氣候變化和人為活動雙重脅迫下山前平原地區(qū)洪災(zāi)發(fā)生機(jī)制與防治對策

李華勇，于正松

(安陽師范學(xué)院資源環(huán)境與旅游學(xué)院，河南 安陽 455000)

2018年8月，受雙臺風(fēng)影響，濰坊彌河、丹河流域發(fā)生嚴(yán)重洪澇災(zāi)害，行洪河道內(nèi)一片汪洋，多處發(fā)生潰堤、漫堤險情，人民生命財產(chǎn)遭受重大損失[1]。截至8月23號，濰坊市共147萬人受災(zāi)，死亡13人，失蹤3人，倒塌房屋9999間，20多萬個大棚受損，造成直接經(jīng)濟(jì)損失92億元。

1980年以來，彌河下游一年中有半數(shù)以上時間處于斷流狀態(tài)(寒橋站，表1)，近十幾年更是呈愈演愈烈趨勢。這場發(fā)生于我國北方半濕潤山前平原地區(qū)的洪災(zāi)無疑給我們敲響了警鐘，痛定思痛，我們需要認(rèn)真思考：山前平原地帶洪水發(fā)生過程和成災(zāi)機(jī)制是什么？干旱化背景下洪災(zāi)發(fā)生頻率為何呈增加趨勢[2]？氣候變化背景下人類環(huán)境心理和行為發(fā)生哪些適應(yīng)性變化，這些變化如何導(dǎo)致洪災(zāi)危害程度加重？

1 流域概況

彌河發(fā)源于山東臨朐沂山西麓，順地勢蜿蜒西流，至臨朐九山鎮(zhèn)折向北偏東流，流經(jīng)臨朐、青州、壽光三縣(市)，匯入渤海萊州灣(圖1)，全長206 km，流域面積3847.5 km2。源頭至冶源水庫為上游，長56 km，流經(jīng)山岳區(qū)，河道平均比降為10.4‰，冶源至壽光岳寺高村為中游，長54 km，流經(jīng)臨朐盆地和山前平原區(qū)，河道平均比降1.5‰，岳高寺村以下為下游，河長96 km，流經(jīng)山前平原和濱海低地區(qū)，河道平均比降為0.4‰。

彌河主要支流有五井石河、石河、南陽河等，主要水庫有冶源水庫、嵩山水庫、黑虎山水庫等(圖1)。流域多年平均年降水量約為700 mm，多集中在5月～8月，多年平均年徑流深度為156.5 mm。流域內(nèi)降水分配不均，多發(fā)旱澇災(zāi)害，有記錄以來最大洪峰流量發(fā)生在1963年7月19日(瑞莊站)，達(dá)到2870 m3/s。近40年來斷流天數(shù)呈逐漸增加趨勢，特別是1981年以來，寒橋站監(jiān)測年斷流天數(shù)均在150 d以上[3](表1)。

表1 1958年～1990年濰坊市年均降水量、彌河年均流量及斷流天數(shù)(寒橋站)

圖1 彌河及丹河流域圖

2 2018·8·20洪水發(fā)生過程

2018年8月中旬，臺風(fēng)“摩羯”影響彌河流域，帶來強(qiáng)降水。從8月13日開始，彌河上游的冶源水庫、黑虎山和嵩山三座水庫均面臨源源不斷的入庫流量，也一直在向下游壽光方向泄洪。8月13日至19日，三座水庫累計下泄洪水2094.58萬m3，平均每秒約45 m3。8月18日至19日，濰坊地區(qū)再次迎來“溫比亞”臺風(fēng)的挑戰(zhàn)，彌河流域預(yù)報降水量為40 mm～70 mm，實際下游壽光地區(qū)降水量超過200 mm(8月18日12時～9月20日1時)，上游局部地區(qū)降水量達(dá)到300 mm，三座水庫來水量遠(yuǎn)超當(dāng)時的泄洪速度。8月19日上午，三座水庫一再加大泄洪水量，至中午泄洪總量增至620 m3/s，當(dāng)晚三座水庫出庫流量增大到最大1700 m3/s[1](圖2)，并預(yù)報洪峰在8月20日1時30分左右到達(dá)壽光地區(qū)，加上區(qū)間來水，洪峰流量達(dá)到2250 m3/s，逼近彌河有記錄以來的最高值。雙臺風(fēng)帶來的強(qiáng)降水和大量上游客水涌入，是造成本次彌河洪水的主要原因。

圖2 2018年8月13日～8月19日彌河上游三座水庫泄洪數(shù)據(jù)

3 洪水成災(zāi)機(jī)制

洪水和洪災(zāi)是兩個不同的概念。洪水進(jìn)入壽光區(qū)間后發(fā)生漫堤、決堤，淹沒彌河、丹河沿岸地區(qū)，造成城市內(nèi)澇、房屋浸泡、農(nóng)田被淹、蔬菜大棚垮塌、養(yǎng)殖場牲畜大量淹死，上百萬人口受災(zāi)，死亡2人，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)十億元。分析壽光“2018·8·20”洪災(zāi)成災(zāi)原因，除自然因素外，干旱化及人口增加背景下，河流水資源管理與調(diào)配方式失衡[4]，下墊面特征發(fā)生人為性變化[5]，河流空間被壓縮[6]，城鎮(zhèn)選址失誤[7]，社會經(jīng)濟(jì)成本劇增[8]等也是造成此次壽光受災(zāi)嚴(yán)重的重要原因。

3.1 雨量大，降雨集中，大量客水涌入

雨量大，降雨集中，是造成此次壽光洪災(zāi)的主要原因。自8月13日起，受臺風(fēng)“摩羯”“溫比亞”影響，彌河出現(xiàn)全流域性強(qiáng)降水，8月18日～8月19日的48 h內(nèi)彌河下游壽光地區(qū)降水量超過200 mm，上游局部地區(qū)則達(dá)到300 mm。彌河本身承擔(dān)上中游臨朐、青州兩縣市的排澇任務(wù)，水位持續(xù)上漲。

山東省中部山地丘陵具有“水塔”效應(yīng)，通過數(shù)百條河流向周邊低地輸送水資源[3]。彌河上游山地丘陵地區(qū)集水面積大，產(chǎn)水迅速，而下游壽光作為山前平原地帶，接納上游客水。兩個地貌單元促使水資源形成典型的“產(chǎn)-匯”格局[9]，盡管上游水庫攔蓄入庫洪峰，但削峰僅為50%左右(圖2)，大量洪水涌入下游地區(qū)，加上區(qū)間來水，洪峰流量達(dá)到2250 m3/s，洪水在彌河壽光段發(fā)生漫堤和決堤事件，最終導(dǎo)致此次洪澇災(zāi)害發(fā)生。

3.2 干旱背景下人類活動增大洪災(zāi)隱患

生活在特定自然環(huán)境下的人類具有與之相匹配的環(huán)境心理和行為，當(dāng)氣候具有干旱化趨勢，人類環(huán)境心理隨之發(fā)生適應(yīng)性變化[10]：心理上倍加重視水資源，嚴(yán)于抗旱而疏于防澇；行為上興修水庫、滾水壩等抗旱工程，工農(nóng)業(yè)和建筑用地占用河流行洪區(qū)等，間接導(dǎo)致干旱化氣候背景下洪水更易演化為洪澇災(zāi)害(圖3)。

圖3 干旱化背景下洪災(zāi)危害加劇機(jī)理

3.2.1 水利基礎(chǔ)設(shè)施薄弱

防洪堤和水庫是應(yīng)對常遇洪水的兩大主要防洪工程設(shè)施。建國后國家對防洪工作極為重視，修建了許多防洪設(shè)施，這些設(shè)施也起到了一定的防洪和抗旱作用。但近幾十年來防洪標(biāo)準(zhǔn)沒有提高，中下游防洪堤問題逐漸暴露：工程質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，部分堤段堤頂高程不足，發(fā)生洪水時具有潰堤和漫堤風(fēng)險；道路、橋梁、涵洞的建設(shè)嚴(yán)重破壞了堤防設(shè)施，甚至部分河段防洪堤已名存實亡。

3.2.2 環(huán)境心理和行為發(fā)生適應(yīng)性變化

長期干旱使人類氣候心理發(fā)生變化，嚴(yán)于抗旱而疏于防洪，即使預(yù)測臺風(fēng)可能帶來大量降水，水利管理部門也無法在抗旱和防洪之間做出科學(xué)決策[10]。另外下游地區(qū)居民對洪災(zāi)嚴(yán)重程度認(rèn)識不足，人員和物資的提前轉(zhuǎn)移工作不到位。

3.2.3 與河爭地，壓縮河流生存空間

自然狀態(tài)下河流空間具有季節(jié)性，雨季一大片，旱季一條線。但在氣候干旱和人類活動雙重脅迫下，變成雨季一條線，旱季看不見。由此導(dǎo)致人類開始向河流爭地。

近幾十年來我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，城鄉(xiāng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，人地矛盾日益突出，與河爭地現(xiàn)象在壽光地區(qū)尤為明顯[7]。壽光老城區(qū)在彌河以西5 km處，既有取水之利又可避水之害，現(xiàn)已擴(kuò)張到彌河兩岸，為獲得優(yōu)質(zhì)的景觀資源，很多高檔小區(qū)和酒店、政府及企業(yè)辦公大樓選擇依河而建，甚至就選址在防洪堤內(nèi)，具有極高的洪災(zāi)風(fēng)險性。而在彌河流經(jīng)的農(nóng)村地區(qū)，農(nóng)田、蔬菜大棚、養(yǎng)殖場更是遍布河漫灘。一旦洪水超過上游水庫承受力，下游防洪堤內(nèi)的人造物首當(dāng)其沖。

3.2.4 微地貌改變洪災(zāi)格局

人類建筑和工農(nóng)業(yè)活動改變了地表微地貌，阻隔了洪水?dāng)U散，影響了洪水消散過程，導(dǎo)致洪水影響區(qū)域縮小，但局部地區(qū)洪災(zāi)危害加重，持續(xù)時間增長[5]。壽光南部地區(qū)是我國重要冬暖式蔬菜大棚基地，溫室大棚就地取土筑墻，導(dǎo)致地表相對低洼，成為洪水匯集區(qū)，水流的沖刷和浸泡使墻體發(fā)生坍塌。

3.3 社會經(jīng)濟(jì)易損性較大，洪災(zāi)風(fēng)險等級高

壽光地區(qū)城鎮(zhèn)和人口密度大，工業(yè)相對集中，農(nóng)業(yè)也很發(fā)達(dá)，以冬暖式蔬菜大棚和禽畜養(yǎng)殖業(yè)為主，單位面積所具有的經(jīng)濟(jì)價值很高，潛在易損性較大，災(zāi)后可修復(fù)性極低。田國珍等基于自然和社會等多種風(fēng)險因子，分析得到中國洪水災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃，將山東沿海地區(qū)劃分為最高一級[8]。

4 防治對策

4.1 落實“河長”制度，科學(xué)管理水資源

河流往往流經(jīng)多個行政區(qū)，但行政單元不應(yīng)破壞河流內(nèi)在的整體性和連貫性。2016年我國全面推行河長制，由各級黨政主要負(fù)責(zé)人擔(dān)任“河長”，負(fù)責(zé)組織領(lǐng)導(dǎo)相應(yīng)河湖水庫的管理和保護(hù)工作，其主要任務(wù)之一就是科學(xué)管理流域水資源，加強(qiáng)流域內(nèi)河湖水庫水資源的統(tǒng)一調(diào)配與保護(hù)[11]。

4.2 建立預(yù)警機(jī)制

建立洪水災(zāi)害預(yù)警平臺，完善水情、雨情監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)降水量、地表產(chǎn)水過程、入庫流量、庫容量、泄洪量及各水文站監(jiān)測流量數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)互通，最終實現(xiàn)洪水遙測，構(gòu)建高效的應(yīng)急響應(yīng)體系。遭遇強(qiáng)降水天氣時，能夠準(zhǔn)確及時將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒揽刂行?，使水利部門能夠及時掌握洪水情況并進(jìn)行有效防御[12]。

4.3 科學(xué)規(guī)劃濱河地帶

決策者需具備洪水風(fēng)險意識，科學(xué)規(guī)劃河濱洪水淹沒線以下地區(qū)。居民點和重要工農(nóng)業(yè)設(shè)施要選址在洪水淹不到的地方，濱河地區(qū)可開發(fā)為濕地公園或旱澇交替的濕地農(nóng)業(yè)，旱時可作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或休閑旅游，澇時可作為蓄洪區(qū)[13]。

4.4 工程措施

提高防洪標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)堤防建設(shè)，疏通河道，提高河道行洪能力[14]，規(guī)劃建設(shè)河流中下游蓄洪區(qū)和分洪區(qū)，設(shè)置洪災(zāi)緊急避難所。受災(zāi)嚴(yán)重居民點易址重建，完善城鄉(xiāng)防洪排澇工程建設(shè)。

5 結(jié)語

2018年8月20日山東省壽光市彌河下游洪澇災(zāi)害是在氣候干旱化背景下發(fā)生的一次異常洪水事件。氣候系統(tǒng)不穩(wěn)定、雙臺風(fēng)襲擊、降水異常增多，是洪災(zāi)發(fā)生主因；特殊的山前平原地貌以及由此產(chǎn)生的水資源“產(chǎn)-匯”格局是次要因素。人類活動極大地改變了流域下墊面狀況，嚴(yán)重破壞了地表水文過程，最大限度壓縮了河流生存空間，使人地耦合系統(tǒng)處于緊張狀態(tài)，是本次洪災(zāi)危害嚴(yán)重的人為因素。強(qiáng)化制度建設(shè)和行政管理職能，科學(xué)規(guī)劃行洪區(qū)，提供公眾防洪意識，以及必要的防洪工程措施，是防治洪災(zāi)的有效對策。