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运城板涧河小浪底引黄水质提升工程位于山西省运城市,地理位置处于东经111°00′~111°45′,北纬35°10′~35°40′,是利用我省正在实施的大水网小浪底引黄工程输水系统,将沿黄支流西阳河、允西河以及板涧河流域的优质水调至涑水河流域的半坡调蓄池,供运城市中心城区居民生活用水。
运城板涧河小浪底引黄水质提升工程分两期实施。
一期工程布置为:板涧河流域的优质水源经板涧河水库后通过连通洞进入小浪底引黄工程2#输水隧洞。设计年可供水量1725万m3(95%保证率)。
二期工程布置为:在李家河附近建坝,将西阳河优质水经李家河水库调节后,利用在建李家河—后河的供水隧洞引入后河水库(允西河)下游,与后河水库供水管道汇流后,通过新建20km输水隧洞、11km倒虹吸,以及新建的小浪底引黄工程垣曲支洞,进入小浪底引黄工程2#输水隧洞。设计年可供水量1051万m3(95%保证率)。
上述优质水源汇流引出2#输水隧洞后,铺设地埋管道至运城中心城区。
本次仅针对一期工程板涧河流域调水进行设计。
运城板涧河小浪底引黄水质提升工程工程等别为Ⅳ等,主要建筑物级别为4级,防洪标准为10年一遇洪水设计,30年一遇洪水校核,抗震设计烈度为7度。本次实施工程内容以板涧河水库为水源, 利用已建取水设施及连通洞、2#隧洞输水到吕庄水库新建调蓄池,再通过地埋输水管道送至运城市半坡调蓄池,供运城市中心城区居民生活用水。年供水量为1725万m3,输水方式采用重力流,输水线路全长约90km,调蓄池前约50km利用小浪底引黄工程输水设施,调蓄池后约40km新建地埋输水管道,采用DN1100球墨铸铁管。
二、项目组织实施
2019年6月21日,我公司与山西省水利厅签订了政府购买服务合同,完成政府采购。项目合同签订金额200万元。
合同签订后,我公司开始组织本项目勘察、水文、水保、环评、水工设计等有关专业技术人员深入工地查勘,明确了各专业的工作内容。经过三个多月的工作,完成了前期工作,在此基础上,编制完成项目社会稳定风险评估、地质灾害评估、防洪评价、环境影响评价、水土保持、土地复垦评价等6个专业报告。
三、工作内容完成情况
我公司已按合同要求完成了项目社会稳定风险评估、压覆重要矿产资源调查报告、防洪评价、环境影响评价、水土保持、土地复垦评价等6个专业报告的编制。
四、项目实施效果
本次工程输水管线从小浪底引黄工程干线末端开始至盐湖区,输水规模按生活平均供水流量确定,近期板涧河水库向盐湖区供水1725万m3,远期自板涧河、后河水库、李家河共同取水可以满足盐湖区2293万m3供水,输水管线规模按远期考虑,供水流量1m3/s。
五、结论和意见建议
我公司编制完成的社会稳定风险评估、压覆重要矿产资源调查报告、防洪评价、环境影响评价、水土保持、土地复垦评价等6个专业报告符合合同要求。
六、资金使用与管理情况
1 资金到位(含中央资金、地方资金、其他资金)。
按照合同要求以及项目进度,已到位合同金额200万元。
2 资金安全。
到账资金符合公司前期项目资金管理制度,资金使用安全。
1 大力宣传安全风险管理,营造浓厚的学习氛围
为确保让每名干部职工融入到安全风险管理的氛围中。车间组织全体干部职工召开了安全风险管理动员会,成立了车间安全风险管理小组,制定了《车间安全风险管理办法(试行)》,确定了“两手抓、两不误”的贯彻实施模式。车间以专题会、生产会、周例会、班前讲话等各种形式组织干部职工认真学习安全风险管理相关知识,大力宣传安全风险管理知识,让职工理解风险管理的目的是提前预防、控制不安全因素,提高对安全风险管理的认识。
在车间学习、研判的基础上,组织干部职工共同学习《工务安全风险管理知识宣传手册》,发动全体职工开展安全风险源点研判,在全车间范围内开展安全风险管理大讨论活动,组织车间全体干部职工183人进行安全风险管理知识考试,通过考试检验了学习宣传的效果,深化了车间安全风险管理工作的开展。
2 盯控关键,抓好风险研判
车间、班组发动干部职工围绕“五大关键,十三个重点”自下而上、自上而下全员参与安全风险的排查,结合线路工作特点,重点突出旅客列车安全、施工、防洪、防胀、防断、撞养路机械等高风险环节,抓住巡道、关门防护、上道作业人员等关键岗位的标准化作业,强化落实病害设备检查、处理措施,控制管内关键部位(生产场所)的劳动安全卡控等全面排查,不留死角。
根据风险类别、发生频率、可能产生后果的严重程度,合理确定高度风险、中度风险、低度风险三级风险。班组每月按时上报车间安全风险点的排查情况,由车间进行汇总梳理,形成车间安全风险控制数据库,同时向各工区公布。
车间对查明的安全风险源点,采取定性、定量或半定量的方法,逐一分析风险致因、可能造成的后果、影响范围、危害程度。并综合分析不同风险及其来源的相互关系,以及现有措施的有效性。根据研判的风险事件,按照设备质量标准和职工作业标准,分系统、分层次周密制定控制措施,切实做到标本兼治,有效化解和降低风险。
车间制定风险控制措施遵循优先顺序,优先采取危险消除和预防措施,继而采取后果控制和应急措施,并注重临时控制和长期控制相结合,实现关口前移、超前防范。
3 结合实际,将安全风险管理深入日常管理工作
车间安全风险管理实行动态管理。每日施工作业开始,施工负责人结合班前试问,对照《现场重点岗位风险辨识卡》开展班前安全讲话、抽问,并针对《安全风险重点控制揭示牌》中的相关内容,对施工作业项目存在的安全风险重点进行强调,让每名作业人员熟知当天施工作业项目的安全风险重点。
对于风险检查情况,有危及行车安全隐患的问题检查人要现场落实处理,并全程参与。车间在每周例会上会对管内各班组、各作业项目完成及风险管理执行情况进行汇总,分析存在的问题,及时修订本周盯控重点。由车间管理人员、工区工长严格按《车间安全风险管理办法》规定周期对照车间《安全风险检查表》逐处进行有记录的检查,在次周例会上进行检查处理情况汇报,同时由车间调度录入电子库,便于掌握管内风险源控制情况,并保存原始检查记录表。
为保持安全生产的高度敏感性,针对季节更替、工程改造、设备更新等内外部条件的变化,车间结合月度生产会,每月定期召开安全风险评估会,对各工区风险源点进行评估,确保对所有辨识出的危险源点逐一进行风险评估,识别潜在危险,确定风险等级,每季度进行一次全面检查、评估,依据评估结果,调险等级。
如车间对管内因更换曲磨轨、长轨条,应力发生变化有胀轨迹象被列为中度风险管理的16处曲线,因前期车间集中力量进行应力放散12.115km及应力调整9.68km,车间将该处降低为低度风险进行管理。随着气温升高,由于线路上存在道碴不足、线路易胀轨跑道等隐患,车间将原定为中度风险管理的16处缺碴地段升级为高度风险源,要求各班组严格盯控,严格无缝线路的管理工作。随着防洪工作全面展开,车间将管内11处I级、34处II级、13处III级看守点列为车间环境风险源点进行严格管理,同时要求跟班组将未列入防洪巡守点地段进行排查,严格对管内线路做到一处不漏一米不漏的进行盯控。
4 严格盯控,定期研判,确保车间安全风险管理过程控制的取得实效
车间在设备整治方面围绕局工务系统提出的“六大维修养护理念”加以实施、控制过程,确保设备整质量有保障。在管理方面加大了对作业人员劳动人身安全管理,尤其强化了对单岗作业、劳务工等的安全管理。
对作业、管理方面等可能造成劳动人身安全的风险,车间、工区利用揭示牌等形式实行长期全面卡控,确保安全风险管理工作有序可控。作业风险评估达到中度及以上时,应立即重新组织修改施工(作业)方案,制定切实可行的防控措施,措施制定后,再次组织评估,直到风险可被接受。作业风险评估出现低度风险时,应注意监控,落实防范措施,消除风险点。风险管理,由车间主任、副主任每月根据技术规章管理、施工审批等相关办法,进行自查。对设备、环境方面存在的风险,车间按照高度、中度、低度等级,确定等级负责人,建立风险源点卡控检查制度,定期进行检查。
环境、设备风险经过有效整治后,在观测一定时间的设备稳定后,由车间主任组织相关人员进行逐处现场核实,制定一定时间内的检查监控措施后可以降低设备风险等级或者取消设备风险控制。设备风险源点经过整治后效果仍旧不良,且有向严重方向发展趋势,一是积极向段相关部门反映争取彻底整治。二是由车间主任带队现场诊断,提高风险等级控制,制定更加严格检查监控措施并实施。 对管内新增设备风险源点,由车间主任带队现场诊断后纳入设备风险控制表进行相应等级控制。
4.1 高度风险――负责人车间主任
由主任(不在由副主任、或主任指定车间干部按规定时间定期检查)进行每周不低于一遍检查并且督促整治、处理,责任工区(作业组)每周不少于一遍检查(不和车间同步);并做好相关检查记录,对异常情况应立即上报,并制定切实可行的防控措施。
4.2 中度风险――负责人车间副主任
由副主任按每月不少于二遍检查(副主任外出组织施工,则由车间主任或管理人员落实相关检查规定),并且督促落实责任工区、作业组及时整治、处理。工区每周不少于一次检查(不和车间同步)。做好相关检查记录,发现异常情况比照高度执行。
4.3 低度风险――负责人车间管理人员
由车间管理人员每月不少于一遍有记录的检查,并且督促工区、作业组有计划安排整治、处理,工区每月不少于一遍(不和车间同步)有记录的检查。
依据国家计委、水利部《河道管理范围内建设项目管理的有关政策》,对于河道管理范围内建设项目,应进行防洪评价,编制防洪评价报告。在编制防洪评价报告时,应根据建设项目的基本情况、所在河段的防洪任务与防洪要求、防洪工程与河道整治工程布局及其它国民经济设施的分布情况等,以及河道演变分析成果、防洪评价计算或试验研究结果,对建设项目的防洪影响进行综合评价。防洪综合评价的主要内容有:
(1)项目建设与有关规划的关系及影响分析;
(2)项目建设是否符合防洪防凌标准、有关技术和管理要求;
(3)项目建设对河道泄洪的影响分析;
(4)项目建设对河势稳定的影响分析;
(5)项目建设对堤防、护岸及其它水利工程和设施的影响分析;
(6)项目建设对防汛抢险的影响分析;
(7)建设项目防御洪涝的设防标准与措施是否适当;
(8)项目建设对第三人合法水事权益的影响分析。在对项目建设进行防洪综合评价时,也应考虑项目自身的安全。建设项目有被洪水淹没的分险,为便于分析建设项目的洪水淹没风险,引入项目区附滩流量和项目区起始淹没流量的概念。
2起始淹没流量分析
项目区附滩流量,指在项目区附近滩唇位置选择具有代表性的高程,根据项目区附近水位流量关系图,确定项目区附滩流量。项目区附滩流量主要反映项目区附近主槽的过流能力,由于黄河河道断面大多唇高滩低,且河道内有串沟存在,虽然从河道断面图上显示,当项目区所在断面水位达到滩唇高程以前,项目区并不过水,但从实际地形上,在水位达到滩唇高程之前,由于串沟的作用,滩区可能已经上水,所以,项目区附滩流量并不能完全反应项目区淹没风险。为正确反应项目区淹没风险,报告引入了项目区起始淹没流量概念。所谓项目区起始淹没流量,指根据项目区及周边地形特点,当水流漫滩以后,能够反应项目区开始进水时地形高程所对应的流量。当大河流量达到项目区起始淹没流量时,根据项目区地形特点,项目区淹没过程将有以下几种情况:
①项目区地势低,周边地势高,选取项目区周边地势较低位置的高程,分析该高程对应的流量作为项目区起始淹没流量,一旦大河流量达到项目区起始淹没流量,项目区会迅速被淹没,且淹没水深较大;
②项目区地势高,周边地势低,选取项目区周边地势较低位置的高程,分析该高程对应的流量作为项目区起始淹没流量,大河流量达到项目区起始淹没流量,随着流量增大项目区会逐渐被淹没,项目区将被洪水包围,形成孤岛,不便于项目区人员撤退和迁安救护;
③项目区处在一边高一边低的坡地,选取项目区周边地势较低一边的高程,分析该高程对应的流量作为项目区起始淹没流量,大河流量达到项目区起始淹没流量,项目区会随着流量增大,从一侧逐渐淹没。
3算例
新建项目位于黄河下游京广铁路桥~东坝头河段,郑州市惠济区江山路东侧黄河滩地上,项目区中心对应右岸黄河大堤桩号0+000,如图1所示。根据项目平面位置图及河道大断面实测地形资料可知,项目区中间地势较高,南北两侧地势较低,接近上述分析的第②种淹没情况。项目区距离现状水边线约2.8km,对应的平均滩唇高程94.42m。项目区自身所在地块现状相对平坦,较低处滩面高程95.70m,位于项目区南北两侧,较高处在项目区中间地带,滩面高程96.48m,偏安全考虑,取较低处高程95.70m作为项目区的滩面高程,相对滩唇高1.28m。由所在河段的水文资料推求出项目区对应的水位流量关系,根据项目区的滩唇高程、自身的滩面高程,分别查图2可知,项目区附近的平滩流量为4800m3/s,项目区起始淹没流量为9600m3/s。
4洪水风险分析
现状条件下,项目区附近河段平滩流量为4800m3/s,项目区断面起始淹没流量为9600m3/s。当洪水流量小于平滩流量时,项目区不上水,此时一般没有洪水风险。当洪水流量大于平滩流量小于起始淹没流量时,项目区地势相对较高,洪水可能不淹没项目区,但项目区周边撤退道路及地势较低处将被淹没,项目区可能被洪水围困,形成孤岛,加之漫滩洪水顺堤行洪及串沟等不确定因素的影响,此时项目区存在较大的洪水风险。当洪水流量大于起始淹没流量时,洪水将淹没项目区,对主要构筑物造成严重破坏,此时项目区洪水风险极大。
5结论
【关键词】尾矿库;溃坝;风险评价;指标;模型
建立评价指标是对具体问题进行研究与分析的基础、关键所在,同时也会对评价结果的准确性产生直接且深入的影响。在选择尾矿库溃坝风险相关指标的过程当中,必须确保所有的评价指标与尾矿坝的正常工作系统特征以及基本情况密切相关,以系统存在的危险状态为目标。从这一角度上来说,评价指标的建立对评价过程有着至关重要的影响。当然,评价指标设置过多会造成评价指标结构过于复杂,一定程度上增加评价的难度,评价指标设置过少则可能导致关键性的影响因素被掩盖,难以全面且真实的反应评价对象的可观情况。因此,在对尾矿库溃坝事故的危险性因素进行评估期间,风险指标体系的构建是非常重要的问题,根据风险评价指标,才能够指导风险评价模型的建设,以更加真实与可观的反应尾矿库发生溃坝事件的可能性,从而做到有备无患。
1、尾矿库溃坝风险指标体系分析
从尾矿库潜在溃坝风险的角度上来说,在构建评价指标体系的过程中,需要把握以下几个方面的基本原则:第一,系统性原则,即要求评价指标体系能够系统全面的反应被评价对象的整体情况,确保评价结果的高度可信;第二,客观性原则,即要求评价指标体系不受主观意愿的影响,同时广泛征集环境、社会等各方意见;第三,实效性原则,即要求评价指标体系能够根据社会价值观念的发展趋势做出相应的调整。根据以上原则,在针对尾矿库溃坝风险构建评价指标体系的过程中,可选择指标有以下几个方面:
1)防洪标准:该评价指标所指的是防洪保护对象要求达到的对洪水防御能力的标准。通常来说,该指标的设计需要以某一重现期区间内的设计洪水作为参照标准,当然也可以参照实际洪水作为防洪设计标准;
2)排洪设施能力系数:在对尾矿库溃坝风险进行评估的过程当中,需要从设计角度入手对防洪设施的排洪能力进行分析,根据排洪设施设计能力的异常情况来计算对应的能力系数,并划分相应的等级;
3)滩顶与库水位高差:该评价指标所指的是对尾矿库在运行过程当中的现状是否能够满足最小安全超高以及最小干滩长度的要求进行评估。当然,前提条件是从设计单位入手进行调整,分析在当前堆坝高程条件下,在设计洪水因素影响下库水位的上升高度;
4)平均粒径:该评价指标的是通过绘制砂土粒径级配累计曲线的方式所实现的,通过对级配累计曲线的分析,能够对砂土的粗细度情况,以及粒径分布的均匀性情况进行综合评价与了解,同时也能够得到有关砂土级配水平的数据资料;
5)下游坡比:该评价指标能够充分反映尾矿库坝体的基本轮廓与尺寸特征,其具体取值与尾矿库坝体自身的抗滑稳定性能力以及渗流稳定性能力密切相关;
6)现状坝高:该评价指标主要是指尾矿坝现状的堆积高度,对初期坝和中线式、下游式筑坝为坝顶与坝轴线处坝底的高差;对上游式筑坝则为堆积坝坝顶与初期坝坝轴线处坝底的高差;
7)地震烈度:该评价指标主要是指受地震因素影响而表现的地面震动以及其对地面的影响程度,该评价指标以度作为单位衡量标准,我国当前将地震烈度划分为12个等级,等级越高代表地震的破坏性越大,且该指标与岩土性质,地质构造,震源深度,震级,以及震中距等均有密切关系;
8)堆积容重:该评价指标主要是指尾矿坝上尾矿砂单位体积的重量;
9)浸润线高度:该评价指标主要是指坝体内渗流的水面线,是反应溃坝灾害的关键指标;
10)横向裂缝衡量系数:该评价指标主要可用于衡量尾矿坝现状横向裂缝的存在可能导致溃坝灾害的危险程度;
11)纵向裂缝衡量系数:该评价指标主要用于对尾矿库当前工况下存在纵向裂缝的可能性进行评价,同时反应因纵向裂缝造成溃坝事件的危险性程度,通常可以根据尾矿库上纵向裂缝的数量进行对应的等级划分;
12)水平裂缝衡量系数:该评价指标主要用于对尾矿库当前工况下存在水平裂缝的可能性进行评价,同时反应因水平向裂缝造成溃坝事件的危险性程度,通常根据地质勘查得到;
13)排洪设施完好系数:该评价指标主要被用来反应在尾矿库运行过程当中,相关排渗设施除设计功能外,能够正常发挥功能的程度;
14)日常管理衡量系数:该评价指标反应矿山企业在尾矿库运行过程当中,日常管理的实际能力,该指标与整个尾矿库运行的安全性水平存在密切关系;
15)事故应急衡量系数:该评价指标可反映尾矿库在发生溃坝事件下的应急响应能力以及处置能力;
16)检测设备完好系数:该评价指标主要用于衡量尾矿库监测设施的完备程度和预警方法的有效程度。
2、尾矿库溃坝风险评价模型分析
2.1 评价指标权重计算
根据前文中所确定的尾矿库溃坝风险的相关指标,将风险评价模型中各个指标的层次结构进行对应划分:其中,漫顶溃决设置为A1指标,失稳溃决设置为A2指标,渗流破坏设置为A3指标,结构破坏设置为A4指标,管理因素设置为A5指标。结合以上划分标准,可以引入A1~A5指标,得到对应的风险指标判断矩阵(如表1所示)。
在此基础之上,在对权重向量进行计算的过程当中,可以采用和法对判断矩阵A中的各个元素以列为单位做归一化处理,计算公式为“ ”,经过处理后所得到的判断矩阵为:
2.2 风险评价指标分级
结合已有的尾矿库溃坝事故案例,结合工程力学特性方面的研究成果,在风险评价过程中将尾矿库溃坝风险评价结果划分为四个等级,对应的评价指标分级方式分别为:
1)A级:本等级指所评价的尾矿库可继续安全运行,符合评价指标包括:防洪设计标准>500年/一遇;防洪设施能力系数>0.75;滩顶与库水位高差>1.5m;平均粒径>0.5mm;下游坡比>5.0;坝高1/20;设计地震烈度>8.0度;堆积容重>2.0t/m3;浸润线高度>8.0m;横向裂缝衡量系数>0.75;纵向裂缝衡量系数>0.75;水平裂缝衡量系数>0.75;排洪设施完好系数>0.75;日常管理衡量系数>0.75;事故应急衡量系数>0.75;监测设施完备系数>0.75。
2)B级:本等级指所评价的尾矿库带有缺陷运行,符合评价指标包括:防洪设计标准100~500年/一遇;防洪设施能力系数0.5~0.75;滩顶与库水位高差1.0~1.5m;平均粒径0.2~0.5mm;下游坡比3.0~5.0;坝高20.0~50.0m;1/现状坝高1/50~1/20;设计地震烈度6.5~8.0度;堆积容重1.7~2.0t/m3;浸润线高度6.0~8.0m;横向裂缝衡量系数0.5~0.75;纵向裂缝衡量系数0.5~0.75;水平裂缝衡量系数0.5~0.75;排洪设施完好系数0.5~0.75;日常管理衡量系数0.5~0.75;事故应急衡量系数0.5~0.75;监测设施完备系数0.5~0.75。
3)C级:本等级指所评价的尾矿库存在严重缺陷,且必须交由安全监督机构在限定期限内进行治理,并对运行进行密切监视,符合评价指标包括:防洪设计标准50~100年/一遇;防洪设施能力系数0.25~0.5;滩顶与库水位高差0.5~1.0m;平均粒径0.05~0.2mm;下游坡比1.0~3.0;坝高50.0~80.0m;1/现状坝高1/80~1/50;设计地震烈度5.0~6.5度;堆积容重1.4~1.7t/m3;浸润线高度5.0~6.0m;横向裂缝衡量系数0.25~0.5;纵向裂缝衡量系数0.25~0.5;水平裂缝衡量系数0.25~0.5;排洪设施完好系数0.25~0.5;日常管理衡量系数0.25~0.5;事故应急衡量系数0.25~0.5;监测设施完备系数0.25~0.5。
4)D级:本等级指所评价的尾矿库无法继续运行,由安全监督机构下令停止使用,治理合格后方可再次投入运行,符合评价指标包括:防洪设计标准
3、实例分析
XX尾矿库,位于XX矿区西北约lkm沟谷中。库区基岩为古老的片麻岩,沟底为第四系覆盖层,坝址处覆盖层最厚为16m。上部以洪积亚黏土为主,中部以坡积碎石和含土碎石主,底部为碎石层。尾矿库由前冶金部鞍山黑色冶金矿山研究院设计。建有两座初期坝,均为透水堆石坝。西坝底标高149.3m,东坝底标高143.5m。坝顶标高都是163.5m,最终堆积坝标高220.0m,总库容约1350万m3。库区纵深约300~800m,库内两条小沟,纵坡较陡,现汇水面积约为0.47km2。设计采用塔一管式排洪系统。排洪塔直径2.0m,侧壁溢洪孔直径0.35~0.30m,排距0.65m,每排6孔。排洪管埋于东坝下,直径l.0m。
以全国尾矿库普查按系统作为立足点,结合对该尾矿库现场实际情况的深入检查,由专家根据该尾矿库现场安全状况进行打分,并根据打分结果进行评价,相关指标的评价结果分别为:防洪设计标准为500年/一遇;防洪设施能力系数为0.74;滩顶与库水位高差为2.0m;平均粒径为0.43mm;下游坡比为4.0;坝高为163.5m;1/现状坝高为1/163.5;设计地震烈度为8.0度;堆积容重为1.8t/m3;浸润线高度为6.0~8.0m;横向裂缝衡量系数为0.5;纵向裂缝衡量系数为0.71;水平裂缝衡量系数为0.68;排洪设施完好系数为0.6;日常管理衡量系数为0.65;事故应急衡量系数为0.7;监测设施完备系数为0.66。
利用相关指标的权重计算结果,在C++条件下编程计算,输出结果显示该尾矿库溃坝的安全评价总分值为81.97,对应安全等级为“较好”,即B级,为本尾矿库实际情况一致。
4、结束语
结合我国当前的实际情况来看,随着矿山开采工作量的不断增长与发展,尾矿库的数量也在持续增多。但根据已有调查数据来看,大部分尾矿库的安全状况不容客观,各种重大~特大安全事故时有发生。溃坝作为发生率较高的尾矿库安全事故之一,已经引起了行业内以及国家的高度重视。为了能够真正意义上的做到有备无患,在事故发生前采取有效的应对与预防措施,就需要根据尾矿库的实际情况,做好对溃坝等安全事故危险性的评价工作。文章即从这一角度入手,重点分析尾矿库溃坝风险的指标评价体系,并根据危险指标构建了对应的风险评价模型,通过实例证实了该模型的可行性,值得引起重视。
参考文献
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关键词 农业气象灾害;粮食生产;风险评估区划
中图分类号 S42 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2013)15-0269-02
为了加强对抚顺地区的农业气象进行监测,促进当地农业发展,特对抚顺地区农业气象灾害风险进行评估和区划,以期为当地农业气象的监测提供参考。
1 农业气象灾害年的确定方法
1.1 粮食产量资料的处理
粮食产量资料取自于市统计局的1971—2000年抚顺县、清原县、新宾县3个县的40年粮豆产量(kg/hm2)。实际产量(Yi)可以看作趋势产量(Yti)与气象产量(Ywi)之和,表达式如下:
Yi=Yti+Ywi(1)
式(1)中,i=1,2,…,n。采用多项式回归计算趋势产量。趋势产量是在各地平均土壤、气候条件下,农业生产逐步提高,粮食产量长周期缓慢变化的结果。气象产量实际上是以气象因子的作用为主,由每年作物生长季农业气象条件的利弊所决定。图1给出了实际粮食产量和趋势产量的比较。
1.2 减产率
根据式(1),各地每年的减(增)产率按下式计算:
Pi(%)=Ywi/Yti=(Yi-Yti)/Yti×100 (2)
式(2)中,Pi负值表示气象条件不利,减产;正值表示气象条件有利,增产。本文主要研究减产率问题,因此减产率均不记负号。
1.3 灾年的确定
用各种农业气象灾害总体上造成粮食作物减产的幅度,即减产率的大小来界定灾年。本文以粮豆产量代表历年产量情况。规定减产率≤10%为轻灾年,减产率在11%~30%之间为灾年,在31%~50%之间为重灾年,51%~70%为严重灾年(表1)。从表1可以看出:减产率在10%以下的轻灾年最多,随着减产率增大,灾年、重灾年和严重灾年迅速减小;减产率的分布地区间差较大,减产率在10%以下的轻灾年,抚顺县发生最多;近40年(1971—2000年)非全区性严重灾年有5次,分别发生在1972年、1986年、1989年、1995年和1997年;全区性严重灾年有3次,分别发生在1972年、1989年和1995年。
2 气象灾害强度
在农业生产的整个时间过程中,各种气象灾害都会影响作物产量,但是在作物产量中,将各种气象灾害的影响分离开来是很困难的。本文采取某种气象灾害成灾面积与该地区播种面积之比,即灾害强度指数来表述该种气象灾害的强度。这就比较客观地反映了不同气象灾害对作物产量的影响,同时不同地区之间也可以作对比分析。其表达式如下:
Qij(%)=Aij/Bi×100 (3)
式(3)中,Qij为第i地区第j种气象灾害的强度(%),Aij为第i区第j种气象灾害的成灾面积,Bi为第i地区的播种面积。Qij值越大,则受灾程度越重。各地4种气象灾害强度排序如下:抚顺县:干旱(16.2%)>洪涝(2.9%)>风灾(2.8%)>冰雹(1.1%);清原县:干旱(15.1%)>洪涝(5.0%)>风灾(2.2%)>冰雹(2.6%);新宾县:干旱(13.3%)>冰雹(8.9%)>风灾(2.9%)>冰雹(1.9%)。可以看出不同的地区气象灾害强度有着明显的差异,全区最严重的气象灾害是干旱
3 农业气象灾害频率
表2给出了3个县(市)区灾年发生频率。从表2可以看出,抚顺地区减产率≤10%的轻灾年频率平均为20.67%;减产率在11%~30%的灾年频率为18.33%,减产率在31%~50%的灾年频率为3.33%,减产率在51%~70%时,发生频率为10%,即抚顺地区严重灾年大约10年发生1次。
4 全区气象灾害平均减产率及分布规律
为了简单明了地了解各县(市)区气象灾害风险程度的差别,计算了各地的平均减产率。方法是按着灾年的减产率求平均值。各地平均减产率见表3。从表3可以看出,各县(市)区的平均减产率有明显的差异,存在着西高东低的分布规律,严重灾年西部抚顺县减产率为78.6%,东部清原县为74.2%,东南部新宾县为68.8%,原因是全区气象灾害主要是干旱,近年来干旱趋势又明显增加。
5 农业气象灾害风险评估
本文在分析农业气象灾害强度、灾害频率和平均减产率的基础上,提出灾害风险指数(K)的概念,进行综合分析。首先,将每个地区的40年减产率按一定的间距分组,计算每一组的灾年频数(d)和组中值(h),然后按下式计算K值。
K=■d/n×hm(4)
式(4)中,m为组数,n为年数。例如,抚顺县的灾年分布于≤10%、11%~30%、31%~50%、51%~70%减产率组中,灾年次数分布为26、13、0、11,对应的组中间值为5、20、40、60,n=38,按式(4)计算:
K=(26/38×5)+(13/38×20)+(0/38×40)+(11/38×60)
=3.42+6.84+0+17.37
=27.6%(5)
各地农业气象灾害风险指数见表4。表中各地风险指数有明显的差异,西部风险指数最低为27.6%,而东部清原县和新宾县2个县农业风险指数接近,分别为32.9%和34.2%,且明显大于抚顺县,农业风险有西低东高的分布特点。
6 农业气象灾害风险区划
6.1 区划方法
将风险指数、平均减产率和灾害强度等资料分布叠置,并参考低温冷害等研究成果,分析出不同的气象灾害风险区域,分区结果见表5[1]。
综合评估结果,抚顺地区农业气象灾害的总体特点是西部地区灾害风险小,但灾害减产率较高,东部地区灾害风险大,但灾害减产率较低于西部地区。
6.2 分区评述
6.2.1 Ⅰ区(温暖亚湿润、半湿润气候区)。此区包括抚顺市的13个乡镇或站点,有碾盘乡、上马乡、后安镇、前甸镇、拉古乡、高湾镇、市政府、塔峪镇、兰山乡、开发区、会元乡、章党、河南水厂。都分布于抚顺市西部,为半平原半丘陵地区,是抚顺市热量资源最好的地区。具有地势平坦、温暖,降水适宜,无霜期长,光照充足,气候湿润程度略差于抚顺市东部地区,风较大于东部等气候特点。该区是农业晚熟品种适宜种植区,主要作物水稻,旱田作物有少量分布。林业资源较少,是农业优势区。该区年平均气温>6 ℃,≥10 ℃积温 >3 000 ℃,无霜期>140 d,生长季降水量
6.2.2 Ⅱ区( 温和亚湿润气候区)。此区包括抚顺市的28个乡镇或站点,石文镇、哈达乡、海浪乡、后腰林场、下夹河乡、清原镇、峡河乡、南杂木镇、救兵乡、汤图乡、北三家乡、上夹河镇、榆树乡、红庙子乡、木奇镇、响水河子乡、新宾镇、永陵镇、苇子峪镇、旺清门镇、马圈子乡、南口前镇、平顶山镇、红透山镇、大孤家镇、大四平镇、红升乡、敖家堡乡,主要分布于抚顺市南部、东部,清原浑河流域的大沟深、新宾中西部地区。年平均气温为4~6 ℃,≥10 ℃积温为2 600~3 000 ℃,无霜期为125~140 d,生长季降水量北部为700~750 mm,南部为600~700 mm。该区光、热条件中等,降水较多,是农业中晚熟作物品种适宜种植区,主流域主要作物是水稻,中小流域水、旱作物参半。林业资源比较丰富,也是大农业发展的优势地区。该区域防灾的重点应该防洪排涝与抗旱并举。要加大水利工程建设的投资,修堤筑坝,并发挥水库蓄水、排水作用,合理调配水资源。
6.2.3 Ⅲ区(冷凉湿润气候区)。此区包括抚顺市的12个乡镇或站点,北四平乡、土口子乡、夏家堡镇、草市镇、英额门镇、南山城镇、大苏河乡、枸乃甸乡、湾甸子镇,主要分布于清原东部和南部地区,也是地势较高的浑河源头地区。该区是农业早熟、中早熟作物品种适宜种植区,主流域也有一定数量的水稻,小流域以旱田作物早熟品种为主。林业资源十分丰富,是林业和多种经营的优势地区。非常适合食用菌、林蛙、山野菜、中草药等农村副业经济的发展。该区年平均气温
7 结语
据统计,气象灾害给我国农业生产造成的损失,一般年份受灾农田为4 000万~4 600万hm2,成灾约2 000万hm2,减产粮食逾2 000万t,每年直接经济损失为100亿元以上。抗御气象灾害是一项涉及面宽、时间性强、难度大的工作,因此应建立气象灾害预警系统,是增强减灾工作主动性的有利保证。系统工程应从预报、监测、防灾、救灾、援建等形成一个有机的整体。系统的建立,必将会使气象灾害所造成的损失降到最低[1,5-9]。
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