吴立，王传辉，王心源，李枫，朱诚

(1.南京大学地理与海洋科学学院，江苏南京210093;2.安徽师范大学国土资源与旅游学院，安徽芜湖241003;3.中国科学院对地观测与数字地球科学中心，北京100094)

巢湖流域灾害链成因机制与减灾对策*

吴立1，王传辉2，王心源3，李枫1，朱诚1

(1.南京大学地理与海洋科学学院，江苏南京210093;2.安徽师范大学国土资源与旅游学院，安徽芜湖241003;3.中国科学院对地观测与数字地球科学中心，北京100094)

在对巢湖流域灾害进行深入研究的基础上，提出以“流域”为边界条件，自然和人文因素叠加下的灾害链作用机制和成因机理，着重从人－地关系地域系统的调控上来制定区域减灾对策，为流域可持续发展提供科学的理论依据与实践指导。从流域内灾害产生的地质—地貌、气象—水文、过渡区环境以及灾害产生的文化与经济四方面原因，分析灾害链产生的三条途径。针对性地提出了该流域减灾防灾必须以关键点为中心，采取生物措施与工程措施相结合、上下协同控制的六条减灾对策措施。

巢湖流域;灾害链;成因;减灾对策

0 引言

随着国际减灾活动的深入进行以及灾害对社会危害性的放大，对灾害链的研究日益受到重视。国际上，已有许多专家学者分别从地形地貌对洪涝灾害及滑坡的形成和作用［1－6］、构造运动及地震引起的灾害分析［7－8］以及大都市环境灾害链的形成［9］等方面作了研究;Baker［10］还建议用灾害损失破坏链的概念替代简单的耦合灾害损失概念。当前，国内学者对自然灾害及灾害链也有相当数量的研究［11－25］。史培军和王静爱［16－17］分别从自然灾害概念出发，论述了灾害链灾害的群发性及自然灾害对社会的影响;徐梦珍等以火石沟为例研究了汶川地震引发的次生山地灾害链的灾害过程及成灾特征［18］;罗德富和吴积善［19］从灾害链的角度阐述川滇黔地区灾害类型及其活动模式，并分析了该区灾害特点与防治对策;陈奇［20］论述了地质灾害研究中应注重系统性、实践性和社会性问题;田连权［21］分别探讨了大气灾害链西南山区灾链和灾害地貌链的概念和类型;文传甲［22］讨论了“广义灾害、灾害链”的概念，提出了“广义灾害的链与群”，进行了“启动灾环”、“结构形状”的分类;傅敏宁等［23］依据气象气候资料和灾害资料，分析讨论了气候暴雨灾害链的关系，提出了“暴雨－滑坡－泥石流”等灾害链的表现形式及其防治;张冲等对渭河流域汉代洪涝灾害及其引发的次生灾害进行了研究［24］;李景保等［25］则在阐明澧水流域自然灾害类型的基础上，分析了导致自然灾害链形成发展的成因结构与机制，并从防洪治沙入手提出了减灾防灾对策。但是，灾害链的研究还有待进一步深化和拓展，完善的灾害链式理论体系尚未构建形成。

本文以流域为边界条件，并以巢湖流域为例，探讨自然和人文复合作用下灾害链的成因机理，着重从人－地关系地域系统的调控上来制定其减灾对策，为流域可持续发展提供科学的理论依据与实践指导。

1 巢湖流域灾害概况

巢湖流域位于安徽省中部(30°58'～32°58'N，116°24'～118°30'E之间，图1)，东南濒临长江，西接大别山脉，北依江淮分水岭，东北邻滁河流域，流域总面积14 203 km2，跨合肥、六安、安庆、芜湖、马鞍山五市的部分或全部［26］。境内土地、水能、矿产、旅游、建筑原材料等自然资源丰富，是安徽省粮食、水禽和鱼类的主要产地之一。但长期以来，灾害频繁制约了整个流域的经济发展。

巢湖流域是中国第四纪南北两大动物区系的过渡地带［27］，具有南、北动植物互相渗透、互相混生的特点。同时，其物种具有脆弱性，随着地史环境的变迁，种群易灭绝。生态环境脆弱性的各种自然因子及其生态环境的过渡性，构成了其独特的过渡性孕灾环境。

图1 巢湖流域范围及其水系分布图

地形－地貌因子、流域气候因子以及人类活动的相互作用和叠加，造成了巢湖流域自然灾害频繁发生，主要灾害有地震、雷电、暴雨、洪涝、干旱、冰雹、水土流失、滑坡、泥石流、地裂缝、土壤盐渍化、湖岸崩塌、地面塌陷、林病虫害、城市和森林火灾、流行病和环境污染灾害等［28］。这些灾害类型从发生学角度形成了巢湖流域的灾害链要素，链的末端表现为巢湖湖盆的淤积和消失。

2 巢湖流域灾害链的形成机制

流域主要是指现代状态下形成流域水系以及流域水系在自然或人为作用下所影响或涉及的范围和区域［29］。灾害是地球表层孕灾环境、致灾因子、承灾体综合作用的产物。灾害链是一种灾害启动另一种灾害的现象，即灾害发生引起次生与衍生灾害继发的现象［30］，这在自然界中普遍存在。各种自然灾害之间在时间、空间和成因上存在一定的联系，它们相互影响、相互制约、相互促成。

巢湖流域灾害链的形成发展，是自然因素与人文因素共同作用的结果。环境变化和人类活动过程中孕育的致灾因子团，对承灾体直接或间接地、重复或复合地施加作用或反馈作用，这一连续性的作用或影响，就促使了这一地区灾害链的形成与发展(图2)。通过分析，我们认为巢湖流域主要有三条灾害链，以下分别论述之。

图2 巢湖流域灾害链成因结构图

2.1 新构造运动抬升—山坡、河床坡度加大—土层稳定性变弱、崩塌、水土流失—村舍良田被破坏、土壤肥力衰减—经济损失灾害链

巢湖流域地貌的主要轮廓是由中生代燕山运动和新生代喜玛拉雅运动奠定的。地质构造单元上属南京凹陷区，土壤母质系河流冲积物。流域可分为:北部剥蚀丘陵，地质构造位于张八岭台拱范围;东部构造剥蚀低山，地质构造位于下扬子台坳;西部剥蚀壑丘，地质构造位于江淮台坪和北淮阳地槽褶皱带结合部位［31］。著名的郯庐大断裂从流域穿过，并且一系列伴生裂隙在流域周围发育，地貌结构具有明显的层状特征，断裂、破碎带发育。新构造运动比较活跃，主要表现在大面积的断块升降运动、断裂活动等。不同块体差异运动的交接地带、断陷盆地的边缘以及活动性断裂的端点或交汇处提供了破坏性地震的孕育条件［32］。

第四纪以来，新构造运动是控制本区域地质地貌基本特征的主要因素，区域褶皱、断裂构造发育。本区土壤种类较多，山地以黄棕壤、黑色石灰土为主，丘陵岗地以黄壤为主，部分地区粘盘黄壤居多，沿湖、沿江及内河两侧的较大范围内以潮土为主。这些为地质灾害的形成提供了引发条件。

巢湖流域主要河流多数发源于西部大别山及东北部山地，大别山地区生态环境退化，而东部山地石灰岩开采破坏面积大，流域内水土流失严重(表1)。据统计，巢湖流域内森林植被先后发生过两次大破坏，目前森林覆盖率仅为15.29%，侵蚀模数达2 135 t/a·km2［33］。大别山北坡水土流失总面积达4 797 km2，占该区总面积的64%，平均每年流失的泥沙总量达9.70×106kg，平均年侵蚀深度为1.18 mm［34］。巢湖流域西北部为由周边渐次向巢湖倾斜的地势，受外力地质作用的侵蚀，坡度和坡长都较大，并且伴随大别山新构造运动抬升，河床的坡降加大，岩石易风化，破碎程度较大。沿湖及沿河两侧的较大范围内以潮土为主，加之该区暴雨强度大，降雨天数多，土壤侵蚀作用强，导致侵蚀型水土流失发育。水土流失造成土壤肥力衰退，流失的土壤掩埋良田，淤积库塘、河湖，河、湖床加高，湖盆淤积，湖岸线发生明显变化，西湖区岸线越来越平缓，湖滩加宽，向湖区延伸。土地肥力的衰减直接导致了土地生产能力的下降，农作物歉收，造成经济损失。造成巢湖泥沙淤积的六条主要河流是杭埠河、丰乐河、派河、白石山河以及柘皋河，泥沙含量最大是杭埠河。据安徽省水利部门1963年资料，巢湖年入湖泥沙量达81.18万m3，年出沙量仅29.51万m3，年淤积量51.67万m3;经1986年重测，24年来总淤积量达1 240万m3，平均淤高湖盆约15.4 mm［35］。源于大别山的杭埠河、丰乐河、派河有三条，携带大量泥沙，约占46.9%，并在入湖口形成各种形态的三角洲和冲积扇［36］。随着地上河、湖形成，河、湖容积相应缩小，水位明显抬升，调度减少，行、蓄洪能力较差，即使正常降水年份也会使巢湖流域出现内涝或干旱。1949－2004年的55年间，共出现干旱35年，其中大旱7年，中等旱情15年［37］。据调查，巢湖丰水期最深处水深仅5 m左右(一般4 m左右)，平水期仅2～3 m，从而大大减弱了洪水调节能力和抗旱能力，使洪灾和旱灾频繁发生，且灾害强度呈波动式上升趋势。

表1 巢湖流域水土流失现状统计

2.2 季风性气候—暴雨—洪水、滑坡—水土流失—河、湖岸崩塌—河、湖演化灾害链

巢湖流域属北亚热带和暖温带过渡性季风气候区。四季分明、气候温暖、光照充足，全年无霜期230 d;年平均气温15.8℃，平均降水量1 100 mm，但降水年际和季节间的变化幅度较大，时空分布不均，最大年份降水量为1 772 mm(1969年，庐江县)，最小年份降水量仅406 mm(1978年，和县)，特别是每年6－7月份的梅雨季节，常年降水量700 mm，占年降水量的63.6%［38］，降水强度大，易形成洪涝灾害。1949年以来，巢湖流域发生大的洪涝灾害年份有9次，分别为1954年、1969年、1980年、1983年、1987年、1991年、1996年、1998年和1999年(表2)，占发生涝灾年份的29.6%，平均5.5年一次，其中特大洪涝灾年为1954年和1998年。本流域水系以巢湖为中心，各支流纵向发育完全，形成向心水系。巢湖闸和裕溪闸使巢湖流域水系成为一个相对独立的闭合系统;长江水位高时会使江水倒灌，流域出现内涝;且巢湖为河流型浅水吞吐湖，其气候环境与水系结构为灾害的发生提供了水文条件。

由于粘土质岸的岩性具涨缩性，且垂直裂隙发育、湖岸陡立，一旦受到高水位的湖浪冲刷或遭受雨水浸透之后，湖岸便产生大块崩塌或因其本身重力作用发生滑落［39］。巢湖水位抬高来自两方面:一方面是湖床淤积加高，另一方面是在丰水季节由于长江水位顶托形成的较高水位。在枯水季节的9月至次年2月与丰水季节的6－8月水位变幅达3～4 m，造成巢湖一年内季节性水位变化很大。水位年内、年际高低变化及浸润侵蚀作用使湖岸反复受到因含水量变化引起的不同物理(岩性)成分无规则膨胀和收缩造成的风化作用，遇湖水受潮后迅速软化、泥化，裂隙发育。特别是含有高亲水性矿物蒙脱石和伊利石的湖岸，在高水位的侵蚀下，软化、泥化作用使崩塌频繁发生。

表2 巢湖流域主要洪涝灾害年损失统计(1949－2000年)

风速和风向对湖岸带崩塌的影响也甚为严重，主要是风引起的拍岸浪对湖岸的拍击和掏蚀作用［40］。巢湖地区位于季风气候区，风向多随季节做周期性变化，风向2－3月为东风，4－7月份为东南风且风速较大，8－10月份为东北风，11月至次年1月为西北风且风速较大，以1957－2003年为例多年平均风速为2.9 m/s，陆地多年平均最大风速为13.8 m/s，巢湖水面风速为18 m/s。由于常年不断受到风蚀作用，促进湖岸的沿节理的裂隙发育，同时也加剧了湖浪对岸线的冲刷作用和波浪作用。湖岸在它们共同作用下变高变陡，湖岸坡脚被掏空，失去底部支撑，斜坡稳定平衡遭破坏，产生崩塌，对村舍、良田产生破坏。

2.3 单一的经济活动方式—水土流失加剧—湖泊富营养化—水质污染—湖泊水质性缺水灾害链

巢湖流域适宜的气候、多样化的地形以及河网密布等便利的农田灌溉条件，造就了本区居民以农为本、少事商贾的习俗。由于历史上的政府政策倾向，形成了本区域单一的农耕种植结构。据记载，明代的江淮是“地广民稀，什九务农”［41］。又因明、清两朝政府都倾注大量的财力和物力于此，较轻的生存压力，促使本区的农民固守本业，不去发展其他产业。单一的农耕种植结构方式，缓解人地矛盾能力有限［42］，随着人口的过快增长，人地之间的矛盾开始激化。在这种背景之下，围湖造田、伐林垦荒等向自然要地的农业开发活动便不可避免。从此，江淮之间原本就脆弱的生态环境，又面临人类的破坏性影响，致使灾害频发。

江淮之间历史上是南北两大阵营的割据之地［43］，三国两晋南北朝时代以来屡遭兵伐。由于深受长期战乱的困扰和破坏，致使农民无心安置生产与建设。“不发展”的农耕社会和战争加大了灾害的破坏力和破坏强度，频繁的灾害和灾害程度的放大，反过来又大大降低了它自身处理和化解灾害以及迅速恢复生产的能力，形成循环链。

研究表明，如果某地区农业以外的产业得不到更好的发展，反过来又会强化原本就失衡的经济结构［25］。明清时期以来巢湖流域的农业社会经济结构失衡，农业种植结构单一，随着人口的增加，人地矛盾日益突出。在该流域的中低山地和丘陵地区，过度开垦坡地，上种到山尖、下种到河边，大量破坏次生植被，频繁的松土、锄草、翻地，造成大量土石进入当地的河流，现已成为造成巢湖流域水土流失的主要原因之一。

水质污染、湖泊水质性缺水是这个链的终点表现。大量的水土流失加上农业肥料的过度使用，外加本区含有大量的磷结核地层出露［44］，流域的面源污染扩大，湖水富营养化，蓝藻泛滥;而周围城市和地区经济发展中对环境问题的忽视更加剧了流域的污染。皖西大别山区是巢湖主要水源地，下游的杭埠河、丰乐河和杭北干渠流入巢湖，占巢湖集水面积的44.7%，降水量占49.8%，径流量占65.1%，为巢湖入湖水量最大地区，同时该区也是水土流失和农业面源污染负荷最大的地区。仅从龙河口水库上游25°以上坡地来看，经实测表明年剥蚀表土22.5 mm，年侵蚀模数高达470万km2，每年流失土壤有机质约670万kg，其中氮337万kg，磷2.70万kg，是巢湖营养盐最主要的来源，其对巢湖西半湖南区污染的影响较大［45］。巢湖流域灌溉面积达26.7万hm2，1978－1988年的10年间，全流域化肥年用量为50万t，平均每亩用肥51.44 kg，由于被庄稼吸收利用的只有20%～30%，每年流入湖内的化肥估计不少于20～30万t，再加上地层中P2O5含量达10.64%，成为巢湖总氮、总磷超标的主要原因［46］。由于湖水污染严重，出现了有水不能用的“水质性缺水”，长期恶性循环，湖盆将发生演化。

综上所述，本流域主要在三条线状灾害链的控制下，湖盆演变加速，同时灾害的发生及程度被放大。三条灾害链的各致灾因子、致灾环境和承载因子都是相互转化和相互影响的，流域内致灾因子团的反馈作用过程，在其特定的自然环境与人类活动配合之下，周而复始并循环不止，从而放大了致灾因子团的致灾能力，促进了自然灾害链的形成与发展，加大了灾害的损失强度。

3 巢湖流域的减灾对策

通过对流域灾害链成因、结构和机制的分析可见，本区水土流失加大是整个灾害链形成的关键点，它既是诱灾因子，又是致灾因子，是促使灾害链形成发展最活跃且最敏感的因子。因此，该流域减灾防灾的总体对策必须是做到以关键点为中心，上下协同控制。

3.1 保护河流源头植被，减少水土流失

坚持走生物措施与工程措施相结合的综合治理道路，做到标本兼治。研究表明，即使没有发生气象灾害［47］，只要土地利用不合理，资源和环境受到破坏，特别是植被破坏，土壤遭到侵蚀，也有可能发生灾害。山区是水土流失的源头，一定要把泥沙阻滞在山上。因此，该区域要保护好现有天然次生林，提高森林覆盖率;退耕还林还草;减少人为产生下山泥石;加大造林力度，特别是在沿河两侧，要以水土保持林和水源涵养林为建设重点，适当发展防护用材林和经济林，建立多林种的防护结构体系。平原圩区是水土流失泛滥之地，由于农田耕作频次高，低产田地多，使得表土冲刷非常严重。该区以建设标准化农田林网为主;实行农林间作，以提高森林覆盖率，缩减耕地面积，减少地表侵蚀和农业污染。面对流域日益严重的水土流失，要从源头抓起，强调走以生物治水措施为主，工程措施配套相结合的道路。

3.2 加大蓄水库容，增加调洪防旱能力

1949年以来，巢湖流域的防洪抗旱治理已经取得了明显的成效，从实际情况来看，还有很多工作要做。洪水的出路问题仍未根本解决，巢湖的很多支流尚未得到有效治理，面上的小型农田水利建设任务也很大。在做好引江济巢防洪抗旱措施的同时，一定要做好巢湖流域内流的治理工作，疏通各条支流的泥沙淤积，对塘、河、湖进一步清淤处理，以增加其调洪防旱能力;做到内外呼应，使巢湖原来洪涝排不出、干旱灌不进的被动局面，改变为能排能灌、排灌自如的新巢湖。

3.3 调整农业种植结构，改善农业经济结构失衡局面

单一农业种植结构，已使本区域的自然灾害程度进一步被放大，制约了流域的经济发展。科学安排流域内土地资源开发利用，要做到“一要建设、二要吃饭、兼顾生态”的方针。因此，一是要抛弃粗放经营、高产单一的产品经济观念，从市场和消费者的需求出发优化品种结构，并实行优质优价。二是特别要处理好粮食生产与多种经营的关系，在稳定发展粮食生产的同时，逐步由粮食型农业向工、贸、农、种、养、加、产、供、销的综合型经营转变，从而使产业链得到进一步的延伸。

3.4 增加劳动力输出，注入经济新活力

目前，通过扩大耕地面积来解决人口与土地的矛盾已经不可能。加强对本区域的劳动力输出，是减小本流域生态承载压力的一个新出路。劳动力输出不仅缓解了本区域的就业压力，也给本流域的经济可持续发展注入了新活力。

3.5 减少面源污染，加强循环经济

巢湖流域经济发展和人口的迅速膨胀，使得入湖污染负荷以及氮、磷负荷远大于湖泊的环境容量，面源污染扩大，湖泊富营养化严重。面源污染主要来自流域的农田径流、水土流失、水产养殖以及畜禽粪便污染［48］。因此，要减少对农药、化肥的使用，特别是控制氮肥施用量，平衡氮、磷、钾的比例，改善土壤的物理、化学和生物学特性，提高土壤保水、保肥和通气性能，减少农业营养物流失。在做好防治污染的同时，要注意废物的再利用，努力实现循环经济的资源最优化利用。

3.6 搞好小流域综合治理，提升巢湖流域的可持续发展能力

由于小流域是一个相对独立的地理单元，流域内的生态系统具有从上游至下游的生态完整性，以小流域为单元进行区域生态环境监测和综合治理，对于生态系统保护与恢复以及整个流域的可持续发展具有重要意义［49］。目前国内对于直接由自然灾害产生的潜在风险的关注重点在灾害治理和危机管理方面，是对灾害产生损失的应对和恢复，而对灾害风险的预测与预防工作做得不够，在风险来临时处于被动的撞击式反应而不是主动出击［50］。当地政府应成立突发事件应急预案工作小组，把建立突发事件应急预案的工作作为一个重点，建立综合性与集成性的集中管理机制，培养人才，明确各级政府和相关人员责任和权限以及与风险管理有关的机构、设施、投资等。

巢湖流域的各种自然灾害及其危害，它们之间相互联系、相互影响、相互制约，并形成了链状的网络，因而对小流域综合治理是必然的选择，应形成山、水、田、林、路综合治理，林、果、粮、草、药立体开发，融经济、社会和生态三大效益于一体的治理开发模式。在治理方面应坚持先坡面、后河流，先上游、后下游，先支流、后主流，河、湖兼治的治理方法，坚持走生物措施与工程措施相结合的综合治理道路。

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Formation Mechanism of Disaster Chain and Countermeasures of Disaster Deduction in the Chaohu Lake Basin，East China

Wu Li1，Wang Chuanhui2，Wang Xinyuan3，Li Feng1and Zhu Cheng1
(1.School of Geographic and Oceanographic Sciences，Nanjing University，Nanjing 210013，China; 2.Center for Earth Observation and Digital Earth，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100094，China;
3.College of Territorial Resources and Tourism，Anhui Normal University，Anhui 241003，China)

Based on the study of natural disasters in the Chaohu Lake Basin，this paper analyzes the function mechanism and formation mechanism of disaster chain which are affected by natural and human factors with“basin”as the border condition．Regional disaster reduction measures are emphatically established on the basis of regulation on man-earth relation regional system，and scientific theoretical basis and practical guidance are provided for sustainable development of the basin．According to the 4 reasons(geology-physiognomy，weather-hydrology，environment of transition district，civilization and economy)which related with the disaster formation，three disaster chains are got in the Chaohu Basin．In view of these，disaster preventing and mitigating must take the node as the center and carry on the biological measure and the project measure unified in the Chaohu Basin．Six countermeasures of coordination control are also proposed finally．

Chaohu Lake Basin;disaster chain;formation mechanism; disaster reduction measure

X43

A

1000－811X(2012)04－0085－07

2012－02－29

2012－04－08

安徽省高等学校省级自然科学研究重大项目(ZD200908);教育部“985工程”专项南京大学研究生科研创新基金项目(2011CL11);国家自然科学基金项目(40971115)

吴立(1985－)，男，浙江海宁人，博士研究生，主要从事地貌学、灾害学与第四纪地质学方面的研究．E-mail:jedi-wuli@163.com