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涝渍灾害是一种地域性广泛的自然灾害，严重影响我国的农业生产和粮食安全。涝渍灾害受降水、下垫面、灌排措施和作物对涝渍的敏感性等多种因素的影响，因此，其成灾机理、演变规律和治理措施具有一定的区域特征。《下垫面变化条件下涝渍灾害防治理论与技术》选择旱涝渍交替发生的安徽淮北平原、易涝易渍的湖北平原湖区和受潮汐影响的广东滨海河网区作为典型研究区，针对下垫面变化条件下不同地区涝渍灾害的特点，按照可持续发展、人水和谐和生态文明等现代治水理念，在系统总结各地涝渍灾害治理实践经验的基础上，根据不同类型区影响涝渍灾害的气象、土壤、地形和灌排条件等因素，通过分区涝渍模型构建、水文效应演算、涝渍过程模拟、涝渍防控措施情景分析等手段，揭示不同类型区涝渍灾害成灾机理和演变规律，提出相应的治理对策和建议。《下垫面变化条件下涝渍灾害防治理论与技术》部分插图附彩图二维码，扫码可见。
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目录第1章 绪论 11.1 涝渍灾害现状及治理实践 11.1.1 涝渍灾害及空间分布 11.1.2 典型区的涝渍灾害现状及防治措施 31.2 涝渍灾害的成因 121.2.1 致灾因子 131.2.2 孕灾环境 151.2.3 承灾体 191.2.4 抗灾能力 211.3 涝渍灾害治理的经验和主要问题 231.3.1 涝渍灾害治理的经验 231.3.2 涝渍灾害治理的主要问题 26第2章 涝渍灾害防治理论与技术研究进展 292.1 涝渍灾害防治理念演变 292.1.1 传统水利 292.1.2 现代水利 302.1.3 涝渍灾害治理措施的发展 342.2 经济社会发展与洪涝渍灾害防治 372.2.1 洪涝灾害的主要特点 372.2.2 洪涝灾害与经济社会发展的关系 382.2.3 经济社会发展对涝渍灾害防治的新需求 532.3 排区除涝计算与模拟方法 562.3.1 平均排除法 572.3.2 经验公式法 582.3.3 单位线法 582.3.4 改**湖法 582.3.5 推理公式法 592.3.6 模型模拟法 592.4 农田涝渍灾害防治措施 642.4.1 工程措施 642.4.2 非工程措施 67第3章 旱涝渍交替区水旱演变过程模拟模型 713.1 研究区概况 713.2 旱涝渍演化机理与模拟 743.2.1 模型研究背景 743.2.2 模型原理与结构 753.3 模型设置 833.4 模型率定与验证 853.5 小结 91第4章 旱涝渍交替区水旱灾害协同防治技术 934.1 干沟控制排水对旱涝渍的影响 934.1.1 情景设置 934.1.2 干沟调控对区域水循环过程及水均衡要素的影响 944.1.3 干沟调控对区域旱涝渍及作物产量的影响 1034.1.4 降水和干沟调控对区域旱涝渍和作物产量的影响 1134.1.5 *优干沟调控模式的探讨 1194.2 田间排水系统的规格布局及其对旱涝渍的影响 1244.2.1 情景设置 1244.2.2 田间沟道调控对旱涝渍的影响 1254.3 干沟与田间沟道联合调控模拟 1304.3.1 情景设置 1314.3.2 干沟和田间沟道联合调控对旱涝渍的影响 1314.4 旱涝渍交替区涝渍减灾对策分析 135第5章 平原湖区涝渍灾害防治技术 1375.1 研究区概况 1375.1.1 自然地理 1375.1.2 水文气象 1385.1.3 水资源 1385.1.4 土地资源 1395.1.5 自然灾害 1395.1.6 社会经济概况 1415.1.7 排水系统 1415.1.8 螺山排区 1425.2 涝水过程模拟技术 1425.2.1 排区排水系统概化 1435.2.2 模型介绍 1475.2.3 模型改进 1545.2.4 模型的适应性评价 1545.3 下垫面变化对排涝过程的影响 1615.3.1 下垫面变化 1615.3.2 下垫面变化对产汇流的影响 1635.3.3 下垫面变化对排涝模数的影响 1655.4 平原湖区涝渍风险评估 1665.4.1 涝渍灾害评估指标体系构建 1665.4.2 指标权重计算 1685.4.3 涝渍灾害评价模型 1705.4.4 不同情景下的涝渍风险 1735.5 涝渍减灾工程模式及对策分析 176第6章 滨海区涝渍灾害防治技术 1836.1 研究区概况 1836.1.1 基本情况 1836.1.2 降水 1846.1.3 潮汐特征 1856.2 区域排涝标准与常用计算方法 1856.2.1 设计标准的差异及其衔接的差异 1866.2.2 农业区排涝流量常用计算方法 1916.2.3 城镇区雨水泵站排涝流量计算方法的探讨 1966.3 排区涝水过程模拟模型 2016.3.1 二层排水模拟模型的基本原理 2026.3.2 研究区二层计算模型的建立 2086.4 下垫面变化对排涝的影响 2156.4.1 城镇化对区域排涝的影响研究 2156.4.2 LID对区域排涝的影响研究 2186.5 减灾工程模式及对策分析 221第7章 涝渍灾害综合防治对策与展望 2237.1 涝渍灾害防治技术体系构建 2237.1.1 旱涝渍交替区 2237.1.2 平原湖区 2277.1.3 滨海区 2307.2 对策与建议 2327.2.1 转变灾害防治意识 2337.2.2 加强统一规划和系统治理 2337.2.3 加大政策法规制定和制度保障 2347.2.4 建立健全农田水利工程建设运行管理机制 2357.2.5 推进灾害防治信息化数字化与智能化 2367.2.6 加强灾害防治研究工作 2377.3 展望 238参考文献 241
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第1章绪论 涝渍灾害是我国各种灾害性天气中对农业生产影响*为严重的灾害之一，包括涝灾和渍害。涝灾通常由大雨、暴雨或持续降雨引起，会使低洼地区淹没或积水，造成作物减产或绝收。渍害是地下水位过高、土壤过湿而危害作物正常生长的灾害。由于涝灾和渍害多发生在地势低洼、排水不畅的地区，且具有相伴相随的特征，通常将二者统称为涝渍灾害。涝渍灾害从古至今一直存在，对农业生产造成较大影响。本章旨在介绍涝渍灾害的定义、主要类型以及我国三个主要典型区的涝渍灾害现状与防治措施，探讨涝渍灾害在不同典型区的空间分布特征，全面分析涝渍灾害的成因以及治理实践，以期为涝渍灾害防控提供理论和实践依据。 1.1涝渍灾害现状及治理实践 1.1.1涝溃灾害及空间分布 1.涝渍灾害 在中国古代洪涝是不分的，到后来修筑了堤防、围垸等防洪工程，天然来水受到人为的分割，逐步有了洪涝之分。一般认为，河流漫溢或堤防溃决、山洪或受灾区上游、高地的大流量来水（称“外水”）造成的灾害为洪灾；当地降雨过多，长久不能排除的积水（称“内水”）造成的灾害为涝灾。由于“内水”和“外水”是相对的，因此很难严格区分，在世界其他国家，不论“内水”“外水”，严重受淹的都称洪水（flood）。 严格来说，洪灾、涝灾和渍害并不是一回事。洪灾是大雨、暴雨引起山洪暴发、河水泛滥，由客水冲击和淹没农田园林、毁坏农舍和农业设施造成的灾害，洪灾具有突发性，造成的损失往往具有毁灭性，是一种严重的自然灾害。涝灾是雨量过大或过于集中，或长时间持续性降雨造成农田积水，超过农作物耐淹能力从而使庄稼受淹致减产或绝收。溃害，又称湿害、沥涝，通常是在连阴雨时间过长，雨水过多，或者洪水、涝水淹没之后，农田排水不畅的情况下发生的。此时虽无明显的地表积水，但土壤长期处于饱和状 态，作物根系因缺氧而受害（王少丽，2022;全国水雨情信息，2020），由于渍害对农作物的危害需要一定的时间才能显现，且其影响范围和造成的损失通常不如洪灾或涝灾大，因此多称为渍害而非渍灾。涝灾和渍害在多数地区是共存的，如水网圩区、沼泽地、平原洼地等易涝又易渍，有时难以明显区分，故而统称为涝溃灾害（中国气象局，2024）。 洪灾、涝灾和溃害主要发生在降雨比较集中的季节，特别是汛期，多发生在地势低洼、排水不畅的地区。当然，分蓄洪地区更是如此。洪涝灾害一般范围没有干旱面积大，但一旦发生，多是突发性的，且危害也特别严重。人们通常所说的“涝是一条线，旱是一大片”，就生动地表述了旱涝灾害的重要特征（毛留喜，2007）。 2.我国主要涝渍灾害类型 涝渍灾害的产生与地形地貌、排水状况紧密相连，可细分为平原坡地型、平原洼地型、水网圩区型、山区谷地型和沼泽地型等类型（中国气象局，2024）。 1）平原坡地型 平原坡地多见于大江大河中下游的冲积或洪积平原区域。这些地方地域广阔，地势平缓，虽然配备了排水系统且具备一定的排水能力，但一旦遭遇较大降雨，坡面漫流或者洼地积水的情况便容易出现，进而引发灾害。属于平原坡地类型的易涝易渍地区，涵盖了淮河流域的淮北平原、东北地区的松嫩平原、三江平原与辽河平原，海滦河流域的中下游平原，以及长江流域的江汉平原等。此外，在长江、黄河及太湖流域还有一些零星分布。 2）平原洼地型 平原洼地通常集中于江、河、湖、海沿岸的低佳地带，其地貌特征与平原坡地相似，但因受到河、湖或海的高水位顶托，排水能力受限甚至丧失，进而引发灾害。例如，沿江洼地以长江流域的江汉平原为典型代表，因受长江高水位顶托，湖北省平原洼地的总面积达到127.2万hm2;沿湖佳地像洪泽湖上游滨湖地区，自三河闸建成后，由于湖泊蓄水形成了佳地；沿河洼地如海河流域的清南清北地区，被两侧洪水河道堤防环绕，易涝耕地面积达64.3万hm2。 3）水网圩区型 在江河下游三角洲或滨湖冲积和沉积平原，长期的人类活动形成了水网。由于水网的水位全年或汛期高于耕地，需筑圩防御，且依赖泵站排除内部积水。当排水动力不足或遭遇超标准降雨时，会发生涝渍灾害。此类灾害多见于太湖流域的阳澄淀泖地区，淮河下游的里下河地区，珠江三角洲，长江流域的洞庭湖、鄱阳湖滨湖地区。 4）山区谷地型 丘陵山区的冲谷地带是山区谷地型涝渍灾害的主要发生地。这些地区地势较低，大雨或长时间持续降雨导致土壤饱和，加之周围山丘坡地地下水的侧向汇入，排水不畅，日照时间短，气温偏低易形成涝渍灾害。此类涝渍灾害主要见于各流域的中上游地区，如广西、四川、江西、湖南、河南、陕西、山西等省区的丘陵山区。 5）沼泽地型 沼泽地势平缓，河网分布稀疏，河槽切割程度浅，滩地宽广，排水能力较弱。雨季时，潜水常常会上升至地表，当年的雨水往往要到第二年才能排完。在沼泽平原大规模垦殖的初期，由于工程规模庞大，排水标准较低，且建筑物未能及时配套完善，新开垦的土地上频繁出现涝渍灾害。我国属于沼泽地的涝渍耕地主要分布在东北地区的三江平原，在黄河、淮河、长江流域也有少量分布（中国气象局，2024）。 我国曾于1990年对七大流域各类易涝易溃耕地进行了分类调查统计（表1-1）。结果表明，我国有易涝易渍耕地面积2486.5万hm2，主要分布在长江流域、淮河流域和松辽河流域（三个流域之和占易涝易渍耕地总面积的73.9%），主要类型为平原坡地型，占易涝易溃耕地总面积的46.1%。 1.1.2典型区的涝溃灾害现状及防治措施 在上述涝渍灾害易发区中，安徽淮北平原、湖北四湖流域和广东滨海区是我国具有代表性的易涝易渍区域。其中，湖北四湖流域位于江汉平原腹地，历史上是长江、汉江的洪泛平原，地形趋势西北髙而东南低，周边髙而中间低，汛期外江水位髙涨、顶托，酿成内涝，地下水位高，涝渍相随，是典型的易涝易溃区。安徽淮北平原地处我国南北气候过渡带，该地区属暖温带半湿润季风气候，由于降水年际年内变化大、地下水位埋藏浅、土壤容蓄调节库容小及排水不畅等，极易引起旱涝渍危害，并成为当地农业生产 的主要威胁，是典型的旱涝渍交替发生区。广东滨海区，如广州市番禺区大岗镇大岗排区位于珠江三角洲地区中南部的洪奇沥水道和榄核涌之间，地势低洼，由于暴雨频发和受外江潮汐顶托，易发生涝渍灾害，是典型的感潮河网涝渍区。本书选择这三个具有不同特点的典型涝渍区开展研究。 1.典型区涝溃灾害 1）安徽淮北平原 安徽淮北平原涝溃灾害频发的原因如下。 （1）区域降水特点。安徽淮北平原位于我国南北气候的过渡区域，属暖温带半湿润季风气候，是冷暖气团交锋的典型地带。受季风以及冷暖气团频繁往返摆动影响，该平原年内降水分布极为不均。降水主要集中在6～9月的汛期，此阶段降水量占全年总量的60%～80%。暴雨不仅集中，而且强度较大，极易引发农田涝渍灾害。 （2）土壤组成特性。安徽淮北平原的土壤类型主要为砂礓黑土和黄泛潮土，其中砂礓黑土的分布*为广泛，约占全区面积的54%。砂礓黑土的成土母质是河相沉积物，这种暗色土壤具有腐泥状黑土层与潜育性砂礓层。其一般由粒径在0.02～0.05mm的粉砂以及小于0.002nun的黏粒构成，含有形似生姜的钙质结核（又称砂礓或沙姜）。该土壤质地黏重，结构欠佳，保水能力弱。此外，砂礓黑土的水理性质*特，垂直裂隙发育，具有干缩湿胀的特性。遇水湿润时，因土壤膨胀系数大、透水性差，孔隙被堵塞，雨水难以渗入地下，致使雨后土壤迅速达到饱和状态，进而引发涝渍灾害。 （3）地形地貌特征。安徽淮北平原地势总体呈西北髙、东南低态势，平均坡降为1/10000～1/7500，坡度较为平缓，地形起伏较小，海拔在20～40m。沿淮河一带地势较为低洼，海拔约10m，为该区域海拔*低的位置。平原东北部分布有低山残丘，海拔在50～300m。历史上，黄河多次决堤改道，河水南冲至淮北平原，加上淮河洪水泛滥，对当地地形产生侵蚀与沉积作用，致使局部地面高低不平，呈现“大平小不平”的地貌特征。这种地势低洼且平坦、河道坡降平缓的地形，在降水时不利于洪水排泄，容易引发洪涝灾害。 因此，在众多因素的共同影响下，安徽淮北平原从古至今一直在遭受着洪涝渍灾害的影响，而其中有着历史记载的洪涝大灾也不在少数，对农业经济生产造成了影响。 （1）黄河夺淮（1194年）以前。在南宋以前，淮河直接入海，且拥有深邃且宽阔的河床以及顺畅的尾闾排水条件。据不完全统计，从西汉高祖三年（公元前204年）到北宋政和八年（1118年），淮河发生了96次严重洪水。而到了1194年，今淮河流域的河南省、安徽省、山东省和江苏省地区共经历了175次洪涝灾害（其中112次为严重水灾，14次由黄河决口引起），平均每8年发生一次，严重水灾则平均每12.3年一次。在这些洪涝灾害中，影响三个及以上省份的灾害年份有28年，大约每50年一次；影响两个省份的有46年，大约每30年一次。受黄河洪水灾害影响有56年，占洪涝总年数的32%。若不计黄河影响，淮河流域自身的洪涝灾害占68%，平均每11.5年一次，其中影响三省以上的大洪灾每70年一次。 （2）黄河夺淮期间（1194～1855年）。在1194～1855年黄河夺淮期间，淮河流域发生了268次较大洪水灾害（黄河决口149次），平均每2.5年一次。若排除黄河决口，淮河流域自身洪水灾害平均每5.6年一次。在1194～1400年，宋朝83年中有12年发生洪涝灾害，平均7年一次，均为淮河水系自身灾害；元朝92年中平均1.3年一次，其中黄河洪水灾害40年，平均约2年一次；明朝32年中有14年发生洪涝灾害，平均2年一次，其中黄河洪水灾害13年。影响两省、三省以上的年份分别为2年、3年，均由黄河洪水引起。 （3）黄河北徙至新中国成立（1856～1949年）。1855年黄河北徙后，结束了长达约六个半世纪的黄河夺淮局面。这一时期共发生洪涝灾害85次，几乎年年有灾；较大洪涝灾害47次，其中淮河水系30次，沂沭泗8次，黄河泛淮9次，平均每2年一次（王友贞等，2015）。 （4）当代涝渍灾害（1950年至今）。1950年，皖北人民行政公署给上级的报告称：“由于水势凶猛，来不及逃走，或攀登树上，失足坠水（有在树上被毒蛇咬死者），或船小浪大，翻船而死者”。这一年，毛主席在7～9月4次批示要加快治理淮河。1951年毛主席亲笔题词“一定要把淮河修好”（石庆海，2022）。1954年自6月4日开始全流域普降大雨，以7月雨量最大，造成了全流域的特大洪水。淮北大堤在禹山坝和毛滩两处决口，导致全流域总计被淹耕地达6464万亩？。1963年发生了典型的淮河流域特大水灾。浍河、濉河、沱河均出现1949年以后的*高洪水位。颍河、涡河也接近1949年以后出现过的*高洪水位。据统计，1963年水灾安徽全省受灾面积5651.5万亩，成灾面积3877万亩，其中淮河流域受灾面积5437万亩，成灾面积3799.7万亩。1975年8月洪汝河与沙颍河上中游发生历史罕见洪水，造成我国**次大型水库（2座）垮坝，人员伤亡惨重。受灾期间，洪水相互窜流，平原最大积水面积达12000km2，29个县市，1100万人口，1700多万亩耕地遭灾，其中遭毁灭性和特重灾害的有耕地1100万亩，人口550万人，倒房560万间，死牲口44万头。1991年淮河流域发生较大洪水，淮河以南水位接近或超过1954年*高水位。由于淮干行洪区开启不及时，淮干洪水位长期居高不下，形成“关门淹”。全流域直接经济损失340亿元。京沪、淮南等铁路交通几度中断，损失十分严重。2003年，淮河发生了自1954年以来的最大洪水，安徽、江苏等省沿淮地区遭受严重的洪涝灾害。被水围困人口210万，受灾面积巨大，但民众无一人因灾致死，也未见因灾逃荒人群。2007年，淮河发生自1954年以来洪灾中规模第二大的洪灾。此次洪水造成沿淮河南、安徽、江苏三省农作物受灾面积1.
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