2024 世界水日·中国水周 | 防范山洪灾害 应对气候变化
添加时间:2024-03-25 09:31:44
来源:减灾中心 国际处
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3月22日,“世界水日”如期到来,“中国水周”(3月22-28日)也随之拉开序幕。今年“世界水日”的主题为“以水促和平”(Water for Peace),倡议各国推动涉水跨部门合作,促进社会繁荣;“中国水周”则号召“精打细算用好水资源,从严从细管好水资源”,以推动实现联合国2030可持续发展议程。为纪念世界水日和中国水周,宣传中国水利发展成就及其对世界水资源可持续发展的贡献,中国水科院再次推出年度“世界水日·中国水周”系列专题文章,介绍中国水科院在推动科技进步、支撑国家战略、服务民生发展、促进国际水事合作等方面的进展和成就,从防洪减灾、农村供水、水与卫生、水生态文明、水-粮-能纽带等视角,全方位展示中国水科院以水利科技创新创造,推动新质生产力发展,促进国家乃至世界和平与发展繁荣,致力构建人类命运共同体的“水科答卷”。今天推出首篇“防范山洪灾害 应对气候变化”。
面对已成为“新常态”的极端降雨和山洪灾害,我们必须加强对这些极端情况的预见和应对能力,切实构建起保护人民生命和财产安全的防护体系。中国水科院的“山洪灾害风险防控理论和技术创新团队”针对极端降雨和山洪防范中出现的“想不到、识不清、管不了”三大问题进行了研究,开展了关于极端降雨情景构建技术、风险隐患调查技术以及基于北斗系统的雨水情况监测设备的研究,以适应并有效防范应对极端山洪灾害。
如今,打破历史纪录、突破常规认知的极端暴雨和洪水灾害变得越来越常见。面对“我们所在地区会遭遇多大的降雨?”这一问题,中国水科院研究团队创新性地提出极端降雨情景构建技术,这项技术提供了预测本地极端降雨情景和风险评估的新途径,对制定关键基础设施保护标准等具有重大价值。
极端降雨情景构建技术的核心在于计算山区小流域短时间内可能发生的“最大降雨量”。这一技术包含三个主要步骤:
①区域降雨特征分类。通过分析长期降雨数据、蒸发量、不同时间段内最大降雨量平均值和标准偏差等水文气象指标,初步划分降雨相似区域。
②确定最大可能降雨范围。确定不同时间段内各场次降雨的最大降雨量分布,并计算不同集水区域的最大降雨量,以绘制最大降雨量与集水面积的关系图,以及所有降雨场次的综合范围。
③分配降雨时程。依据对防洪对象最不利的洪水类型(山区以峰高为标准,平原区以总量为标准)确定时程分布。
图1 山区小流域短历时“可能最大降雨”计算方法
近年的山洪灾害调查分析显示,因地形、河流走向、漂浮物携带,尤其是人类活动对河道的侵占,以及桥梁建设、跨沟路基等基础设施建设的影响,山洪发生过程中常伴随着漂浮物阻塞、桥梁堵塞和改道、路基决堤、泥石流积累提高水位等现象,造成灾害扩大、突变及复杂化。中国水科院研究团队将山洪灾害分为以下八种类型:暴雨-洪水-冲淹模式、暴雨-洪水-堵塞-壅淹模式、暴雨-洪水-溃决-冲淹模式、暴雨-洪水-上溃下堵-冲壅淹模式、暴雨-洪水-泥沙淤积-冲淹模式、暴雨-洪水-泥沙淤积-改道-淹没模式、暴雨-洪水-泥沙淤积-淹埋模式、暴雨-洪水-上溃下堵-泥沙淤积-冲壅淹模式。 在灾害分型的基础上,研究团队确定了山洪灾害中可能加剧受灾程度的风险隐患因素,包括跨沟道路或桥涵、盖板涵、塘堰坝、人类活动影响下的沟道和滩地占用、多水源汇聚区、狭窄沟道、急转弯沟道、低洼地区等。针对这些潜在风险隐患,研究团队提出了一套风险隐患调查技术方法。对于已识别的风险隐患,应该制定详细清单并纳入应急预案中,在降雨季节安排专人监控和预警,或事先预备长臂挖掘机等紧急救援设备,以便检测到异常情况或灾害迹象时能够迅速采取措施,及时转移群众,减少生命财产损失。
图2 山洪灾害风险隐患调查流程
极端降雨事件经常导致山洪灾害易发村庄“断电、断路、断通讯”。在海河流域“23·7”特大洪水期间,北京的门头沟、房山和昌平山区有342个村庄通信中断,成为茫茫洪水中的“信息孤岛”,给救援工作增加了难度。 针对现有山洪灾害监控和预警系统在极端条件下通信不畅的问题,中国水科院研究团队研发了基于北斗三号短报文的山洪雨水情遥测终端机。这种设备集成了公网和北斗通信系统,能够自动灵活地在不同系统间切换,能够收集多种数据,并扩展连接至更多设备。在极端环境下,该设备的数据发送成功率可达98%以上,克服了以往北斗二号短报文服务中的数据遗漏、报告延迟、功耗过高、易受干扰等问题。
从极端降雨的场景构建、山洪灾害链的分型与风险隐患的调查,到基于北斗系统的雨情遥测设备的应用,山洪灾害防治技术的发展不仅关乎科学技术的进步,更与广大山区人民群众的生命财产安全和社会稳定发展息息相关。山洪灾害防治技术的进步与完善,正是我们以水促和平、以水保平安、以水促发展的“水科答卷”之一。