許 旺

（水發(fā)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

淮河流域山東省臨沂市重點(diǎn)平原洼地治理工程位于沂、沭河流域及中運(yùn)河流域內(nèi)，區(qū)內(nèi)河流眾多，河網(wǎng)密布，其中沂河為臨沂境內(nèi)最大的山洪河道，沭河為臨沂境內(nèi)第二大河，也是臨沂地區(qū)的山洪出境河道，中運(yùn)河流域位于臨沂市南部、郯城縣西部和蒼山縣絕大部分及費(fèi)縣小部分地區(qū)。其中全部蒼山境內(nèi)河道、郯城境內(nèi)的武河和黃泥溝、羅莊區(qū)境內(nèi)的南涑河和陷泥河均屬于中運(yùn)河水系，臨沭縣境內(nèi)的全部河道和河?xùn)|區(qū)境內(nèi)的湯河為沭河水系；其它河道均為沂河水系。

1 研究區(qū)氣象地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 氣象水文特征

1）降雨量分配特性。研究區(qū)域區(qū)洪水主要由暴雨形成，洪水發(fā)生季節(jié)與雨季相一致，一般在7～8月份，汛期一般90 d左右，最長達(dá)120 d，最短僅有30 d左右。由于7、8月份暴雨多、強(qiáng)度大，洪水來勢猛，而該地區(qū)地勢低洼，河道渲泄能力不足，極易發(fā)生洪澇災(zāi)害。

2）降雨量地區(qū)分布特征。臨沂市北部為沂蒙山區(qū)，南部為沂沭河下游沖積平原。受自然地理與氣候等因素影響，年降雨量地區(qū)分布特征是：東大西小，南大北小，具有從東南向西北遞減趨勢。根據(jù)臨沂市各地降雨量分布情況，按照全國劃分的五大類型地帶，全市有3/5左右的地區(qū)屬于濕潤帶，其余為過渡帶，工程區(qū)內(nèi)郯城、蒼山、羅莊、蘭山、河?xùn)|、臨沭6縣（區(qū)）多年平均降雨量均在800 mm以上，全部屬于濕潤帶。但該區(qū)降雨量主要集中在夏秋季節(jié)，變率較大，具有過渡帶的特點(diǎn)，易受洪澇災(zāi)害威脅。

3）降雨量年際、年內(nèi)變化特征。臨沂市降雨量年內(nèi)分配很不均勻，全年降雨量主要集中在6～9月份，約占全年降雨量的75%左右，其中50%又集中在7～8月份，最大月降雨量大都集中在7月份，區(qū)內(nèi)雨季較短，雨量集中，春旱夏澇嚴(yán)重。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

1）工程地質(zhì)。臨沂市北部為沂蒙山區(qū)，南部為沂沭河下游沖積平原。工程區(qū)位于沂沭深斷帶丘陵、剝蝕平原區(qū)及魯中南塊隆中低山區(qū)的南端，屬于臨沂—郯城—蒼山剝蝕堆積平原區(qū)。就整個(gè)地勢而言，自北向南傾斜，區(qū)內(nèi)最高海拔高度為吳坦河上游的傳經(jīng)山，海拔高度為232 m，其次為臥牛山，海拔高度為224 m，大蒼山海拔高度為181.2 m。流域內(nèi)地貌形態(tài)主要以沖積平原及河谷地貌為主。

2）水文地質(zhì)概況。沂沭河平原區(qū)，臨沂一帶為山前沖、洪積傾斜平原，巖性為粗砂、礫石，蒼山一帶為細(xì)粉砂，向南漸變?yōu)闆_積亞砂土、湖積亞黏土夾薄層粉砂或黏土夾砂姜。兩河流域區(qū)水系較為發(fā)育，各河流間地勢低，地下水與地表水關(guān)系密切，流向復(fù)雜，總體流向由西北部和東部分水嶺流向平原區(qū)。主要地下水類型為孔隙水、裂隙溶洞水，前者賦存于第四系松散堆積物中，后者賦存于基巖裂隙溶洞中。

2 淮河流域洪澇災(zāi)害時(shí)空分布特征

為了進(jìn)一步研究臨沂市淮河流域洪澇災(zāi)害的時(shí)間分布特征，對1961—2006年的年降雨量作小波變換，結(jié)果見圖1所示。可以看出，在流域徑流演變過程中，21～32年的時(shí)間尺度最大，表明時(shí)間尺度最明顯。10～20年時(shí)間尺度的周期性變化次之，其他時(shí)間尺度的周期性變化較小。

圖2 小波系數(shù)模的等值線圖

圖1小波系數(shù)等值線圖

圖1 是小波系數(shù)實(shí)部的等高線圖，其中橫坐標(biāo)是時(shí)間（年），縱坐標(biāo)是時(shí)間尺度，圖中的等價(jià)為正時(shí)，意味著降雨量相對豐富。當(dāng)為負(fù)時(shí)，意味著降雨量減少，并用虛線繪制。從圖1中可以清楚地看到降雨演變過程中存在的多時(shí)間尺度特征。由圖1可知，在流域降雨演變過程中，存在3種類型的周期性變化模式，即21～32年，10～20年和3～9年。其中，在21～32年尺度上出現(xiàn)了枯—豐交替的兩次震蕩；在10～20年時(shí)間尺度上存在4次震蕩。同時(shí)，可以看出，上述兩個(gè)尺度的周期性變化在整個(gè)分析期間非常穩(wěn)定，具有全局性；而3～9年尺度的周期變化，在1970～1985年表現(xiàn)的較為穩(wěn)定[1]。

小波系數(shù)的模值是對應(yīng)于時(shí)域中不同時(shí)間尺度的變化周期的能量密度分布的反映。系數(shù)模值越大，相應(yīng)時(shí)間段或比例的周期性越強(qiáng)。從圖2

小波方差圖反映了徑流時(shí)間序列的波動(dòng)能量隨尺度a的分布。它可用于確定降雨演變過程中存在的主要循環(huán)。研究區(qū)降雨的小波方差圖有三個(gè)不同的峰值（見圖3），它們依次對應(yīng)16年，26年和6年的時(shí)間尺度。其中，最大峰值對應(yīng)16年的時(shí)間尺度，表明16年的時(shí)間最強(qiáng)，是研究區(qū)年降雨量變化的第一個(gè)主要時(shí)期；26年的時(shí)間尺度對應(yīng)于第二個(gè)峰值，這是徑流變化的第二個(gè)主要時(shí)期，第三個(gè)峰值對應(yīng)于6年時(shí)間尺度，這是研究區(qū)降雨的第三個(gè)主要時(shí)期。這表明上述三個(gè)波動(dòng)周期控制了整個(gè)時(shí)域降水的變化特征。

3 淮河流域洪澇災(zāi)害主要影響因素分析

3.1 研究區(qū)域主要災(zāi)情統(tǒng)計(jì)

圖3 小波方差圖

由于1194—1855年黃河長期奪淮的影響，淮、沂、沭、泗下游入海河道全部淤廢，魯西南等廣大平原的排水河道，也因黃河的屢次泛濫，淤塞破壞，導(dǎo)致整個(gè)流域的水系統(tǒng)無序化。上游和中游的雨水難以排放，下游入海不順暢，洪水災(zāi)害持續(xù)多年[2]。據(jù)歷史資料統(tǒng)計(jì)，1855—1949年的95年中，山東淮河流域內(nèi)河發(fā)生洪澇災(zāi)害有62年次，平均1.53年一次，以1911、1947年最重，成災(zāi)州縣占州縣總數(shù)的85%和82%；黃河決溢發(fā)生洪災(zāi)30余年次，以1855、1935年最重，成災(zāi)州縣占州縣總數(shù)的50%。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在1949—2005年的56年間，洪水發(fā)生了33次，平均每年為1.69次。該流域年平均災(zāi)害面積占耕地面積的11.2%，最高為66.8%。受災(zāi)害影響的地區(qū)是20世紀(jì)50年代最大的地區(qū)，占耕地面積的16.4%。

圖4為臨沂市淮河流域受災(zāi)面積統(tǒng)計(jì)，從圖中可以直觀的看出受災(zāi)面積較大的年份分別為1963、1974、1990、1991、1993、2005 年，與臨沂站1961—2006年降雨量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對比不難發(fā)現(xiàn)這些年份降雨量都比較大，說明洪澇災(zāi)害主要原因由降雨引起，對研究區(qū)域降雨趨勢預(yù)測及研究有重要意義[3-4]。

圖4 臨沂市重點(diǎn)平原洼地歷年洪澇災(zāi)害統(tǒng)計(jì)

3.2 淮河流域洪澇災(zāi)害特點(diǎn)

1）災(zāi)害頻繁，受災(zāi)面積大。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，山東省淮河流域受災(zāi)較為嚴(yán)重的有1954、1956、1957、1963、1970、1974、1984、1990、1993 和 2003 年，多年平均受災(zāi)面積27.22萬hm2，且每3～5年就發(fā)生一次大的澇災(zāi)。

2）洪澇災(zāi)害并發(fā)，因洪致澇現(xiàn)象明顯。流域內(nèi)平原區(qū)地勢低下，河道泄流能力小、排水困難，洪澇相互影響，因洪致澇的現(xiàn)象非常明顯。1954、1957、1963、1991、2003 等年份發(fā)生的洪水致使區(qū)內(nèi)的澇災(zāi)相當(dāng)嚴(yán)重。由于河道行洪，田間澇水無法排出，形成“關(guān)門淹”。

3）洪澇損失嚴(yán)重，影響大。流域內(nèi)平原區(qū)的耕地較多，人口密集，而洪水峰高量大，地勢平緩，洪水持續(xù)時(shí)間較長，因此，一旦發(fā)生澇災(zāi)，經(jīng)濟(jì)損失非常嚴(yán)重。由于平原區(qū)是山東省的糧食主產(chǎn)區(qū)，澇災(zāi)對人民群眾生產(chǎn)、生活產(chǎn)生極大地影響，嚴(yán)重影響了社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

3.3 致災(zāi)原因分析

淮河流域重點(diǎn)洼地受地理位置、氣候及工程條件的影響，使洼地澇災(zāi)的產(chǎn)生有多種形式：

1）該地區(qū)汛期容易發(fā)生集中性暴雨。一般情況是第一次暴雨后，土中水份已經(jīng)飽和，到第二次、第三次暴雨時(shí)，地面積水劇增，加上河道水位猛漲，排水不及時(shí)就造成嚴(yán)重的內(nèi)澇災(zāi)害。

2）內(nèi)部排水系統(tǒng)尚未完善，河道淤積，建筑物毀壞，排澇標(biāo)準(zhǔn)低，排水系統(tǒng)功能不夠完善。

3）沿湖、沿運(yùn)低洼地帶建有控制建筑物，汛期河、湖遇中、小洪水時(shí)，水位就高出地面，而且時(shí)間一般長達(dá)2～3個(gè)月，雖可拒外河水倒灌，但當(dāng)?shù)赜晁涂退疅o法自排。

4）工程管理設(shè)施落后，湖洼地區(qū)的水情、工情、災(zāi)情信息采集能力非常薄弱，不能夠?yàn)楣こ坦芾硖峁┯辛Φ募夹g(shù)支持。

總之，通過對臨沂市淮河流域受災(zāi)面積進(jìn)行分析可知，受災(zāi)面積較大的年份分別是1963、1970、1974、1990、1991、1993、2005 年與年降雨量數(shù)據(jù)對比不難發(fā)現(xiàn)這些年份降雨量都比較大，說明臨沂市淮河流域洪澇災(zāi)害大部分由降雨引起，主要為雨澇，所以對研究區(qū)域降雨趨勢預(yù)測及研究有重要意義。