辽河流域泥沙灾害预警系统的构建

梁振海 王心 辽宁省白石水库管理局 122000

辽河流域泥沙灾害预警系统的构建

梁振海 王心 辽宁省白石水库管理局 122000

通过对辽河流域泥沙和泥沙灾害形式的分析，提出以坡面与小流域侵蚀、产沙预警和河道泥沙输移、沉积与产沙预警体系为主体的辽河流域泥沙灾害预警系统的框架，以及通过预警系统的支持，制定防沙灾预案的主要问题。

泥沙；灾害；预警系统；预案；辽河流域

1 辽河流域泥沙与泥沙灾害

1.1 辽河流域概况

辽河是我国七大江河之一，流域总面积为219600km2。主要支流左岸有清河、柴河、范河等，属于流域内多水少沙地区；右岸有秀水河、养息牧河、柳河及绕阳河，均发源于西部黄土丘陵地区，植被较差，水土流失严重，属于流域内少水多沙地区。

辽河流域内洪水主要多发生在7、8月，具有北方河流暴涨暴落的特点。沙量年内分配比水量更为集中，约90%的沙量集中在6～9月，特别是7、8两月沙量占全年的70%左右。辽河上游山丘区水土流失严重，沙量以柳河为最大，其次为西辽河流域各河流，福德店以下东侧支流含沙量最少。［1］

1.2 辽河流域泥沙特点

1.2.1 输沙量大、侵蚀模数高

通过对我国主要江河流域主要水文站泥沙观测结果计算表明，辽河流域侵蚀模数位居全国主要江河流域的第三位，输沙量较大。而泥沙输移比则同黄河流域一样均为1[2]，表现出多泥沙河流的特点。

1.2.2 泥沙产生与输移方式复杂

从成因上来看，辽河流域泥沙的产生既有自然因素的影响，也有人为因素的诱发，风蚀泥沙与水蚀泥沙又相互交织在一起，泥沙输移过程相对复杂。科尔沁沙地全境几乎全部位于辽河流域内，沙地产生的风蚀泥沙的输移多发生于冬春季节，这一时期产生的风蚀泥沙落入辽河流域集水坡面，在夏秋季节又随水流输移运行。部分河流泥沙于下游河道沉积后，在冬春季节又从河道随风扩散，形成风蚀、水蚀交错进行的复杂泥沙输移方式。

1.2.3 泥沙灾害严重

泥沙灾害是辽河流域范围内最频繁、危害最严重的自然灾害之一。辽河流域泥沙灾害的形式主要表现在以下几个方面：（1）土壤侵蚀造成土地资源的损失与生态环境的恶化；（2）河道泥沙沉积减小了行洪能力，加剧洪灾的发生；（3）水库等蓄用水工程泥沙的沉积减少了工程的使用寿命和运行能力；（4）泥沙作为水质的污染源同时也能够携带农药、化肥、重金属等污染物对河流水质造成严重污染；（5）辽河河道沉积泥沙在冬春季节又成为风蚀泥沙的重要沙源。面对不断发生的泥沙灾害，尽管不断地增加对泥沙灾害防治工程的投入，但并不能从根本上避免灾害的发生。因此，只有在重视泥沙灾害防治工程建设的同时，加强泥沙灾害预警系统建设等非工程措施，才能更为有效地减轻灾害造成的损失。

2 坡面与小流域侵蚀、产沙预警体系构建

泥沙产生的危害是多种多样和广泛的，泥沙产生危害的形式取决于泥沙的数量和特性，而泥沙的数量和特性则受到侵蚀、输移和沉积过程的影响。坡面和小流域是泥沙灾害发生的起点，河道是泥沙灾害的延伸。

坡面与小流域侵蚀、产沙预警体系的构建需要从四个方面入手：（1）泥沙灾害危险区域的判别与调查；（2）坡面及小流域侵蚀、产沙监测体系的建立；（3）具有地方代表性的坡面及小流域土壤侵蚀量预测模型的构建;（4）基于GIS技术的坡面与小流域侵蚀、产沙预警系统的建立。以遥感数据和坡面、小流域水沙监测数据作为土壤侵蚀量预测的数据源，以GIS作为数据处理的基础工具，以地方性坡面与小流域侵蚀预报模型为技术核心，构建起坡面与小流域侵蚀、产沙预警系统。

目前，辽河流域坡面与小流域侵蚀、产沙预警体系构建面临的主要困难是观测场站数量少，覆盖面小，监测设备与技术手段落后，运行经费难以落实，远远满足不了监测工作的实际需要，因此，应加强观测场站的建设与管理，充分利用现代科技成果和信息技术装备观测场站。另外，作为坡面与小流域侵蚀、产沙预警系统技术核心之一的地方性土壤侵蚀预测模型的建立也不够完备，在很大程度上限制了对坡面、小流域侵蚀泥沙量的科学预测。

3 河道泥沙输移、沉积与产沙预警体系构建

河道泥沙预警体系的构建需从以下三个方面入手：（1）泥沙来源与来沙量预测体系；（2）河道水沙关系预测体系；（3）河道泥沙的沉积与存蓄变化预测体系。

辽河流域河道泥沙除少部分来自于流域上游的河道侵蚀外，其余多来自于坡面与小流域的侵蚀泥沙，也有部分泥沙是由冬春季节风蚀泥沙直接降落于河道内。因此，泥沙来源与来沙量预测体系同坡面与小流域产沙预警体系关系最为密切，同时，应充分考虑到坡面、小流域与河道泥沙传输的有效性。径流是河道泥沙输移的载体，通过现有水文站水沙观测资料，建立其辽河流域不同河段径流与泥沙之间的关系是河道水沙关系预测体系形成的核心。

关于河道泥沙沉积有三个关键性问题：河道泥沙存蓄量；泥沙存蓄与输移时间；沉积泥沙的空间分布。由于侵蚀与产沙之间数值差异的存在，泥沙的动态存蓄将是一个不可回避的问题。河道内存蓄泥沙动态变化的定量研究将会有助于估算泥沙存蓄与流域产沙之间的动态关系，并且可以对不同河段泥沙的存蓄特征进行比较与解释。辽河流域的泥沙沉积问题十分突出，对于河道泥沙沉积的预测需从来水条件、河堤工程宽度、河道地形等方面入手进行考虑。

表1 辽河干支流主要水文站多年平均实测水沙特征值

目前，辽河流域河道泥沙输移、沉积与产沙预警体构建存在的主要问题表现在以下几个方面：（1）现有水文站水沙监测体系的自动化观测与数据传输程度较低；（2）对流域内各河段水沙关系预测模型的建立不够完备；（3）对控制河道泥沙沉积与泥沙存蓄量变化的主要控制性因子的考虑深度不够。

4 制定防沙灾预案

辽河流域防沙灾预案制定的主要目标应以避免和减少人员伤亡，减轻灾害损失为主。应遵循贯彻以防为主，防抢结合，全面部署，保证重点，统一防沙，工程措施和非工程措施相结合的原则，尽可能调动全社会积极因素。防沙灾预案编制要因地制宜，结合辽河流域工程现状、社会经济情况，注意可操作性和实用性。实际操作中应注意四个方面的问题：（1）警戒方案。通过沙灾预警系统的灾前预报，制定出在沙灾来临之前不同程度的警戒方案，其中包括对民众的警报、对抢险物质和人员的准备与动员；（2）防抢方案。通过沙灾预警系统的临灾预报，制定出抢险人员、物质的具体配置方案；（3）撤离救生方案。通过沙灾预警监测系统的灾中监测与预报，制定出对预测严重沙害区的人、财、物进行转移的方案，同时制定出灾区人员居住、生活和卫生防疫等方案。

[1] 闫百兴，宋新山，闫敏华，等.辽河流域水资源演化趋势分析，水土保持通报.2000，20（6）：1-5.

[2] 李智广，刘秉正.我国主要江河流域土壤侵蚀量测算，中国水土保持科学.2006，4（2）：1-6.

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.08.003

梁振海，1972年出生，男，辽宁北票人，高级工程师，主要从事水库调度管理工作。

DOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2010.13.014