极端降雨与强人类活动复合作用下山洪灾害研究构想和成果展望

摘要

全球气候变暖导致山丘区极端降雨事件多发，降雨强度与量级不断突破区域历史极值，同时叠加区域脆弱环境和强人类活动影响，致使山洪形成及演进致灾成因复杂多变，由此加重了暴雨山洪引发的人员伤亡和财产损失。山洪灾害具有显著的自然和社会双重属性，其形成发展是山丘区环境孕灾承灾因子复合作用的结果。中国山丘区局地气候独特，地质地貌类型众多，溪河水系复杂，人类活动影响突出。大量重大山洪灾害事件表明，极端降雨诱发的山洪过程及致灾特征各异，给山洪灾害预报预警防御造成极大困扰，山洪灾害研究仍是当前重大自然灾害防控的重点和难点。长期以来，中国山洪灾害研究多偏重于雨水情时空变化规律，着重研究降雨影响的山洪洪水淹没特征，据此推算山洪灾害防治区的临界雨量与水位阈值，在山洪灾害防治实践应用中取得了较为显著的成效，山洪灾害事件导致的人员伤亡数总体显著下降。然而，受山丘区降雨特征、下垫面组成、溪河形态及人类活动等多因素影响，山洪洪水形成演进时挟带大量泥沙，从而表现为山洪水沙、山洪泥石流等物理过程，导致的局地冲毁、淤埋、淹没等致灾成因及阈值与山洪洪水致灾也存在本质差异，这也是近年来中国重大山洪灾害事件多发的主要原因。针对极端降雨诱发多类型山洪形成演进与强人类活动复合作用致灾防御难题，亟需利用气象学、水文学及河流动力学等多学科知识，采用现场调查、物理试验、数值模拟及理论分析相结合的方法，从传统单一的山洪洪水灾害研究扩展为全类型山洪灾害（山洪洪水灾害、山洪水沙灾害、山洪泥石流灾害）研究，开展全类型山洪引发的冲毁—淤埋—淹没等复合致灾研究，系统探究中国重灾省区重大山洪灾害事件的强降水时空演变规律，剖析极端降雨与强人类活动复合作用下多类型山洪形成及其演进致灾范围、规模特征，揭示气象水文溪河响应与强人类活动影响的不同类型山洪灾害致灾成因，建立气象水文水沙动力过程模拟方法，辨识山丘区流域全类型山洪冲毁—淤埋—淹没风险，提出不同类型山洪灾害易发区识别方法，构建山洪洪水灾害、山洪水沙灾害及山洪泥石流灾害分区分级多指标预警防御方法。该研究有利于提升中国山洪灾害理论技术研究水平，进一步完善中国山洪灾害防治对策。

关键词

山区流域 / 极端降雨 / 强人类活动 / 山洪灾害 / 致灾成因

基金资助

国家自然科学基金重点项目（52239006）; 国家自然科学基金委员会–中华人民共和国水利部–中国长江三峡集团有限公司长江水科学研究联合基金项目（U2340201）