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小流域山洪灾害非工程措施建设方案

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摘要:以甘肃省天祝县三岔沟、石门沟小流域实施的非工程措施建设项目为例,对比分析了两套建设方案的优缺点,提出了在地广人稀群众居住分散的地区适宜推广三岔沟小流域采用的“新型小流域山洪入户预警系统”预警方式,在山大沟深居民居住较为集中的地区适宜推广石门沟小流域采用的“预警平台+简易站+无线广播+显示屏”预警方式,为其他兄弟县山洪灾害非工程措施防治项目建设提供借鉴。

关键词:预警方式;山洪灾害非工程措施;小流域

甘肃省境内地貌复杂多样,山脉纵横交错,高山、盆地、平川、沙漠和戈壁等地形地貌兼而有之,海拔相差悬殊,复杂的地形地貌是诱发山洪灾害的基础条件,再加上青藏高原的地形作用,气候多变,各区域的降水空间和时间分布十分不均匀,气象灾害频发,局部暴雨常引发山洪、滑坡、泥石流等灾害。长期以来,甘肃省防灾减灾任务十分艰巨繁重。近年来,甘肃省开展了较大规模的山洪灾害防治项目建设工作,取得了显著的经济和社会效益。本文通过对甘肃省天祝县项目建设情况进行探讨、总结小流域山洪灾害防治非工程措施建设经验,为各地后续项目建设提供参考。

1天祝县概况及山洪灾害特点

天祝藏族自治县(简称天祝县)位于甘肃省中部,为甘肃省武威市下辖县,全县总面积7149.8km2,辖11镇8乡174个行政村20个居委会,有藏族、汉族、土家族、回族、蒙古族等28个民族,总人口23万人。境内有石羊河流域金塔河、杂木河、黄羊河、古浪河、大靖河、西营河6条内陆河,黄河流域大通河、金强河2条外流河(图1)。天祝县地处祁连山东端高海拔地区,是石羊河流域暴雨高发区,山洪灾害十分频繁。山洪灾害不仅对当地基础设施造成毁灭性破坏,而且对人民群众的生命财产安全构成极大的损害和威胁,已成为当前防灾减灾中的突出问题,是天祝县经济社会发展的重要制约因素之一。天祝县山洪灾害有如下几方面的特点:(1)季节性强,频率高。山洪灾害主要集中在汛期,特别是主汛期,有80%以上的山洪都发生在6—8月。(2)区域性明显,易发性强。位于暴雨中心区的山丘区,暴雨时极易形成具有冲击力的地表径流,导致山洪暴发,形成山洪灾害。(3)山洪来势迅猛,成灾快。山丘区因山高坡陡,溪河密集,降雨迅速转化为径流,且汇流快、流速大,降雨后半小时内即成灾受损,防治难度大。(4)破坏性强,危害严重。山洪灾害往往伴随滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害发生,往往造成公路中断、耕地冲淹、房倒人亡的严重后果。另外,天祝县地形复杂,沟壑纵横,受地形条件限制,主河道多为长窄型,居民点分布于河岸、河道内,甚至处于几条支流的交汇处,加之防洪工程少、标准低,植被破坏严重,地表涵养水分能力减弱,客观上加剧了灾害。

2山洪灾害防治非工程措施项目建设模式

2015年12月,国家防汛抗旱指挥部办公室发布防汛办函字〔2015〕52号文《关于印发2016年山洪灾害防治示范县建设指导意见的函》,为规范并推进2016年山洪灾害防治示范县建设,甘肃省抗旱防汛指挥部办公室根据前期山洪灾害频繁严重且前期山洪灾害项目建设积极性高,技术力量较强、工作基础较好的情况,推荐武威市天祝县和天水市秦州区作为甘肃省山洪灾害防治项目建设的示范县,利用示范县建设起到带头和标杆作用。

2.1示范区域范围选取

2.1.1示范区域选取应满足的条件(1)山洪灾害频繁严重或近期发生过较为严重的山洪灾害;(2)所在乡镇建设积极性较高;(3)技术力量较强且工作基础好;(4)运行维护经费有保障。

2.1.2示范建设范围除县级监测预警平台、群测群防、运行维护等内容为全县范围外,根据资金规模等情况,应至少重点选取2~3个乡(镇)或2~3个小流域开展。选择开展示范建设的小流域,面积一般为20~200km2,水文特性和地形地貌有典型性、代表性,且洪水发生频次较高,人口分布相对密集。

2.2选取范围

结合以上原则及天祝县山洪灾害防治建设的实际情况,整个示范县建设选取代表性强,曾经发生过山洪灾害的2个小流域作为本次示范县建设的重点。(1)三岔沟小流域:华藏寺镇的南山村、阳山村及中庄村;(2)石门沟小流域:石门镇马营坡村、石门村及维芨滩村,石门森林公园、民族风情度假村,流域分布见图2。

2.3研究区域内小流域情况

(1)三岔沟。是黄河流域庄浪河(金强河)的一级支流,隶属天祝县华藏寺镇。地理位置东经103ο09′,北纬37ο59′,高程2310~3054m之间,距县城东南15km处。该流域面积102km2,植被覆盖度19.4%。沟壑密度3.1km/km2。流域内年降水量330mm,蒸发量1608mm,每年5—10月为暴雨频发期。据调查,1983年6月6日至2015年6月共发生洪灾12次,洪水淹没农田1286亩,冲毁道路35.3km,桥涵38座,渠道12.8km,人饮管道8.3km,防洪堤15.6km,农电线路78.2km,通信线路66.4km,林地164亩,死亡大牲畜536头,小牲畜2070只,居民财产损失183万元。洪灾造成直接经济损失4046.9万元。(2)石门沟。隶属天祝县石门镇。地理位置东经102°53′,北纬35°59′,高程2850~3786m之间,距县城西北20km处。流域面积111km2,沟壑密度1.727km/km2,植被覆盖度50.5%。流域内年降水量340mm,蒸发量1536mm,每年5—10月为暴雨频繁发生区。据调查,1984年8月3日至2015年6月7日共发生洪灾12次,洪水淹没农田720亩,冲毁道路20.1km,桥涵36座,渠道8.5km,防洪堤22.5km,农电线路30.5km,通信线路54.5km,林地258亩,公园1处,死亡大牲畜664头,小牲畜2072只,洪灾造成直接经济损失5072.6万元。

2.4建设内容

(1)石门沟小流域采用“预警平台+简易站+无线广播+显示屏”预警方式,新建马营坡村委会、石门镇政府、维芨滩村委会、石门村委会、石门水库、峡门水库6个入户型简易雨量报警站以及维芨滩、峡门、旅游景点3个入户型简易水位报警站。上述简易雨量报警站和简易水位报警站分别与马营坡、河湾、车路沟、维芨滩和峡门预警广播站及石门镇政府预警显示屏无线连接(图3)。(2)三岔沟小流域采用“新型小流域山洪入户预警系统”预警方式,新建中庄、阳山2个入户型简易雨量报警站,南山、中庄2个入户型简易水位报警站,分别通过3套无线中继站,与150个家庭版入户报警器、4个专业版入户报警器、4套室内呼叫器、4套室外呼叫器及中庄、水务局预警显示屏无线连接(图4)。

3山洪灾害防治非工程措施建设方案对比分析

3.1预警方式对比

石门沟小流域采用“预警平台+简易站+无线广播+显示屏”预警方式,发布预警及时、可利用现有无线预警广播站且设备故障率低,遇有强降雨天气过程可通过简易雨量站、简易水位站实时监测水雨情,超临界量值后简易雨量站、简易水位站第一时间自动发送预警信息至预警广播站、预警显示屏和相关防汛责任人,由广播站、显示屏和各责任人同时发布预警信息至农户。三岔沟小流域采用“新型小流域山洪入户预警系统”预警方式,系统紧密结合山洪灾害调查评价成果,结合小流域山洪突发特点研发新型山洪监测预警系统。该系统由入户型简易雨量站、入户型简易水位站、入户报警器、预警信息屏、防汛呼叫器、无线中继站组成(图5)。该系统预警范围广,可通过声、光、语音、数据和显示屏的形式,第一时间预警到户到人,适用于山洪灾害威胁区农户,尤其对“空巢”家庭、孤寡老人及部分视听残疾农户,能在夜间人们熟睡期间有效预警防御山洪,同时通过呼叫器可二次预警到农户及室外。

3.2预警发布能力对比

石门沟小流域预警方式主要通过预警广播、预警显示屏和手机短信,预警范围小不能直接预警到户。三岔沟小流域预警方式主要通过家庭版入户报警器、专业版入户报警器和预警显示屏预警,同时室内呼叫器、室内呼叫器可二次预警,预警范围广,可直接预警到户到人。综合两种预警方式特点的对比分析,在地广人稀群众居住分散的地区适宜推广三岔沟小流域采用的“新型小流域山洪入户预警系统”预警方式,在山大沟深居民居住较为集中的地区适宜推广石门沟小流域采用的“预警平台+简易站+无线广播+显示屏”预警方式。3.3建设及运行成本对比石门沟小流域预警方式建设成本10.91万元,运行成本1080元;三岔沟小流域预警方式建设成本48.96万元,运行成本1200元。(成本数据参考“2018天祝示范县情况汇报”)从建设运行维护成本方面对比:石门沟小流域预警方式建设成本较低,能利用前期已建设的预警广播,且运行成本也相对较低;三岔沟小流域采用监测预警新技术、新设备,前期建设费用较高,且运行成本较高。3.4设备运行稳定性和故障率对比石门沟小流域主体通过SIM卡运营商传输数据,运行稳定性强且故障率较低,但通信信号中断后整个系统将无法使用;三岔沟小流域采用新技术、新设备,主要通过无线中继站传输数据,运行稳定性一般且故障率较高,但只要确保中继站正常运行,在通信信号中断时系统仍能发布预警。3.5两种预警方式的优缺点石门沟小流域采用的“预警平台+简易站+无线广播+显示屏”预警方式:优点是建设运行成本较低,可利用已建成的无线预警广播站,通过SIM卡运营商传输数据稳定和设备故障率低。缺点是预警范围较小,只能向附近1km范围的预警广播等设备发布预警信息,另外在SIM卡通信信号中断后系统不能再发布预警。特点是与以往安装的简易雨量站和无线广播站比较,不再单一的采用人工预警,而是直接由简易雨量站向预警广播、预警显示屏和相关责任人发送预警,预警发布更及时更快捷。三岔沟小流域采用的“新型小流域山洪入户预警系统”预警方式:优点是预警范围广、方式多,通过呼叫器可二次预警,利用无线中继站传输数据在通信信号中断后仍可发布预警信息。缺点是建设运行成本较高,设备运行稳定性一般且故障率较高,新型电子设备使用寿命短。特点是以往安装的设备比较,预警信息第一时间直接发布到户到人,有效解决了预警发布最后“一公里”的问题。

4效益分析

(1)示范效益。作为示范县,应起到带头作用以及标杆作用,建成后为其他兄弟县山洪灾害非工程措施防治项目建设积累经验,建立标准,探索可行之处。(2)社会效益。项目实施后,将进一步提高天祝县山洪灾害防御精细化管理水平,全面提高山洪灾害防御能力和山丘区基层防洪指挥决策水平,受山洪灾害威胁的人民群众生命财产将得到更加有效的保护,有利于维护天祝县社会稳定,促进社会发展。(3)经济效益。项目实施后,将提高县及各乡镇的社会经济发展布局,有效规避山洪灾害风险;山洪灾害防治监测预警能力明显提高,为山洪灾害发生时的重要资产转移争取宝贵时间,集中居民点等所在的重点乡镇的防洪能力明显增强,经济效益显著。

5结论及建议

综合两种预警方式特点的对比,天祝县建设的两种小流域预警方式在发布预警方面较以往安装的站点更迅捷、更广泛、更全面,在今后的项目建设中各地主要采用哪种预警方式,需要因地制宜,因各有优劣,由各地结合自身实际分析确定。根据其各自的适用特点择优选取建设,建设后将有效解决预警发布最后“一公里”的问题。2018年5月,该县“山洪灾害防治预警系统研究与应用”课题,在甘肃省水利厅组织的水利科技项目成果评审中,荣获水利科技进步一等奖,为今后山洪灾害防御提供了宝贵的经验。两种山洪灾害监测预警新技术、新设备,自建成以来,在2017年和2018年汛期试运行期间,共发布预警174次,发布预警信息1620条,启动预警广播165次,有效防御山洪灾害,避免了人民群众生命财产损失。

参考文献

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[2]国家防汛抗旱总指挥部办公室.2012年山洪灾害防治工作总结[R].2012

[3]黄先龙,诸明华,左吉昌,等.大力加强我国山洪灾害防治非工程措施建设[J].中国防汛抗旱,2010,20(6):4-6

[4]何秉顺,黄先龙,郭良.我国山洪灾害防治路线与核心建设内容[J].中国防汛抗旱,2012,22(5):10-23.

作者:彭倩 单位:甘肃省水土保持科学研究所

小流域山洪灾害非工程措施建设方案责任编辑:张雨    阅读:人次
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