新疆山洪灾害防治进展与展望

王新涛，陈 超

（新疆维吾尔自治区水利厅防汛抗旱服务中心，830099，乌鲁木齐）

一、新疆山洪灾害特点

新疆地处亚欧大陆腹地，具有“三山夹两盆”（阿勒泰山、天山、昆仑山和准噶尔盆地、塔里木盆地）的独特地貌，人类生活区域多位于三山河流出山口的洪积扇、 冲洪积平原区。而出山口附近正是暴雨山洪、 泥石流、滑坡多发区域，由降雨引发的山洪及其诱发的泥石流、滑坡等地质灾害呈广发和频发态势，尤其随着气候变化和人类活动影响，极端水文事件增加，山洪灾害愈加严重，成为制约区域经济社会发展的重要因素之一。

新疆山丘区以变质岩、 石灰岩、花岗岩等组成的山体为主体，易冲蚀，是滑坡、崩塌和泥石流等灾害的孕育环境。 新疆的暴雨既受天气系统影响，也受地形影响，暴雨中心活动规律具有独特性，加上气候变化引起能够致灾的强暴雨天气明显增多，在遭受强度大的暴雨时，暴雨形成的山洪灾害具有历时短、流动快、迅猛强烈的特点，导致难以预测、预报和防治。

新疆地域辽阔、南北疆气候差异大，境内河流众多、冰川资源丰富，复杂的气候、地形、水文特征造成洪水类型多样，主要有暴雨洪水、季节积雪融水洪水、高山冰雪融水洪水、雨雪混合型洪水等。 暴雨洪水季节分布特征明显，最早出现在4月，最迟出现在11月； 季节积雪融水洪水主要发生在北疆阿尔泰山和准噶尔盆地以西山地的河流，一般发生在春季和夏初期间；高山冰雪融水洪水发源于高山区，分为冰川溃决型洪水和冰川融水型洪水；雨雪混合型洪水多发生在河源位于雪线以上河流或者位于高山的中小河流上，洪水峰高量大。

二、新疆山洪灾害防治工作进展

1.山洪灾害防治项目建设情况

2010年以来，水利部在29 个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团的305 个地（市）、2076 个县（市、区、旗、团场等）持续开展山洪灾害防治工作，分阶段编制了全国山洪灾害防治项目实施方案，各阶段侧重点不同，结合新疆工作实际进行阐述。

2010—2012年，新疆开展了县级山洪灾害防治非工程措施项目建设，新建雨量、 水位自动监测站点1038个；建设安装具有自动报警功能的简易雨量站1226 个、 简易水位站425处；安装无线预警广播系统2221 套；购置分发简易报警设备2004 套（面）、手摇警报器1950 台；开发建设73 个县级监测预警平台、14 个地州平台及1 个自治区平台，完成了县级平台、地州平台与自治区平台的广域网和视频会议系统建设。 2013—2015年，完成了14 个地州73 个县的山洪灾害调查评价，省级山洪灾害监测预警平台的补充完善，塔里木河流域管理局山洪灾害监测管理系统，14 个地州山洪灾害监测预警平台的补充完善，73 个县级山洪灾害监测预警平台的软件升级及平台补充完善、预警系统补充完善、 监测系统补充完善，73个县的群测群防体系补充完善和5条重点山洪沟的治理。 2016—2020年，开展了22 个县山洪灾害调查评价成果检验、率定和复核，非工程措施补充与完善，群测群防体系补充建设，10 条重点山洪沟防洪治理工程，山洪灾害调查评价数据集成、挖掘分析和拓展应用。2021年，开展了动态预警指标分析、山洪灾害城集镇调查评价、山洪灾害非工程措施运行维护和重点山洪沟防洪治理等工作。

2.典型案例及建设成效

（1）典型案例

2013年6月17日，新疆乌什县突降暴雨引发山洪，洪水造成乌什县8 乡（镇）58 个村受灾，各乡（镇）、村立即启动山洪灾害防御预案，迅速组织危险区农牧民群众进行转移；7月9日18 时，温泉县安格里格乡托斯呼沟突降暴雨，40 分钟内降雨20 mm，县级山洪灾害监测系统发布Ⅲ级预警信息，立即启动山洪灾害防御应急预案，由于预警及时，人员组织到位，本次洪水未造成人员财产损失；8月14日，温泉县大库斯台降雨量达26.5 mm，监测预警系统向发生暴雨山洪的哈镇及相关村队防汛责任人发布预警信息，避免了人员伤亡。

2015年6月23日，和静县监测预警系统发现巴伦台雨量站降雨强度大，及时启动防汛抢险应急预案；6月26—27日，和硕县降雨及融雪导致全县5 个乡镇不同程度发生洪灾，水利部门利用山洪灾害预警平台及时发布预警，组织1050 名受洪水威胁群众撤离，应急加固山洪沟险工险段堤防800 m，减免财产损失675 万元；7月2—3日，若羌县若羌河最大洪峰流量达到312 m3/s，瓦石峡河最大洪峰量达281 m3/s，通过系统预警，减免财产损失283.6 万元。

2016年6月19日，富蕴县突降暴雨，且暴雨持续时间较长，监测系统及时发出预警信息，及时启动山洪灾害防御预案，县级水利部门利用山洪灾害监测预警设施，对全县所有乡镇、村组发布预警信号，减免财产损失107.5 万元，撤离群众200 余人；6月28日，温泉县托乎尔雨量站1 小时内降雨42 mm，形成15 m3/s 洪峰流量，监测人员第一时间向水利部门报告，镇政府启动防洪应急预案，由于人员转移及时，本次洪水未造成人员伤亡；7月28日，托里县突降暴雨，喀普其克渠最大流量达到120 m3/s，县级监测预警平台共发出预警200 余次，及时启动防汛抗洪预案，将信息发布至各乡镇、村，利用预警设备向受威胁区群众发出预警信号，组织受洪水威胁群众1000 余人及时撤离。

2018年汛期，巴州北部和南部山区持续降雨，局部出现暴雨，阳霞河、策大雅河、 库努尔河等河流突发洪水，轮台、且末、和静、和硕等县的部分乡镇遭受不同程度洪水灾害，防汛、 气象等部门发挥已建10 个预警平台、79 个水雨情站、16 个图像站、132 个广播站的预警预报作用，无人员伤亡。

2020年7月22日，托里县南部山区累计降水量43.6 mm，引发山洪，最大洪峰流量达100 m3/s，洪水冲出堤防造成县城喀甫其克路、喀拉盖巴斯陶路、 文化街等主要街道进水，导致托里镇部分居民住房和沿街商铺进水，部分路面、交通设施损坏，防洪堤受损，因山洪灾害防治非工程措施发挥效益，无人员伤亡情况。

（2）建设成效

通过近几年的山洪灾害防治项目建设，新疆已基本建立了覆盖山洪灾害防治区的监测预警系统和群测群防体系，有效解决了当前山洪灾害防御中存在的突出问题，主要包括以下几个方面：

①通过监测系统建设，实现降雨和河道洪水水位实时监控，及时发布预警信息，为防汛抗洪工作提供决策依据。

②通过预警系统建设，在山洪灾害防治区内各重点乡、村都配备了简易观测和预警设备设施，扩大了预警覆盖面，提高了预警发布能力，实现防治区所有集中居民区都有相应的设施设备。 近几年，各地及时发布洪水预警信息12070 条，转移疏散危险区群众95200 人次。

③通过三级监测预警平台建设，实现了县、乡（镇）、村根据暴雨、洪水等实时监测信息发布预警，最大限度地发挥山洪灾害监测预警系统效益和效能，并在省级平台实现与气象水文信息的共享。

④通过全疆水利信息网和异地视频会议系统建设，为全疆水利信息化、防汛会商、召开各类视频会议奠定了良好基础。

⑤通过群测群防体系建设，制定和完善县、乡、村三级山洪灾害防御预案，持续开展宣传、培训、演练，增强了群众主动防灾避险意识。

⑥通过开展山洪灾害调查评价工作，基本摸清了73 个县山洪灾害防治区基本情况、 小流域基本特征、水文、社会经济状况等情况，分析评估了沿河村落、集镇和城镇的现状防洪能力，制定了相应的预警指标，为及时发布预警和防御灾害提供了决策依据。

⑦通过开展山洪灾害预警指标复核率定工作，进一步提高了重点区域的监测预警技术水平与保障能力，不断提高及修正预警指标精度，逐步实现山洪灾害防治总体目标。

⑧2014—2015年，对全疆开展的73 个山洪灾害防治县山洪危险区洪涝基础数据调查评价成果（小流域基础信息、山洪危险区沿河村落基本情况，包括社会经济、人口、房屋财产、历史洪水） 和各类自动监测站信息、预警指标复核等数据集成在自治区级平台上，通过“一级部署、多级运用”模式为县市防洪服务，通过数据分析为山洪灾害防御提供决策依据。

⑨通过开展山洪沟工程治理，有效保护了河道两岸群众生命财产和重要基础设施安全，治理效益显著。

3.存在的问题

新疆山区洪水灾害类型多样，致灾机理复杂，山洪灾害防治难度大，经过2010年以来十多年山洪灾害防治项目的实施，取得一定成效，但仍存在一定问题：

①新疆地域辽阔，受山洪灾害威胁的村落和居民居住地较为分散，造成山洪灾害调查评价工作开展难度大，影响山洪灾害预警指标计算精度。 同时，山区洪水类型多样，现有的山洪灾害调查评价技术方法多针对小流域暴雨洪水计算制定，难以满足新疆其他类型山洪灾害风险评估和预警指标计算。

②当前新疆自动雨量站、自动水文站和简易雨量、水文站站点数量不够，导致监测到的水文气象数据缺乏，既影响水文计算模型参数率定，也影响基于实测数据的山洪灾害预警信息发布。

③新疆冰川、 积雪广泛分布，在其融水补给河川径流的同时，也常伴有冰川洪水、融雪洪水、冰湖突发洪水、冰川泥石流、冰雪崩和风吹雪等冰雪灾害发生，冰雪灾害破坏力强，对山洪灾害监测预警站点建设造成极大威胁，站点易损毁、维护难度大，对监测预警体系造成影响。

三、新疆山洪灾害防治工作展望

1.新疆山洪类型划分和致灾机理研究

山区洪水的成洪条件存在差异，洪水事件可能来自不同洪源，尤其是在新疆，每年形成春汛和夏汛洪水。新疆山洪类型按成因分类主要有暴雨洪水、季节积雪融水洪水、高山冰雪融水洪水（溃决性山洪）、雨雪混合型洪水等，为科学合理、有针对性地防御带有地区特点的山洪灾害，需采取一定的方法科学划分山洪类型。

基于比较水文学的概念，在区域应用洪水时间尺度研究气象条件和流域下垫面状况的相互作用，并认为洪水时间尺度同时受到气象条件和流域洪水过程的控制。 此外，还需要探讨影响洪峰-洪量关系的因素，如果洪峰和洪量之间存在弱相关性，则表明不同洪水形成机制的存在。如图1所示，当尖瘦型的洪水过程线和矮胖型的洪水过程线混合在一起时，洪峰-洪量关系并不一致，并且洪水形成机制对应于洪峰-洪量回归曲线的斜率。 对于尖瘦型的洪水过程线，可以得到相对较小的值 （更平缓的斜率），而对于矮胖型的洪水过程线，则可以得到相对较大的值 （更陡的斜率）。 可通过估算洪峰和洪量的线性回归模型，应用洪水时间尺度来划分新疆洪水形成机制。

图1 融雪型和暴雨型的山洪洪水过程线（a）和相应的洪峰-洪量关系（b）

部分流域，尤其流域面积较小的山洪沟，存在多种洪水形成机制，在进行洪水模拟和致灾机理研究过程中，应首先划分山洪类型，并明晰影响因素和表征指标，从而选用具有合适物理机制的水文学和水力学模型对山洪过程进行模拟。

2.复杂山区山洪灾害监测技术

受新疆复杂山区环境，水文、冰雪、风沙事件频发，下垫面条件改变等因素的影响，当前山洪灾害防御对监测仪器提出了更高要求，亟须探索采用微纳感知、微机电系统和自组网技术构建山洪灾害立体多要素监测和信息传输模式。

在后续山洪灾害防治工作中，选择乌鲁木齐市乌鲁木齐县甘沟乡西白杨沟低山丘陵小流域为示范区，安装新研发的降雨-土壤水分监测仪和径流监测仪（见图2）。 山洪灾害监测要素主要包括降雨、 径流和土壤要素，分别对应山洪驱动因子、产汇流过程和下垫面特征。 研发具有低功耗、小型化、无线传输数据特性，具备“三防”功能（防尘、防水、防腐蚀）的监测装置，该设备主要由降雨、径流流速、水位、含沙量、土壤水分测定组件以及处理平台和发射/接收等部分组成，并最大限度适应山区复杂环境条件。 降雨监测采用压电式传感器数组方法，实现雨量及过程监测。 土壤水分监测通过测量土壤的介电常数随水分含量变化，计算土壤含水量，并利用频域反射法实现土壤水分动态变化的测量与反演。

图2 降雨-土壤水分监测仪（a）与径流监测仪两视图（b）

针对新疆山区山洪要素信息传输主要依靠公网的缺陷，研发了以自组网为主、合理利用公网进行信息传输的技术，确保信息传输畅通。 针对山丘区地形复杂、信息传输阻挡限制因素多的特点，研发了以“节点”为主体的“网络化”自组网技术体系。

自组网技术需具备低功耗、高性能、快速组网、复杂环境下实时高效稳定传输等优势。 自组网技术核心为无线MESH 网络技术，采用强传输绕射能力的UHF 频段和COFDM、DSSS等多种传输体制，并同时能够实现多种传输模式智能切换，以便在有条件地区能够与公网连接和切换。 研究构建的山洪灾害监测数据传输模式，面向降雨、径流、土壤水分监测技术和数据传输的需求，运用阵列复合传感器设计、多源异构信息融合处理、自组网等关键技术，结合微纳感知传感器（雨量、土壤含水量、水位、流速、泥沙）监测手段，通过自组网、公网（智慧切换）传输技术，构建全新的山区小流域山洪灾害监测技术体系，解决了无卫星信号塔、无公网或公网中断条件下信息无法实时稳定传输的难题。

3.新疆山洪灾害预警服务能力提升

中小河流山洪灾害预警一直是山洪灾害防御的薄弱环节，新疆山洪多是由局地强降雨形成，多数山洪从短时强降雨发生到山洪形成一般不超过30 分钟，导致预见期过短和防御时间不足。 因此，加强山洪灾害风险预警能力服务和预警信息社会化发布工作，拓展预警信息发布渠道和覆盖面，推动多平台合作、多渠道发布预警信息，对增强新疆基层山洪灾害防御意识和提升防灾减灾救灾能力具有重要意义。

后续新疆山洪灾害预警服务能力提升工作主要包括：收集并调查补充新疆AAA 级及以上旅游风景区基础资料，开展基于高精度遥感解译、精细降雨预报及大数据分析的山洪灾害精细化风险预警分析，对AAA级及以上旅游风景区山洪灾害进行精细化预警，生成预警信息；开展基于网络、电视传媒等渠道的新疆山洪灾害气象预警社会化发布机制构建工作；对应山洪灾害预测预警预报准确度和预见期提升的需求，在前期开展的降水预报研发成果基础上，开展分钟级精细化降水预报产品研发，采用特定数据解码与传输方式，完成面向社会公众的精细化风险预警服务机制构建； 联合气象部门与运营商，研发精准靶向预警信息处理与发布机制，构建预警信息精准靶向发布系统模块，逐步实现利用电子围栏技术，向移动、联通、电信三网用户发布预警信息的功能。