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从北江82·5大洪水灾探讨北江洪水的成因及对策
沈灿燊 吴洪杰
1 前言
广东处于亚热带季风区,南临南海,受西南和东南暖湿气流影响,加上台风侵袭,常发生大暴雨和特大暴雨,往往酿成巨大灾害。如1978年和1981年的湛江地区的大洪水,1976年的西江大洪水,1979年的西枝江大洪水,1982年的北江大洪水和1986年的韩江大洪水都酿成水灾。而在1915年西、北两江流域普遍降大暴雨,且受三角洲潮汐顶托,形成广东历史上淹没面积最大、时间最长、损失巨大的一次洪水,即为广东乙卯年大洪水。
广东暴雨按成因主要可分为西南气流或东南气流加上其它系统如南支槽云团、低槽等天气组合系统所形成的暴雨和台风所形成的暴雨两种。前者称为前汛,后者称为后汛。不同地区暴雨主要成因也有差异,如北江流域台风的影响较少,主要发生前汛暴雨;而韩江、东江、粤东和粤西区的小河都易受台风侵袭,有些地方是台风常经之地,加上地形阻截抬升,每成暴雨,故相对灾情较频繁。
为了探讨北江流域洪水灾害情况及其对策,现将1982年5月大洪水作为典型个例加以分析,以期深入探讨其暴雨形成机制和灾害原因。
82·5水灾发生后,由广东省科协组织、以谢汉祥同志为队长的考察队,进入灾区进行考察和调查,取得了大量的第一手资料,之后在新会举行了学术会议。本文作者参加了考察过程和学术会议,文内部分资料和数据都取自于考察队其他同志的考察报告和学术会议论文。
2 北江82·5大洪水灾的成因分析
大洪水的成因与形成暴雨的天气系统有关,幷且受下垫面条件的影响。北江流域为全国有名的暴雨径流中心之一,暴雨强度和降雨范围大,暴雨径流面积也较大。82·5大洪水形成主要有两方面原因。
2.1 北江流域的地形
北江流域大部分位于五岭以南,地形由西北向东南倾斜,在上中游处有三列东北和西北走向的弧形山脉,即蔚岭——大庚岭山脉、大东山——滑水山脉和螺殻山——九连山脉,其高度在580~1900m左右,滑水山脉在阳山、三坑、高田形成500~1200m等高线的袋形山地,袋口南向,这种地形使南来水汽流沿低谷长驱北上,遇山地被迫抬升成雨。另外,北江水系呈树枝状,大支流交汇点相隔较近,使洪水易于汇集而成灾。
2.2 天气系统
北江暴雨形成的天气系统有多种,82·5暴雨天气系统有3个方面的组合。
(1)暴雨前两广出现东高西低的气压场,东面副高十分稳定,且向西、北扩伸,而且西面的南支低压槽不断扩大,在850百帕处和地面都有显着的西南低压场,使东高西低德气压差不断增大,形成东南风风场,风速达4m/s以上,北江中下游8~12日都在吹强劲东南风,带来南海丰富的水汽。
(2)西南低压南移,在850百帕高度形成一支东南向的低压急流,且属准静止状态,急流轴附近的风速不断加强,西南风风速达15m/s,维持数日(9~12日),使西南方向的水汽大量进入北江流域。
(3)北江上游高空出现南支槽云团,中上游高空的冷平流高度日渐下降,压缩下部暖湿气流,接着出现副高加强和南支槽加强,槽后西北气流带来的小云团不断由西北入侵到清远一带,形成另一支的水汽来源。
三支输送水汽的气流中,地面的东南气流在北江中下游幅合,且不断进入滑水山的南面袋形山地,受迫抬升。西南低空急流也在附近幅合上升。西北入侵的高空南支槽云团则高度日趋下降,由于西北气流为冷平流,温度较低,因而形成了该地区高空的强烈对流,且清远、英德地区地面温度达85°~90.5℃,有较高的能量释放,使得本地区成为特大暴雨区,暴雨中心(袋形山地的清远、珠坑等地)24小时暴雨达600mm以上。另外,因北江东南岸为开阔的低丘,东南风带来大量水汽,无阻挡地进入山地后,沿高坡抬升,在500m等高线附近形成特大暴雨。
3 北江82·5大洪水的特点
这次大洪水是北江历史上罕见的一次特大洪水,其特点是:
(1)雨量大,时空分布集中。全流域暴雨时间为9~14日,但主要集中在10~12日,其雨量占全程暴雨量的80%左右。暴雨中心的分布主要集中在广宁江屯、滨江中下游、英德的大洞、大湾、横石塘和清远珠坑等地,中心最大雨量841mm,为该地区年降雨总量1/3强, 24小时最大雨量为675mm, 1小时最大雨量为122mm。清远站、珠坑站等地24小时和72小时雨量都超过千年一遇。
(2)山洪暴发、河流水位暴涨。从5月10日起,山洪暴发,各地水位起涨,12日出现峰值,时间很短,涨率很大。很多站点的洪峰水位都是建国以来最高的,如滨江珠坑洪峰水位33.55m(比1885年高出2.78m);绥江的四会为12.4m,是解放以来最高的一次;清远15.90m则是1910年以来的最大值;横石最大流量为1730 /s(比1968年的1500 /s还大),水位达23.56m,英德高道水位为34.1m(比乙卯年大洪水还高出0.54m);珠坑19小时内涨水11.7m,其中出现了30分钟涨高1.24m的记録(象山洪水升幅);清远从警戒水位涨到峰顶只花了2.5天(1968年大洪水为12天)。
(3)雨区普遍发生崩岗和泥石流。由于暴雨集中,强度大,造成暴雨中心地区山洪暴发,引起大面积的崩岗,局部地区甚至是几乎无山不崩。如英德大洞1.5万个山头,出现崩岗4万多处,面积达2.94万公顷;清远鱼坝崩岗占山地面积30%以上,崩岗所崩塌下来的大量泥土和石块等在洪水挟带下形成泥石流。据粗略统计,暴雨区泥石流带下的堆积物达1.2亿m3以上。以笔架山群为中心,北至鱼坝的风云,南至县城太和八片山,东至黄腾峡大雾山,西至秦皇公社的郭屋和车公洞,纵横30km,面积约900 的山区,都崩岗累累。
资料表明,崩岗程度和雨强关系最密切,严重崩岗区都在600mm等值线内,如表2。次严重的在400~500mm/h等值线内。在400mm/h以外则渐少,200mm/h外只有个别现象。
崩岗程度还与地质情况有关。最易发生崩岗群且面积大的为花岗岩风化殻区沙页岩次之,滑坡多在未风化的岩层之上发生(特别是在土层厚的的沙质红壤区)。石灰岩因土壤少且坚实,很少出现崩岗。 坡度情况对崩岗的发生也有重要影响,30°以下的山坡甚少崩岗滑坡,而坡度大于30°且山坡呈上陡下缓的,则上部多成崩岗。如位于暴雨中心的对坑,大于40°以上的山坡出现崩岗51处,30°~40°之间26处,30°以下10处,且多在上部崩滑。
这次大洪水崩岗的另一特点是,覆盖度较好的松、杉人工纯林的中幼林地,普遍发生严重崩岗。如英德大洞为重点林业区之一,有林地1.47万公顷,大部分都发生崩岗。经调查发现,发生崩塌的90%的地段为中幼纯杉树,且多为毁坏天然林后种植的。这次杉林崩塌30%以上,禾云一林场的6400公顷杉林崩塌了1/3。究其原因是新植的幼林扎根不深,且开垦的土层与未垦的土层形成两层密度不同的层次,山上暴雨倾泻,进入土层成表层流,在山腰以下喷出,使土层连林木整片倾泻而下。
(4)灾情损失严重。灾情严重的地区主要发生在高程650m以下地方,地势愈低灾情愈重。由于山洪挟带石砾、泥土及漂浮物,许多公路、桥梁、房屋、农田、发电站和水利枢纽为之摧毁,一些村落甚至被夷平,如英德大洞墟几乎被完全冲平。据统计,被黄泥沙石覆盖的农田约达11万公顷,覆盖厚度0.3~2m,个别地方达3m。受灾范围波及韶关、肇庆两地区(现为韶关、清远市和肇庆地区)14县市,179个公社,受灾人口达229万人,5个县城和数千个村庄被淹,57万多人被洪水围困,房屋塌达6万间,冲垮山塘水库750多宗,堤围201条,小电站138宗,桥梁647座,京广铁路42处被冲毁,总损失超过5亿元以上,仅清远县损失就接近3亿元(当年币值)。
4 不合理的措施加剧了洪水的灾害
4.1 森林毁灭性的砍伐和不合理的营造措施
全国的森林普遍都经受了1958年、1968年和1978年的三次大砍伐。广东省林木产地怀集县1978~1981年之间,荒山增加了2.1万公顷,森林覆盖率从1969年的50%下降至目前的38.9%,1976年全县森林耗量58万 ,至1980年耗量达84万 ,砍伐面积约达2.4万公顷,其中包括幼林0.17万公顷,疏林0.33万公顷,间伐0.73万公顷,山火0.93公顷,由于林木不大,用材消耗比为1:5.61。北江流域其他地区也有类似情况,从连县赤黎塘到怀集,沿途40多km,尽是荒山秃岭,即使是村落附近,也多是残林、次生林。
森林被大量砍伐,皆伐火炼,全垦全种(即大濠沟方式),林种单调,树种单一,林木结构不合理。1979年森林资源连续清查表明,怀集县现有林地中,用材林占76.6%,而用材林中又以中幼龄的松木林和杉木材占优势,中幼木占用材林96.3%。
森林覆盖率的下降,使森林对暴雨的截滞、土壤的保护和水源的涵养等功能被削减,加剧了水土流失和洪灾的危害。面积比例较大的大部分中幼林扎根浅,附着的土层薄,这次特大暴雨产生大量的表层流,使整片表土连同中幼林木一起崩塌,随流泻下,灾情惨重。
4.2 河道缺乏管理
由于水土流失,北江河道淤积日渐增加,使河道泄洪能力大大降低。以绥江为例,广宁县至仙溪口14km长的河段,近年来河床淤高80~100cm,部分河段淤高达200cm。广宁县广屯乡的河道河床也淤高达100cm。北江干流清远以下则沙洲累累,连年不断增高。
在河道沙洲上种植或围垦所形成的河障众多,情况也十分严重,如绥江在广宁县内有沙洲种竹1330多公顷,本已阻碍行洪,但一般洪水时还可以泄洪;70年代毁竹围田后,形成高堤使过水断面面积大大减少,大洪水时泄洪能力滞缓,水位抬高,加重了洪水威胁。
4.3 水利工程缺乏从防洪的角度去全面规划
这次洪水,虽然流域的骨干水利工程经受住考验,也有许多较大工程起了削减洪水作用,但各种小型水利工程,如大小山塘、小水库、小水电站及小水坝等,却几乎全部被冲毁。原因是这些小型水利工程只考虑灌溉和发电,没有注重防洪的设计。例如径口枢纽的闸坝,原设计24孔,每孔净宽5m,闸孔过水净高仅为3.5m左右,这次由于滨江带下大量的树干、树枝等漂浮物,积压在闸门孔,使洪水无法排泄而决坝;又如船径地区的截洪渠上修筑了有妨碍排洪的渡槽,最后也发生溃缺。在一些地方沿河筑陂坝过密集,只考虑枯季尽快引满,而洪水一到,影响泄洪,常沿侧坡改道,加大了灾情,再加上多数工程年久失修,堤围蚁穴成灾,更易冲垮。
另外,客观上暴雨中心区的水库防洪能力不够,中下游总库容约25亿m3,82·5大洪水时,因前期雨量蓄满,只截洪5亿m3,仅占本次洪水的6%,也是洪灾加重的重要原因。
5 北江洪水对策
82·5北江洪灾给国家和人民带来重大损失,这次特大暴雨的灾害虽无法避免的,但我们若平时加强防洪防灾措施,未雨绸缪,是可以减轻洪水的危害的。根据上述分析,结合82·5洪灾的情况,为吸取教训,本文提出如下建议与对策:
5.1 作防洪的全流域规划
在瞭解暴雨分布情况下,对常出现暴雨中心的地区,尤其是在清远、珠坑等的袋形山地地区,各种水利工程都应考虑防洪、减洪的特别措施。同时结合流域规划,加强水土保持建设,具体内容为:
(1)育林建林
在总体发展规划许可的条件下,应尽量增加森林面积,进行森林水文规划,对森林的位置、高度以及森林类型、树种等等,结合防洪进行统筹规划。在暴雨中心,以降低洪峰量为目的,应种植根深、叶茂、干大的树种,初期不要考虑用材林和柴薪林,其它地区则因地制宜,合理种植,严禁毁林和全垦全种等。
(2)做好土地利用规划,有计划地改进耕作方式和耕作技术
在暴雨中心地区,禁止顺坡开垦,最好种植多层林木(乔、灌、草)。实在需要开垦时应作梯田,并加石埂和设有良好的排水沟。其余地区凡导致水土流失的耕作方式,都一律禁止。
(3)作好城镇乡村居民点的统筹布局。
在山洪暴发区及暴雨汇集区,应严格控制村落、圩镇的发展规模。这次洪灾严重者都发生在地形低洼区,应引起足够重视。在山区,历史上常发生阵性暴雨的高山一侧,也不宜建圩镇、村落,以期能最大限度地避免人民生命财产的损失。
5.2 水利工程建设应符合防洪规划
在暴雨中心区的一切水利工程,应符合泄洪的要求和全流域的水利规划布局。适当兴建大中型水库以加强蓄洪、滞洪能力。应按不同雨量区采取不同的工程措施,特大暴雨区更应加大安全排洪的能力,平日灌溉,蓄水、发电等工程管理也应结合防洪排洪来安排,多吸取国内外这方面的经验作为参考。
5.3 重视河道管理
在重要河段挖沙以加深河槽,或研究以水攻沙的排沙技术。各部门都要根据排洪防洪的重要性,主动遵守国家颁布的水法,凡是河障或影响泄洪的工程或建筑,都应拆掉或改建,总体建设要一盘棋,以人民生命财产为重,加筑必要的防洪大堤,以免发生巨大损失。也应利用芦苞涌和西南涌的排洪能力,减轻北江洪水威胁。
5.4 加强报汛系统建设
从历史上分析,北江大洪水多在前汛期,且有其周期规律。应加强报汛系统建设,搞好洪水、天气预报。利用北江现有先进的自动化报汛系统,提高预报的预见和准确率,并进行洪水长期预报的理论分析和尝试。
5.5 组织科学队伍,加强对策研究
北江82·5洪灾已过了8年,但北江洪水对策的研究还不够充分,建议组织科学队伍,不断继续深入研究暴雨区的崩岗、泥石流问题,找出防止或减轻的方法。并加强研究暴雨天气的机理,制定切实可行的流域防洪规划,与总体开发规划结合,使北江再遇特大暴雨时,洪灾得以避免或减轻。
(原载:中山大学学报,自然科学版,1991。)