（水工结构工程专业论文）郁江灾害性洪水成因分析及预测研究.pdf

郁江灾害性洪水 成因分析及预测研究 摘要 根据所收集到的流域l 舳l 2 1 年共计1 2 1 年问郁江南宁水文( 二) 站的勰场洪 水的统计资料，本文首先对流域灾害性洪水成因进行了定性的分析。在此基础上，利用 灰色系统理论从自然系统和社会经济系统两个大的方面建立了流域灾害性洪水主导致 灾因子数据库，并对各致灾因子的关联度进行了分析计算，得出了各致灾因子的优劣捧 序。以此为基础，结合上述收集到的2 8 场典型洪水的统计资料，建立了郁江河道处于 天然状态下的g m ( 1 ，1 ) 灰色预测模型i 预测模型，并对其精度进行了检验，同时利 用各预测模型对实际灾害性洪水的发生值及频次分别进行了预测和分析。 与此同时，灾害性洪水的成因分析及预测研究还考虑了流域灾害性洪水发生时控 制性水利枢纽的调蓄作用及防洪工程的防洪效应，并对上述河道处于天然下所建立起来 的预测模型进行了相应的改进。通过对两种不同状态下所建立的预测模型进行对比分 析，可以看出：流域控制性水利枢纽在灾害性洪水发生之时起到了较好的削峰和错蜂效 果，并对流域灾害性洪水发生的频次产生了一定程度的影响，同时相关防洪工程也发挥 了相应的防洪作用。 最后，以上述流域灾害性洪水成因分析及预测模型的对比研究为基础，提出了流 域灾害性洪水的减灾对策。 本文的研究结果表明：利用灰色系统理论对郁江流域灾害性洪水的成因分析和预测 研究起得了较好的实用效果，由此该研究也为流域灾害性洪水的研究和防灾减灾对策的 制定提供了一个新的方法 关键词：郁江流域灾害性洪水致灾因子灰色系统灰色预测减灾对策 t h eg e n e s i sa n dp r e d i c t i o no ft h ef l o o dd i s a s t e r i nt h ey r u j i a n gi u v e r b a s i n a b s t r a c t i i lt ：h e i 龇唱r i v e rb 弱i 玛t h e r ea 心af - e wi n l p c n a mc i t i e so fg 嘲i g x i 刚i n c e ，s i h 笛 b o ，n 栅i i n g ，g u i g u a n ga n dg u i p i n g ，e t c 1 i ia l l0 ft h e i ，n a l i r i i n gi s 恤c a p 黼0 fg u 粕鲥 p r o v i n c e ，蚰di ti sa l t h ep o l i t i c a l ，e c 嗍i c m 锄dc l l l t u m lc e n t 陀i nt h i sr e 百o i l 量。恻e ri t c a nj u s tp r o v e m2 0y r 陀t i l mp e d o d sn o o 也e v e ni ft h ea c c o m p l i 舭mo ft h eb o r e o i r t h i s 、析l lb en om o 陀t h 柚5 0y e 妒代_ t i 玳lp e r i o dt h el a o k o up r o j e c ti sj u s tu n d e r 也e p l a 玛t h es i m 撕o no f t h eb 嬲i ni se 灶吲m e l y v e r e t h ef 1 0 0 dp h e n o m e n o ni sar e s i i l to ft l l e 瑚删s y 蜘，h o w e v 盯t l l ef l o o dd i 明s t 盯i st l l e 他s l i l to fb 0 也t l l e 瑚挑r a j 锄ds o c i a ls y s t e m n sas h o wo ft h er e l 撕o n s h i pb e 椭傥nt h eh 哪觚 b e i n 笋觚dn a t u r e t h em 岫r 柚c a u i sm eg e n 懿i so ft l en 0 0 d 小船s t e r b u t 廿l e 抵l o p m e n t o f t l l em 弱ss 0 c i e 锣i st l l e0 t h e rm a j n 咄 t l l i st l l e s i si so n l ef o u n 跏o no f 廿l e 叩p l i 咖o f 乎a ys y s t e m a b c 廿1 e 0 巧锄dt l l e 2 8 f l o o d s 出t 嬲i n1 2 1 y e a 塔，w m c hi s 疔0 m1 8 8 lt 02 0 0 1 b 船i n g t h e 删y 五n go ft 1 1 eb a s i i l sg c n e s i s ，t l l ed a t ap o o lo ft 1 1 ed i 蝴sf a c t o 幅h a 鹏 b e e nb u i hr i l a l ( i n gu 0 fg 眨l ys y s t e m 撕cm e o 哆a n dt h e 呜t _ h 由c o 仃e l a t i h 弱b 。吼 c a l c u l 砷耐趾ds o n e d 触e ra j lt h e s et l a v eb e e nd o 鹏，n 他g r a yp 同i c t a b l em o d e l g m ( 1 ，1 ) h 弱b e e nc h 0 nf o rm ef l o o dp 刚i c t i o n0 ft h eb 撕nu s i i i gt h e2 8 - f 1 0 0 d sd a l a s a l l da c c u 脚哆 c h e c k i n gh 弱a l s 0b n 唧d nf o rt h em o d e l a tl 斌m ec 0 曲的ip o l i c yf o rn 圮f l o o dd i 强s t e r i nt l l i s i nl l a sb e e np u tf o 嗍帕 t h er e s u l to ft h es t u d ys b o 、st l l a tt l l eg e m 嚣i sa n d 删i c t i o no ft h en dd i s a s t e ri nt h e y 码i a n gr i v e r b 弱i i li se f f “v e 粕dp m 嘶c a li nt i l eh e l po fg r a ys y s t e m a t i cn 踟t l l 屿 a n c wm e t l l o dh 弱b e 朗p 吡f 0 删f o r t l l e 呻伽玎0 0 d 血蜘i nt h i s 撇 1 泣yw o i m s ：m ey u j i a n g 曲e rb i n ：f 1 0 0 dd i 则e r ；d i s 酗t e rf 缸t o r ： g r a ys y s t e m ；黟a yp r e d i c t i o n ；c 0 i l t r o i 叫i c yo ft h en 0 0 d 广西大学学位论文原创性声明和学位论文使用授权说明 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是襁导师指导下完成的，研究工作所取得的成果和相 关知识产权属广谣大学所有。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经发表过的研究 成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研究工作提供过重要帮 助的个人和集体，均已在论文中明确说明并致谢。 论文作者签名：唐窖 凇艿年占月) 日 学位论文使用授权说明 本人完全了解广蹰大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文的研究内容： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本； 学校有权保存学位论文的印刷本和电予版，并提供目录检索与阅览服务： 学校可以采用影印、缩印、数字化或箕它复制手段保存论文； 在不以赢剩为嚣的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择发布时间： 凸面时发布 口解密后发布 ( 保密论文篱注明，并在解密后遵守此规定) 彦建名：腧 月) 日 郁江灾窖性洪水成因分析及掇洱研究 第一章绪论 1 1 问题的提出与研究意义 郁江流域分布有百色、南宁、贵港及桂平等广西区的重要城市，其中南宁市作为 广西壮族自治区的省会城市，是广西政治、经济和文化的巾心，目前的防洪标准也只能 达到2 0 年一遇，即使在百色水利枢纽完全建成以后，利用其调蓄作用，南宁的防洪标 准也只能达到5 0 年一遇。郁江流域远期规划的老口枢纽工程尚未投入建设，现目前整 个郁江流域的防洪形势依然相当严峻。同时随着整个郁江流域城市化进程的加快，郁江 流域集雨面积内的大量土地被城市占用，不透水面积增加，降雨下渗量明显减少，洪水 归槽速率加快，导致郁江流域洪水出现了相应频率降雨却产生了更高标准洪水的现象： 再加上近几年在郁江沿岸修建的防洪堤以及河道淤积的增加，都对郁江洪水的演进产生 了相当程度的负面影响。因此，对可能引发郁江灾害性洪水的各种因素进行研究、分析 与评价，并在此基础上对郁江的灾害性洪水做出相应的预测，才能更有效地利用现有的 工程及合理的非工程措施制定出确实可行的防灾减灾对策。而这些对整个郁江流域的防 洪以及保护流域内国家和人民群众的生命财产安全都显得尤为重要。 由于灾害性洪水具有随机性、区域性、不确定性等特点，所以根据不同区域的水 文、气象及地理等特点有针对性地进行流域的灾害性洪水成因分析以及灾害预测研究， 并据此制定相应的防灾对策就显得十分的必要。现目前全球气候由于受到e n s o 现象及沃 克环流的影响，导致全球灾害性气候频发，而现在对郁江灾害性洪水的分析和预测并没 有将这个影响全球气候的重要因素考虑进去：同时现在的各种灾害预测方法对大面积的 空间预测研究较多，对时空的不对称分布研究较少，而时空的不均匀分布对灾害性洪水 的发生、发生的时间、灾害的程度等都有相当程度的影响。因此对可能导致郁江灾害性 洪水发生的各种自然因素和社会经济因素进行研究、分析并对各种因素的权重进行量化 是对流域灾害性洪水进行预测的第一步，也是至关重要的一步。 日前对我国区域大环境的共性灾害性洪水成因分析及灾害预测已经取得了一定成 果，但是对于各不同流域，尤其是一些中小流域的个性分析却鲜有见知。郁江流域分布 了诸多广西区的重大城市，随着城市持续发展，使得这些城市的现状防洪与城市发展要 求相去甚远，人们在兴建大量水利工程提高城市防洪标准的同时，又使得原河道不得不 改变既有的洪水演进规律，随着广西区社会经济的发展，对郁江灾害性洪水的成冈进行 分析及对可能灾害进行预测，对于构建和谐广西及北部湾开发都有相当程度的意义。 郁江灾害性洪习u 园分析及便疆i 研究 1 2 国内外研究现状综述 由于灾害性洪水存在较大的随机性，对灾害性洪水的研究首先是从上世纪5 0 年代末 对水文的风险分析开始，其发展大致经历了以下三个阶段： 第一阶段为上世纪5 0 年代末至7 0 年代初期。研究的主要对象是水文风险，并将重点 放在分析洪水估计中风险与不确定性( 实质是风险率的推求及相应的水工建筑物的安全 标准) 等问题上。 第二阶段为上世纪7 0 年代至8 0 年代初期。水资源系统风险分析研究的领域有所拓 宽，并逐步向系统化的方向发展，侧重于一些基本问题的研究以及对一些衡量风险性能 指标及对产牛风险与不确定性来源的研究与探讨等，并开始将风险分析与水资源工程规 划、设计以及工程评价相结合，注意到风险费用、风险效益之间的相互关系，并以此提 出工程评价的准则，但其重点是单目标风险问题。 第二阶段为上世纪8 0 年代至今。首先，水资源系统风险分析研究范围不再局限于水 文、水工风险，而扩大到水资源系统各个方面，包括水文、水工、经济、社会、环境、 生态风险等等。其次，风险分析与决策分析关系更加密切，风险分析逐步成为水资源系 统规划与管理决策的一个有力辅助工具。第三，日臻完善的系统工程科学和多目标理论、 方法为复杂水资源系统风险规划和管理提供了坚实的理论基础和有效的手段。 灾害性洪水的预测包括灾害性洪水的危险性预测、承灾体易损性预测以及灾害性洪 水的灾情预测三个方面的内容。它们三者既是灾害性洪水研究的核心内容，又是制定防 灾减灾决策的重要依据。因此，如何应用预测理论建立灾害性洪水的预测模型，就受到 了人们的广泛关注。在工程应用的实际预测中，主要有两类不同性质的问题，一类是强 结构化问题( w e l l s t m c t l j r e dp r o b l e m ) ，即具有较充分的知识，较完善的理论体系和形式 化的方法，通常能够得到唯一的精确解，人们称之为强方法；另一类是弱结构化问题 ( i 1 1 s t n 】c n l r e dp r o b l e m ) ，即缺乏足够的知识，在复杂的相互作用下具有很大的模糊性和 不确定性，求解的目标不可能是唯一的解，而只能是满意解。灾害性洪水系统的预测问 题，基本上属于弱结构化问题。 在灾害性洪水预测方面，国内外也有较多研究，归纳起来大致经历了以下几个过 程：首先是上世纪7 0 年代8 0 年代初，人们建立起来了时问序列预测和回归预测的方法， 这两种预测方法仍旧是现今最常用的两种统计预测方法。到了1 9 8 2 年，我国的邓聚龙教 授创立了灰色系统理论，它以“部分信息己知部分信息未知”的“小样本一、。贫信息一 不确定性系统为研究对象，主要通过对。部分一已知信息的生成、开发、提取有价值的 2 匍；江灾害口国i 水成因分析及旗曩阁f 究 信息，实现对系统运行行为的正确认识和有效控制。灰色系统理论建立的十几年以后， 也即到上世纪9 0 年代，人们开始把灰色系统理论引入到灾害性洪水的预测中来，并取得 了较好的预测效果，并使灰色系统理论得到了不断的完善和发展。到2 0 0 6 年，曹艳甲等 人又在传统的单凶素灰色预测方法的基础之上，探讨了多凶素数据序列的预测问题，并 在应用灰色g m ( 1 ，1 ) 模型对单因素数据序列预测的基础上，结合多元回归原理，建立了 多因素数据序列的灰色预测模型。这种新的预测模型，既克服了数据序列的随机因素影 响，又综合考虑了影响事物发展的多种因素，从而达到了提高预测精度和增加预测结果 可靠性的效果。 3 郁江灾害性洪习。成，因分析及曩测研究 1 3 本文的主要内容 根据前人已有的研究成果，结合郁江流域的实际情况，本文主要包含以下几个方面 的内容： 1 流域的基本情况是研究其成灾原因及对可能灾害性洪水预测研究的基础，因此本 文首先对郁江流域的基本情况进行了概述。 2 在充分认识流域基本情况及流域洪水特性的基础上，对可能的郁江灾害性洪水致 灾因子进行定性的分析。 3 对支持本文研究的理论基础灰色系统理论作出了简要的介绍。 4 利用灰色关联分析理论对影响郁江流域灾害性洪水的各种自然因子和社会经济 因子进行量化分析，以使复杂问题简单化。通过灰色关联理论的分析，对各种不同致灾 凼子进行优劣排序，筛选出影响郁江灾害性洪水的主导凶子，并建立起主导因子的数据 库。 5 根据收集到的从1 8 8 1 2 0 0 1 年共计1 2 1 年h j 流域2 8 场大洪水的有关资料，在上 述成因分析的基础上，选择并建立河道在两种不同状态下的灰色预测模型，同时利用实 测资料对预测模型进行精度检验。 6 本文最后在前述流域灾害性洪水成因分析和预测的基础上提出了相应的减灾对 策。 4 匍琏l 灾害口法才u 董因分析及预摹_ 研究 第二章郁江流域洪水概况 郁江是西江右岸的i 级支流，也是西江的最大支流，古称郁水。郁江发源于云南 省广南县那伦乡坝村听弄屯东南3 5 k m ，傈僳冲西南4 k m 处，河源高程1 6 3 2 m ，分水岭 高程1 8 2 5 m 。河源段称达良河，北流，至落里，达良河从左岸汇入后称佗佗河，折向东 北流，进入广西西林县境内后称驮娘江( 又名驮阳江，明清又称同舍江) ，过西林县城， 至周帮村转向东南流，经普合、那劳乡，至田林县八渡乡百嘎村，西洋江从右岸汇合后， 以下称剥隘河，继续东南流9 k ，又流入云南省富宁县，至剥隘镇，普厅河( 又称那马 河) 从右岸汇入后始称右江，折向东流进入广西，经右江区、田阳、田东、平果、隆安 县，至南宁市区江西镇宋村，左江从右岸汇入后始称郁江，其中左江汇入处至邕宁县城 八尺江汇入处7 2 l 锄河段又称邕江，但“邕江一之名出现的年代比“郁江一之名出现的 年代晚得多。因为郁江( 古称郁水) 下游的重镇贵港市城区( 原贵县) ，自汉至隋均属 郁林郡布山县和郁林县地，并为郡、县治所而名，据此“郁江一之名早已有之。而舀江 流经的南宁市，秦属桂林郡地，汉属郁林郡领方县地，东晋大兴元年( 3 1 8 年) 置晋兴 郡，郡治在今南宁市。隋开皇1 8 年( 5 9 8 年) 撤晋兴郡，设宣化县，唐武德4 年( 6 2 1 年) 置南晋州，贞观1 8 年( 6 3 4 年) 改为邕州，天宝元年( 7 4 2 年) 改为了朗宁郡，乾 元元年( 7 5 8 年) 复为邕州，此间，州、郡及宣化县治均设在今南宁，之后南宁简称“邕一。 郁江流域水系情况见图2 一l 。 图2 一l 郁江流域水系图 f i g 2 - lt l l e i 锄gr j v e rb 弱i n 5 鹱1 1 ( 滩 扩 夕 广1 盯，o 蝴士掌位美艺定鬼i 江灾害性洪才u 置因分析及预演i 研究 郁江继续东流，经南宁市区、邕宁、横县、贵港，至桂平市区三角咀汇入浔江， 干流长1 1 8 2 k m ，平均坡降0 3 3 。其中云南省境内1 1 6 k m ( 河源段广南县7 6 k m ，剥隘河 段富宁县4 0 k m ) ，滇、桂界河1 1 k m ，广西境内1 0 5 5 k m ：按河段分，右江河段( 左江汇入 处以上) 7 5 5 k m ，平均坡降0 5 7 ，郁江河段( 含邕江河段) 4 2 7 k m ，平均坡降0 0 9 2 。 郁江流域跨越云南省1 个地级州2 个县，广西9 个地级市3 6 个县( 市、区) 和越 南东北部的一部分，流域面积8 9 6 6 7 k m 2 ( 即右江河段4 0 2 0 4 k m 2 ，左江3 2 3 7 8 7 k 皿2 ，郁江 区间河段1 7 0 8 4 7k m 2 ) ，其r f l 云南省境内9 7 2 2k m 2 ，越南省境内1 1 5 9 3k 皿2 ，广西区境内 6 8 3 5 2k m 2 ，详见表2 一l 。 表2 1 郁江流域涉及省、自治区、县( 市、区) 面积 郁江，有支流3 2 9 条，流域面积1 0 0 0k m 2 以上的1 级支流有1 4 条，左岸有乐里河、 澄碧河、田洲河、武鸣河、鲤鱼江等5 条；右岸有西洋江( 绝大部分在云南省境内) 、 谷拉河( 大部分在云南省境内) 、福禄河、龙须河、古榕河、渌水河、左江、八尺江， 武思江等9 条。干、支流总长1 2 8 7 4 k m ，河网密度o 1 8 8 k m k m 2 。其中右江河段有支流 1 4 0 条，干、支流总长5 4 5 7 k m ，河网密度0 1 7 9 k m i 【m 2 ；左江河段有支流8 9 条，干、支 流总长3 6 1 7 k m ，河网密度0 1 7 4 k m k m 2 ；郁江干流区间有支流9 9 条，干、支流总长3 8 0 0 l 珊， 河网密度0 2 2 2 k m i 【m 2 。 郁江干流广西境内现有八达、定安、瓦村、百色、下颜、南宁、贵港等7 处国家基 本水文站。其中百色水文站设于1 9 3 6 年，位于百色市右江区澄碧河汇入处下游2 l 锄，控 6 广西大学习n b 掌位论文匍；江灾害性洪才。j 置因分析a 设冒i 研究 制流域面积2 1 7 2 0 k m 2 ，占右江流域面积的5 4 ，占郁江流域面积的2 4 2 ，新中国成立 后实测最大流量为8 4 2 0 m 3 s ，发牛于2 0 0 1 年7 月4 日，调查到的最大流量为9 9 3 0m 3 s ， 发生于1 8 8 0 年；下颜水文站设于1 9 5 7 年，位于隆安县城上游1 8 k m ，控制流域面积 3 1 7 5 6 k m 2 ，占右江流域面积的7 9 o ，占郁江流域面积的3 5 4 ，实测最大流量为 5 9 2 0 m 3 s 发生于1 9 6 8 年8 月1 6 日调查到的最大流量为9 5 0 0 m 3 s ，发生于1 8 8 1 年； 南宁水文站设于1 9 0 7 年( 1 9 1 6 1 9 3 5 年资料中断) ，位十南宁市河堤路凌铁村即邕江公 路一桥下游8 0 0 m ( 1 9 7 3 年已上迁1 1 5 k m 西乡塘的现址) ，控制流域面积7 3 2 3 0 k m 2 ，占 郁江流域面积的8 1 7 ，新中国成立后实测最大流量为1 3 4 0 0 m 3 s ，发生于2 0 0 1 年7 月 8 日，最高水位为坎门基面以上7 7 4 3 m ( 合珠江基面以上水位7 6 5 5 m ，黄海基面以上水 位7 7 1 7 m ) ；其次是1 3 3 3 0m 3 s ，发生于1 9 6 8 年8 月1 9 日，最高水位为坎门基面以上 7 6 3 9 m ( 合珠江基面以上水位7 5 5 1 m ，黄海基面以上水位7 6 1 3 m ) ，调查到的最大流量 为2 0 6 0 0m 3 s ，发生于1 8 8 1 年，最高水位为坎门基面以上7 9 9 8 m ( 合珠江基面以上水 位7 9 1 0 m ，黄海基面以上水位7 9 7 2 m ) ，1 8 8 1 年最高水位比2 0 0 1 年最高水位高2 5 5 m ， 比1 9 6 8 年最高水位高3 5 9 m 。为了避免上下游水位转换的麻烦和转换带来的误差，故这 里所使用的2 0 0 1 年、1 9 6 8 年、1 8 8 1 年的最高水位均是位于南宁水文( 二) 站凌铁村断 面的水位。贵港水文站设于1 9 4 1 年，位于贵港市区，控制流域面积8 6 6 4 4 k m 2 ，占郁江 流域面积的9 6 6 ，实测最大流量为1 6 0 0 0 m 3 s ，发生于2 0 0 1 年7 月9 日，调查到的最 大流量1 9 4 0 0 m 3 s ，发生于1 9 1 3 年。 郁江流域基木情况见表2 2 ，郁江流域现有水利工程特性见表2 3 。 表2 2 郁江流域基本情况 河流河源河口 分水界河源高流经县( 市) 、乡( 镇) 、村 名称地理位置地理位置 高程高程程 云南广南县那伦乡云南省广南县广西两林、田林，五南省 坝庄村听弄屯东南挂平市区富宁县，广西百色、田蹦、田阳，田东、 郁江1 8 2 5 1 6 3 2 2 2 3 5 h 、傈僳冲西南三角咀平果、隆安、南宁市区、邕宁县、横县、 4 h贵港、桂平 云南坝庄村听弄屯南宁宋村石雨厂甬县厂西西林、田秤石阐禹亍 右江1 8 2 5 1 6 3 2 东南3 5 l 【i 、傈僳冲 6 抽 左江汇入县广西白色、田阳、田阳、田东、平果、 西南4 h处隆安 干流 桂平市区 区间 6 2 左江汇入处2 2 南宁市区、邕宁县、横县、贵港、桂平 三角咀 7 郁江灾害性洪水成园分析及爱测研究 表2 3 郁江流域现有水利工程特性 梯级名称瓦村百色东笋 那吉鱼粱 金鸡 老口西津贵港桂平 集雨面积( k 皿2 ) l l 伽i o1 9 6 0 01 9 7 1 52 3 5 7 33 1 1 0 53 2 7 7 27 3 3 “8 1 3 2 08 9 2 3 59 0 8 0 0 多年均流量 1 3 3 2 6 32 6 63 2 84 1 74 4 01 2 3 01 4 9 31 5 1 6 1 3 ( _ 3 s ) 正常蓄水位 3 5 02 2 81 2 0 81 1 4l 鼬7 5 骗6 34 3 13 1 5 ( ) 相应库容 2 0 54 8o 0 3 9 50 8 3 25 1j 43 7 1 83 1 9 ( 亿_ 3 ) 防洪高水位 2 2 88 3 0 ( - ) 死水位( _ ) 3 l l2 0 31 1 7 51 1 3 49 2 88 4 o7 3 5 65 9 04 2 62 8 6 校核洪水位 3 5 4 92 3 1 91 3 4 o1 0 7 89 8 88 4 o6 8 75 0 2 84 5 3 l ( _ ) 总库容( 亿_ 3 ) 2 3 35 62 3 0 3 0 3 5 3 调节库容 ( 亿- 3 ) 1 3 82 6 2o 0 2 3o 1 16 oo 1 8 5 渠化航道( i 【_ ) 5 03 0 05 4 7 4 8 7 41 2 02 0 0 1 0 31 0 8 通航标准( t )3 0 05 0 05 0 05 0 05 0 01 0 0 0 1 0 0 0l ( 0 0 装机容量 ( 万k - ) 2 6 5 4 2 5 13 2692 3 “1 24 6 5 保证出力 7 51 2 31 4 7 5 1 5 1 92 16 6 3 3 6 43 3 ( 万k 霄) 年发电量 ( 亿k - h ) 1 0 21 6 90 7 9 82 4 71 眈2 63 81 3 6 5 2 1 5 淹没耕地( h 2 ) 2 8 5 53 0 4 z2 2 8 7j 8 8 7 7 6 64 0 8 郁江灾睿佳洪水成因分析及蠢曩p 开究 第三章郁江流域灾害性洪水成因分析 洪水现象是自然系统活动的结果，灾害性洪水则是由自然系统和社会经济系统共同 作用形成的，是自然界的洪水作用于人类社会的产物，是自然与人之间关系的表现。产 生洪水的自然因素是形成灾害性洪水的主要根源，但灾害性洪水不断加重却是社会经济 发展的结果。郁江流域的自然生态结构和地理特点决定了其具有先天的脆弱性，同时流 域内的人类社会经济系统对灾害承受和调整能力较低，只注重经济的发展规模和速度， 忽视防灾减灾和生态环境保护，致使流域常因洪水致灾。 3 1 影响郁江流域灾害性洪水的自然因素 3 1 1 气候 3 1 1 1 热带气旋( 台风及热带风暴) 对郁江流域洪灾的影响 郁江流域面积8 9 6 6 7 l 2 ( 即右江河段4 0 2 0 4 k m 2 ，左江3 2 3 7 8 他n 2 ，郁江区间河段 1 7 0 8 4 7i 2 ) ，郁江洪水由暴雨产生，形成暴雨的天气系统多为锋面、西南低涡与热带 气旋。每年的春末夏初，由于北方冷空气南下的影响，多出现锋面雨，洪水由锋面雨造 成：夏末与秋季，受南海及太平洋热带气旋影响，洪水则由低涡和台风雨造成。尤以台 风雨造成的流域灾害性洪水为甚。1 9 5 l 2 0 0 0 年影响郁江流域的各月台风和热带风暴见 表3 1 。 表3 1 1 9 5 1 2 0 0 0 年郁江流域各月台风和热带风暴登陆次数 5 月6 月7 月8 月9 月1 0 月1 1 月1 2 月全年平均 23325l001 60 3 2 从表3 1 可以看出，每年登录广西并影响郁江流域的台风及热带风暴大多集中在5 月 到1 0 月间，尤其以6 9 月为甚。台风及热带风暴的登录往往带来大量的降水，从而易使 流域致灾。以郁江南宁段为例，洪水位7 3 o m ( 较大洪水) 的自1 8 8 1 年以来至2 0 0 1 年的 1 2 1 年间共有2 8 场，其主要影响系统见表3 2 。从表中可见，引发郁江南宁洪水发生的天 气系统居首位的是热带气旋( 台风、热带风暴) ，在2 8 场较大洪水中占有2 0 场，占总数 的7 1 4 ；在郁江南宁洪峰水位7 5 o m 的1 4 场洪水中，与热带气旋活动( 台风、热 带风暴) 直接相关的有l o 场。在1 9 5 9 2 0 0 1 年的4 3 年间，郁江南宁共出现较大洪水1 7 次， 其中以热带气旋影响为主的有1 4 次，占8 2 3 。 9 郁江灾睿佳洪水成园分析及曩测研究 表3 2 郁江南宁较大洪水主要影响统计 洪峰主要影响天气系统洪峰主要影响天气系统 年份 日期水位 西南热带 年份日期水位 西南 热带 ( m ) 其他 ( m ) 其他 涡气旋涡气旋 静止 1 8 8 l 1 0 0 8 7 9 8 9 是是 l9 | 6 8- 1 47 5 1 6 是 锋 1 9 0 81 0 1 27 6 1 3 是 1 9 6 80 8 1 97 6 3 96 8 0 6 1 9 1 30 8 0 l7 9 1 0 是是 1 9 7 l0 8 2 27 5 _ 3 7 是 1 9 1 40 7 1 27 5 1 5 是 1 9 7 30 9 0 67 3 6 47 3 1 3 冷锋 1 9 1 50 7 2 27 7 4 0 是 1 9 7 81 0 0 77 3 3 77 8 1 8 切变 1 9 3 60 9 1 27 6 3 7 是 1 9 8 0 0 7 2 77 3 5 5 8 0 0 8 1 9 3 70 8 3 l7 7 5 8 是 1 9 8 50 9 o l7 5 _ 4 28 5 l o 冷锋 1 9 4 70 6 1 07 4 0 6 是 1 9 8 50 9 1 57 3 6 48 5 1 5 切变 1 9 5 00 8 1 87 3 _ 3 0 是 1 9 8 60 7 2 87 5 7 48 6 0 9 1 9 5 40 9 0 37 3 0 35 4 1 61 9 8 60 8 1 67 3 4 48 6 1 3 1 9 5 51 00 17 4 4 85 5 2 61 9 9 20 7 2 87 4 1 89 2 0 7 1 9 5 80 91 67 3 7 35 8 2 3l 钙1 40 7 2 27 5 4 29 4 l l 1 9 5 80 9 2 27 4 7 l 切变 1 舛1 40 7 - 3 l7 4 3 69 4 1 1 1 9 6 00 81 77 3 0 76 0 1 32 0 0 10 7 0 87 7 1 80 1 0 3 注：表中热带气旋编号如5 4 1 6 是指1 9 5 4 年第1 6 号热带气旋，其余均同。 3 1 1 2e n s o 现象对郁江流域洪灾的影响 e n s o 现象是厄尔尼诺现象( e ln i n 0 ) 和南方涛动现象( s o u t h0 i s c i l l a t i o n ) 的合称，它 是引起全球气候异常的强信号。影响郁江流域的是西北太平洋和南海热带气旋，包括热 带风暴、强热带风暴和台风，为了叙述方便，以下我们均称之为台风。台风发生在热带 海洋上。厄尔尼诺现象及与其相伴的拉尼娜现象( l an i 眦) 指的是发生在赤道太平洋东部 和中部的海水异常增暖和变冷的现象，这一影响大气环流和气候异常的强信号，必然会 对台风发生的个数、强度和位置产生影响。厄尔尼诺给沿海地区人民的生活带来巨大灾 难，酿成全球性的灾难性气候异常，如连续出现的世界范围的洪水、暴风雪、旱灾、地 震、风暴潮等，概称为“厄尔尼诺现象一，科学家们则把那些季节升温十分激烈，大范 围月平均海温高出常年1 度以上的年份称为厄尔尼诺年。与厄尔尼诺性格相反的拉尼娜 现象，虽然其威力不及厄尔尼诺，但它一样也能给人类社会造成严重的灾害。南方涛动 则指的是南太平洋与印度洋之间气压变化的相反关系，是赤道地面气压的大尺度振动。 厄尔尼诺与南方涛动( e n s 0 ) 共同作用，对郁江流域灾害性洪水的产生、作用以及其发生 的频次、成灾的大小等都产生了相当程度的影响。 由于沃克环流的作用，使赤道中、东太平洋的海面温度交替出现偏高和偏低状态， l o 郁江灾囊 性洪才u 蔓因分析覆预潮研究 由此产生强烈的大气扰动，进而形成台风。受e n s o 事件的影响，登陆广西的台风大多 发生在北太平洋的西部，其猛烈发展的地区主要在菲律宾以东洋面和南海地区，根据 1 9 6 5 1 9 9 2 年资料统计，影响郁江流域的e n s o 事件如表3 3 所示。 表3 3 影响郁江流域的e n s o 事件 结合表3 2 和表3 3 ，不难看出影响广西沿海的e n s o 事件主要是厄尔尼诺现象，其 次是拉尼娜现象。从1 9 6 8 1 9 9 2 年所发生的儿次灾害性洪水中，有9 次是受厄尔尼诺 现象的影响，而1 9 8 5 年的两次灾害性洪水则主要受拉尼娜现象的影响。在此时间段内， 影响流域的e n s o 事件s o i 演变情况如图3 1 所示。 图3 1 影响郁江流域的e n s o 事件s o i 演变图 f i g 3 l 吐l c s o i m l i i t i 伽o f e n s o l 砒砌u 艄缸y r u j i 舡l g 帆r b a s i i i 从上述影响郁江流域的e n s o 事件s o i 演变情况及表3 2 的郁江南宁较大洪水主要 影响统计表，不难看出：由于1 9 6 5 年属于从拉尼娜现象到厄尔尼诺现象的过渡年，s o i 由正易负，此后在1 9 6 8 年e n s o 完成一次循环：1 9 8 4 年及1 9 8 5 年s o i 持续为正，1 9 8 6 年出现了极强的e n s 0 事件，8 6 0 9 号台风登录广西，致使郁江南宁站水位达到了7 5 7 4 m ， 超过警戒水位3 7 4 脚，1 9 9 1 年以后，e n s 0 连续呈现暖相位特征，受此影响下产生的9 2 0 7 号、9 4 1 l 号台风在广西沿海登陆，亦使郁江南宁站水位达到7 4 1 跏及7 5 4 2 m ，分别超 过警戒水位2 1 8 m 、3 4 2 m 。 广西大掌硕士掌位论文郁江灾害性如赡水成园分析及皇e 嗣i 研究 3 1 2 降水 降水是影响洪水的重要气候因素，尤其是暴雨和连续性的降水，这对于流域灾害性 洪水的形成具有相当程度的影响。 3 1 2 1 郁江流域降水的年际变化 郁江洪水均由暴雨产生，形成流域暴雨的天气系统主要有锋面雨、台风雨、低涡雨 三类，年2 4 小时均值在9 0 2 8 0 衄间，年际变化较大，多年平均降雨量1 2 9 8 8 珊，最 大年降雨量1 9 7 0 6 咖( 1 9 2 3 年) ，最小年降雨量8 3 0 1 衄( 1 9 8 9 年) 。 3 1 2 2 郁江流域降水的年内分配 郁江洪水具有明显的季节性，每年春末夏初，由于受北方冷空气南下的影响，多出 现锋面雨，洪水由锋面雨造成；夏末与秋初，受南海及太平洋热带气旋的影响，洪水则 由低涡和台风雨造成。右江的暴雨中心位于下颜站以上的平果、德保一带：左江暴雨中 心位于龙州站、宁明站、屯峒站以上一带。由于受两种天气系统的影响，往往形成连续 暴雨，洪水出现复式峰。郁江洪水具有峰高、量大、历时长的特点，历时一般1 2 天左 右，最长可达2 0 天。历史上，最大洪峰发生在7 、8 月份的约占历年的6 4 8 。郁江洪 水以左江为主，根据南宁站1 9 5 8 1 9 9 8 年4 1 年的资料统计，以左江来水为主的占6 8 7 ， 以右江来水为主的占1 8 8 ，左右江同时发生洪水的占1 2 5 。 3 1 3 气温与蒸发 郁江流域属于南亚热带气候，其气候特征是温暖湿润，雨量充沛，夏长冬短，夏雨 冬干，根据多年的气象观测资料统计，流域平均气温为2 1 6 。1 月通常为1 年中最冷 的月份，多年平均气温为1 2 8 ；7 月通常为1 年中最热月份，多年平均气温为2 8 3 。极端最低气温一2 1 ( 1 9 5 5 年1 月2 日) ，极端最高气温为4 0 4 ( 1 9 5 8 年5 月9 日) 。流域年无霜期为3 5 0 天左右。 郁江流域年平均日照时数为1 8 3 4 5 h ，多年平均蒸发量1 7 3 6 6 咖。 3 1 4 地形地貌及河道边界条件 3 1 4 1 流域地形地貌概况 郁江是珠江流域西江水系的最大支流，干流全长1 1 5 2 k m ，流域地势为西北高、东南 低，百色以上为中低山峡谷地形，沿岸多为崇山峻岭，干流落差主要集中在该河段；百 色至南宁区间为丘陵、盆地相间地势，河道渐宽，险滩很多：南宁以下为丘陵平原区， 河床平缓。 1 2 广西大掌习i 士掌位论文 郁江史謇臼国七水成囡分析及曩澳，研究 3 1 4 2 河道边界条件对郁江洪灾的影响 郁江干流西林县周马圩以上绝少农田，河流多在山谷中流过，河陡流急；周马圩至 云南省富宁县剥隘镇，枯水时河宽2 0 m 、河深3 m ，洪水时河宽4 5 m 、河深6 m ，最狭处河 宽洪水时1 9 m ，枯水时1 2 m ，最浅处洪水时o 7 m ，枯水时0 3 m ；剥隘镇至百色枯水时河 宽3 0 m 、河深2 m ，洪水时河宽1 5 0 m 、河深4 m ，除百色平原外，其余均为崇山峻岭，最 狭处河宽洪水时1 0 0 m ，枯水时2 0 m ，最浅处洪水时0 7 m ，枯水时0 3 m ：百色至隆安县 苏比，河宽枯水时2 0 0 m ，洪水时2 5 0 3 0 0 m ，河深枯水时3 m ，洪水时1 2 m ，河床为沙土、 岩石，隆安以上的西兴村是峡谷( 最狭处洪水时2 0 0 m ，枯水时1 4 0 m ) ，其余均为较大平 原，如田阳、田东、平果等平原，河道甚为曲折：隆安苏比下至南宁市区宋村( 左江汇 入处) 河宽枯水时2 0 0 m ，洪水时3 0 0 m ，河深枯水时3 m ，洪水时1 2 m ，两岸农田颇多， 河槽最窄处洪水时2 l o m ，枯水时1 4 0 m ，最浅处洪水时1 2 m ，枯水时0 7 啊；宋村至邕宁 县城，河宽枯水时2 0 0 m ，洪水时4 0 0 m ，沿河两岸农田广布，河槽最狭处洪水时3 0 0 m ， 枯水时1 3 0 m ，最浅处洪水时1 5 m ，枯水时o 7 m ；邕宁县城至横县县城，两岸丘陵起伏， 农田不多；横县县城下至桂平市，河支网布，农田众多，有堤围捍卫，河槽最狭处位于 伏波滩，仅宽1 0 0 m ，最浅处在地伏滩仅o 8 m 。 郁江干流云南省富宁县剥隘镇以下共有险滩1 9 6 处，其中右江河段有险滩1 3 0 处， 郁江河段有险滩6 6 处。在右江河段的险滩中，百色到田阳1 9 处，田阳到田东2 l 处， 田东到平果3 0 处，平果到隆安1 2 处，隆安到苏比1 7 处，苏比以下5 处。仅田阳的雷 公滩为石外滩，其余均为沙滩：郁江河段的险滩中，邕宁县城以上5 处，自牛轭滩这至 豹子滩，滩距9 0 1 4 5 k m ；邕宁县城到横县有2 3 处；横县县城以下有3 8 处。 1 3 郁江灾害钼8 共水成园分析反飘囊_ 研究 3 2 影响郁江流域灾害性洪水的社会经济因素 灾害性洪水的形成，自然条件是一个很重要的因素，但形成严重灾害的则与社会经 济条件密切相关。由于流域人口急剧增长，水土资源过度的不合理开发，人类经济活动 与洪水争夺空间的矛盾进一步突出，而管理工作相对薄弱，引起了许多新的问题，加剧 了灾害性洪水。 3 2 1 堤防工程的局限性 郁江沿岸修建了大量的防洪堤，这些防洪堤实际上存在两方面的问题：一是由于种 种原因，未能发挥或全部发挥防洪功能；二是堤坝的建成给相当一部分人造成了安全的 幻觉。 3 2 1 1 堤防工程未达标有碍防洪效用发挥 造成堤防工程未能发挥应有功能的原因是堤坝未能按设计标准完成，主要是堤长堤 高未达到设计要求，以及管理不力，致使病堤险堤不断。根据广西珠委南宁勘测设计院 2 0 0 5 年1 0 月完成的广西南宁市新区防洪规划报告，南宁市要达到5 0 年一遇防洪标 准，需建设防洪堤总长1 6 6 8 9 5 k i i i ，而目前仅建成约6 0 l ，防洪堤的防洪效用十分有 限。同时堤坝设计或施工的缺陷也给堤坝留下了隐患，如邕江大堤民生码头段就经常发 生岸坡滑坡，1 9 9 9 年3 月以来江南大堤邕江二桥到铁路桥堤段多处出现裂缝和十余处塌 陷，其中几条裂缝长达十多米，最大的塌陷宽4 m 高6 m 。 郁江干流的邕宁、横县、贵港、桂平等县( 市) 两侧的河岸较低，耕地集中，虽然 部分地段有一些标准不高的防洪设施，但因缺乏整体防洪规划，没有形成有效的防洪体 系，其防洪能力仅为5 年一遇左右。以贵港市为例，城区内郁江河段长约1 7 6 i 锄，沿江 两岸地势开阔平坦，主要街道高程在4 4 4 7 5 m 间，1 0 年一遇洪水时，城区便处于基本 全部被淹状态。 3 2 1 2 堤防工程维护不善有碍防洪效用发挥 堤坝建成以后，日常维修和汛期运行都需要大量的经费，这个问题不解决，就难以 保障堤防工程的完善和安全。堤路、堤商( 包括广告) 、堤景等结合的设计把堤防工程 的综合利用推上了一个新的阶段。郁江南宁段邕江大堤从邕江大桥到亭子冲堤段，特别 是民生码头、世界娱乐城一带尽是大大小小的摊点，垃圾与老鼠成灾，这不仅有碍堤防 工程防洪效用的发挥，而且也对堤防自身的安全造成了极大的威胁。 1 4 郁江灾害性洪水成因分析及预潮研究 3 2 1 3 人们错位认识堤防工程的效用 堤防工程常常给人们带来安全的幻觉。在堤坝内的低地上一些防洪工程受益单位对 土地的不合理开发和盲目扩大经济规模，致使易洪区人口与财产高密度集中，造成更大 的洪水风险。一旦超标准洪水发生，势必造成更悲惨的损失：为了保住这些繁荣的经济 果实，人们又不得不投入更多的人力物力与财力去修建更高标准的防洪工程。防洪工作 陷入一个无止境的恶性循环中。 3 2 2 人为设障阻碍河道行洪 河道是宣泄洪水的空间，河道内是不允许有阻碍行洪的障碍物存在的，但是随着流 域人口的增长和城乡经济的发展，沿河城市、城镇、工矿企业等不断增加和扩大、占用 行洪滩地，在行洪河道中修建码头、桥梁等各种阻水建筑物，严重阻碍河道正常排洪。 以郁江南宁段邕江为例，解放前人们过江只能靠舟船渡江，1 9 6 2 年在邕江上建起了第一 座大桥( 邕江大桥) ，此后陆续建成了中兴大