降水灾害及雨洪控制利用.pdf

1Southeast University 2010.10降水灾害及应对措施本章内容：2城市内涝洪水、洪水灾害城市生命线研究新热点——雨洪控制利用泥石流3洪水、洪水灾害洪水广义地讲，凡是超过江河、湖泊、水库、海洋等容水场所的 承纳能力的水量剧增或者水位急涨的现象，统称为洪水洪水现象的出现，常会威胁到沿河、滨海、近海地区的安全 ，一旦洪水泛滥，并且对人类的生命和财产造成巨大的损失 ，如淹没家园、工厂、街区，造成流行性疾病等，我们称之 为洪水灾害洪水 灾害基本概念基本概况中国是洪水灾害发生最频繁的国家之一，从1970年到2005年之 间共发生127次水灾，仅次于印度的141次 中国平均每年有1亿1千多万亩农田遭受洪涝灾害，每年经济损 失在150亿~200亿元，占国民生产总值的1%~2%，占全年主要 自然灾害总损失的30%以上 今年（2010年）是我国继1954年、1991年、1998年大洪水之 后洪涝灾害相对较严重的一年 据国家减灾委统计，截至8月6日，今年洪涝灾害造成全国范围内 超过2亿人次受灾，1454人死亡，669人失踪，1347.1万公顷农作 物受灾，其中209万公顷绝收，因灾直接经济损失2751.6亿元。

例：8月19日成都暴雨48月19日成都暴雨成灾，数百房屋被淹5洪水、洪水灾害洪水的形成地球上 的水海洋河流湖泊地下水大气水冰川77％22%<1%97%3%水 循 环海陆表面的水分由于太阳辐射而蒸发进入大气 在适宜的条件下水汽凝结发生降水，其中大部分直接降落在 海洋中，另一部分水汽则被输送到陆地上空以降雨的形式降落 到地面 降落到地面的水或者通过蒸发和植物蒸腾返回大气，或者 渗入地下形成土壤水和浅层地下水，或者形成地表径流最终 注入海洋，或者通过河面和内陆湖面蒸发再次进入大气圈河流、湖泊中的水占不到淡水总量的1%，因此，地球上水的微小变动， 就可以产生巨大的洪水灾害6洪水、洪水灾害洪水的重要参数一场洪水 河流某断面流量从起涨至峰顶到退落的整个过程定量描述一场洪水的指标主要有：洪峰流量与洪峰水位，洪水总量与时段流量， 洪水过程线，洪水历时与传播时间，洪水频率与重现期，洪水强度与等级等在水文学中，常将洪峰流量（或洪峰水位）、洪水总量、洪水历时（或洪水过 程线）称为洪水三要素洪水三要素，通常用洪水过程线来表达洪水过程线是在普通坐标纸上，以时间为横坐标、流量（或水位）为纵坐标 所绘出的从起涨到峰顶再落回到接近原来状态的整个洪水过程曲线。

7洪水、洪水灾害洪水的重要参数洪水频率洪水频率 洪水要素（如洪峰流量或时段洪量）在已掌握洪水资料系列 中实际出现次数与总次数，常以百分率表示，如1%等通常 所说的洪水频率一般是指洪水累积频率P，其值越小，表示某 一量级以上的洪水出现的机会越少重现期重现期随机变量大于或等于某数值平均多少年一遇的年距重现期 （TP）等于频率（P）的倒数，即TP =1/P洪水重现期是指 某洪水变量（如洪峰流量或时段流量）大于或等于某一定数 值，在很长时间内平均多少年出现一次的概念如某一量级 的洪水的重现期为100年（俗称百年一遇），是指大于或等于 这样的洪水在很长时期内平均每百年出现一次的可能性这 是一种基于样本量的统计结果，不能简单理解为每隔百年就 会出现一次8洪水、洪水灾害洪水的分类根据根据 洪水洪水 形成形成 原因原因 分类分类在中低纬度地带，洪水的发生多由雨形成雨洪水可分为两 大类，暴洪是突如其来的湍流，它沿着河流奔流，摧毁所有 事物，暴洪具有致命的破坏力，另一种是缓慢上涨的大洪水 雨洪水雨洪水山洪山洪山区溪沟，由于地面和河床坡降都较陡，降雨后产流、汇 流都较快，形成急剧涨落的洪峰融雪洪水融雪洪水在高纬度严寒地区,冬季积雪较厚,春季气温大幅度升高时，积 雪大量融化而形成。

冰凌洪水冰凌洪水中高纬度地区内，由较低纬度地区流向较高纬度地区的河流（ 河段），在冬春季节因上下游封冻期的差异或解冻期差异，可 能形成冰塞或冰坝而引起溃坝洪水溃坝洪水水库失事时,存蓄的大量水体突然泄放,形成下游河段的水流急剧 增涨甚至漫槽成为立波向下游推进的现象冰川堵塞河道、壅 高水位，然后突然溃决时，地震或其他原因引起的巨大土体坍 滑堵塞河流，使上游的水位急剧上涨，当堵塞坝体被水流冲开 时，在下游地区也形成这类洪水9洪水、洪水灾害洪水的分类根据根据 洪水洪水 形成形成 原因原因 分类分类由于河湖水量交换或湖面大风作用或两者同时作用，可发生湖 泊洪水吞吐流湖泊，当入湖洪水遭遇和受江河洪水严重顶托 时常产生湖泊水位剧涨，因盛行风的作用，引起湖水运动而产 生风生流，有时可达5～6m,如北美的苏必利尔湖、密歇根湖和 休伦湖等湖泊洪水湖泊洪水天文潮天文潮海水受引潮力作用，而产生的海洋水体的长周期波动现象海 面一次涨落过程中的最高位置称高潮，最低位置称低潮，相邻 高低潮间的水位差称潮差加拿大芬迪湾最大潮差达19.6m,中 国杭州湾的澉浦最大潮差达8.9m风潮风潮台风、温带气旋、冷峰的强风作用和气压骤变等强烈的天气系统 引起的水面异常升降现象。

它和相伴的狂风巨浪可引起水位涨,又 称风潮增水海啸:是水下地震或火山爆发所引起的巨浪根据根据 洪水洪水 形成形成 等级等级 分类分类一般洪水一般洪水 重现期小于10年较大洪水较大洪水 重现期10～20年大洪水大洪水特大洪水特大洪水重现期20～50年重现期超过50年1 0洪水、洪水灾害洪水的灾害系统洪水灾害的洪水灾害的 形成必须具形成必须具 备两个条件备两个条件一是自然环境发生变异从而诱使洪水发生二是洪水影响地区有人类居住或者分布有社会财产，即有承 受灾害的客体在洪水强度相同的情况下，经济发展水平高但防抗灾害能力低的地区，洪 水灾害系统的危害程度就高；反之，在经济发展水平低但防抗灾害能力强 的地区，自然灾害的危害程度就低1 1洪水、洪水灾害防洪减灾工程措施非工程措施修堤筑坝、治 理河道、修建 水库和蓄水池、 修建排水系统 等洪水预报调 度系统洪水风险分 析和管理防洪减灾政 策与法规防洪措施1 2洪水、洪水灾害防洪减灾——三峡水利枢纽工程1 3泥石流泥石流沙石、泥土、岩屑、石块等松散固体物质和水的混合体在重 力作用下沿着沟床或坡面向下运动的特殊流体泥石流是介于流水与滑坡之间的一种地质作用，典型的泥石流由 悬浮着粗大固体碎屑物并富含沙石及粘土的粘稠泥浆组成。

泥石流一种灾害性的地表过程，经常突然暴发，来势凶猛，可携 带巨大的石块，并以高速前进，具有强大的能量，破坏性极大 泥石流经常发生在峡谷地区和地震、火山多发区，在暴雨期具有泥石流经常发生在峡谷地区和地震、火山多发区，在暴雨期具有 群发性 例如我国今年的舟曲泥石流灾害就发生于峡谷地区，而汶川泥石流 灾害发生于地震多发区，且均发生在今年暴雨普降期间1999年 ，委内瑞拉阿拉维山北坡大泥石流属于火山多发区，加勒比海岸6 座旅游城市同时被群发性泥石流冲毁，死亡3万余人，直接经济损 失100多亿美元基本概念基本特征在适当的地形条件下，大量的水体侵透山坡中的固体堆积物质， 使其稳定性降低，饱含水分的固体堆积物质在自身重力作用下发 生运动，就形成了泥石流形成过程1 4泥石流泥石流中固体物质的大小不一，大的石块粒径可在10m以上，小的 泥沙颗粒只有0.01mm，大小颗粒粒径相差1000000倍！泥石流中 固体物质的体积比例变化范围也很大，小至20%，大至80%，因此 泥石流的密度可以高达1.3~2.3t/m3粘性泥石流，“泥”少“石”多，固体物质占40%~50%，最高达80% 水不是泥石流的搬运介质，而是组成物质。

粘性泥石流稠度大，石 块呈悬浮状态，爆发突然，持续时间短，破坏力强 稀性泥石流，“泥” 多“石”少，以水为主要成分，粘性土含量少， 固体物质占10%~40%，有很大分散性其中水为搬运介质，石块 以滚动或跃移方式前进，具有强烈的下切作用稀性泥石流有时也 称为“泥流” 过渡性泥石流，“泥”和“石”的比例大体相当，由大量粘性土和粒径 不等的沙粒、石块组成泥石流的 成分和密 度泥石流的分类如果把泥石流中的固体物质叫做“石”，把含水黏稠泥浆叫做“泥” 的话，泥石流按其“泥”和“石”的相对比例，可分成三类：1 5泥石流地形、松散固体物质和水源条件泥石流的形成孕育泥石流的流域一般地形陡峭，山坡的坡度大于25°，沟床 的坡度不小于14°巨大的相对高差使得地表物质出于不稳定 状态，容易在外力触发（降雨、冰雪融化、地震等）作用下， 发生向下的滑动，形成泥石流地形松散 固体 物质泥石流流域的斜坡或沟床上必须有大量的松散堆积物，能为 泥石流的形成提供必要的固体物质作为泥石流主要成分之 一的固体物质的来源有：滑坡、崩塌的堆积物，山体表面风 化层和破碎层，坡积物，冰积物以及人工工程的废弃物等水源水不但是泥石流的重要组成部分，而且也是决定泥石流流 动特性的重要因素。

我国多数地区受东亚季风的影响，因 此夏季暴雨也是泥石流最主要的水源其次，其水源来自 冰雪融化和水库溃坝等1 6泥石流泥石流的形成泥石流活动分为三个过程： 形成形成—输移输移—堆积泥石流的形成、发展和堆积是地表 的一次破坏和重新塑造的过程泥石流最主要的触发条件是水体，在中 国水体主要来源是暴雨从泥石流产生 过程来看，连续的暴雨是造成泥石流的 自然原因，而乱砍滥发森林，破坏地表 植被，造成山体表面水土流失严重，是 酿成泥石流灾害的人为原因之一1 7泥石流泥石流的危害对居民点的危害：泥石流可以冲进乡村、城镇，摧毁房屋、工厂、企事业 单位及其他场所、设施，掩埋人畜，毁坏土地，甚至造成村毁人亡的灾难对交通系统的危害：泥石流可以直接埋没车站、公路、铁路；摧毁路 基、桥涵等设施，致使交通中断；还可引起正在运行的火车、汽车颠覆， 造成重大的人生伤亡事故对水利、水电工程的危害：重大的水利、水电工程常常建在山区，滑坡和 泥石流主要是冲毁水电站、引水沟渠及过沟建筑物，淤埋水电站尾水渠，以 及淤积水库、磨蚀坝面等对矿山的危害：主要是摧毁矿山极其设施、淤埋矿山坑道、伤害矿山人员、造 成停工停产，甚至使得矿山报废。

1 8泥石流山坡整治技术： 主要布置在泥石流流域水土流失严重的上游形成区，包括：①生态 修复措施， ②截流措施， ③谷坊工程 沟谷整治技术： 主要是指修建在泥石流流通段的各种类型的拦沙坝，其作用是防止 下切，稳定沟床和岸坡，对防治边岸滑坡崩塌的继续发展有明显效 果，同时可以起到拦蓄部分泥沙、平缓纵坡、减小泥石流规模的作 用 堆积区整治技术： 改造和利用冲积扇的重要工程措施，修建在泥石流下游的堆积区， 其目的是将泥石流按照人为的意愿进行排泻、导流和停淤，防止对 下游居民区、厂矿企业、道路交通等的危害监测、监测、 预报预报灾害治理灾害治理 技术技术量化风险评估(山泥倾泻危险、发生的频率、发生地点、灾害严重 程度、风险的可接受程度)，制订可接受风险标准，进行以防为主 的灾害风险管理体系危险性评危险性评 估和风险估和风险 管理管理水文观测方法泥石流断面观测技术监测系统泥石流的防治1 9泥石流泥石流的防治2 0城市内涝城市 内涝由于强降水或连续性降水超过城市排水能力致使城市内产生 积水灾害的现象基本概念基本概况造成内涝的客观原因是降雨强度大，范围集中降雨特别急的地方 可能形成积水，降雨强度比较大、时间比较长也有可能形成积水。

2010年入夏以来，南方地区发生汛情，部分城市遭遇强暴雨袭 击，引发城市严重内涝，100多个县级以上城市一度进水今夏，在一波接一波的暴雨侵袭之下，不少城市再度沦为“东方 威尼斯”，令人们不得不重新关注城市建设的“暗流”：我们的 城市排水系统为何如此脆弱？是规划跟不上发展，还是我们的城 市建设和管理存在深层次的矛盾？城市内涝到底应该如何防，怎 么治？2 1城市内涝城市内涝的形成城市气候变化，导致强降水事件增多; 城市发展，导致不透水面积增加; 排水管网落后，积水超过排放能力;。