（水文学及水资源专业论文）水库防洪分类预报调度方式研究及风险分析.pdf

大连理工大学博士学位论文 摘要 我国的地理位置及水资源的特点，决定了我国洪涝灾害频发，干旱缺水严重，水资 源矛盾突出。随着人口的不断增加及社会经济的不断发展，水资源供需矛盾将更加尖锐， 水资源问题将成为2 l 世纪制约我国经济、社会发展的主要核心问题。为缓解区域水资 源矛盾，减少洪涝灾害损失，将洪水转化为可供利用的水资源将是一个重要的治水举措。 水库防洪调度作为水库控制运用的重要非工程措施之一，在保证防洪安全，增加洪水资 源可利用量，充分发挥水库防洪兴利综合效益等方面发挥了重要的作用。因此，研究合 理的水库防洪调度理论，在径流过程调节中充分利用洪水资源，将具有重要的现实意义。 水库防洪调度理论依据研究阶段和目的不同，可分为水库防洪调度设计和水库防洪 实时调度两部分。水库防洪实时调度是运用水库的调蓄能力，利用一切有用的信息和先 进的计算机技术、卫星、遥感、遥测通信设备，依据设计的调度方式及其规则和防洪参 数，科学合理的调节洪水，在保障水库及其下游防洪安全的前提下充分发挥蓄洪兴利作 用。可见，防洪调度设计为水库防洪实时调度提供基础、约束与依据，而防洪实时调度 是防洪调度设计的实施、修正与完善。因此，防洪实时调度所依据的调度方式是否科学 合理与可操作，调度规则与可利用的信息是否协调、匹配是水库防洪实时调度的关键问 题。 目前，水库实时调度中所依据的常规调度方式及预报调度方式，没有考虑天气系统 信息，只给出适应一种典型洪水的一套调度规则调节洪水，与可利用的信息不协调且调 度规则的适应性与可操作性差。因此，充分利用气象信息，制定多套调度规则是水库防 洪调度理论发展的必然趋势。 水库防洪分类预报调度方式及其规则设计属于水库防洪调度规划设计范畴。通过分 析流域历史天气系统类型与暴雨洪水过程特点，将洪水过程分类，制定应对各类型天气 系统暴雨洪水的调度规则，从而达到既满足防洪要求，又能充分利用洪水资源的目的。 为此，本文在原有水库防洪调度方式研究理论及方法基础上，研究了基于天气系统信息 分类的水库防洪分类预报调度方式。主要研究内容和成果如下： ( 1 ) 洪水分类原理及方法研究。洪水分类是水库防洪分类预报调度方式设计的基 础。本文在介绍分类理论的发展及分类方法研究基础上，将分类理论引用到洪水分类研 究中，给出洪水分类的原理及分类方法，总结洪水分类研究体系。依据洪水分类体系确 定本文研究内容，为水库防洪分类预报调度方式设计提供理论基础。 ( 2 ) 设计与实施分类预报调度方式可行性分析。天气系统识别及洪水预报信息的精 度是设计与实施水库防洪分类预报调度方式的关键。为此，本文对天气系统识别的有效 水库防洪分类预报调度方式研究及风险分析 性及可利用性进行了分析，并结合实例分析了洪水预报误差对调度规则制定的影响。通 过结果分析，总结出洪水预报信息可利用性准则。在设计与实施水库防洪预报调度方式 基本条件基础上，总结出水库设计与实施防洪分类预报调度方式的基本条件。 ( 3 ) 不同资料输入状态下洪水预报方法研究。实施水库防洪分类预报调度方式， 要求洪水预报模型或方法能够在不同资料输入状态下提供洪水预报信息。而以往利用洪 水预报信息时，是在假设遥测系统能够获得全部雨量信息的前提下进行的，忽略了输入 信息收集的不完备程度。因此，本文从洪水预报输入信息获得的不完备程度出发。给出 了不同资料输入状态下的洪水预报方法。针对最恶劣状况，即遥测系统全部出错，流域 内只有坝前水位、流量信息可得时，本文提出了改进的相应涨差模型流量预报方法及流 量预报修正公式。文中以大伙房水库为例说明洪水预报方法的预报精度及在水库实施防 洪分类预报调度方式中应用的可行性。 ( 4 ) 基于影响暴雨天气系统信息的洪水分类方法研究。根据特定流域内产生暴雨的 天气系统具有相对稳定的规律及其形成的暴雨洪水具有确定性关系的特点，研究基于影 响暴雨天气系统信息的洪水分类方法。结合大伙房水库、碧流河水库实例，分析洪水分 类的过程及方法，并验证洪水分类结果的合理性。 ( 5 ) 水库防洪分类预报调度方式及其规则设计。在分析水库设计与实施防洪分类预 报调度方式必要性的基础上，基于水库防洪分类预报调度方式设计的基本理念及假定， 给出设计水库防洪分类预报调度方式的步骤和方法。以大伙房水库、碧流河水库为例， 制定其分类预报调度规则，计算在满足水库防洪要求前提下，水库可能抬高的最高汛限 水位。 ( 6 ) 水库防洪分类预报调度方式设计的风险分析。风险分析是水库防洪分类预报调 度方式设计与实施的关键。在传统水库调度风险分析方法基础上，本文首先提出基于三 角模糊数的洪水预报及水库调度模糊综合风险分析方法，然后基于不同类型典型洪水过 程选择是分类预报调度方式相对预报调度方式增加的风险因素，在水库防洪预报调度方 式风险分析研究基础上，分析不同类型典型洪水过程选择的代表性问题，结合实例分析 设计与实施水库防洪分类预报调度方式的风险。 最后对全文作出总结，对有待进一步研究的问题进行展望。 关键词：水库防洪；分类预报调度方式；风险分析；洪水预报；洪水分类；相应涨差模 型；三角模糊数；天气系统 大连理工大学博士学位论文 r e s e r v o i rf l o o dc o n t r o lc l a s s i f i e df o r e c a s t d i s p a t c h i n gm o d e a n dr i s ka n a l y s i s a b s t r a c t i ti sf a c tt h a tf l o o da n dw a t e r l o gd i s a s t e ri sf r e q u e n ti nc h i n aa n dc o n t r a d i c t i o nb e t w e e n d r o u g h ta n df l o o di ss t a n d i n go u t , b e c a m m eo fc o u n t r y sl o c a t i o na n dw a t e rr e s o u r c e s c h a r a c t e r i s t i c s w 曲t h ed e v e l o p m e n to fs o c i e t ye c o n o m y w a t e rc o n f l i c tb e t w e e ns u p p l ya n d d e m a n di sm o r es e r i o u sa n dw a t e rp r o b l e mw i l lb e c o m et h em a i nf o c u sp r o b l e mw h i c hw i l l r e s t r i c te c o n o m ya n ds o c i e t yd e v e l o p m e n ti n2 1c e n t u r y i no r d e rt ol e s s e nt h ec o n t r a d i c t i o n o nw a t e rr e s o u r o ：sa n dr e d u c et h ed i s a s t e ro nf l o o da n dd r o u g h t ，t u m i n gf l o o dw a t e ri n t o u s a b l ew a t e rr e s o u r c e sw i l lb eaq u i t ei m p o r t a n tm e a s u r e a so n eo ft h ei m p o r t a n t n o n - e n g i n e e r i n gm e a s u r e ，r e s e r v o i rf l o o dc o n t r o ld i s p a t c h i n gh a sg r e a ts i g n i f i c a n c eo nf l o o d s a f e t y ，w a t e rr e s o u r c e sa d d i t i o na n dr e s e r v o i ri n t e g r a t e db e n e f i t se x e r t i o n s or e s e a r c h i n go n r e s e r v o i rf l o o dc o n t r o ld i s p a t c h i n gt h e o r yw i l lh a v eg r e a ts i g n i f i c a n c e ， r e s e r v o i rf l o o dc o n t r o ld i s p a t c h i n gt h e o r yi n c l u d e st w op a r t s ：f l o o dc o n t r o lr e g u l a t i o n s d e s i g na n dr e a lt i m ef l o o dc o n t r o lo p e r a t i o n r e a lt i m ef l o o dc o n t r o lo p e r a t i o ni st od i s p a t c h f l o o dp r o c e s s e su s i n ga v a i l a b l ei n f o r m a t i o na n dd e v e l o p e dt e c h n o l o g i e st o s a t i s f yt h e r e q u i r e m e n to ff l o o dc o n t r o la n dw a t e rs u p p l y i tt a k e sd i s p a t c h i n gr e g u l a t i o n sa n df l o o d c o n t r o lr e s l r i c t i n gp a r a m e t e r sa sb a s i cw h i c ha r em a d ei nf l o o dc o n t r o lr e g u l a t i o n sd e s i g n p e r i o d s or e g u l a t i o n sd e s i g ni st h eb a s eo fr e a lt i m eo p e r a t i o n ，w h i l er e a lt i m eo p e r a t i o ni s t h ei m p l e m e n to fr e g u l a t i o n sd e s i g n s od e s i g n i n gs c i e n t i f i c ，r e a s o n a b l ea n de x e r c i s a b l e r e g u l a t i o n sa n dm a k i n gi tc o r r e s p o n dw i t ha v a i l a b l ei n f o r m a t i o ni st h ek e yp r o b l e mt or e a l t i m er e s e r v o i rf l o o dc o n t r o lo p e r a t i o n n o wn e i t h e rg e n e r a ld i s p a t c h i n gm o d en o rf o r e c a s td i s p a t c h i n gm o d ec o n s i d e r sw e a t h e r s y s t e mi n f o r m a t i o na n db o t ho f t h e ms e l e c to n eb n do f t y p i c a lf l o o dp r o c e s st om a k eo n e s e t o fd i s p a t c h i n gr e g u l a t i o u sw h i c hd o n tc o r r e s p o n d 、“t ha v a i l a b l ei n f o r m a t i o na n da r ep o o r e x e r c i s a b l e s or e s e a r c h i n gn e wr e s e r v o i rf l o o dc o n t r o ld i s p a t c h i n gm o d ei sn e c e s s a r y r e s e r v o i rf l o o dc o n t r o lc l a s s i f i e df o r e c a s td i s p a t c h i n gm o d eb e l o n g st o r e g u l a t i o n s d e s i g np e r i o d t h r o u g ha n a l y z i n gt h ec o m p a r a b i l i t yb 酏w e e nw e a t h e rs y s t e m st y p i n ga n d r a i n s t o r mf l o o dp r o c e s s e s ，f l o o dp r o c e s s e sc a nb ec l u s t e r e d t h e nd i s p a t c h i n gr e g u l a t i o n s c o r r e s p o n d i n gt oe v e r yw e a t h e rs y s t e mt y p i n gc a l lb em a d e b yc l a s s i f i e df o r e c a s td i s p a t c h i n g m o d e ，n o to n l yt h es a f e t yo f r e s e r v o i rf l o o dc o n t r o lc a nb ee n s u r e d ，b u tf l o o dw a t e ru t i l i z a t i o n r a t i oc a nb er a i s e d t h u s ，b a s i n go no r i g i n a lr e s e r v o i rf l o o dc o n t r o ld i s p a t c h i n gt h e o r y ， i i i 水库防洪分类预报调度方式研究及风险分析 c l a s s i f i e df o r e c a s td i s p a t c h i n gm o d er e l y i n go nw e a t h e rs y s t e mt y p i n gh a sb e e ns t u d i e di nt h i s d i s s e r t a t i o n 1 1 l em a i nr e s e a r c ha n dr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) f l o o dc l a s s i f i c a t i o nt h e o r ya n dm e t h o ds t u d y f l o o dc l a s s i f i c a t i o ni st h eb a s i ct o c l a s s i f i e df o r e c a s t d i s p a t c h i n gm o d e r e s e a r c h a f t e r d i s c u s s i n g c l a s s i f i c a t i o nt h e o r y d e v e l o p m e n ta n dm e t h o d sr e s e a r c h ，c l a s s i f i c a t i o nt h e o r yi su s e di nf l o o dc l a s s i f i c a t i o ns t u d y t h e nf l o o dc l a s s i f i c a t i o nt h e o r ya n dm e t h o d sh a v eb e e ng i v e n ，a l s of l o o dc l a s s i f i c a t i o n r e s e a r c hs y s t e mh a sb e e ng i v e n , t o o r e l y i n go nf l o o dc l a s s i f i c a t i o nr e s e a r c hs y s t e m ，t h e r e s e a r c hc o n t e n t so ft h i sp a p e ra r ed e t e r m i n e d t l l i sc h a p t e rp r o v i d e st h e o r yb a s i cf o rf o l l o w s r e s e a r c h ( 2 ) f e a s i b i l i t ya n a l y s i so nd e s i g n i n ga n di m p l e m e n t i n gc l a s s i f i e df o r e c a s td i s p a t c h i n g m o d e w e a t h e rs y s t e mi d e n t i f l c a t i o na n df l o o df o r e c a s tp r e c i s i o na r et h ek e ye o n d i t i o n st o d e s i g na n di m p l e m e n tc l a s s i f i e d f o r e c a s td i s p a t c h i n gr e g u l a t i o n s s ow e a t h e rs y s t e m i d e n t i f l c a t i o nv a l i d i t ya n da v a i l a b i l i t yi sa n a l y z e d ，a l s ot h ee f f e c to ff l o o df o r e c a s te r r o ro n r e g u l a t i o n sd e s i g ni sd i s c u s s e dc o m b i n e dw i t he x a m p l e t h r o u g ha n a l y z i n gc a l c u l a t i o nr e s u l t s ， f l o o df o r e c a s ti n f o r m a t i o na v a i l a b l er u l e sa l es u m m a r i z e d l a s t l y ，a c c o r d i n gt ot h ea n a l y z i n g a n dc a l c u l a t i n gr e s u l t sa n dc o m b i n e d 诵也o r i g i n a ld i s p a t c h i n gm o d ed e s i g na n di m p l e m e n t e x p e r i e n c e ，t h eb a s i cc o n d i t i o n st od e s i g na n di m p l e m e n tc l a s s i f i e df o r e c a s td i s p a t c h i n g r e g u l a t i o n sa r eg i v e n f 3 1f l o o df o r e c a s tm e t h o d ss t u d yu n d e rd i f f e r e n ti n p n td a t ac o n d i t i o n s f l o o df o r e c a s t i n f o r m a t i o ni so n eo ft h ee s s e n t i a lc o n d i t i o n st or e s e r v o i rt oi m p l e m e n tc l a s s i f i e df o r e c a s t d i s p a t c h i n gr e g u l a t i o n s i nf o r e t i 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wf o r e c a s t m e t h o da n df l o wf o r e c a s tr e v i s i n g f o r m u l a t h r o u g ha p p l i c a t i o ni nd a h u o f a n gr e s e r v o i r ，t h ef o r e c a s tp r e c i s i o no fm e t h o d sa n d f l o o df o r e c a s ti n f o r m a t i o nf e a s i b i l i t yi ni m p l e m e n t i n gr e s e r v o i rf l o o dc o n t r o lc l a s s i f i e d f o r e c a s td i s p a t c h i n gm o d ei sp r o v e d ( 4 ) f l o o dc l a s s i f i c a t i o ns t u d yb a s i n go nw e a t h e rs y s t e m si n f o r m a t i o n a c c o r d i n gt ot h e t h e o r yt h a tt h e r e i s c o m p a r a b i l i t y b e t w e e nw e a t h e rs y s t e m sa n de n r r e s p o n d i n gf l o o d p r o c e s s e sa tc e r t a i nw a t e r s h e d ，t h ea u t h o rd i s c u s s e sf l o o dc l a s s i f i c a t i o nm e t h o d sr e l y i n go n w e a t h e rs y s t e m s c o m b i n i n gw i t hd a h u o f a n gr e s e r v o i ra n db e l i u h er e s e r v o i r ，t h ef l o o d c l a s s i f i c a t i o nm e t h o d sa r eu s e da n da tt h es f l f f n et i m et h ef l o o d sc l a s s i f i c a t i o nr e s u l t s i v 大连理工大学博士学位论文 r e a s o n a b i l i t ya r ep r o v e d e x a m p l e sc l a s s i f i c a t i o nr e s u l t si nt h i sc h a p t e ra l et h e b a s i so f f o l l o w i n gr e s e a r c h ( 5 ) d e s i g no nc l a s s i f i e df o r e c a s td i s p a t c h i n gm o d ea n dr e g u l a t i o n s a f b c rd i s c u s s i n gt h e n e c e s s a r yo fd e s i g n i n ga n di m p l e m e n t i n gc l a s s i f i e df o r e c a s td i s p a t c h i n gr e g u l a t i o n s ，o nt h e b a s i so f o r i g i n a lr e s e a r c hr e s u l t sa n dc o m b i n i n gw i t ht h eb a s i ct h e o r ya n da s s u m eo f c l a s s i f i e d f o r e c a s td i s p a t c h i n gm o d e ，t h ea u t h o rg i v e st h ed e s i g na p p r o a c ha n dm e t h o do fd e s i g m a g c l a s s i f i e df o r e c a s td i s p a t c h i n gr e g u l a t i o n s t a k i n gd a h u o f a n gr e s e r v o i ra n db i l i u h er e s e r v o i r a se x a m p l e st od e s i g nc l a s s i f i e df o r e c a s td i s p a t c h i n gr e g u l a t i o n sa n da n a l y z et h er a i s e d l i m i t e dw a t e rl e v e l si nf l o o dp e r i o d ( 6 ) r i s ka n a l y s i s0 1 1d e s i g n i n gc l a s s i f i e df o r e c a s td i s p a t c h i n gm o d e m s ka n a l y s i si st h e k e yp r o b l e mt od e s i g na n di m p l e m e n tc l a s s i f i e df o r e c a s td i s p a t c h i n gr e g u l a t i o n s o nt h eb a s i s o fo r i g i n a lr i s ka n a l y s i sm e t h o d s ，f i r s t l y ，t h ea u t h o rg i v e sf l o o df o r e c a s ta n df l o o dc o n t r o l o p e r a t i o nf u z z yi n t e g r a t i o nr i s ka n a l y s i sm e t h o dw h i c hu s i n gt r i a n g l ef u z z yn u m b e r ；t h e n ， a c c o r d i n gt ot h es u p p o s et h a tt y p i c a lf l o o dp r o c e s s e ss e l e c t i o ni st h ea d d e dr i s kf a t o rf o r c l a s s i f i e df o r e c a s td i s p a t c h i n gm o d er e l a t i v e st of o r e c a s td i s p a t c h i n gm o d e ，c o m b i n i n gw i t h e x a m p l e ，t y p i c a lf l o o dp r o c e s s e ss e l e c t i o nr i s kh a sb e e na n a l y z e d ，f u r t h e rt h er i s ko f d e s i g n i n ga n di m p l e m e n t i n gc l a s s i f i e df o r e c a s td i s p a t c h i n gm o d ec a l lb ek n o w n l a s t l y ，t h ec o n c l u s i o n sa n dt h ep r o b l e m sn e e dt ob ef u r t h e rs t u d i e da r eg i v e na tt h ee n d o f t h ed i s s e r t a t i o n k e yw o r d s ：r e s e r v o i rf l o o dc o n t r o l ；c l a s s i f i e df o r e c a s td i s p a t c h i n gm o d e ；r i s k a n a l y s i s ；f l o o df o r e c a s t ；f l o o dc l a s s i f i c a t i o n ；c o r r e s p o n d i n gr i s i n gd i f f e r e n c e m o d e l ；t r i a n g l ef u z z yn u m b e r ；w e a t h e rs y s t e m s v 一 独创性说明 作者郑重声明：本博士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 大连理工大学博士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位 论文版权使用规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送 交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理 工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也 可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 作者签名 导师签名： 年月日 大连理工大学博士学位论文 1 绪论 1 1 选题背景 1 1 1 我国水资源特点 水是地球上一切生物的生命之源，是人类得以生存、自然生态系统赖以发展的重要 物质基础。由于水对人类发展、社会进步的重要影响，水资源问题己成为2 l 世纪世界 各国的战略性问题。分析水资源特点、评价水资源开发利用现状、提出水资源可持续利 用措施已成为面向水资源可持续发展战略研究的重要内容m 。 我国由于地处北半球欧亚大陆的东南部，东南濒临太平洋，西北深入亚洲腹地，西 南与南亚次大陆接壤，地势西高东低，形成三级阶梯状斜面而受明显的季风气候影响。 冬季，来自西伯利亚和蒙古草原的冬季风使我国大部分地区比世界上同纬度地区冬季气 温偏低约5 1 8 ；夏季，来自太平洋和印度洋的季风使我国大半个地区形成高温多雨的 天气。受特殊的地形和气候影响，我国气候要素年际间变化不稳定，是世界上干旱和洪 涝灾害发生最频繁的国家之一0 1 。我国水资源特点主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 人均水资源占有量低 根据8 0 年代初水利部对全国水资源进行的评价，我国多年平均年降水量约6 2 万 亿m ，其中约3 4 万亿m 3 左右通过土壤蒸发和植物散发又回到大气中，余下约2 8 万亿 m 3 形成地表水和地下水0 1 。水资源总量居世界第六位，仅次于巴西、俄罗斯、加拿大、 美国和印度尼西亚。水资源总量不算少，但我国人均水资源占有量偏低：根据1 9 9 7 年 人口统计，我国人均水资源占有量为2 2 2 0 m 3 ，约为世界人均水资源量平均值的1 3 ：而 至2 0 0 4 年，我国人均水资源占有量降为2 1 8 5 m 3 ，已不足世界平均水平的1 3 ；预测到 2 0 3 0 年我国人口增至1 6 亿时，人均水资源量将降到1 7 6 0 m ”。按国际上承认的评价标 准，人均水资源量少于1 7 0 0 m 3 为用水紧张国家，则我国未来的水资源形势十分严峻，我 国将列入用水紧张国家之中。 ( 2 ) 水资源时空分布不均衡 受地理位置、气候条件及地形地貌等因素的影响，我国水资源在时空分布上极不均 衡。受季风气候的影响，我国降水主要集中在夏季，大部分地区每年汛期连续4 个月的 降水量占全年降水量的6 0 - - 8 0 。年径流量中连续4 个最大月所占的比例，长江以南及 云贵高原以东的地区为6 0 左右，西南地区为6 0 , - - 7 0 ，长江以北则为8 0 以上，海河平 原高达9 0 “1 。降水量和径流量的年际之间变化也较大，南方地区最大年降水量一般是 最小年降水量的2 4 倍，北方地区为3 8 倍；长江以南中等河流最大与最小年径流量的 水库防洪分类预报调度方式研究及风险分析 比值在5 以下，而北方多在1 0 以上。在多年变化过程中，水资源的年际分布不均匀性 还表现在出现连续丰水年或连续枯水年的情况。受气候和地形影响，水资源量在空间上 存在很大差异。我国的年降水量从东南沿海地区最高，逐渐向西北内陆地区减少。台湾 省多年平均年降水为2 5 3 5 m m ，而塔里木盆地和柴达木盆地的多年平均年降水深则不足 2 5 m m 。长江以南的南方地区河川径流量约占全国总径流量的8 3 ，而北方地区的河川径 流量仅占全国总径流量的1 7 。降水量和径流量的年际剧烈变化和年内的高度集中及地 理分布的不均匀性，成为我国水旱灾害频繁，水资源供需矛盾突出的主要原因之一。 ( 3 ) 水资源分布与需求布局不相匹配 我国长江流域及其以南地区，人口占全国人口的5 3 6 ，耕地占3 5 2 ，而水资源 量占全国水资源量的8 0 4 ：长江流域以北及内陆河片地区，人口占全国人口的4 6 4 ， 耕地占6 4 8 ，而水资源量仅占全国总水量的1 9 6 。其中黄河、淮河、海滦河、辽河 四流域耕地面积占全国的4 3 ，而水资源量仅占全国的9 8 ”1 。水资源分布与需求布局 的不匹配，加剧了我国北方水资源的短缺和南北水资源的不平衡性。 1 1 2 洪涝灾害与干旱缺水 水资源的上述特点，使我国极易发生水、旱灾害，决定了我国江河治理和水资源开 发利用的长期性和复杂性。 在各种自然灾害中，水灾对人类的威胁最大，损失也最为严重”1 。我国水灾发生 的次数较频繁。据不完全统计，从公元前2 0 6 年至1 9 4 9 年的2 1 5 5 年间，中国发生的大 范围较严重的水灾1 0 9 2 次，平均每2 年发生1 次。1 9 5 1 年至1 9 9 0 年平均每年遭遇5 9 次，最多年份达1 0 次，最少年份也有3 次。自2 0 世纪9 0 年代以后，中国相继发生了 1 9 9 1 年华东大水、1 9 9 4 年华南华北大水、1 9 9 5 年先南方后北方大水、1 9 9 6 年危及两广 和湖南的大水、1 9 9 8 年历史上罕见特大洪水等。另外，洪水在我国发生的空间广，影响 范围大。除沙漠、极端干旱区和高寒区外，我国其余大约2 3 的国土面积都存在不同程 度和不同类型的洪水灾害。洪水危害面积达数十、上百万平方千米，受灾对象为数以于 亩计的农作物和数以百万、千万乃至上亿计的人口。如1 9 9 5 年，我国发生严重洪涝灾 害，全国3 0 个省、自治区、直辖市( 不包括台湾省) 的1 8 0 7 个县( 市) 2 亿多人受灾， 因灾死亡3 8 5 2 人，直接经济损失1 6 5 3 亿元“。频发的、大范围的洪涝灾害造成的直接 经济损失不断增加。建国以后的4 0 年中平均每年全部自然灾害损失约为2 0 0 - 4 0 0 亿元， 而进入9 0 年代以后逐年增加，1 9 9 1 年我国洪水灾害损失7 0 0 多亿元，1 9 9 4 1 9 9 7 年平 均每年损失接近2 0 0 0 亿元，1 9 9 8 年达到2 5 5 0 亿元“”。统计资料显示，1 9 9 0 年以来我 一2 一 大连理工大学博士学位论文 国年均洪涝灾害损失占同期全国g d p 的比例接近2 ，遇到发生流域性大洪水的年份，如 1 9 9 6 、1 9 9 8 年，该比例可达到躺“”。 同样，干旱缺水也是我国频繁发生的最严重的自然灾害类型之一。由于干旱缺水造 成的灾害发展缓慢，历时较长，其起始和终止时间不明显，因此，对旱灾的研究还远没 有洪灾那样研究广泛和深入。干旱缺水造成的灾害主要表现在农业干旱灾害频繁发生 及工业、城乡供水紧缺及生态环境恶化等。 我国对旱灾的记载最早开始于公元前2 0 6 年。据统计，从公元前2 0 6 年至1 9 4 9 年 的2 1 5 5 年中，发生较大旱灾1 0 5 6 次，平均2 年1 次。进入2 0 世纪，全国发生大范围 严重旱灾4 次，分别为1 9 2 0 年、1 9 2 8 年、1 9 2 9 年及1 9 4 2 年。其中1 9 4 2 年的大旱波及 全国，尤以黄河流域受灾最重。早区庄稼枯死，农业无收，广大灾民以草根、树皮等充 饥，仅河南一省就饿死3 0 0 万人，濒于死亡边缘等待救济的灾民有1 5 0 0 万人1 。自新 中国成立以来，我国旱灾在受旱面积、成灾面积及旱灾损失方面都呈现上升趋势。从 1 9 5 0 - 2 0 0 1 年的5 2 年统计资料可以看出( 如表1 1 所示) ，全国年均受早面积已达2 1 7 3 1 万h a ，其中成灾面积9 3 0 2 万h a ，全国平均每年因旱损失粮食1 4 1 3 万t ，占同期全国 粮食产量的4 ，6 8 “。 表1 1 不同年代受早面积、成灾面积及早灾损失统计 t a b 1 1d i f f e r e n ty e a r s s t a t i s t i c s0 1 2d r o u g h ta r e a , d r o u g h td i s a s t e ra l e aa n dd r o u g h tl o s s 干旱缺水不但在受旱面积及早灾损失上呈现增加趋势，在发生区域和影响范围上也 有扩大的迹象。进入9 0 年代后，旱灾区域不断由北向南、从西向东扩展，尤其是长江 流域地区的旱情明显加重。2 0 0 1 年长江流域降水严重偏少，发生了罕见的春、夏、秋三 季连旱“”。于旱也导致了城乡供水不足及生态环境恶化“。据统计，到上个世纪末，全 国6 7 0 多座大中城市中，有4 0 0 多座城市不同程度缺水，其中1 3 0 多个城市严重缺水， 年缺水量约6 0 亿m 3 。由于缺水或供水不足，我国经济发展受到了严重影响。从1 9 5 0 年 至1 9 9 0 年的4 1 年