长江中下游洪涝灾害的成因分析及防御对策

长江中下游洪涝灾害的成因分析及防御对长江中下游洪涝灾害的成因分析及防御对 策策 第 l7 卷第 6 期 1998 年 l2 月 f 黄 i 成国铹蚜罨 铂 2 中 T f 岩石力学与工程 Ch eseJ 口 r cMechan e and 昂 ineeT 9 17 6 701 7O4 De 口 1998 长江中下游洪涝灾害的成因分析及防御对策 7 口 中 白世伟谷志孟 武汉 490071 f 33I T2 2 历史在刻记本世纪 1931 年 1954 年长江的大洪水之后 无疑还将铭 记 1998 年的全流域 大暴雨 大洪水 大决战 在与洪魔搏斗的抢险中 在堤防溃口的求生 中 在扒口行洪的转移 中 人们在深思 长江中下游洪涝灾害的这场空前的大恶战缘自于何 l 据此 本文欲就其成 因及其发展势态予以剖析 并在此基础上 提出相应的对策和建议 1 长江中下游洪涝灾害的成因及其发展态势分析 长江由 60 多条主支流和 5O 多个大小湖泊构成 全长愈 6300km 流 域面积 1 8 10e km 是世界第三大河 她流经全国 l9 个省 市 自治区 滋润着全国 115 的土地 挠灌着全 国 114 的耕地 哺育着全国 1 3 的人口 是我们中华民族伟大的母亲 河 在我国经济社会生 活中 有着举足轻重的作用 然而 每当汛期来临 滔滔洪水日夜不停 地冲击堤岸 威胁两岸 人民生命财产安全 吞噬岸滨富绕美丽的家园之时 也叫人们心惊胆 寒 给我国经济社会的 可持续发展带来了沉重的负担和麻烦 从本世纪长江中下游已发生的三次全流域大洪水看 酿成洪涝灾害 的原因主要有以下 4 点 1 集中降雨量多 强度大 持续时间长 形成恶性降雨组合加之上压 下顶 泄洪不畅 造成了洪峰重叠追加 居高不下的局面 以 1998 年为例口 自 6 月 12 日起 长江流域曾出现过 8 次大范围 的持续性强降雨过程 一 次是 6 月 12 27 日 江南大部份地区暴雨频繁 江西 期南安徽的降 雨量比常年同期多 l 倍多 江西北部多 2 倍多 一次是 7 月 4 25 日 长江三峡地区 江西 中北部 湖南西北部 和其他沿长江地段 降雨量比常年同期多 0 5 至 2 倍 一次是 7 月末 至 9 月上旬 长江上游 汉水流域 四川东部 重庆 湖北西南部 湖南西北部降雨量较常年同 期高出 2 3 倍 受降 雨影响 长江发生了第三次全流域性大洪水 7 月份长江中下潞主要 的洪量超过 1954 年 其 中宜昌站 121 5X10 m 比 1954 年多 45 10 m 汉口站 16 t 8 l0 ml 比 1954 年多 l2 10 m 长江上游地区的多次长时间的持续性强降雨 加之清江 汉江 和洞庭湖水系湘江 资水 沅江 澧水多次大洪水的相追 相加 相叠 鄱阳湖水系信江 修河 馓 河和抚河均超 1998 年 10 月 7H 收劲来稿 作者白世伟简舟一男 57 岁 1965 年毕业于四川大学物理系固体物 理专业 现任所长 研兜员 博士生导师 主要从事岩 702 岩石力学与工程 1998 年 历史高水位的 水坝型 顶托 造成泄洪缓慢 水位高居不下 是形成此 次长时间高水位的直 接原因 2 无序围垦 无章砍伐 导致生态环境恶化 水土流失 行 蓄洪能力减 弱 使得酿 成洪涝灾害的可能性加大 抗洪减灾的能力降低 据 195 年调查统计 r 长江流域的森林覆盖率为 22 水土流失面积 还只有 36 38x 10 kin21 到 1986 年 森林覆盖率只有 l0 水土流失面积增加到了 73 9dx10km 30 年 阿 森林覆盖率降低了 12 水土流失面积扩大 37 56x10 km 何况这 种情况继续发展 植被破坏的结果 必然导致水土流失的加剧 江水泥沙量的增加 河 床的淤积抬高 径流量 的减小和水位的增高 据统计 从 1949 1988 年的 40a 间 由于肆意 围垦和淤积 洞庭湖的 总面积由 4350km 减到了 2145km 鄱阳湖的湖面缩小了 1 5 湖北省 l066 个面积超过 0 5km 的湖泊只剩下了 300 个 湖泊面积减小了 6OOOkm 江苏省 湖面损失了 l600km 帅 a 阿 长江中下游的湖泊面积总共减少了 10OOOkm 相当原有湖 泊面积的 45 5 丧失了 35X19m 的蓄洪能力 几乎为在建三峡水库 1 63 倍的防洪库 容量 此外 严重的水 土流失 还使长江流域塘堰的总库容被泥沙淤积了一半以上 中小水 库淤积了库容的 l d 1 6 总之 生态环境的恶化 导致了 50Xl09m 的库容损失 相当于长江 沿线 d0 个分蓄区 的库容 所以说 这是造成长江流域洪涝灾害的又一重要原因 3 大堤设防标准偏低 堤防工程质量参差不齐 加之堤基地层复杂 又没有进行有针 对的加固处理 是形成漫溢和渗漏 管涌 掼堤的根源之一 据了解 大多数堤防的设计 是以当地多年的实地平均水位为标准进 行的 只有少数重 要干堤 是比照 1954 年的最高洪水位设计的 这也就是说 大多数堤 防防洪标准为 l0 20a 一 遇 重要干堤为 50 1O0a 一遇 万里长江 险在荆江 据荆江险要之最的监利县县志所记 r 全县 拥有堤防长 516 27 km 其中荆江大堤 d7 50km 长江干堤 96 65km 1990 年荆江大堤和 长江大堤的堤身断 面比 1949 年前分别增大 1 倍和 1 4 倍 堤顶高程分别增高了 3 4111 I 其中剂江大堤 堤顶 高程达 39 35 41 95m 长江干堤的堤顶高程有 52 5oA 超过 1954 年 当地实有最高水位 2111 以上 47 5 超过 l 2m 而 1998 年的最高洪峰水位监利站为 38 31m 比 1954 年高出了 1 25m 说明设防标准仍然偏低 M 此外 由于现有堤防大都是原有堤防通过逐年加筑培修形成的 层面 阿的整合和基底的 加固 一般都难到位 加之沿江二元结构地层的多变性和白蚁 螯虾 蛇类等动物穿凿和淘 挖等等 为堤防工程防洪挡水时产生脱坡 崩岸 掼 I l 提供了内在条 件 这是形成洪涝灾害 又一原因 d 高新技术投入不足 对险情隐患尚无准确可靠的预测预报手段 不能做到防范于末 然 出现险情全靠水来土挡的土办法处理 费工费时 延迟时机 从目前对付长江洪魔的对策 方法和技术看 大都属于历年防汛抗洪 中积累总结出来的 老办法 老技术 如全线布阵大兵团作战护堤的人海战术 I 坦表拉阿 式排队巡查与水下触摸 探测的土方法 苣险 水来土挡头痛治头 脚痛医脚 的土技术抢险等 等 这些方法 技 术 虽然行之有效 并且取得了一次又一次的成功 但大量耗费人力 物力和财力 而且还会 贻误时机 造成失误 在 1998 年 6 月 9 日至 9 月中旬的抗洪斗争中 现代高新技术成果 星云图一 水 位滇进模型 因特阿 的应用 使人们预先得知未来水情 f JT 心中 有数 赢得了宝贵的 第 l7 卷第 B 期白世伟等 长江中下游洪涝灾害的成因分析及防御 对策 71 3 时间 并对有限的库容实施了科学合理的错峰调度 避免了片面性 盲目性以及靠人车传递 情报资料的时间失误 取得了显着的经济与社会效益 但在防汛抗洪中 有些高新技术成果 如探地雷达 全球卫星定位技 术 GPS 回声测 量仪 井下摄影和 4 堵漏剂与丙凝等等虽为抗洪决策提供了一定的 依据 但是 由于缺乏对 堤防工程结构状态及其相关力学特性与加固处理效果的相应研究 尚未发挥出真正的作用和 效果 其主要原因是 1 科技工作者平时没能把高新技术在防汛抗洪中的应用提到应有 的位置 没有针对性 地开展相应的试验及应用研究 缺乏足够的技术与经验贮备 如对高 水位状态下 堤防工程 的渗透 散畏 管涌机理及其形成环境缺乏系统的研究 不敢胃然行 事 2 防汛抗洪 事关重大 防汛工程险情的探测诊断和抢险加固 要求 快速 敏捷 可 靠 不能有任何失误 风险大 科技人员有思想压力 不敢胃然进行尝 试推广 3 防汛抗洪 属公益性事业 专用技术和产品的应用范围有限 缺乏 支撑性投入 驱动 力不足 d 由于高新技术投入不足 既不能做到防患于未然 也不能实现快 速及时有效抢救 纵观历史肴现在 自公元前 185 年至 1911 年的 2096a 闻 共发生洪 灾 214 次 平均 10a 一 次 1921 年至 1949 年的 28a 间 共发生洪灾 11 次 平均 2 5a 一次 1990 年至 1996 年的 7a 间 共发生洪灾 5 次 平均 1 da 一次 可见 随着时间的推移 长江干 流洪灾发生的频数 在逐年增加 而且 越到现代 频率越高 发展势头令人担扰 如不及时 采取果断措施 必将 危及整个经济社会的可持续发展 带来不堪设想的恶果 总结过去想未来 在洪涝灾害一时难于根除的今天 进一步提高防汛 抗洪技能是必要 的 在面对 21 世纪 举步迈向以现代科学技术为核心的知识经济的 今天 要大力进行防讯抗 洪技术的创新 这也是我们科技工作者义不容辞的职责 2 对策与建议 从以上论述中不难看出 形成长江中下游洪涝灾害的原因 除气候异 常 集中降雨量大 之外 还与强调眼前的局部利益 无视流域规划 强 1Bj 改造自然 导 致流域内的环境恶化 水 土流失加剧 江河泥沙剧增 蓄洪能力锐减 堤防质量低下等因素密 切相关 为根除洪涝灾害 实现经济社会与生态环境的协调发展 国家提出了 标本兼治 根治水 患的 32 字指导原则 并作了相应的部署 但它的落实还需要一个很 长的过程 并非三年五载 所能 因此 防汛抗洪乃是不可忽视的长期任务 为改变当前被动防汛抗洪的局面 本着安全第一 常备不懈 以防为 主 积极抢险的 精神 为提高防汛抗洪技能 我们从岩土力学的观点与岩土工程稳定 的角度出发 提出了以 下科学防汛抗洪的对策与建议 1 长江干堤的分区 分段评价与归类研究即通过综合研究由各种技 术手段获得的堤 身 堤基 河床及邻近地层的资料 对长江中 下游沿线干堤的稳定性 和安全性分区段进行 评价和归类 将之分成加固治理和探测技术研究的紧急 重要 欢重 要和一般地段 为下一 步开展工作提供依据 2 长江干堤地层信息系统的建立与开发研究 即建立以岩土力学 工程地质理论以及 地层勘探资料为基础的沿江堤防工程体系浅部地层信息系统 704 岩石力学与工程 1998 正 3 长江干堤堤身 堤基险情的快速探测与诊断技术研究 即通过研 究力争在以后的洪 水灾害来临时 在各种重大险情出现之前 能在大范围内以低廉的成 本进行准确可靠的探测 和预警预报 提前采取防范响应 防患于未然 避免重大稳情的出现 4 长江干堤堤身 堤基险情的快速整治加固材料及相应处理技术研 究 即通过研究 使长江干堤已出现的险工险段和重要战略地段得到全面综合治理 和有效加固 在以后汛期来 临时 使可能出现的堤岸软化崩塌 散漫和管涌等险情可以快速加固 处理 疏导和封堵 I 可 能出现的溃口 崩岸等地段可以快速抢救和有效修复 沿线水毁工 程在灾后能得到有效恢 复 5 汛后水治工程建筑物的安全评价及整治对策研究 即建立水治建 筑物安全评价方 法 使沿线水毁工程在灾后能得到有效恢复 6 建立防洪工程专家系统 即建立防洪工程类别 工程险情评价 险 工险段治理对策 和洪水期阿险工险段排险措施等功能的系统 以便为政府有关部门 提供直观的资料系统和科 学决策依据 3 结论 从我们现有的基础和条件看 在有关部门的重视和