遼河流域泥沙災害預警系統的構建

梁振海 王心 遼寧省白石水庫管理局 122000

遼河流域泥沙災害預警系統的構建

梁振海 王心 遼寧省白石水庫管理局 122000

通過對遼河流域泥沙和泥沙災害形式的分析，提出以坡面與小流域侵蝕、產沙預警和河道泥沙輸移、沉積與產沙預警體系為主體的遼河流域泥沙災害預警系統的框架，以及通過預警系統的支持，制定防沙災預案的主要問題。

泥沙；災害；預警系統；預案；遼河流域

1 遼河流域泥沙與泥沙災害

1.1 遼河流域概況

遼河是我國七大江河之一，流域總面積為219600km2。主要支流左岸有清河、柴河、范河等，屬于流域內多水少沙地區；右岸有秀水河、養息牧河、柳河及繞陽河，均發源于西部黃土丘陵地區，植被較差，水土流失嚴重，屬于流域內少水多沙地區。

遼河流域內洪水主要多發生在7、8月，具有北方河流暴漲暴落的特點。沙量年內分配比水量更為集中，約90%的沙量集中在6～9月，特別是7、8兩月沙量占全年的70%左右。遼河上游山丘區水土流失嚴重，沙量以柳河為最大，其次為西遼河流域各河流，福德店以下東側支流含沙量最少。［1］

1.2 遼河流域泥沙特點

1.2.1 輸沙量大、侵蝕模數高

通過對我國主要江河流域主要水文站泥沙觀測結果計算表明，遼河流域侵蝕模數位居全國主要江河流域的第三位，輸沙量較大。而泥沙輸移比則同黃河流域一樣均為1[2]，表現出多泥沙河流的特點。

1.2.2 泥沙產生與輸移方式復雜

從成因上來看，遼河流域泥沙的產生既有自然因素的影響，也有人為因素的誘發，風蝕泥沙與水蝕泥沙又相互交織在一起，泥沙輸移過程相對復雜。科爾沁沙地全境幾乎全部位于遼河流域內，沙地產生的風蝕泥沙的輸移多發生于冬春季節，這一時期產生的風蝕泥沙落入遼河流域集水坡面，在夏秋季節又隨水流輸移運行。部分河流泥沙于下游河道沉積后，在冬春季節又從河道隨風擴散，形成風蝕、水蝕交錯進行的復雜泥沙輸移方式。

1.2.3 泥沙災害嚴重

泥沙災害是遼河流域范圍內最頻繁、危害最嚴重的自然災害之一。遼河流域泥沙災害的形式主要表現在以下幾個方面：（1）土壤侵蝕造成土地資源的損失與生態環境的惡化；（2）河道泥沙沉積減小了行洪能力，加劇洪災的發生；（3）水庫等蓄用水工程泥沙的沉積減少了工程的使用壽命和運行能力；（4）泥沙作為水質的污染源同時也能夠攜帶農藥、化肥、重金屬等污染物對河流水質造成嚴重污染；（5）遼河河道沉積泥沙在冬春季節又成為風蝕泥沙的重要沙源。面對不斷發生的泥沙災害，盡管不斷地增加對泥沙災害防治工程的投入，但并不能從根本上避免災害的發生。因此，只有在重視泥沙災害防治工程建設的同時，加強泥沙災害預警系統建設等非工程措施，才能更為有效地減輕災害造成的損失。

2 坡面與小流域侵蝕、產沙預警體系構建

泥沙產生的危害是多種多樣和廣泛的，泥沙產生危害的形式取決于泥沙的數量和特性，而泥沙的數量和特性則受到侵蝕、輸移和沉積過程的影響。坡面和小流域是泥沙災害發生的起點，河道是泥沙災害的延伸。

坡面與小流域侵蝕、產沙預警體系的構建需要從四個方面入手：（1）泥沙災害危險區域的判別與調查；（2）坡面及小流域侵蝕、產沙監測體系的建立；（3）具有地方代表性的坡面及小流域土壤侵蝕量預測模型的構建;（4）基于GIS技術的坡面與小流域侵蝕、產沙預警系統的建立。以遙感數據和坡面、小流域水沙監測數據作為土壤侵蝕量預測的數據源，以GIS作為數據處理的基礎工具，以地方性坡面與小流域侵蝕預報模型為技術核心，構建起坡面與小流域侵蝕、產沙預警系統。

目前，遼河流域坡面與小流域侵蝕、產沙預警體系構建面臨的主要困難是觀測場站數量少，覆蓋面小，監測設備與技術手段落后，運行經費難以落實，遠遠滿足不了監測工作的實際需要，因此，應加強觀測場站的建設與管理，充分利用現代科技成果和信息技術裝備觀測場站。另外，作為坡面與小流域侵蝕、產沙預警系統技術核心之一的地方性土壤侵蝕預測模型的建立也不夠完備，在很大程度上限制了對坡面、小流域侵蝕泥沙量的科學預測。

3 河道泥沙輸移、沉積與產沙預警體系構建

河道泥沙預警體系的構建需從以下三個方面入手：（1）泥沙來源與來沙量預測體系；（2）河道水沙關系預測體系；（3）河道泥沙的沉積與存蓄變化預測體系。

遼河流域河道泥沙除少部分來自于流域上游的河道侵蝕外，其余多來自于坡面與小流域的侵蝕泥沙，也有部分泥沙是由冬春季節風蝕泥沙直接降落于河道內。因此，泥沙來源與來沙量預測體系同坡面與小流域產沙預警體系關系最為密切，同時，應充分考慮到坡面、小流域與河道泥沙傳輸的有效性。徑流是河道泥沙輸移的載體，通過現有水文站水沙觀測資料，建立其遼河流域不同河段徑流與泥沙之間的關系是河道水沙關系預測體系形成的核心。

關于河道泥沙沉積有三個關鍵性問題：河道泥沙存蓄量；泥沙存蓄與輸移時間；沉積泥沙的空間分布。由于侵蝕與產沙之間數值差異的存在，泥沙的動態存蓄將是一個不可回避的問題。河道內存蓄泥沙動態變化的定量研究將會有助于估算泥沙存蓄與流域產沙之間的動態關系，并且可以對不同河段泥沙的存蓄特征進行比較與解釋。遼河流域的泥沙沉積問題十分突出，對于河道泥沙沉積的預測需從來水條件、河堤工程寬度、河道地形等方面入手進行考慮。

表1 遼河干支流主要水文站多年平均實測水沙特征值

目前，遼河流域河道泥沙輸移、沉積與產沙預警體構建存在的主要問題表現在以下幾個方面：（1）現有水文站水沙監測體系的自動化觀測與數據傳輸程度較低；（2）對流域內各河段水沙關系預測模型的建立不夠完備；（3）對控制河道泥沙沉積與泥沙存蓄量變化的主要控制性因子的考慮深度不夠。

4 制定防沙災預案

遼河流域防沙災預案制定的主要目標應以避免和減少人員傷亡，減輕災害損失為主。應遵循貫徹以防為主，防搶結合，全面部署，保證重點，統一防沙，工程措施和非工程措施相結合的原則，盡可能調動全社會積極因素。防沙災預案編制要因地制宜，結合遼河流域工程現狀、社會經濟情況，注意可操作性和實用性。實際操作中應注意四個方面的問題：（1）警戒方案。通過沙災預警系統的災前預報，制定出在沙災來臨之前不同程度的警戒方案，其中包括對民眾的警報、對搶險物質和人員的準備與動員；（2）防搶方案。通過沙災預警系統的臨災預報，制定出搶險人員、物質的具體配置方案；（3）撤離救生方案。通過沙災預警監測系統的災中監測與預報，制定出對預測嚴重沙害區的人、財、物進行轉移的方案，同時制定出災區人員居住、生活和衛生防疫等方案。

[1] 閆百興，宋新山，閆敏華，等.遼河流域水資源演化趨勢分析，水土保持通報.2000，20（6）：1-5.

[2] 李智廣，劉秉正.我國主要江河流域土壤侵蝕量測算，中國水土保持科學.2006，4（2）：1-6.

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.08.003

梁振海，1972年出生，男，遼寧北票人，高級工程師，主要從事水庫調度管理工作。

DOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2010.13.014