要提前進行預防,主要來說需要做到以下幾個方面:
(1) 植樹造林,減少山地水土流失的現(xiàn)象。大量的植被覆蓋能夠有效的減少山地的泥土酥松情況,防止土壤中的泥土被暴雨沖刷帶走,同時還能夠吸收水分,減少短時間內(nèi)地表水徑流帶來的排水壓力。
(2) 大力宣傳防洪抗洪知識,做到人與自然和諧相處。給當?shù)氐木用裥麄飨嚓P的防洪知識,最大程度的減少山洪發(fā)生時帶來的人員傷亡和經(jīng)濟損失。
(3) 有效的進行山洪的監(jiān)測管理,通過劃分區(qū)域的形式,以監(jiān)測站為點,實現(xiàn)網(wǎng)絡結構的監(jiān)控管理,提前做好山洪的預警工作。
(4) 科學的進行堤壩規(guī)劃,系統(tǒng)的進行水利工程設施的建設,充分的發(fā)揮水利設施在日常調(diào)節(jié)河流水量的作用。