從山區(qū)產(chǎn)流影響因素淺談山區(qū)洪水防治

摘要： 產(chǎn)流是洪水形成的主要過程，山區(qū)產(chǎn)流影響因素研究不僅是對山區(qū)洪水形成的起因進(jìn)行追溯，還是山區(qū)防洪和流域洪水預(yù)報研究的必要過程，與解決好洪澇災(zāi)患、保護(hù)社會穩(wěn)步發(fā)展和人民的利益息息相關(guān)。 因此本文旨在全面了解山區(qū)產(chǎn)流影響因素的前提下，基于原理提出相應(yīng)措施改進(jìn)山區(qū)洪水現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：山區(qū)產(chǎn)流;影響因素;防洪措施

近半個多世紀(jì)以來，洪水災(zāi)害在世界范圍內(nèi)頻發(fā)，特別是山區(qū)流域，洪水急促而頻繁，分析其原因主要有二：一是因為氣候變化顯著，造成全球暴雨頻發(fā)。據(jù)日本氣象廳相關(guān)研究，1998～2007年序列相比1976～1987年序列，降水大于200mm的降水日數(shù)增加了50%，降水大于400mm的降水日數(shù)增加了100%。[1]二是因為人類活動對自然界的改造強度越來越大，造成植被覆蓋日漸縮小，水土流失嚴(yán)重，對下墊面影響顯著。此二者對產(chǎn)流的影響甚大，為保證社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民群眾的利益不受損害，對新形勢下山區(qū)產(chǎn)流的研究已迫在眉睫。

1、 研究背景

1933年R.E霍頓提出，超滲形成地面徑流，穩(wěn)定下滲形成地下徑流的下滲理論，是對產(chǎn)流下滲的最初研究?；纛D理論解釋了降雨入滲的絕大數(shù)現(xiàn)象，但與濕潤、下滲能力強的地區(qū)的產(chǎn)流下滲現(xiàn)象是不符的。20世紀(jì)60年代，山坡水文學(xué)得到了發(fā)展，提出了壤中流和飽和坡面流的觀點，豐富了產(chǎn)流理論的研究。于此同時，中國水文學(xué)者提出濕潤地區(qū)適合蓄滿產(chǎn)流理論，干旱地區(qū)適用超滲產(chǎn)流理論。芮孝芳等[2]提出由于各因素影響十分復(fù)雜，使用物理實驗和數(shù)模對入滲產(chǎn)流過程的研究是有效的手段。Liao等[3]采用水文模型，模擬了降雨入滲產(chǎn)流過程，對土壤物理性質(zhì)、降雨和土地利用類型等因素進(jìn)行了敏感性分析。甘永德[4]等引入碎石體積比例系數(shù)，考慮基巖凹凸面及封閉裂隙儲流，建立了土石山區(qū)山坡降雨入滲產(chǎn)流模型。楊聰[5]等利用坡地徑流小區(qū)，采用人工模擬降雨的方式，對華北地區(qū)坡地產(chǎn)流進(jìn)行了實驗研究。

2、 山區(qū)產(chǎn)流影響因素

綜合分析前人研究，流域中各種徑流的生成過程，其實質(zhì)是降雨在下墊面（地面和包氣帶）運行過程中，下墊面對降雨的再分配過程。故可以得出影響山區(qū)產(chǎn)流的主要因素：氣象因素、植被覆蓋、地形因素、下墊面因素。

2.1氣象因素

氣象因素對產(chǎn)流的影響主要表現(xiàn)在降雨強度、歷時、時空分布。根據(jù)山坡水文學(xué)理論，自然界的產(chǎn)流現(xiàn)象可以歸納為超滲產(chǎn)流和蓄滿產(chǎn)流，其中超滲產(chǎn)流解釋到雨強大于上層土層下滲能力時，超過土層下滲能力的部分產(chǎn)生地面徑流。因此對于地下水位較低、包氣帶較厚的地區(qū)，雨強是決定產(chǎn)流的關(guān)鍵因素。對于地下水位較高、包氣帶薄的地區(qū)，蓄滿產(chǎn)流理論解釋為，土壤缺水量小，能被一次降雨所充滿，徑流是在土壤達(dá)到飽和以后產(chǎn)生，故降雨歷時和時空分布對此類地區(qū)產(chǎn)流影響巨大。

2.2植被覆蓋

植被對產(chǎn)流的影響體現(xiàn)在兩方面，首先從降雨到產(chǎn)生徑流的過程中，降雨經(jīng)過植被截留、坑洼填充、下滲后形成徑流，故植被具有截留降雨的作用;其次植被具有涵養(yǎng)水分，增加下滲的作用。但近些年來由于人類活動對大自然的不斷影響，森林植被遭到破壞，水土流失嚴(yán)重，下滲量減少，坡面流增加，繼而使得洪水迅疾，而枯水期又沒有植被涵養(yǎng)水分及地下徑流的補充，河流常出現(xiàn)干枯現(xiàn)象。

2.3下墊面

水文下墊面當(dāng)中所包含的地質(zhì)要素對地表水活動產(chǎn)生的影響主要表現(xiàn)在兩個環(huán)節(jié)，一個是入滲率，一個是流域蓄水量。[6]因此土層的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，土壤蓄水狀態(tài)是影響產(chǎn)流最為重要的因素。土層的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)決定了降雨下滲的過程，對于山區(qū)而言下墊面為變質(zhì)巖時，此類下墊面具有結(jié)構(gòu)緊密、裂隙少等特點，下滲能力較低，容易產(chǎn)生坡面徑流;而下墊面為砂頁巖時，由于砂頁巖節(jié)理和裂隙相對較多，下滲能力較大，相較不易產(chǎn)生坡面流;下墊面巖性為松散巖時，這類巖層結(jié)構(gòu)松散、裂縫多，由于風(fēng)化原因常形成孔洞，下滲容易。土壤蓄水狀態(tài)指的是土壤中初始蓄水量，及土壤最大蓄水量。土壤初始蓄水量大，土壤最大蓄水量小一次降雨足以使得土壤飽和，易產(chǎn)生坡面徑流;初始蓄水量小，土壤最大蓄水量大，使土壤達(dá)到飽和相對較難，坡面徑流就較少。然而，隨著社會的不斷發(fā)展，開墾農(nóng)地、砍伐森林等，很大程度上破壞了土壤性質(zhì)，使得土壤下滲率和蓄水量降低;同時城市化不斷發(fā)展，城區(qū)、道路硬化等改變了下墊面狀態(tài)，使得坡面徑流增加。

2.4地形因素

地形因素對產(chǎn)流的影響表現(xiàn)在匯水面的坡度，·根據(jù)坡度可以把地形分為平原地區(qū)、丘陵區(qū)、山區(qū)。下滲主要是重力作用，平原地區(qū)坡度較小，重力對降雨入滲作用較大，下滲量多，產(chǎn)流較小;丘陵區(qū)坡度相較平原區(qū)大，重力作用相對平原區(qū)小，入滲量較少，產(chǎn)流多;山區(qū)常常位于山脈地帶，坡度大，重力對下滲作用影響最小，入滲量最少，產(chǎn)流最多。

3、 總結(jié)和措施

洪澇災(zāi)害自古以來都是影響人民安全的隱患，雖然通過工程措施很大程度減緩了災(zāi)害的嚴(yán)重性，但是近現(xiàn)代以來人類活動使得氣象、下墊面、植被等因素改變，從產(chǎn)流開始洪水就有失去控制的風(fēng)險，所以我們必須要采取相應(yīng)措施減少產(chǎn)流，以保障洪水從源頭處得到預(yù)防和控制。1、通過改變植被覆蓋，同時采用工程技術(shù)、生物技術(shù)改變受破壞的土壤性質(zhì)，恢復(fù)土壤涵養(yǎng)水分的作用，使得降水、蒸散發(fā)、產(chǎn)流過程有序分配。2、對下墊面改變嚴(yán)重的城市化地區(qū)興建調(diào)蓄設(shè)施、堤壩等，同時疏浚河道，截流溝等水利工程，保證洪水的有效調(diào)節(jié)和攔蓄。推廣“海綿城市”建設(shè)理論，加強“海綿城市”建設(shè)。3、對易發(fā)生洪澇災(zāi)害的地區(qū)建立系統(tǒng)的水文預(yù)報模型，及時分析預(yù)報洪水情況。4、加強防災(zāi)減災(zāi)意識，加大災(zāi)害宣傳力度。在工程管理上要改變輕視管理的現(xiàn)象，各管理人員、生產(chǎn)人員按相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行配備，同時完善澇區(qū)工程管理。5、氣候變化所導(dǎo)致的降雨增加也有得到足夠重視，所以從根本上人類社會還是要重視地球環(huán)境的保護(hù)，加強對污染環(huán)境現(xiàn)象的整治處理。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉家宏.暴雨徑流管理模型理論及其應(yīng)用[M].科學(xué)出版社.2015.9.

[2]芮孝芳，梁霄.水文學(xué)的現(xiàn)狀及未來[J].水利水電科技進(jìn)展，2011，31（02）：1-4.

[3]Sensitivity of simulated hillslope subsurface flow to rainfall patterns，soil texture and land use. LIAO K H，LUL G，YANG G S，et al. Soil Use and Management.2016.

[4]甘永德，劉歡，賈仰文，顧金普，仇亞琴，司曼菲.土石山區(qū)山坡降雨入滲產(chǎn)流模型[J].水利水電科技進(jìn)展，2018，38（02）：8-13.

[5]楊聰，于靜潔，劉昌明，宋獻(xiàn)方，胡堃，李發(fā)東，唐常源.華北山區(qū)坡地產(chǎn)流規(guī)律試驗研究[J].地理學(xué)報，2005（06）：143-150.

[6]鄺田萌.談水文下墊面對地表水的重要影響[J].黑龍江科技信息，2015（27）：38.

作者簡介：冉勇（1996.3），男，漢，重慶市，碩士研究生，水文專業(yè)。