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沙塵暴監測的地理信息技術是什麼

發布時間:2022-08-06 08:00:44

① 防災減災安全過程中災害信息的作用是什麼謝謝

1.引言
近幾年,我國城市化步伐不斷加快,城市化水平大幅提高,城市化已成為我國經濟社會發展的一個亮點。然而,隨著城市數量的迅速增加、規模的急劇膨脹、人口的迅猛增長以及各種信息要素的快速積聚,城市公共安全方面的風險也急劇積累,一系列重大事故相繼發生,在國外,如美國「911」恐怖襲擊事件、日本地鐵「沙林」事件、韓國「大邱」地鐵縱火事件、俄羅斯劫持人質事件等;在國內,如2003年肆虐全國的「非典」事件,2004年北京的密雲燈會踩踏事件、城市暴雨和暴雪導致的城市交通癱瘓事件,重慶「天原」化工廠有毒氣體泄漏事件等。隨著這些城市公共安全領域事故頻頻發生,城市公共安全成為人們提及頻率頗高、極受關注的一個問題。當前,城市公共安全呈現出四大特點:時間上呈多頻次,空間上呈多領域;非傳統的公共安全隱患已成現代城市公共安全的重要威脅;單體的突發事件極易被放大為群體的社會危機;公共安全事件國際化程度加大。而與此相對應的是,我國各級政府對公共安全的管理相對落後,城市公共安全法律體系、管理體制、應急機制以及城市公共安全規劃不健全,公共安全已經成為現代城市的重要威脅。因此,如何抓住這一機遇,利用現有成熟的科學技術解決城市公共安全管理中遇到的實際問題,促進城市公共安全管理的信息化和科學化,是城市公共安全工作急需解決的重要課題。

目前,我國已有一些城市運用空間信息技術,包括遙感技術(RS),地理信息系統技術(GIS)、全球定位系統技術(GPS)等用於輔助城市公共安全工作,取得了較好的效果。其中,遙感技術(RS)是當前空間信息獲取和更新的一個非常重要的手段和工具,它克服了傳統調查手段高投入、長周期、低效率的缺點,具有宏觀、快速、動態、綜合的優勢。利用遙感技術的這些優勢,結合地理信息系統(GIS)、全球定位系統(GPS),並以計算機技術和通訊網路技術為主要技術支撐,採集、測量、分析、存儲、管理、顯示、傳播和應用空間信息,可以應用於城市公共安全中的許多方面。

2 空間信息技術
2.1 遙感技術原理
地面目標輻射電磁波

傳 輸

遙感器記錄

信息處理

圖1 遙感原理

地球上每一個物體都在不停地吸收、發射和反射電磁波,並且不同物體的電磁波特性是不同的。遙感就是根據這個原理來探測地表物體對電磁波的發射特性及其對電磁波的反射特徵,從而提取這些地物的信息,最終完成遠距離識別物體的。可以說,遙感技術是一種建立在現代物理學、電子計算機技術、數學方法和地學規律的基礎上的綜合性探測技術。隨著現代計算機技術、通訊技術、數字化技術和感測器技術等的進步,目前,遙感技術的水平已得到很大的提高,正朝著高精、多光譜、高時空解析度的方向發展,遙感技術日益呈現出「三高」(即高光譜、高時間解析度、高空間解析度)、「三全」(即全天候、全天時、全球)、「3W」(即What、When、Where)、「三結合」(即大小衛星結合、航空與航天結合、技術與應用結合)等特點,這些都為遙感技術在全社會的廣泛應用提供了很好的基礎,尤其體現在人流、物流、信息流高度集中和膨脹的城市當中,遙感技術的發展更是日新月異,其應用的深度和廣度都在飛速的拓展。

2.2 「3S」技術(RS、GIS、GPS)的集成
遙感(RS)、地理信息系統(GIS)和全球定位系統(GPS)有機地結合在一起來應用,叫做「3S」技術。遙感信息中有地理信息系統所需的空間信息和屬性信息,故RS與GIS相結合是必然的。又由於遙感應用中,地面采樣、導向、定位是以GPS作為有力工具的。因此,RS和GIS的發展,在導航和其它動態定位及數據採集系統的應用中,GPS扮演著重要的角色。所以,以地理信息系統(GIS)為核心的「3S」技術的集成,構成了對空間數據實時進行採集、更新、處理、分析及為各種實際應用提供科學的決策咨詢的強大技術體系。「3S」技術的整體結合,構成高度自動化、實時化和智能化的地理信息系統,是適時採集、處理、更新空間信息,提供決策輔助信息的有力手段。

3 空間信息技術在城市公共安全和防災減災中的應用
通常,空間信息技術在城市公共安全尤其是防災減災中的應用,主要包括利用遙感技術、GIS技術、GPS技術、計算機網路技術、資料庫技術等實現對城市災害的災前早期預警預報、防災救災預案制訂,災害發生過程中的災害實時監測、災害損失快速評估,減災抗災的應急指揮調度、輔助決策等領域。在這些過程中,空間信息技術都大有用武之地,只要能夠科學組織和大規模應用,完全可以實現對災害過程的實時監測,從而為各級領導、各級部門的指揮調度、快速響應、聯合行動提供可靠的依據。

3.1 空間信息技術在城市地震災害監測、評估中的應用
地震是難以抗拒的自然災害,給人類帶來的損失極其嚴重。從地震區的分布來看,我國有60%國土、一半以上的大中城市位於地震烈度及6度以上的地區。大地震造成的強烈地面運動除直接使建築物破壞之外,還誘發山崩、滑坡、泥石流、地基液化等地質災害,地震引起的破壞還導致火災、水災、爆炸、毒氣蔓延及瘟疫等次生災害的發生。因此,城市的抗禦震災的能力非常重要。由於地震預報是世界性科學難題,所以城市抗震減災、震時的緊急救援以及震災的快速評估就成為目前減輕地震災害的有效手段。利用遙感技術,可以快速、准確地獲取數據,經過快速處理,不僅可以為城市抗震救災的部署提供重要依據,也可為震時救援、震災評估提供信息支持,提高抗震救災的效率。

「九五」期間,我國建立了多個城市防震減災系統。利用「3S」技術,中國地震局地質研究所研製了泉州、南安、漳州、廈門以及福州等城市的防震減災信息管理與輔助決策系統,其他城市如上海、合肥、烏魯木齊、自貢等城市,也建立了相應的城市防震減災系統[1]。建立了城市防震減災系統後,一旦發生地震,就可以立即在地震災區進行航空或衛星遙感觀測,對遙感信息進行處理可獲得地震區地震破壞後的信息,由地震前後的綜合信息可生成地震區地震前後的三維景觀圖,對比地震前後的三維景觀圖,還可以得到一些重點建築物破壞情況的各種數據,這不僅對制定抗震救災計劃十分有用,而且能夠科學指導人員搶救工作,指導電力網、給排水網、油氣輸送管網、通信網的恢復與重建工作,以及科學制定地震區恢復重建方案和發展規劃[2]。

近年來,隨著高空間解析度衛星的成功發射, 如美國空間影像公司成功發射的IKONOS高解析度衛星,其全色影像解析度為1m,美國的QuickBird衛星,其空間解析度高達0.61m,利用這些高解析度遙感影像進行城市災害評估被提上了日程。利用遙感圖像處理軟體可以從這些高解析度遙感影像中自動提取地物的形狀、位置和屬性等信息,能夠輕易分辨出城市防震減災工作中需要的基本要素、如建築物、構築物、道路和橋梁,從而節省大量的人力和財力[1]。因此高解析度衛星影像在城市基礎數據獲取與更新、震災的快速評估和地震應急決策中有廣闊的應用前景,利用高解析度衛星影像進行城市防震減災系統資料庫的建設和更新也必將是今後的發展方向。

3.2空間信息技術在城市洪澇災害監測、評估中的應用
我國洪澇災害的嚴重程度居世界各國之首,頻繁的洪水災害不僅造成巨大的經濟損失,而且對社會穩定的發展產生嚴重影響。我國現有100多座大中城市處於洪水水位之下,其安全受到嚴重威脅。因此,必須對洪澇災害趨勢進行分析預測,對災區洪水進行實時監測,對災情做出實時、快速評估,科學地制定防洪和減災的對策[3]。減輕洪水災害必須考慮兩個方面的因素:一是快速而准確地預報洪水事件; 二是對洪水事件造成災害的地點、時間、范圍和強度做快速評價。預報的快速、准確的關鍵是建立正確的洪水模型和迅速獲取相關信息, 而災害的評價則基於地球觀測系統的完善。遙感技術的發展為洪水監測和災害損失估算提供了有力、高效的手段。

遙感技術在洪水監測和災害損失估算中的應用包括:一是建立數字高程模型(DEM ) , 這是洪水模型建立的基礎;二是洪水演變的模擬演示,可以通過三維可視化技術和VR(虛擬現實)技術直觀實時地模擬水災的發展情況;三是災後損失評估,應用衛星圖片結合GIS矢量數據以及基礎資料庫可以對受災面積和程度、損失情況進行評估[4]。

通常在大的城市洪水災害發生期間,可以通過多平台、多感測器、多模態的遙感技術,比如利用氣象衛星的高重復頻率、雷達衛星不受雲雨干擾、航空遙感應急反應的特點,通過光學遙感數據和雷達遙感數據的融合,實現對洪水災害的不間斷的監測。另外,遙感結合地理信息系統技術還可以實現對災情的分析、評估、模擬、預測。

目前,我國在遙感用於洪水監測和災害損失估算方面取得了一定的成果。通過國家「八五」「九五」科技攻關和「863」計劃的共同支持,成功研製了「航空遙感實時傳輸系統」,該系統按照(飛)機-(衛)星-地(面)模式,選用具有全天候工作能力的機載合成孔徑雷達,作為獲取地面圖像和信息的感測器,能夠全天候監測洪水,實時傳輸圖像,在地面災情信息系統的支持下,具有快速災情評估的功能[5]。此外,在國家自然科學基金項目「基於GIS的城市綜合減災評估決策系統」中,建立起了一個為水災預警決策系統的子系統。

3.3空間信息技術在城市火災監測、評估中的應用
90年代以來,隨著國民經濟和社會的發展,城市火災的發生呈逐漸增長的態勢。城市火災給國家的經濟和人民群眾的生命財產安全造成的危害逐漸增大。城市火災有別於其他災害,它具有突發性、隨機性等特點,一旦發生火災或撲救不及時,就會給人民的生命財產帶來巨大的損失。因此,搞好城市消防工作,始終是各級政府關注的焦點。

國外一些發達國家把GIS、GPS、RS和通訊系統很好地結合起來,建成現代化的防火救災體系,在城市消防中發揮了很好的作用。

從遙感的角度講,在城市火災監測中,可以藉助於IKONOS、QuickBird等的高空間解析度特性,實現對城市火場的准確定位;也可以利用MODIS、LANDSAT-TM等的熱紅外波段,准確探測火源點,定量反演火災場的溫度、能量損失等參數,另外,也可以利用光譜解析度達納米級、波段數成百上千的高光譜遙感數據,實現對城市范圍內各種規模火災的精準監測。

從地理信息系統的應用角度講,消防工作中的80%以上的業務都不同程度的與圖形、位置有關,而消防設施的分布、消防人員的移動等大部分信息都具有地理屬性,藉助於GIS技術強大的空間數據管理和空間分析功能,可以將龐大的地理位置信息、社會人口信息、歷史統計數據及其他相關數據存儲在計算機中,建成完備的城市消防空間資料庫、城市消防減災管理信息系統、「119」自動化指揮調度系統等,必要時可以迅速檢查到有關信息,把各種信息相互疊加、組合利用,科學調度,可有效地參與城市防火的各項業務工作,最大限度地減少火災損失。

3.4空間信息技術在城市沙塵暴災害監測、評估中的應用
在中國,利用遙感技術、GIS技術等空間信息技術,已經成功實現了對沙塵暴災害的日常監測、預報,並建立了相應的物理或統計模型庫。以1998年3月—2002年3月發生在北京以及華北地區的幾場強沙塵暴為例,我國利用風雲氣象衛星、MODIS等的遙感影像數據,結合一定的理論分析模型,已經成功實現了對沙塵暴起沙源頭、運移路徑、影響范圍、強度特徵等的准確預報和實時監測。可以說,在衛星的監測下,通過所獲取的信息以及地學理論可以准確地發布沙塵暴預警預報,較大的沙塵暴對所經過地區城市的影響已經可以降到較低的程度,更重要的是,遙感技術的介入有助於分析沙塵暴的發生發展規律,從而為災害的預防和治理提供重要的依據[6]。

3.5空間信息技術在城市災害應急指揮與應急決策中的應用
城市防災減災和公共安全涉及到眾多的政府職能部門,如公安、消防、交通、人防、衛生防疫、地震、水利、氣象和民政等,這就使得傳統的應急管理不具備系統性,無法實現防災減災資源配置的優化。因此,建立以「3S」技術為核心,基於現代計算機技術、網路技術等的城市應急救援聯動系統(Urban Emergency Response System,UERS) ,已成為國內外各大中城市解決安全與緊急救援難題的主要措施之一[7]。

UERS 通過集成的信息網路和通信系統集語音、數據、圖像為一體,協調公安、消防、醫療、交警、民政、公共事業等政府職能部門,以統一的空間信息基礎設施指揮平台和分布式城市應急共享聯動系統為核心,為市民提供相應的緊急救援服務,可以統一指揮,快速響應,聯合行動,為城市防災救災和公共安全提供保障和支持。UERS以遙感技術、GIS技術、計算機技術、網路技術、通訊技術為依託,通過城市信息化的建設,對城市的各種資源進行整合集成,實現資源共享,在加強各相關子系統建設的基礎上,建立起基於MIS系統與GIS系統的統一的信息指揮平台,為公共安全信息管理系統建設帶來新的機遇[8]。

信息情報的收集與分析是城市防災減災和公共安全維護的重要支持系統之一。城市公共安全信息應包括自然環境調查和經濟社會現狀調查。自然環境調查包括地質、氣候、地形地貌、特殊價值地區及環境敏感區等的調查等[9]。利用空間信息技術尤其是遙感技術則可以快速獲取相關信息,為災害應急管理提供准確、實時的信息。

目前,作為城市防災減災和公共安全領域的一個明顯趨勢就是充分藉助於「3S」技術和三維可視化技術,建立起以RS技術為快速信息獲取手段,以GIS的空間擴展分析功能與MIS的輔助決策支持功能為核心,能夠實現城市各公共安全部門實時聯動的城市災害應急指揮調度與決策支持的綜合系統,使之具有跨部門信息集成、分布式共享管理和三維可視化表達的功能,以便快速、准確、直觀地為城市范圍內的突發性事故和災害的應急管理提供一個完整的解決方案。利用該系統可以實現對城市基礎設施、災害信息、危險源及抗災力量等信息的查詢統計、圖形編輯、屬性更新、確定防災抗災預案中抗災力量的有效服務范圍以及資源配置,從而快速重現災害景觀,大致預測災害損失。在災害應急響應與快速救援指揮中選擇最佳路徑,調度與管理抗災力量,對應急預案資料庫進行決策支持,從而方便政府在災時實施相應的應急預案,大致預測災害波及范圍,提前組織疏散人員財產,實施醫療急救等,輔助領導全面掌握災情並進行救災指揮決策[10]。

4 結論
人口、資源、財富的集中既是城市發展的動力,也為城市安全埋下了隱患。集成了「3S」技術的優勢的空間信息技術在收集大量城市基礎數據、動態和准動態跟蹤監測、結合資料庫技術和計算機技術建立專家應用模型等方面有著其他手段所難以比擬的優勢。空間信息技術所具有的宏觀性、實時性及動態性等特點,為城市公共安全提供了強大的技術支持,對城市公共安全事業的發展有著十分重要的意義。可以預見,隨著空間信息技術和計算機技術的進一步發展,隨著社會上下對於城市災害和公共安全的日益重視,空間信息技術在城市防災減災和公共安全領域的應用將會越來越廣、越來越深,從而為構建「以人為本」、「可持續發展」的和諧社會做出更大的貢獻。

② 用自然辯證法 解決 北京等地的沙塵暴天氣,怎麼看這個問題

北京是風沙活動和沙塵暴的高發區之一。所謂風沙活動,就是大風作用於乾燥的地表所引起的一系列物理現象。通常是顆粒細小的沙塵飛人大氣之中,處於懸浮狀態,同時受到大氣的空間運動的影響。沙塵藉助於高空氣流移動到數十公里、數百公里、數千公里、數萬公里以外。根據衛星遙感監測結果,亞洲大陸的沙塵可以橫越太平洋,到達美國中部地區。顆粒稍大的沙粒,在地表作跳躍式運動,粗沙跳躍不起來,只能在地面滾動。沙塵和沙粒的運動是同時進行的,往往給人以天昏地暗的感覺。
北京沙塵暴天氣出現的原因:北京屬於山前沖積洪積扇,在地質時期的第四紀,北京周圍的山區,曾被冰殼所覆蓋,後來,後期由於大氣變暖,冰殼融化破裂,巨大的冰塊在流水作用下向坡下滑動。石景山區磨式口的第四紀冰川擦痕,八大處公園中的冰川漂石,就是這樣產生的。山上的冰川洪水,將大量的泥沙、礫石推到山下,形成了沖積洪積扇,北京市區和市郊,均在沖積洪積扇上。按照沉積學原理,個體比較大的礫石最先沉積,然後是粗沙、中沙、細沙、粉沙和泥土。由於這種原因,在北京地下8—10米處常常可以見到沙子和礫石。在離山比較近的地方,例如石景山區,剝開薄薄的地表土,即可以見到沙子和礫石。由於市區地下沙子埋藏比較深,只有在基建施工挖地槽時,才能夠見到地下沙子。在修地鐵、建高層建築等等重大施工中,都會在地下暴露出沙子。工地上的沙子,在大風作用下能夠飛揚擴散。近年北京大搞基建施工,大小工地千餘處,這是北京近年風沙活動頻繁的重要原因之一。北方地區每年春季的大風或強風天氣和乾旱少雨、氣溫較高的環境是沙塵暴的產生必要條件之一。從某種意義上說,北京的沙塵暴似乎不可抗拒。除此之外,北京郊區的耕地和垃圾場,在春季大風之際,也會出現塵土飛揚,成為北京重要的沙塵源。北京汽車逐年增多,汽車尾氣中含有未能完全燃燒的炭粒,也增加了空氣中的可吸人顆粒物。工業鍋爐、家庭燒煤,也會產生煤炭的灰燼,成為灰塵之源。
太陽黑子論:
關於2000年北京沙塵暴突然肆虐的原因,陳廣庭教授認為可能有諸如太陽黑子活動周期來臨、氣流異常活躍等偶然性的因素,目前研究界尚存在諸多不解之處。不可否認的是,90年代前期北方地區土地荒漠化現象已十分突出,內蒙古草原的退化與沙漠化問題、河北農牧交錯地帶土地退化的問題都異常嚴峻,再加上1999年北方大旱,地表土層乾燥、疏鬆、覆被率低的內傷延遲到2000年春季便顯現出來。北京的沙塵天氣多與地理、地貌特點也有一定關系。趙廷寧教授說:北京平原地區的海拔只有50米左右,八達嶺一帶在800米左右,而到河北張家口壩上地區就達到了1000米以上,這種「下坡」地形,再加上河谷地帶的「狹管效應」,很容易讓裹挾著沙塵的西北部冷氣團沿著風口來到北京地區後便減速、停滯下來。
從2000年起,沙塵暴研究也成了學術界關注的一個焦點。爭議最多的一個問題是,北京沙塵暴的源頭在哪兒。據趙教授介紹,一種觀點認為是「就地起沙」,以永定河、潮白河、大沙河流域和康莊、南口地區為代表的「三河兩灘」是北京主要的風沙危害區;另一種觀點認為成大氣候的沙塵暴,還是源起國外蒙古等國的大沙漠,國內西北地區的沙漠與沙地,以及這一地區農牧交錯區域退化、沙化土地的揚沙。
影響北京的沙源主要有三個:毛烏素和庫布其沙漠、烏蘭布和沙地、渾善達克沙地,
第一條路徑為內蒙古善達克沙地一帶——河北黑河河谷——北京地區;
第二條路徑為內蒙古朱日和一帶——河北洋河河谷——北京永定河河谷;
第三條路徑為河北桑乾河谷——北京永定河河谷。
北京位於華北地區東北部地處燕山山脈以南,太行山山脈以東,以黃土、沙土地為主,沒有大面積沙漠存在。中國西北沙漠以沙為主,並非塵源,何況華北有「燕山、太行」山脈為屏障,沙漠不足以為患。何況北京地區的沙塵結構與西北沙漠的沙質結構有著很大的區別。所以第一條路線似乎對此作用不大。

③ 沙塵暴的知識

答:說起沙塵暴形成的原因很復雜,是多方面的。沙塵暴的動力是風。物質基礎是沙塵。風與沙塵各有復雜多樣的時空變化。有足夠強大的風,還要有足夠量的沙塵。但是把大量沙塵吹起來,也還要求很多條件。我國西北乾旱區,盛行強烈的西北風。由於古地中海抬升形成大量松軟的沙塵堆積。乾旱少雨植被稀疏,特別是乾旱、風大、植被稀疏都同步發生在春季,因此春季就具備了沙塵暴發生的自然條件,再加上人為活動破壞了地面植被,使沙塵暴越發強烈。

治理沙塵暴的根本方面方法是什麼?
防風那就得造林嘛, 其實我跟樓上觀點一樣 沙塵暴主要是水土流失造成的, 多種樹是可以制止的

近年我國的大風沙塵天氣
經統計,60年代特大沙塵暴在我國發生過8次,70年代發生過13次,80年代發生過14次,而90年代至今已發生過20多次,並且波及的范圍愈來愈廣,造成的損失愈來愈重。現將90年代以來我國出現的幾次主要大風和沙塵暴天氣的有關情況介紹如下:1993年:4月至5月上旬,北方多次出現大風天氣。4月19日至5月8日,甘肅、寧夏、內蒙古相繼遭大風和沙塵暴襲擊。其中5月5日至6日,一場特大沙塵暴襲擊了新疆東部、甘肅河西、寧夏大部、內蒙古西部地區,造成嚴重損失。1994年:4月6日開始,從蒙古國和我國內蒙古西部颳起大風,北部沙漠戈壁的沙塵隨風而起,飄浮到河西走廊上空,漫天黃土持續數日。1995年:11月7日,山東40多個縣(市)遭受暴風襲擊,35人死亡,121人失蹤,320人受傷,直接經濟損失10億多元。1996年:5月29日至30日,自1965年以來最嚴重的強沙塵暴襲掠河西走廊西部,黑風驟起,天地閉合,沙塵彌漫,樹木轟然倒下,人們呼吸困難,遭受破壞最嚴重的酒泉地區直接經濟損失達兩億多元。1998年:4月5日,內蒙古的中西部、寧夏的西南部、甘肅的河西走廊一帶遭受了強沙塵暴的襲擊,影響范圍很廣,波及北京、濟南、南京、杭州等地。4月19日,新疆北部和東部吐鄯托盆地遭瞬間風力達12級的大風襲擊,部分地區同時伴有沙塵。這次特大風災造成大量財產損失,有6人死亡、44人失蹤、256人受傷。5月19日凌晨,新疆北部地區突遭狂風襲擊,阿拉山口、塔城等風口地區風力達9至10級,瞬間風速達每秒32米,其他地區風力普遍達到6至7級。狂風颳倒大樹,部分地段電力線路被刮斷。1999年:4月3日至4日,呼和浩特地區接連兩天發生持續大風及沙塵暴天氣。這次沙塵暴的范圍從內蒙古自治區的西部地區一直到東部的通遼市南部,瞬時風速為每秒16米。伊克昭盟達拉特旗風力最高達到10級。2000年:3月22日至23日,內蒙古自治區出現大面積沙塵暴天氣,部分沙塵被大風攜至北京上空,加重了揚沙的程度。3月27日,沙塵暴又一次襲擊北京城,局部地區瞬時風力達到8至9級。正在安翔里小區一座兩層樓樓頂施工的7名工人被大風刮下,兩人當場死亡。一些廣告牌被大風颳倒,砸傷行人,砸壞車輛。2002年:3月18日到21日,20世紀90年代以來范圍最大、強度最強、影響最嚴重、持續時間最長的沙塵天氣過程襲擊了我國北方140多萬平方公里的大地,影響人口達1.3億。
沙塵暴的概念、規定和標准

一、沙塵天氣概念:

沙塵天氣分為浮塵、揚沙、沙塵暴和強沙塵暴四類。

浮塵:塵土、細沙均勻地浮游在空中,使水平能見度小於10公里的天氣現象;

揚沙:風將地面塵沙吹起,使空氣相當混濁,水平能見度在1公里至10公里以內的天氣現象;

沙塵暴:強風將地面大量塵沙吹起,使空氣很混濁,水平能見度小於1公里的天氣現象;

強沙塵暴:大風將地面塵沙吹起,使空氣很混濁,水平能見度小於500米的天氣現象。

二、沙塵天氣過程分類

沙塵天氣過程分為四類:浮塵天氣過程、揚沙天氣過程、沙塵暴天氣過程和強沙塵暴天氣過程。

浮塵天氣過程:在同一次天氣過程中,我國天氣預報區域內5個或5個以上國家基本(准)站在同一觀測時次出現了浮塵天氣;

揚沙天氣過程:在同一次天氣過程中,我國天氣預報區域內5個或5個以上國家基本(准)站在同一觀測時次出現了揚沙天氣;

沙塵暴天氣過程:在同一次天氣過程中,我國天氣預報區域內3個或3個以上國家基本(准)站在同一觀測時次出現了沙塵暴天氣;

強沙塵暴天氣過程:在同一次天氣過程中,我國天氣預報區域內3個或3個以上國家基本(准)站在同一觀測時次出現了強沙塵暴天氣。

三、沙塵天氣預報警報發布標准:

1、決策服務

預計未來24小時內將有沙塵天氣過程發生時,在內部公報、專報及決策服務材料中發布沙塵天氣預報。

2、公眾預報

國家級標准:

預計未來24小時內將有沙塵天氣過程發生,且影響范圍較大或影響到京津地區時,向社會公眾發布沙塵暴警報。;

預計未來24小時內將有沙塵暴或強沙塵暴天氣過程發生,並將造成嚴重影響時,向社會公眾發布沙塵暴警報。

省級標准:

由各省(區、市)氣象局參照國家級標准確定。

說明:

1、省級沙塵天氣預報警報發布標准報中國氣象局備案。

2、沙塵天氣預報、警報應包括發生沙塵天氣的區域、時段、強度、可能造成的影響及對策。

3、中央氣象台向公眾發布沙塵天氣預報警報前應及時通過有效方式向有關省氣象台通報,省級氣象台向公眾發布沙塵天氣預報警報前應及時通過有效方式向中央氣象台及有關氣象台站通報。

沙塵暴天氣成因及物理機制

沙塵暴天氣成因

有利於產生大風或強風的天氣形勢,有利的沙、塵源分布和有利的空氣不穩定條件是沙塵暴或強沙塵暴形成的主要原因。強風是沙塵暴產生的動力,沙、塵源是沙塵暴物質基礎,不穩定的熱力條件是利於風力加大、強對流發展,從而夾帶更多的沙塵,並卷揚得更高。

除此之外,前期乾旱少雨,天氣變暖,氣溫回升,是沙塵暴形成的特殊的天氣氣候背景;地面冷鋒前對流單體發展成雲團或颮線是有利於沙塵暴發展並加強的中小尺度系統;有利於風速加大的地形條件即狹管作用,是沙塵暴形成的有利條件之一。

沙塵暴形成的物理機制

在極有利的大尺度環境、高空乾冷急流和強垂直風速、風向切變及熱力不穩定層結條件下,引起鋒區附近中小尺度系統生成、發展,加劇了鋒區前後的氣壓、溫度梯度,形成了鋒區前後的巨大壓溫梯度。在動量下傳和梯度偏差風的共同作用下,使近地層風速陡升,掀起地表沙塵,形成沙塵暴或強沙塵暴天氣。

沙塵暴主要危害方式

⑴ 強風:攜帶細沙粉塵的強風摧毀建築物及公用設施,造成人蓄亡。

⑵ 沙埋:以風沙流的方式造成農田、渠道、村舍、鐵路、草場等被大量流沙掩埋,尤其是對交通運輸造成嚴重威脅。

⑶ 土壤風蝕:每次沙塵暴的沙塵源和影響區都會受到不同程度的風蝕危害,風蝕深度可達1~10厘米。據估計,我國每年由沙塵暴產生的土壤細粒物質流失高達106~107 噸,其中絕大部分粒徑在10微米以下,對源區農田和草場的土地生產力造成嚴重破壞。

⑷ 大氣污染:在沙塵暴源地和影響區,大氣中的可吸入顆粒物(TSP)增加,大氣污染加劇。以1993年「5.5」特強沙塵暴為例,甘肅省金昌市的室外空氣的TSP濃度達到1016 mg/m3,室內為80 mg/m3,超過國家標準的40倍。2000年3—4月,北京地區受沙塵暴的影響,空氣污染指數達到4級以上的有10天,同時影響到我國東部許多城市。3月24—30日,包括南京、杭州在內的18個城市的日污染指數超過4級

④ 有關沙塵暴的所有信息

沙塵暴
沙塵來源及其路徑

從1999年到2002年春季,我國境內共發生53次( 1999年9次,2000年14次,2001年18次,2002年12次)沙塵天氣,其中有33次起源於蒙古國中南部戈壁地區,換句話說,就是每年肆虐我國的沙塵,約有六成來自境外。這是7月2日,中國氣象局副局長李黃向媒體公布的研究結果。他說,2002年春季,我國北方共出現了12次沙塵天氣過程。具有出現時段集中、發生強度大、影響范圍廣等3個特點。影響我國的沙塵天氣源地,可分為境外和境內兩種。分析表明:三分之二的沙塵天氣起源於蒙古國南部地區,在途經我國北方時得到沙塵物質的補充而加強;境內沙源僅為三分之一左右。發生在中亞 (哈薩克)的沙塵天氣,不可能影響我國西北地區東部乃至華北地區。新疆南部的塔克拉瑪干沙漠是我國境內的沙塵天氣高發區,但一般不會影響到西北地區東部和華北地區。我國的沙塵天氣路徑可分為西北路徑、偏西路徑和偏北路徑:西北1路路徑,沙塵天氣一般起源於蒙古高原中西部或內蒙古西部的阿拉善高原,主要影響我國西北、華北;西北2路路徑,沙塵天氣起源於蒙古國南部或內蒙古中西部,主要影響西北地區東部、華北北部、東北大部;偏西路徑,沙塵天氣起源於蒙古國西南部或南部的戈壁地區、內蒙古西部的沙漠地區,主要影響我國西北、華北;偏北路徑,沙塵天氣一般起源於蒙古國烏蘭巴托以南的廣大地區,主要影響西北地區東部、華北大部和東北南部。

近年我國的大風沙塵天氣

經統計,60年代特大沙塵暴在我國發生過8次,70年代發生過13次,80年代發生過14次,而90年代至今已發生過20多次,並且波及的范圍愈來愈廣,造成的損失愈來愈重。現將90年代以來我國出現的幾次主要大風和沙塵暴天氣的有關情況介紹如下:1993年:4月至5月上旬,北方多次出現大風天氣。4月19日至5月8日,甘肅、寧夏、內蒙古相繼遭大風和沙塵暴襲擊。其中5月5日至6日,一場特大沙塵暴襲擊了新疆東部、甘肅河西、寧夏大部、內蒙古西部地區,造成嚴重損失。1994年:4月6日開始,從蒙古國和我國內蒙古西部颳起大風,北部沙漠戈壁的沙塵隨風而起,飄浮到河西走廊上空,漫天黃土持續數日。1995年:11月7日,山東40多個縣(市)遭受暴風襲擊,35人死亡,121人失蹤,320人受傷,直接經濟損失10億多元。1996年:5月29日至30日,自1965年以來最嚴重的強沙塵暴襲掠河西走廊西部,黑風驟起,天地閉合,沙塵彌漫,樹木轟然倒下,人們呼吸困難,遭受破壞最嚴重的酒泉地區直接經濟損失達兩億多元。1998年:4月5日,內蒙古的中西部、寧夏的西南部、甘肅的河西走廊一帶遭受了強沙塵暴的襲擊,影響范圍很廣,波及北京、濟南、南京、杭州等地。4月19日,新疆北部和東部吐鄯托盆地遭瞬間風力達12級的大風襲擊,部分地區同時伴有沙塵。這次特大風災造成大量財產損失,有6人死亡、44人失蹤、256人受傷。5月19日凌晨,新疆北部地區突遭狂風襲擊,阿拉山口、塔城等風口地區風力達9至10級,瞬間風速達每秒32米,其他地區風力普遍達到6至7級。狂風颳倒大樹,部分地段電力線路被刮斷。1999年:4月3日至4日,呼和浩特地區接連兩天發生持續大風及沙塵暴天氣。這次沙塵暴的范圍從內蒙古自治區的西部地區一直到東部的通遼市南部,瞬時風速為每秒16米。伊克昭盟達拉特旗風力最高達到10級。2000年:3月22日至23日,內蒙古自治區出現大面積沙塵暴天氣,部分沙塵被大風攜至北京上空,加重了揚沙的程度。3月27日,沙塵暴又一次襲擊北京城,局部地區瞬時風力達到8至9級。正在安翔里小區一座兩層樓樓頂施工的7名工人被大風刮下,兩人當場死亡。一些廣告牌被大風颳倒,砸傷行人,砸壞車輛。2002年:3月18日到21日,20世紀90年代以來范圍最大、強度最強、影響最嚴重、持續時間最長的沙塵天氣過程襲擊了我國北方140多萬平方公里的大地,影響人口達1.3億。

什麼是沙塵暴?
沙塵暴 (sand ststorm) 是沙暴 (sandstorm) 和塵暴 (ststorm) 兩者兼有的總稱,是指強風把地面大量沙塵物質吹起捲入空中,使空氣特別混濁,水平能見度小於 1km 的嚴重風沙天氣現象。其中沙暴系指大風把大量沙粒吹入近地層所形成的挾沙風暴;塵暴則是大風把大量塵埃及其它細粒物質捲入高空所形成的風暴。

沙塵天氣概念、規定和標准

一、沙塵天氣概念:
沙塵天氣分為浮塵、揚沙、沙塵暴和強沙塵暴四類。
浮塵:塵土、細沙均勻地浮游在空中,使水平能見度小於10公里的天氣現象;
揚沙:風將地面塵沙吹起,使空氣相當混濁,水平能見度在1公里至10公里以內的天氣現象;
沙塵暴:強風將地面大量塵沙吹起,使空氣很混濁,水平能見度小於1公里的天氣現象;
強沙塵暴:大風將地面塵沙吹起,使空氣很混濁,水平能見度小於500米的天氣現象。

二、沙塵天氣過程分類
沙塵天氣過程分為四類:浮塵天氣過程、揚沙天氣過程、沙塵暴天氣過程和強沙塵暴天氣過程。
浮塵天氣過程:在同一次天氣過程中,我國天氣預報區域內5個或5個以上國家基本(准)站在同一觀測時次出現了浮塵天氣;
揚沙天氣過程:在同一次天氣過程中,我國天氣預報區域內5個或5個以上國家基本(准)站在同一觀測時次出現了揚沙天氣;
沙塵暴天氣過程:在同一次天氣過程中,我國天氣預報區域內3個或3個以上國家基本(准)站在同一觀測時次出現了沙塵暴天氣;
強沙塵暴天氣過程:在同一次天氣過程中,我國天氣預報區域內3個或3個以上國家基本(准)站在同一觀測時次出現了強沙塵暴天氣。

三、沙塵天氣預報警報發布標准:
1、決策服務
預計未來24小時內將有沙塵天氣過程發生時,在內部公報、專報及決策服務材料中發布沙塵天氣預報。
2、公眾預報

國家級標准:
預計未來24小時內將有沙塵天氣過程發生,且影響范圍較大或影響到京津地區時,向社會公眾發布沙塵暴警報。;
預計未來24小時內將有沙塵暴或強沙塵暴天氣過程發生,並將造成嚴重影響時,向社會公眾發布沙塵暴警報。

省級標准:
由各省(區、市)氣象局參照國家級標准確定。

說明:
1、省級沙塵天氣預報警報發布標准報中國氣象局備案。
2、沙塵天氣預報、警報應包括發生沙塵天氣的區域、時段、強度、可能造成的影響及對策。
3、中央氣象台向公眾發布沙塵天氣預報警報前應及時通過有效方式向有關省氣象台通報,省級氣象台向公眾發布沙塵天氣預報警報前應及時通過有效方式向中央氣象台及有關氣象台站通報。

沙塵暴天氣成因及物理機制

沙塵暴天氣成因
有利於產生大風或強風的天氣形勢,有利的沙、塵源分布和有利的空氣不穩定條件是沙塵暴或強沙塵暴形成的主要原因。強風是沙塵暴產生的動力,沙、塵源是沙塵暴物質基礎,不穩定的熱力條件是利於風力加大、強對流發展,從而夾帶更多的沙塵,並卷揚得更高。
除此之外,前期乾旱少雨,天氣變暖,氣溫回升,是沙塵暴形成的特殊的天氣氣候背景;地面冷鋒前對流單體發展成雲團或颮線是有利於沙塵暴發展並加強的中小尺度系統;有利於風速加大的地形條件即狹管作用,是沙塵暴形成的有利條件之一。

沙塵暴形成的物理機制
在極有利的大尺度環境、高空乾冷急流和強垂直風速、風向切變及熱力不穩定層結條件下,引起鋒區附近中小尺度系統生成、發展,加劇了鋒區前後的氣壓、溫度梯度,形成了鋒區前後的巨大壓溫梯度。在動量下傳和梯度偏差風的共同作用下,使近地層風速陡升,掀起地表沙塵,形成沙塵暴或強沙塵暴天氣。

沙塵暴主要危害方式
⑴ 強風:攜帶細沙粉塵的強風摧毀建築物及公用設施,造成人蓄亡。
⑵ 沙埋:以風沙流的方式造成農田、渠道、村舍、鐵路、草場等被大量流沙掩埋,尤其是對交通運輸造成嚴重威脅。
⑶ 土壤風蝕:每次沙塵暴的沙塵源和影響區都會受到不同程度的風蝕危害,風蝕深度可達1~10厘米。據估計,我國每年由沙塵暴產生的土壤細粒物質流失高達106~107 噸,其中絕大部分粒徑在10微米以下,對源區農田和草場的土地生產力造成嚴重破壞。
⑷ 大氣污染:在沙塵暴源地和影響區,大氣中的可吸入顆粒物(TSP)增加,大氣污染加劇。以1993年「5.5」特強沙塵暴為例,甘肅省金昌市的室外空氣的TSP濃度達到1016 mg/m3,室內為80 mg/m3,超過國家標準的40倍。2000年3—4月,北京地區受沙塵暴的影響,空氣污染指數達到4級以上的有10天,同時影響到我國東部許多城市。3月24—30日,包括南京、杭州在內的18個城市的日污染指數超過4級。

黑風的危害
黑風的危害主要有兩個字,一是風二是沙。
大風的危害也有兩:一是風力破壞,二是刮蝕地皮。
先說風力破壞。大風破壞建築物,吹倒或拔起樹木電桿,撕毀農民塑料溫室大棚和農田地膜等等。此外,由於西北地區四、五月正是瓜果、蔬菜、甜菜、棉花等經濟作物出苗,生長子葉或真葉期和果樹開花期,此時最不耐風吹沙打。輕則葉片蒙塵,使光合作用減弱,且影響呼吸,降低作物的產量;重則苗死花落,那就更談不上成熟結果了。例如,993年5月5日黑風,使西北地區8.5萬株果木花蕊被打落,10.94萬株防護林和用材林折斷或連根拔起。此外,大風颳倒電桿造成停水停電,影響工農業生產。1993年5月5日黑風造成的停電停水,僅金昌市金川公司一家就造成經濟損失8300萬元。
大風作用於乾旱地區疏鬆的土壤時會將表土颳去一層,叫做風蝕。例如1993年5月5日黑風平均風蝕深度十厘米(最多50厘米),也就是每畝地平均有60到70立方米的肥沃表土被風颳走。其實大風不僅颳走土壤中細小的黏土和有機質,而且還把帶來的沙子積在土壤中,使土壤肥力大為降低。此外大風夾沙粒還會把建築物和作物表面磨去一層,叫做磨蝕,也是一種災害。
沙的危害主要是沙埋。前面說過,狹管,迎風和隆起等地形下,因為風速大,風沙危害主要是風蝕,而在背風凹窪等風速較小的地形下,風沙危害主要便是沙埋了。例如,1993年5月5日黑風中發生沙埋的地方,沙埋厚度平均20厘米,最厚處達到了1.2米。
此外更重要的是,人的生命的損失。例如1993年5月5日黑風中共死亡85人,傷264人,失蹤31人。此外,死亡和丟失大牲畜12萬頭,農作物受災560萬畝,沙埋乾旱地區的生命線水渠總長2000多公里,蘭新鐵路停運31小時。總經濟損失超過5.4億元。

沙塵暴天氣的危害
沙塵暴天氣是我國西北地區和華北北部地區出現的強災害性天氣,可造成房屋倒塌、交通供電受阻或中斷、火災、人蓄傷亡等,污染自然環境,破壞作物生長,給國民經濟建設和人民生命財產安全造成嚴重的損失和極大的危害。沙塵暴危害主要在以下幾方面:
1、生態環境惡化
出現沙塵暴天氣時狂風裹的沙石、浮塵到處彌漫,凡是經過地區空氣渾濁,嗆鼻迷眼,呼吸道等疾病人數增加。如1993年5月5日發生在金昌市的強沙塵暴天氣,監測到的室外空氣含塵量為1016毫米/立方厘米,室內為80毫米/立方厘米,超過國家規定的生活區內空氣含塵量標準的40倍。

2、生產生活受影響
沙塵暴天氣攜帶的大量沙塵蔽日遮光,天氣陰沉,造成太陽輻射減少,幾小時到十幾個小時惡劣的能見度,容易使人心情沉悶,工作學習效率降低。輕者可使大量牲畜患染呼吸道及腸胃疾病,嚴重時將導致大量「春乏」牲畜死亡、颳走農田沃土、種子和幼苗。沙塵暴還會使地表層土壤風蝕、沙漠化加劇,覆蓋在植物葉面上厚厚的沙塵,影響正常的光合作用,造成作物減產。

3、生命財產損失
1993年5月5日,發生在甘肅省金昌、威武、民勤、白銀等地市的強沙塵暴天氣,受災農田253.55萬畝,損失樹木4.28萬株,造成直接經濟損失達2.36億元,死亡50人,重傷153人。2000年4月12日,永昌、金昌、威武、民勤等地市強沙塵暴天氣,據不完全統計僅金昌、威武兩地市直接經濟損失達1534萬元。

4、交通安全(飛機、汽車等交通事故)
沙塵暴天氣經常影響交通安全,造成飛機不能正常起飛或降落,使汽車、火車車廂玻璃破損、停運或脫軌。

沙塵暴緣起土壤風蝕

據新華社蘭州電在中國科學院寒區旱區環境與工程研究所專家的努力下,一項為探討沙塵物質的啟動、傳輸機理而專門設立的沙塵暴風洞模擬實驗近日用品順利完成。
通過實驗,專家們發現,土壤風蝕是沙塵暴發生發展的首要環節。風是土壤最直接的動力,其中氣流性質、風速大小、土壤風蝕過程中風力作用的相關條件等是最重要的因素。另外土壤含水量也是影響土壤風蝕的重要原因之一。
這項實驗還證明,植物措施是防治沙塵暴的有效方法之一。專家認為植物通常以3種形式來影響風蝕:分散地面上一定的風動量,減少氣流與沙塵之間的傳遞;阻止土壤、沙塵等的運動。
此外,通過實驗研究人員得出一條結論:沙塵暴發生不僅是特定自然環境條件下的產物,而且與人類活動有對應關系。人為過度放牧、濫伐森林植被,工礦交通建設尤其是人為過度墾荒破壞地面植被,擾動地面結構,形成大面積沙漠化土地,直接加速了沙塵暴的形成和發育。

沙塵暴的治理和預防措施

1.加強環境的保護,把環境的保護提到法制的高度來。
2.恢復植被,加強防止風沙塵暴的生物防護體系。實行依法保護和恢復林草植被,防止土地沙化進一步擴大,盡可能減少沙塵源地。
3.根據不同地區因地制宜制定防災、抗災、救災規劃,積極推廣各種減災技術,並建設一批示範工程,以點帶面逐步推廣,進一步完善區域綜合防禦體系。
4.人們對自然資源進行長期掠奪式開發,因而造成對自然生態環境的嚴重破壞,而環境的惡化又為沙塵暴提供了豐富的沙塵物質來源。
5.控制人口增長,減輕人為因素對土地的壓力,保護好環境。
6.加強沙塵暴的發生、危害與人類活動的關系的科普宣傳,使人們認識到所生活的環境一旦破壞,就很難恢復,不僅加劇沙塵暴等自然災害,還會形成惡性循環,所以人們要自覺地保護自己的生存環境。

四道防線阻擊沙塵暴
第一,在北京北部的京津周邊地區建立以植樹造林為主的生態屏障;
第二,在內蒙古渾善達克中西部地區建起以退耕還林為中心的生態恢復保護帶;
第三,在河套和黃沙地區建起以黃灌帶和毛烏素沙地為中心的鄂爾多斯生態屏障;
第四,盡快與蒙古國建立長期合作防治沙塵暴的計劃框架,設置到蒙古國的保護屏障。

沙塵暴在生態系統中的作用

沙塵暴的危害雖然甚多,但整個沙塵暴的過程卻也是自然生態系所不能或缺的部份,例如澳洲的赤色沙暴中所夾帶來的大量鐵質已證明是南極海浮游生物重要的營養來源,而浮游植物又可消耗大量的二氧化碳,以減緩溫室效應的危害,因此沙暴的影響層級並非全為負面。或許在另一層面來說,沙塵暴也許也是地球為了應對環境變遷的一種癥候,就像我們感冒了會發生咳嗽是為了排除氣管中的廢物一樣。為研究沙暴提供塔斯曼海養分以及其它諸多效應等,澳洲曾匯集了許多氣候學者。他們發現澳洲沙暴的紅色石英沉積物也可在紐西蘭找到,並且反而肥沃了紐西蘭的土地;因此澳洲沙塵暴所造成的養分損失卻可造成紐西蘭土地的養分收獲。而像是夏威夷當地肥沃的土壤沉積物根據分析資料也可證明有許多的養料成分也是來自遙遠的歐亞大陸內部。正因為兩地相隔萬里,普通的風無法把內陸的塵埃吹到這么遙遠的地方,因此正是沙塵暴,把細小卻包含養分的塵土攜上3000米高空,穿越大洋,再播種一般把它們撒下來。除了夏威夷群島,科學家還發現,地球上最大的綠肺―亞馬孫盆地的雨林也得益於沙塵暴,它的一個重要的養分來源也是空中的沙塵。沙塵暴能把盤石變得蔥蔥鬱郁的秘密在於,沙塵氣溶膠含有鐵離子等有助於植物生長的成分。此外由於沙塵暴多誕生在乾燥高鹽鹼的土地上,沙塵暴所挾帶的一些土粒當中也經常帶有一些鹼性的物質,所以往往可以減緩沙塵暴附近沉降區的酸雨作用或土壤酸化作用。中國科學院大氣物理研究所的王自發先生曾說:「沙塵暴的確降低了酸雨的酸性。沙塵及其土壤粒子的中和作用使中國北方降水的PH值增加0.8-2.5,韓國增加05.-0.8,日本增加0.2-0.5。如果沒有沙塵的作用,那麼很多北方地區的酸雨危害要嚴重得多。」也因此,沙塵暴雖然危害甚大,卻也是地球自然生態當中的一個必經的過程,因為自人類有史以來,便有沙塵暴的出現了。只是我們應該更積極的找尋異常沙塵暴頻率發生的機制,以真正解決異常氣候變遷所對於環境的危害性。

⑤ 搜集當前有關土地荒漠化及防沙,治沙的信息(好消息與壞消息).

1、水庫優化調度對維護黃河健康的重要作用

在黃河幹流上,現已建有龍羊峽、劉家峽、萬家寨、三門峽和小浪底等水庫,近年來,通過水庫或水庫群的合理調度運用,進行調水調沙、水量調度、防洪防凌調度、興利調度等,對優化配置水資源,保護生態環境,維護河流健康,促進社會經濟的健康發展等都發揮了重要作用,社會、經濟和生態效益顯著。

1.1調水調沙使河道過流能力不斷提高,逐步恢復了河道的基本功能

20世紀90年代以來,由於氣候乾旱、來水減少及沿河地區對黃河水資源的過度利用,黃河河道輸沙用水被大量擠占,進入黃河下游的水量急劇減少,水資源供需矛盾日益突出,加劇了下遊河道淤積,過流能力大幅降低,給防汛造成的壓力越來越大,平灘流量從6000立方米每秒降到2000立方米/秒左右。2002年,黃河下游出現流量為1800立方米每秒的洪水,發生漫灘災情。2003年,黃河河南蘭考段洪水流量為2400立方米每秒,出現重大漫灘災情,灘區內近12萬人被洪水圍困。為此,自2002年起,黃委連續進行了五次調水調沙,用「人造洪峰」沖刷下遊河道,使下游泥沙淤積狀況改善,河道過流能力逐步提升,下遊河道得到全面沖刷,最小過流能力從實施前的1800立方米每秒提高到3500立方米每秒,使河道的基本功能逐步得以恢復。

1.2調水調沙使河流生態系統得到改善,有效遏制了河床的淤積抬高

由於黃河水少沙多,水沙不協調,使黃河不斷淤積抬高,主河槽萎縮,在黃河下游已形成二級懸河,且黃河濕地生態系統也不斷惡化。為了改變這種狀況, 2002年至2005年黃委連續進行了四次調水調沙,已使3億多噸泥沙沖入大海,黃河下遊河道主河槽得到全面沖刷,槽底高程平均下降1米,今年進行的第五次調水調沙,又使6010萬噸泥沙沖刷入海,有效地改善了河道形態,減少了河道泥沙淤積,遏制了黃河下遊河床的淤積抬高。

黃河自2002年以來的五次調水調沙,也為濕地生態恢復提供了有利的水量條件,今年黃河第五次調水調沙將2000多萬立方米的河水注入黃河口濕地,使黃河入海口地區遍布大大小小的坑塘,星羅棋布的水庫中碧波盪漾,形成了大面積的水面、濕地,有效的緩解了由於海水侵蝕入海口濕地減少的現象。黃河口濕地以年均5萬畝的速度在增長,成為世界上土地面積自然增長最快的保護區,濕地總面積增加到了20萬公頃。濕地內蘆葦面積增加到5萬公頃,檉柳林13萬畝,保護區內野生植物達393種,已瀕臨絕跡的黃河刀魚等珍稀水生動物和黑嘴鷗、東方白鸛、丹頂鶴等多種國家級珍稀鳥類出現在黃河口,三角洲的鳥類增加到了283種,生物多樣性資源日益豐富,生態向多樣化、穩定性方向發展。

1.3調水調沙有利於調整理順河勢,塑造並維持中水河槽

黃河多為堆積游盪型河道,淤積嚴重,形態萎縮,河道寬淺,水流散亂,河無定槽,主流游盪擺動不定,沙洲密布,汊流叢生,斜河、橫河、滾河現象時有發生,特別是在小水時,水流隨灣就灣,蜿蜒曲折,往往形成崎形河勢,進而引發小水大險或小水大災。根據黃河小水入灣、洪水趨中的河勢演變規律,利用水庫群聯合調度,進行調水調沙,塑造人工中常洪水,充分發揮洪水的造床作用,可調整理順河勢,塑造相對穩定的中水河槽,提高河道行洪排沙能力。今年3月黃委實施的利用黃河桃汛洪水沖刷降低潼關高程試驗,使潼關河段河勢調整理順,形成單一規順的主槽。

1.4調水調沙有利於水庫的健康,可減少建庫後的不利影響

通過調水調沙,利用水庫異重流攜帶大量的泥沙排出庫外,從而調整了水庫淤積形態,減少了水庫泥沙淤積,提高了水庫的效益,增強了水庫的健康,延長了水庫的使用壽命。今年黃河第五次調水調沙,通過三門峽、小浪底水庫聯合調度,6月25日,在小浪底水庫再次成功塑造了異重流,並將小浪底水庫841萬噸泥沙排出庫外。

黃河桃汛洪水對降低潼關高程具有一定作用,1987~1998年,桃汛期潼關高程平均沖刷下降約0.19m,但自1998年萬家寨水庫運用以來,桃汛期水庫蓄水削減了洪峰,減小了進入潼關站的洪峰和洪量,使桃汛期潼關高程由萬家寨水庫運用之前的沖刷下降轉變為基本不沖或微淤。為了減少萬家寨水庫對潼關高程的影響,今年3月23~29日黃委開展了利用黃河桃汛洪水沖刷降低潼關高程試驗,通過萬家寨水庫調度,優化桃汛洪水過程,改善了萬家寨和三門峽水庫淤積形態,使黃河小北幹流河段全程沖刷0.071億噸,潼關高程下降了0.2米。

1.5調水調沙可有效地發揮水庫的社會經濟功能

調水調沙不僅可改善河道的自然功能,而且還能發揮水庫的社會經濟功能,合理調配水資源,統籌解決生活、生產、生態用水,緩解水資源的供需矛盾,提高水庫的發電、灌溉、生態景觀旅遊、供水等綜合效益,促進流域經濟社會環境的可持續發展,實現人與自然和諧共處。2002年以來,黃委利用萬家寨、三門峽、小浪底等水庫聯合調度,進行調水調沙,在確保黃河防洪安全的前提下,保證了沿黃城鄉群眾的生活用水及工農業生產用水。在2003年歷史罕見的黃河秋汛中,通過「四庫聯調」,削減了一次次洪峰流量,減少了災害損失,取得了良好的社會經濟效益。

1.6水庫的合理調度運用,有效的化解了斷流危機,保證了河道不斷流

70年代以來,由於不利的來水來沙條件和過度的水資源開發利用,使黃河下游頻頻出現斷流。黃河首次斷流出現於1972年,此後26年間,有21年斷流,其中從1990年到1998年,黃河年年斷流,特別是1997年黃河斷流達226天,斷流河段長704公里。自1998年國家授權黃河水利委員會實施黃河水量統一調度管理以來,通過水庫的合理調度運用等措施,有效地化解了一次又一次的斷流危機,已實現了黃河連續7年不斷流。如2002年7月22日,黃河中游潼關斷面出現了0.95m3/s的流量,在面臨斷流危機的緊要關頭,萬家寨水庫及時調度放水,保證了河道不斷流。

1.7利用水庫科學調控水量,實現雨洪資源化,減輕水旱災害損失

黃河流域由於降雨時空分布不均,往往旱澇交替出現,通過水庫的合理調節,蓄洪抗旱,豐蓄枯用,適時蓄水保水,削減洪峰,合理利用雨洪資源,爭取防洪抗旱主動,減少水旱災害損失。在抗禦2005年渭河洪水中,陝西省防總充分利用黑河、石頭河、馮家山3座水庫,加強洪水調度,先後兩次對渭河洪水進行錯峰,在渭河第一次洪水過程中,削減渭河幹流洪峰970立方米每秒,在第二次洪水過程中削減渭河幹流洪峰500立方米每秒,加之洪水期三門峽水庫一直暢泄運用,減輕了防洪壓力,保證了洪水的順利下泄,大大減輕了洪水災害損失。

1.8利用水庫合理調節水量,有效化解河道水環境污染

利用水的自凈功能,通過水庫合理調節水量,稀釋污染水體,增加水環境容量,以改善水質,有效化解河道水環境污染。2006年1月5日下午,河南省鞏義市境內發生柴油泄露事件,造成支流洛河下游油污染,也對黃河幹流水質構成威脅,黃委及時加大小浪底水庫下泄流量,並關閉故縣、陸渾水庫下泄閘門,接力實施並加密下游供水水源地等重要斷面監測,及時化解了河道水污染事件。

2、加強水庫優化調度的對策與措施

2.1加強水庫的統一調度和管理

目前,黃河幹流上修建的水庫,大多分屬不同的單位和部門管理,如黃河上游現有水庫18座(已建12座,在建6座),分屬9家管理單位,部門分割、條塊分割、多龍管水的格局仍未改變。這些水庫如仍採用原有的調度與管理模式,僅按水庫各自的任務進行調度運用,不僅會影響流域梯級水庫整體的綜合利用效益,而且還會導致生態與環境等一系列問題。加之,近幾年,隨著西部大開發和電力體制的改革,黃河上游出現了水電開發熱,有關各方紛紛「跑馬圈地」,搶占水電開發權,部分工程甚至在審批手續不齊全的情況下即已開工建設,使水電開發盲目無序,缺乏統一規劃和管理。因此,實行水庫的統一調度和水電開發的統一管理已是大勢所趨,迫在眉睫,應盡快設立高效、權威的黃河上中游水庫和水電開發統管機構,明確相關單位的責任,完善協商和溝通機制,強化監督檢查和管理,團結協作,密切配合,加強水庫的統一聯合調度,嚴格水電開發的規劃管理,維護良好的水電開發秩序,充分發揮水庫的綜合效益,保護生態環境,維護河流健康。

2.2加強科學調度,大力提高調度管理水平

水庫的綜合調度運用是一項龐大的系統工程,涉及眾多復雜技術問題,僅靠傳統的調度手段遠不能滿足水資源調度時效性和現代化的要求,要加快「數字水調」建設,建立完善集信息採集自動化系統、計算機網路系統、決策支持系統、水庫調度信息平台、黃河上中游水文信息平台、異地視頻會商系統和調度指揮中心及水庫運行監測水文站網系統、全數字水質自動監測站、引水口遠程自動化監控監視等系統於一體的現代化水資源調度管理系統,實現水庫調度信息互通和共享,構建維護河流健康的水資源調控體系,認真開展以水庫群為主的水沙聯合調度方式及流域尺度的水庫群生態調度研究,進一步完善水庫科學調度的指標體系,加強對河流生態健康的評價和調控措施的研究,對河流生態的健康程度進行科學的識別和評價,充分認識和了解河流生態面臨的問題,分析掌握其發展變化的自然規律,根據生物體自身的需水量和生物體賴以生存的環境需水量,確定河流生態需水量、河流的生態基流和河道不沖不淤的臨界流量,認真研究黃河調水調沙如何利用水庫最小水量、最短泄水時間、對下遊河道形成最佳減淤效果的有效調度方法,建立調水的理論技術體系和生態與環境響應機制,認真研究水庫實施生態調度前後相關對象利益的變化和補償機制,進一步探索河道水沙運動和沖淤變化的規律,塑造協調的水沙關系,制定科學可行的水庫綜合調度計劃,進一步完善調水實施方案,認真做好不同調度方式和流量級、含沙量組合的調水調沙預案,建設一支反應迅速,技術過硬、作風優良、堅強有力的水調隊伍,採用天氣雷達、全球定位系統、衛星遙感、地理信息系統、水下雷達、遠程監控、圖像數據網路實時傳輸等技術,加強水量水質監測和天氣、水雨情預測預報,完善預警系統,實現對水庫、主要水文站、水質監測站、重要引水口和控制節點的遠程自動監測、監控、監視和預警,為調水科學分析決策提供多種形式的信息服務,大力提高水庫調度管理水平和調水效益。

2.3完善水庫調度管理的法規,依法加強管理與調度

有效的法規和嚴格的執法是進行水庫調度和水資源管理的重要保證。因此,要進一步強化經濟、法律手段,建立水資源調度與管理制度體系和生態補償機制、水量調度補償機制,不斷完善水法規政策體系和執法體系,構建適應現代化發展的水管理體制和新的水資源調控機制,進一步修訂完善現有與水庫調度和水資源綜合管理相關的法律法規與政策,加強法律法規之間的銜接和協調,提高可操作性,認真貫徹實施《黃河水量調度條例》等法規,依法加強水資源的宏觀調控和水庫的調度管理,用法規規范人類水事行為,切實做到有法可依,執法必嚴,違法必究,維護良好的水資源管理秩序,使各種水電開發工程從立項、投資、建設、工程質量標准、水量分配、工程良性的運行管理機制和建成後的效益發揮等都嚴格按照有關法規進行。同時,建立開發與保護、水量與水質、城市與鄉村、地表與地下水、取水與用水、供水與排水相結合的水資源統一管理制度,使水庫調度管理工作逐步走向正規化、規范化、法制化、現代化,促進水資源的可持續利用、生態環境的良性循環和社會經濟的可持續發展。

2.4建立完善水沙調控工程體系

黃河的主要問題是水少沙多,水沙不平衡,因此,利用水庫進行水沙調節是改善水沙條件、防洪減淤的有力措施,要統籌黃河流域干支流的水沙資源,加強水沙調控工程體系建設,認真搞好水沙調控工程體系的總體規劃,盡快建立完善以龍羊峽、劉家峽、黑山峽、大柳樹、磧口、古賢、三門峽和小浪底等骨幹水利樞紐工程為主體的黃河干支流水沙調控工程體系,實行全河群庫聯合統一調度,有效的調節洪水泥沙,保證乾旱期河道的基本流量,適時削減洪水流量,實現全河水沙的跨時空調節,塑造協調平衡的水沙關系,盡量使河道長期保持輸沙、生態等最低限量的基流,改善水沙條件,實現洪水資源化和防洪減淤減災等目的,保證河道不斷流。

2.5完善優化水庫調度運用方式

隨著水資源開發利用程度的不斷提高,加劇了水資源供求矛盾,使水資源優化配置的作用加強,從而提升了水庫在流域水資源調控中的作用,而原有的水庫設計運用方式,在進行防洪和興利調度的同時,沒有考慮其對下游生態和庫區水環境的影響,以至長期累積下來的生態和環境的反作用以各種方式日益顯現出來。因此,應徹底轉變思想觀念,站在全流域的高度,從保障流域可持續發展和維護河流健康出發,建立完善興利、減災與生態協調統一的水庫綜合調度運用方式,水庫調度運用不再是以追求自身的利益最大,而是納入到全流域的統一調配,成為流域水資源統一配置的重要手段,合理調整相關各方的利益,協調社會經濟和生態環境的關系,採用先進的調度技術和手段,在滿足水庫下游生態保護和庫區水環境保護要求的基礎上,充分發揮水庫的防洪、發電、灌溉、供水、航運、旅遊等各項功能,使水庫對壩下游生態和庫區水環境造成的負面影響控制在可承受的范圍內,並逐步修復生態與環境系統,提高水庫的社會、經濟和環境效益,恢復和維持河流健康。

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