降雨和徑流變化特征及旱澇事件應對研究
——以XX省為例

王瑤瑤

合肥工業(yè)大學 土木與水利工程學院，安徽合肥 230009

在全球氣候變化持續(xù)異常的背景下，我國各個省份降雨和徑流的空間分布與年際變化差異不斷增大，從而增加了干旱和洪澇自然災害的發(fā)生概率。我國是農業(yè)大國，干旱和洪澇必然會降低農業(yè)經濟收益，造成農業(yè)經濟損失[1]。考慮到每年都會發(fā)生不同程度的干旱和洪澇自然災害，各個省份可以強化對降雨和徑流變化特征的分析，以此揭示和總結極端降水和區(qū)域干旱發(fā)展規(guī)律，為防范干旱和洪澇自然災害提供參考信息，切實降低自然災害發(fā)生率，同時提高區(qū)域水資源合理分配率。

1 XX省典型降雨變化特征分析

1.1 數據來源

選擇XX省1970—2020年5個氣象站點的降水數據為典型降雨變化特征分析數據，分別命名為站點A、站點B、站點C、站點D、站點E。

1.2 總體降雨變化特征

1.2.1 年代變化特征 XX省降雨年代變化統計見表1。

表1 XX省降雨年代變化統計表mm/年

通過表1，可以總結XX省降雨年代變化特征如下：XX省降雨變化與年代有一定關系，例如，相較于20世紀70年代，20世紀80年代降雨量總體下降。但是不同年代的降雨量變化幅度不大，具體表現為各個年代降雨量與年平均降雨量相比，均無巨大的數值差異，最大差異為76.33 mm/年。

1.2.2 季節(jié)變化特征 受到地形因素的影響，XX省降雨量的季節(jié)變化較為顯著，各個季節(jié)降雨量統計見圖1。

通過圖1可以總結XX省降雨季節(jié)變化特征如下：超過50%的降雨集中在夏季，夏季為雨季；春季降雨量和秋季降雨量較為均衡，占比約為17%～24%；冬季降雨量最少，僅占比2%左右，冬季為旱季。

圖1 XX省各個季節(jié)降雨量統計圖

1.3 降雨空間分布特征

1.3.1 季節(jié)分布特征 XX省降雨各個季節(jié)分布變化趨勢統計見表2。

表2 XX省降雨年代變化統計表mm/10年

通過表2可以總結XX省降雨季節(jié)分布特征如下：在春季、夏季、秋季3個季節(jié)，各個站點的降水量在10年內均呈減少趨勢，并且減少趨勢較為顯著，春季的減少率在7.13%～0.08%之間，差距較大；夏季的減少率在7.70%～0.56%之間，差距較大；秋季的減少率在3.15%～0.29%之間，差距相對較小。在冬季，站點A、站點B的降水量在10年內均呈增加趨勢，增加率差距較小；站點C、站點D、站點E的降水量在10年內均呈減少趨勢，減少率差距較小，總體變化趨勢較為平緩。

1.3.2 降水日數變化特征 XX省降雨降水日數變化趨勢統計見表3。按照雨量劃分標準，0～10 mm/d為小雨，10～25 mm/d為中雨，25～50 mm/d為大雨，＞50 mm/d為暴雨。

表3 XX省降雨年代變化統計表mm/50年

通過表3可以總結XX省降水日數變化特征如下：除站點B中雨日數、大雨及暴雨日數外，其余站點的小雨日數、中雨日數、大雨及暴雨日數及總降雨日數均呈減少趨勢，減少率在-0.03%～-13.52%之間，差距較大。

2 XX省典型徑流變化特征分析

2.1 數據來源

選擇XX省2個水文站的徑流數據為典型徑流變化特征分析數據，分別命名為站點F、站點G。站點F流域面積為40 200 km2，于1932年成立，能夠提供90年的徑流數據。站點G流域面積為43 200 km2，于1940年成立，能夠提供82年的徑流數據。

2.2 徑流量年際變化

據分析數據顯示，站點F的平均年徑流量為13.92億m3，年徑流量整體呈下降趨勢，超過平均年徑流量的有40年，低于平均年徑流量的有50年。

站點G的平均年徑流量為14.61億m3，年徑流量整體呈下降趨勢，超過平均年徑流量的有32年，低于平均年徑流量的有50年。

2.3 徑流量突然變化

站點F以1974年徑流量最大，為36.21億m3；以1986年徑流量最小，為3.11億m3，兩者相差33.10億m3。

站點G以1973年徑流量最大，為37.33億m3；以1985年徑流量最小，為6.21億m3，兩者相差31.12億m3。

可見站點F、站點G徑流量最大的年份、徑流量最小的年份較為相近，這主要與人類活動相關，常見的活動類型包括工業(yè)用水、農業(yè)用水、水利工程等。凈徑流量也受到了降雨量影響，這一點可以通過20世紀80年代降雨量低于20世紀70年代佐證。

3 XX省旱澇事件應對預案設計

3.1 制定數字應急預案

首先，需要明確數字應急預案制定依據，其中，旱澇事件應對政策和準則能夠為預案制定提供指導思想，法律條款能夠為預案制定提供法律依據，業(yè)務范圍、行政范圍、地理范圍能夠為預案制定提供適用范圍界定[2]。

其次，需要做好數字應急預案準備。例如，明確各個職能部門需要承擔的旱澇事件應對工作和責任義務，明確交通運輸設備、救援設備、防護設備、醫(yī)療設備、生活保障設備、救援隊伍等應急資源類型、規(guī)格、數量，明確不同等級數字應急預案的啟動條件[3]。

再次，需要明確數字應急預案響應，明確各個職能部門的報警程序，確保各個部門能夠及時向上級部門匯報旱澇事件發(fā)生現場的實時信息；明確應急專業(yè)小組、突發(fā)事件領導小組、救援隊伍人員構成和責任義務；明確報警信息、緊急公告的發(fā)布途徑、內容要求；明確應急人員在應急工作中應當穿戴的防護設備、撤退標準、程序[4]。

最后，需要做好數字應急預案善后，上述預案制定分析均從旱澇事件應對整體角度出發(fā)，需要具體職能部門結合具體突發(fā)事件類型、嚴重程度、緊急程度等實際情況做出針對性調整，從而完善數字應急預案細節(jié)。

3.2 構建應急預案數據庫

應急預案數據庫是旱澇事件數字應急預案實施的基本保障[5]。通過應急預案數據庫，各個職能部門能夠在設計和實施數字應急預案的過程中合理整合預案數據信息。一方面，能夠有效檢驗實施預案效果；另一方面，能夠合理應用預案數據信息，為后續(xù)預案設計和實施提供數據信息支持。

為了解決應急預案數據庫中的數據儲存問題，現圍繞數字應急預案設計三層數據庫儲存結構[6]。第一層為數字應急預案基本層，包括預案編號、預案名稱、預案類型、預案編制日期、預案審核日期、預案審批日期、預案實施日期。第二層為江河數字應急預案基本層，包括預案編號、河流名稱、預案一級要素、預案二級要素；城鎮(zhèn)數字應急預案基本層，包括預案編號、城鎮(zhèn)名稱、預案一級要素、預案二級要素；水庫數字應急預案基本層，包括預案編號、水庫名稱、預案一級要素、預案二級要素。第三層為江河數字應急預案特征層，包括預案編號、河流名稱、控制站點、特征屬性名稱、特征水位、特征流量、淹沒情況、應急預案、指揮程序；城鎮(zhèn)數字應急預案特征層，包括預案編號、城鎮(zhèn)名稱、控制站點、特征屬性名稱、特征水位、特征流量、淹沒情況、應急預案、指揮程序；水庫數字應急預案特征層，包括預案編號、測站編號、測站名稱、特征屬性名稱、特征水位、特征流量、淹沒情況、應急預案、指揮程序。

3.3 實施數字應急預案

實施數字應急預案需要對第二層中的預案一級要素、預案二級要素進行提取與分級[7]。

江河數字應急預案一級要素包括總則（編制目的、編制依據、工作原則）、河流基本情況（流域內氣候特點、河道防洪指標、水文及測報）、重大險情分析（重大險情、險情危害）、險情監(jiān)測報告（險情監(jiān)測及巡視、險情上報及通報）、預防預警機制（預防預警信息、預防預警行動、河道洪水預警）、應急預案啟動（I級應急響應、Ⅱ級應急響應、Ш級應急響應）、應急調度（應急調度措施、轉移保障）、應急保障（應急保障指揮機構、搶險隊伍、通訊保障）。括號內為每個預案一級要素對應的部分預案二級要素。

城鎮(zhèn)數字應急預案一級要素包括總則（編制原則、適用條件、編制原則）、工程概況（水庫流域概況、水庫上下游水利工程基本情況、水情水工監(jiān)測及預報調度）、應急組織保障（信息傳遞和報告、決策制定與執(zhí)行、救災防疫保障）、應急措施（險情監(jiān)測和巡視、超標準洪水應急搶險措施、人員轉移應急措施）[8]。

水庫數字應急預案一級要素包括總則（編制目的、工作原則、適用范圍）、城市概況（地理位置、洪澇風險、重點防護對象）、組織體系與職責（應急保障指揮機構、辦事機構、單位職責）、預防與預警（預防預警信息、預警級別劃分、主要防御方案）、應急響應（應急響應總體要求、應急響應分級與行動、主要應急響應措施）、應急保障（通信與信息保障、搶險與救援保障、社會動員保障）、后期處置（搶險物資補充、水毀工程修復、保險與補償）、附則（名詞術語定義、獎勵與責任追究、預案解釋部門）。

3.4 構建洪澇事件預警流程

預警流程設置只針對洪澇災害，不針對干旱災害，因為干旱災害不滿足緊急事故預警條件。

3.4.1 確定預警對象 縣級預警系統預警對象主要為鄉(xiāng)鎮(zhèn)，預警信息內容包括山洪警報、撤離指令。鄉(xiāng)鎮(zhèn)預警系統預警對象主要為轄區(qū)村組及住戶，預警信息內容包括山洪警報、撤離指令[9]。村組預警系統預警對象主要為轄區(qū)住戶，預警信息內容包括山洪警報、疏散指令。

3.4.2 明確預警流程 縣級預警系統報警流程如下：預警平臺通過燈光和語音提示工作人員接收山洪警報，工作人員核對山洪警報準確無誤后，通知防汛指揮部。防汛指揮部需要確定預警級別及其范圍，隨后發(fā)布山洪警報。

鄉(xiāng)鎮(zhèn)預警系統報警流程如下：工作人員接收到縣級預警系統山洪警報后，需要向轄區(qū)村組和住戶及時發(fā)布山洪警報、撤離指令，并且向上級部門匯報預警執(zhí)行情況。

村組預警系統報警流程如下：工作人員接收到鄉(xiāng)鎮(zhèn)預警系統山洪警報后，需要向轄區(qū)住戶及時發(fā)布山洪警報、撤離指令，并且向上級部門匯報預警執(zhí)行情況。

3.4.3 選擇預警方式 縣級預警系統應用的預警方式主要為電話、短信、傳真，必要情況下，可以越過鄉(xiāng)鎮(zhèn)預警系統，直接向村組預警系統發(fā)送預警信息。如果通信設備由于洪澇災害受損不能實現信息傳輸，還可以通過海事衛(wèi)星電話進行預警[10]。

鄉(xiāng)鎮(zhèn)預警系統應用的預警方式主要為電話、調頻廣播，有光纖專線直接與縣級防汛指揮部相連，當常規(guī)通信由于洪澇災害受損而不能實現信息傳輸，還能夠通過海事衛(wèi)星電話進行預警。

村組預警系統應用的預警方式主要為手搖報警器、調頻廣播、高音喇叭、對講機、銅鑼、人力傳遞，需要確保預警信息能夠傳遞到每家每戶。

4 結束語

XX省典型降雨變化特征歸結如下：降雨變化與年代有一定關系，但不同年代的降雨量變化幅度不大；降雨季節(jié)變化較為顯著，夏季為雨季，冬季為旱季；降水量在10年內均呈減少趨勢；總降雨日數均呈減少趨勢。XX省典型徑流變化特征歸結如下：年徑流量整體呈下降趨勢；徑流量突然變化與人類活動和降雨量有關。基于上述典型降雨和徑流變化特征，可以按照制定數字應急預案、制定應急預案數據庫、實施數字應急預案、構建洪澇事件預警流程的步驟設計旱澇事件應對預案，以便有效防范、科學應對旱澇事件，盡量減少旱澇事件造成的人員傷亡和經濟損失。