全球变化与浙江洪水大势.doc

全球变化与浙江洪水大势冯利华(浙江师范大学地理系 , 金华市 321004)摘 要 根据历史和实测资料分析 , 对于全球变化下浙江近期洪水的运作大势 , 可得如下几点认识 : (1) 在未来的十几年之内 , 浙江省将处在枯水年占优势的阶段 , 但全球变化将使浙江洪水的时空变 化更为剧烈 , 使沿海地区的洪水灾害更为严重 。(2) 由于浙江省的大中洪水一般都集中在太阳黑子活动 的峰谷年前后 , 而近期的 2004 年和 2009 年分别是黑子活动第 23 周期的峰年和谷年 , 因此这两年前后必须予以足够的重视 。(3) 浙江洪水对厄尔尼诺现象具有较好的响应 , 因此厄尔尼诺同年或次年也必须引起足够的重视 。(4) 根据浙江历史上的台风重灾年资料 , 利用灰色灾变预测分析 , 可得浙江未来第一 、 第二和第三个台风重灾年分别为 2001 、2004 和 2008 年 , 其中后两个台风重灾年与太阳黑子活动第 23 周 期的峰年和谷年是大致吻合的 。(5) 植被破坏 、河道设障等人类活动会产生一定的增灾效应 , 从而使浙 江未来的洪水灾害更为严重 。关键词 洪水 自然演变趋势 全球变化 人类活动运作大势浙江省历来饱尝水患之苦 。一次洪水 , 尤其是特大洪水可以使洪泛区的经济倒退几年 ,甚至十几年 , 目前洪水灾害还有不断加重的趋 势 , 现已成为制约本省经济可持续增长的主要 因子之一 。当前 , 人类正面临着由其自身活动引起的全球变化 , 它包括人口膨胀 、资源匮乏 、气 候增暖 、水土流失 、灾害频发和生态恶化等 。 浙江洪水的自然演变趋势如何 , 全球变化对浙江洪水又有何影响 , 这些问题已成为决策层和 普通百姓的热门话题之一 。全球变化下浙江洪水的运作大势问题涉 及到洪水的自然演变趋势和人类活动对其影响的诸多方面 , 因而是一个困难的科学问题 。所 以 , 只能遵循黄秉维先生的研究思路 : “在没 有把握的问题中寻求可以把握的东西”。为此 ,首先根据大量的历史和实测资料 , 分析浙江洪 水的自然演变趋势 , 然后叠加人类活动对它的 各种影响 , 从而推测近期洪水的运作大势 。1111洪水的自然演变趋势洪水的自然变化曲线中国近五百年旱涝分布图集 (14701979) 1 根据各地 59 月的降水资料 , 把旱涝分为 5 级 , 即 1 级大涝 、2 级偏涝 、3 级正常 、4 级偏旱和 5 级大旱 。为了取得可靠而完整的资料 , 通过考证地方志和现有实测降水资料 ,把旱涝年份延长到 1997 年 。图 1 是浙江省旱涝变化的距平累积曲线 。可以看到 , 从 15 世纪 80 年代到 20 世纪 50 年代 , 旱涝变化存在着一个持续时间约为 470 年 的长周期 。在此周期内 , 从 14841756 年为曲线的上升段 , 这一阶段以枯水年 (偏旱年 + 大旱年) 为主 ; 从 17571958 年为曲线的下 降段 , 这一阶段以洪水年 (偏涝年 + 大涝年)为主 。自 1959 年以来 , 距平累积曲线开始波 动上升 , 说明旱涝变化进入了一个新的长周 期 。因此 , 在未来很长的一段时间里 , 浙江省 将处在以枯水年为主的长周期内 。从浙江省旱涝变化的 10 年滑动平均曲线(图 2) 上可以看到 , 它明显地存在着一个峰来稿日期 : 1998 - 06 - 09谷相间的周期变化 , 其周期长度为 2022 年 。图 2 表明 , 该曲线目前已下降到最低点 , 因而在未来的十几年之内 , 它将持续上升 , 即从洪水年占优势的阶段转入枯水年占优势的阶段 。图 1 浙江省旱涝变化的距平累积曲线图 2 浙江省旱涝变化的 10 年滑动平均曲线径流量 w 60 108 m3 的年份共有 7 年 ,112 洪水对太阳黑子活动的响应统计表明 , 浙江洪水具有 11 年的周期变 化特征 , 这与太阳黑子活动 11 年的周期变化是互相对应的 ; 统计还表明 , 浙江大于 20 年 一遇的大中洪水一般都集中在太阳黑子活动的 峰谷年前后 , 并且谷年前后的洪水次数多于峰年前后的洪水次数2 。太阳黑子活动还有 22 年的磁周期变化 , 即在太阳北半球的双极黑子群中 , 前导黑子的 磁极性大约每隔 11 周年转换一次 。自 1900 年以来 , 1913 、1933 、1954 和 1976 年都是前导黑 子的磁极性发生转变的年份 , 而这些年份与太 阳黑子活动 11 年周期的谷年是一一对应的 。表 1 列出了 4 个代表站在磁周期转变年前后的 水文特征值 。如金华站自 1952 年以来出现年而在磁周期转变年前后的 1954 年和 1975 年均为 w 60 108 m3 的洪水年 , 并且 1954 年的年径流 量为统计年限中的最大值 。另外 , 衢县站的年最大洪峰流量与磁周期转变年也具有一定的对应关系 , 如该站 1955 年出现了 7 620 m3/ s 的年 最大洪峰流量 , 1935 年出现了 7 390 m3/ s 的年最大洪峰流量 , 分别是该站 67 年洪水序列中的最大值和次大值 。由此可见 , 浙江洪水对太 阳黑子活动具有较好的响应 。113 洪水对厄尔尼诺现象的响应厄尔尼诺现象对全球性的大气环流异常 具有重大的影响 。分析表明 , 它是通过大尺度的海气作用来影响浙江的洪水变化的 。表 2 是 浙中代表站 金华站年径流量与厄尔尼诺年年径流量 w 50 108 m3 的洪水年共有 13 年 ,的关系 。在 19521997 年的 46 年中 , 金华站表 1 各代表站磁周期转变年前后的水文特征值大于阈值年数磁 周 期 转 变 年代表站统计年限水文特征值阈值1913193319541976年径流量/ 108 m3年径流量/ 108 m3 年径流量/ 108 m3 年降水量/ mm1954 年 7116 31954 年 191171954 年 10316 31952 年 238117金华站圩仁站 衢县站 温州站1952 年以来1950 年以来1931 年以来1910 年以来60190902100757113 33 33 31912 年 2388113 33 31933 年 91141932 年 2125171975 年 60141975 年 22816 31975 年 96151975 年 2369183 统计年限中的最大值 ; 3 3 无实测资料 。而这 46 年中共出现过 13 次厄尔尼诺现象 。从表中可以看到 , 该站有 10 个洪水年出现在厄 尔尼诺同年或次年 , 其它河流也有类似的情况 。由此表明 , 浙江洪水对厄尔尼诺现象也具 有较好的响应 。于自然回暖 , 本次升温则在很大程度上归因于人为 co2 等温室气体排放而引起的温室效应 。预测到 2030 年 , 全球温度将上升 115415 ,大洋温度也将相应升高 , 2715 海水等温线将向高纬推进 , 从而造成区域降水的剧烈变化 。从近期浙江洪水的时空分布来看 , 一些地区的洪水或者偏多 , 或者偏少 , 纷纷打破历史最高 记录或最低记录 。新安江水库自 1960 年建成表 2 金华站年径流量与厄尔尼诺年 ( e) 关系年份年径流量/ 108 m3与厄尔尼诺年关系65175013711653175018691760146212561166195119511660131952195319541962196919731975198319871989199219931995e + 1ee + 1以来 , 正 式 泄 洪 只 有 4 次 , 而 1994 、1995 、1996 年连续泄洪 3 次 。第二 , 使沿海洪灾更为严重 。海面上升 是全球变暖的肯定结果 。1995 年初 , 美国宇航局 (nasa) 宣布 , topex - preseidom 科学卫 星测得 1993 和 1994 年的海面上升速率为 319mm/ a4 。王宗涛根据浙江沿海 16 个验潮站的资料分析 , 得出浙江沿岸的海面上升速率也为319 mm/ a5 。21 世纪海面上升的预测数据差ee + 1eee ee异较大 , 但一致认为海面上升速率还将增大 。海面上升 , 再加上过量抽取地下水而引起的地面沉降 , 将使浙江沿海的洪水灾害更为严重 。1994 年 8 月 , 9417 号 台 风 在 浙 江 瑞 安 登 陆 ,直接 经 济 损 失 高 达 144 亿 元 ; 1997 年 8 月 ,9711 号台风在浙江温岭登陆 , 直接经济损失 更是高达 186 亿元 。212 流域尺度的影响从流域尺度来看 , 对洪水影响的人类活 动主要有下列几方面 。21211 植被破坏随着人口的增加 , 本省加快了对自然资源开发利用的程度 , 尤其是无计 划的砍伐森林 , 劈山造田 , 以致植被严重破2 人类活动对洪水的影响211 全球尺度的影响从全球尺度来看 , 尽管目前的资料有限 , 研究不深 , 但以全球变暖为主要特征的全球变 化对浙江洪水存在着下列两方面的影响 。第一 , 使 洪 水 变 化 更 为 剧 烈 。研 究 表明3, 本世纪 20 30 年代 , 全球强烈升 温 ,5060 年代出现以北半球为主的降温 , 80 年代又强烈升温 , 并且至今未息 。前次升温归因坏 , 水土大量流失 。据调查 , 本省东部和中部人类活动尤为剧烈 , 多年平均侵蚀模数在 150 t/ km2a 以上 。植被破坏使洪峰流量增大 , 峰 现时间提前 ; 泥沙沉积则使河床淤高 , 泄洪能力减小 。21212 河道设障 长期以来 , 本省的河道都 受到不同程度的干扰 , 主要是占溪建房 、围溪造田 、截江围塘 、挑坝建埠 、丢石弃渣 、种植阻水树木等 。如永康江的城关镇河段 , 河道原 有的宽度为 180 m , 70 年代末永康城向江南发展 , 占溪建房 , 将河道缩窄到 140 m , 80 年代又进一步缩窄到 112 m , 而新建的永富大桥堵 二孔后净宽只有 87 m , 严重阻水 , 以致永康城区的防洪标准降低到 3 年一遇 。21213 河道引水 为了解决灌溉和供水问题 ,需要从河道引水 , 有时甚至是跨流域调水 。但 是河道引水的结果使河道流量减小 , 导致水流挟沙能力降低 , 从而使河床发生淤积 , 洪峰水位抬高 。如为了解决浙东肖绍宁平原的工农业 用水 , 规划从钱塘江引水 。根据计算 , 如果前期洪水冲刷能力相同 , 那么钱塘江引水后 , 闻家堰和闸口的洪峰水位将上升近 10 cm , 而 10 cm 的洪峰水位足以使两岸上万亩农田受到严重威胁 。湖平原和宁绍平原地势低平 , 湖泊分布较多 ,但由于大量围垦湖泊 , 水面不断缩小 , 这在杭 嘉湖平原所在的太湖流域尤为突出 。建国以来 , 太湖流域围湖面积在 5 104 hm2 以上 , 湖 泊由 708 个减小到 571 个 。1991 年太湖流域的洪水比 1954 年小 , 但太湖洪水位却比 1954 年高 0114 m。此外 , 地面沉降 、流域城市化和水利工 程隐患等也都在一定程度上使洪灾加重 。未来洪水的运作大势通过以上分析 , 对于全球变化下浙江近 期洪水的运作大势 , 可得如下几点认识 。(1) 从浙江洪水的自然演变趋势来看 , 在 未来的十几年之内 , 它将处在枯水年占优势的 阶段 , 但以全球变暖为主要特征的全球变化将使浙江洪水的时空变化更为剧烈 , 使沿海地区 的洪水灾害更为严重 。(2) 浙江省的大中洪水一般都集中在太阳 黑子活动的峰谷年前后 , 而近期的 2004 年和2009 年分别是黑子活动第 23 周期的峰年和谷3年 。因此 , 这两年前后必须予以足够的重视 。(3) 厄尔尼诺现象 27 年出现一次 。但全球变暖使厄尔尼诺现象更为频繁 , 如 90 年 代已出现过 4 次 (19911992 、1993 、19951996 、1997 年) 。浙江洪水对厄尔尼诺现象具 有较好的响应 , 因此厄尔尼诺同年或次年也必 须引起足够的重视 。(4) 浙江省经常遭受台风型洪水的侵袭 根据浙江历史上的台风重灾年资料 , 利用灰色灾变预测分析6 :21214河口建闸河口建闸能够阻咸蓄淡 ,对于沿海平原的灌溉 、航运和养殖等都是十分有利的 , 但因此也出现了河道淤积 、泄洪不畅 和内涝加重等问题 。如为了增加姚江下游 3 104 hm2 农田的灌溉水量 , 在 1958 年建造了姚 江闸 。但它拦截了进入姚江的 1 200 104 m3 潮量 (占 甬 江 潮 量 的 46 %) , 使 甬 江 纳 潮 量 锐减 , 以致河床发生猛烈淤积 , 洪水期的平均泄 洪流量从建闸前的 2 500 m3/ s 减小到 1 500 m3/s , 由于河道的泄洪能力大大降低 , 沿江两岸涝区扩大 , 排涝历时延长 , 姚江和奉化江下游 的 7 104 hm2 农田内涝加重 , 同时使宁波市的 洪水位抬高了 5070 cm , 给城市防洪带来了很大的困难 。21215 围垦湖泊 湖泊是天然的蓄水库 , 如x (1)( k + 1) = 2 5221216 7e010331k -2 4431216 7 , 可得浙江未来第一 、第二和第三个台风重灾年 分别为 2001 、2004 和 2008 年 , 其中后两个台 风重灾年与太阳黑子活动第 23 周期的峰年和 谷年是大致吻合的 。(5) 植被破坏 、河道设障 、河道引水 、河 口建闸 、围垦湖泊等人类活动会产生一定的增施雅风. 全球和中国变暖特征及未来趋势. 自然灾害学报 , 1996 , 5 (2) : 19季子修 , 施雅风. 海平面上升 、海岸带灾害与海岸防护问 题. 自然灾害学报 , 1996 , 5 (2) : 5664王宗涛. 浙江洪涝灾害的发展趋势及其影响因素. 浙江气 象科技 , 1995 , 12 (5) : 8邓聚龙. 灰色系统 ( 社会 , 经济) . 北京 : 国防工业出版 社 , 1985. 1826重 。但这种增灾效应是可以减轻或消除的 。34参考文献1 中央气象局气象科学研究院. 中国近五百年旱涝分布图集. 北京 : 地图出版社 , 1981. 3213322 冯利华. 浙江省洪水前兆研究. 热带地理 , 1997 , 17 (3) :30330456global change and the tend ency of flood in zhejiangfeng lihua( department of geography , zhejiang normal university , jinhua 321004)abstract from the analysis of the historical and measured data , some tendencies of flood in zhejiang in theglobal change are predicted : 1) low water year will take the upper hand in ten years or more , the global change will make the temporal and spatial changes of flood in zhejiang more violent , and the flood disasters in coast area more serious. 2) the large and moderate floods in zhejiang province usually appear near the peak and valley year of sunspot activity. 2004 and 2009 will be , respectively , the peak and valley year of the 23th period of sunspot activity , great attention should be paid to the situation around th