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人类改造自然的负效应

时间:2015-09-16 12:10 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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人类改造自然的负效应

    洪水和干旱是一种自然现象,而水旱灾害是洪水与干旱所造成的对社会的损害。那么,要弄清水旱灾害及其发生和发展,就不能仅仅研究洪水和干旱,而是要进一步研究人类社会发展对水旱灾害有些什么影响,在这些影响因素当中,有没有促使水旱灾害增长的因素。历史研究表明,在人类社会发展中,人类为了创造更适于自身生存和发展的环境,需要对不利的自然条件进行改造。但是,人类改造自然环境的种种努力并不完全有利于减轻自然灾害,在某些条件下也存在相反的情况。对此,我们从以下四个方面进行讨论。

     

    (一)环境改变带来洪水灾害的增长

     

    在社会发展中以滥伐森林、滥垦耕地所造成的水土流失对洪涝灾害的影响最为直接。这种人为破坏往往只有利于一时,而从长远来看,已成为社会进一步发展的制约因素,人类已因此而受到了自然界严酷的报复。

    滥伐森林造成环境破坏至迟在南宋已有典籍记载。据历史地理学者研究,历史上西北黄土高原大部地区属于森林或森林草原植被,黄河的主要支流如泾河、洛河、渭河、汾河等也曾经都是清水河流。以后历代对森林植被持续的破坏(其中尤以明代以来破坏最为严重),导致了黄河河床淤高,下游泛滥,治理越发困难。

    据推算,1万公顷森林所能含蓄的水量,相当于一座库容为300万立方米的水库。森林被盲目砍伐,一方面在暴雨之后不能蓄水于山上,使洪峰来势迅猛,峰高量大,增加了水灾的频率;另一方面加重了水土流失,使水库淤积,库容减少,也使下游河道淤积抬升,降低了调洪和排洪的能力。我国近40年来由于各种原因形成几次毁林开荒高潮。以长江流域为例,由于森林大量砍伐,使水土流失面积扩展。全流域水土流失面积,已由50年代的36万平方公里增加到80年代的56万平方公里,年土壤侵蚀总量已达到22.4亿吨,超过了黄河流域的土壤侵蚀总量。这是下游河床和水位抬高的主要原因之一。从洞庭湖区石龟山站和城陵矶站水文资料可见,由于淤积和湖区围垦,在相同的洪峰流量下,80年代水位比60年代水位分别高出2—3米。洪水威胁因而明显增加。

    近代以来,我国人口迅速增长。在巨大的人口压力下滥垦滥伐更是遍及全国。如今,我国森林覆盖率虽回升至13.92%,但仍远低于世界平均值29%。虽然建国以来的水土流失治理面积达51万平方公里,但是全国水土流失面积却由建国初期的116万平方公里增加到180万平方公里,约占国土面积的1/5。每年流失泥沙50亿吨,相当全世界600亿吨的1/12。其中,被河流带走的约35亿吨;输送入海的约23亿吨;淤积在河道、水库和湖泊中的泥沙约12亿吨。我国河流以高含沙量著称世界,在全世界9大河流中,我国的黄河和长江的年输沙量分别占第一和第四位。近几十年黄河平均年输沙量达16亿吨,其中4亿吨淤积在下游河床中,使下游河床以平均每年约10厘米的速度抬升。泥沙淤积不但降低河道的行洪能力,也减少水库的寿命。据统计,全国353座大型水库的总库容为3230多亿立方米,至1987年已淤积177亿立方米,占总库容的5.5%。泥沙淤积在河道、水库、蓄滞洪区内,持续削减调洪能力,给河道行洪和防洪工程管理运用带来一系列困难。除泥沙淤积削弱防洪能力之外,水土流失还直接导致洪峰流量和洪水峰值的增大。

    随着社会经济的发展,人口和财富愈益集中,新建城市增多,旧城不断扩大。据统计我国城市人口总数占全国总人口的10%,固定资产占全国的70%以上,而都市中不透水地面和建筑物增加,使城市地面径流量增加和汇流时间缩短。据美国一些中小城市调查:不透水地面达12%时,平均洪水流量为17.8立方米/秒,洪水汇流时间为3.5小时;不透水地面达40%时,平均洪水流量为57.8立方米/秒,洪水汇流时间为0.4小时。也就是说,不透水地面增加2倍,洪水流量也大致增加两倍,汇流时间则缩短 6/7。而且在相同的降雨条件下,城市地面径流量可以达到农村的10倍。水流汇集速度则缩短2/3以上。此外,由于地表水资源不足,一些城市不得不超量开采地下水,以至引起地面下沉。仅以长江三角洲城市为例,近40年来,上海下沉2—2.5米,苏州、无锡、常州等城市地面平均也下降了0.5—0.6米,加重了洪涝灾害的威胁。

    严重的水土流失和迅速发展的城市化对防洪能力的削弱越来越受到人们重视。

     

    (二)掠夺性垦殖加重洪水灾害

     

    河流下游平原大都土地肥沃,交通便利,当然是经济开发的首选之区。可以说,河流下游两岸平原都是从洪水威胁下面争夺到的土地,这种与水争地是社会发展的需要。但是,它也必须适度,要给洪水留有余地,否则,这种争夺非但无益,还将有害。

    盲目围垦湖泊和沿河洼地是掠夺性开发的又一事例,历史上屡见不鲜。近几十年来,在人口加速增长的重压下,围垦湖泊变本加厉地进行。在四十多年中全国共围垦湖泊面积达1.3万平方公里。尤其是东部平原与江河关系密切的大湖,围垦更加严重。在长江流域,洞庭湖水面积和蓄水量分别由1949年的4350平方公里和268亿立方米,下降到1983年的2691平方公里和174亿立方米,分别下降了38%和35%。调洪能力下降50%以上。鄱阳湖水面积和蓄水量分别从1954年的5050平方公里和321亿立方米,减少到1986年3210平方公里和252亿立方米,分别减少了35%和22%。江汉平原湖泊水面缩小了6000平方公里,不足40年前的1/3。淮河流域洪泽湖现在的水面比50年代缩小了500多平方公里。里下河地区原有河网湖荡水面1000平方公里,现在只剩下20%。而太湖流域自1964年实测以来,全流域河湖水面减少了650平方公里,相当于1/4个太湖。这些围垦大多是“以粮为纲”政策的结果。而如果从大农业的角度,从湖泊的防洪功能、水产、旅游资源与环境生态价值来总体评价,不能不认为这种过度围垦是一种失策,而顺理成章地得出今后不能再盲目围垦的结论。在1991年洪涝灾害面积中,有相当一部分是被围垦的湖泊面积。这些地方的被淹事实上是大洪水强制还原了湖泊的原貌,是自然界的报复。

    加剧的水土流失和盲目的围垦蓄洪水面,已经显著地使防洪的水文条件恶化。几十年来,我国许多大河的下游在相同流量下的洪水水位不断提高。首先让我们比较一下1958年和1982年黄河下游的水位变化,见表11—4。

    由表11—4可见,在相同流量条件下,黄河洪水水位呈抬升趋势。在此期间由于三门峡水库的运用,对中游来水来沙有所调节,又对下游河床冲淤造成影响。除三门峡站由于泄水冲刷河床,水位有所降低外,其余五站洪水位一般都有0.5—2.2米的抬升,这样就增加了洪水灾害的危害程度。

    如果说黄河下游水位抬升主要是河床淤积的结果,那么有些河流和湖泊的洪水水位抬升还有围垦妨碍行洪的因素。例如,淮河流域1991年6月发生大水灾,与1954年大水相比,1991年在相同流量下淮河中游干流各站水位抬高0.2米到1.2米。若以相同水位下通过的流量进行比较,1991年比1954年润河集流量减少15%—20%,正阳关偏小20%左右。长江中游的洞庭湖在防洪中居于重要地位,其水位在相同流量时也显著抬高。据1951—1983年水文资料统计,年平均淤积在湖区的泥沙近1.0亿立方米,其中81%来自长江。按现在河湖面积估算,三十多年间湖底平均淤高约1.0米。此外,近几十年来,湖区盲目兴建圩垸围垦土地,严重削弱了湖泊的调蓄能力,而圩垸防洪能力又在不断加大,过去一般洪水下溃垸的,现在不溃了,因此促使洪水水位抬高。如湖南境内澧水洪道石龟山水文站,在相同流量条件下,1983年比1964年水位抬高1.8米(见表11—5)。位于西洞庭湖的常德地区,河底湖底平均每年淤高7.4厘米。1949年以来,该地区1000多公里堤防平均加高2.52米,而河湖底平均淤高2.7米。防洪工程建设所取得的效能甚至还不能抵偿主要由于不适当的人类活动的影响所导致的防洪能力的衰减。

    我们应清醒地意识到,随着科学技术的发展和社会文明的巨大进步,人类生存的环境状况发生了显著的改变。在相同的条件下,人类活动已对旧有的设计洪水量值及其时空分布造成明显的不利影响。

    近年来国外的一些研究资料从定量方面说明了一些问题。例如,加拿大红河1920—1980年水文资料表明,所有大洪峰都出现在后半段。前28年中未曾发生过一次超过820立方米/秒的洪水,而在后33年中却发生了15次。由以上两段水文资料分别推求15年一遇洪水,其洪峰量值恰好增加一倍。流域面积有5755平方公里的美国圣克鲁斯河的情况完全相同。在1915—1984年的70年资料里,所求得的后23年百年一遇洪峰量值是前25年的2.5倍。这和流域内的托克逊市的迅猛发展和人口剧增的趋势相一致。这些资料同样证明人类活动已经在显著地影响和改变着以往认为是纯自然态的洪水的量值和规律。

     

    (三)防洪工程的兴建同时带来新的致灾因素

     

    作为防洪的主要工程手段——堤防至少已有2800年的历史了。筑堤使堤防防护标准以内的洪水被有效控制而不再肆虐。但由于将洪水约束在大堤之内,水位抬高。一旦决堤,灾害更重。可见筑堤防洪也是一分为二的,在发挥防止洪水泛滥作用的同时也带来新的致灾因素。

    除了堤防在决口时可加重灾情之外,堤防壅高洪水位,支流难以汇注,还将加重两岸沥水所形成的涝灾。

    因此,筑堤防洪也有其难以避免的弊害。但我国两千多年来仍以筑堤为防洪的主要手段。原因何在?明末张兆元曾有如下分析:“治之者,去其害,且虞并去其利;留其利,又虞并留其害。利与害相倚,去与国相持。展转图维,求为良策,乃兴筑堤之议。盖筑堤所以束水,束水所以刷沙,计无善于此者。若散漫无制,任其所之,则溃败决裂,茫无下手。”堤防的选择实在是两利相权取其重,两害相权取其轻的优选结果。

    近代以来,由于力学的进步和混凝土材料的发明,人们兴建了许多大坝和水库,提高了对洪水的调蓄能力。水库对洪水的调控和调度是防洪工程技术划时代的进步。但水库工程同样也蕴含着某些致灾的因素。如大暴雨所引发的垮坝事件世界上已经发生了多起。

    水库的兴建可以改善环境,也可能使环境条件恶化。例如位于西辽河支流老哈河上的红山水库的建成,发挥了防洪和灌溉作用,却带来了下游土地的沙漠化。红山水库是一座库容达25.6亿立方米的大型水库,按防御千年一遇洪水设计,保护着下游包括沈阳在内的11座城市、600万亩耕地和五条铁路的安全。红山水库1960年开始拦洪以后,在1962年特大洪水中发挥了重要的拦洪作用。但在此后的30年中,由于来水不大,河水全部被水库拦蓄,只是在每年春季放水,保证下游农田灌溉,而在其余时间,老哈河成为干涸的河床。西辽河的另一主要支流是西拉木伦河,1978年在其上修建了海日苏灌溉枢纽,将西拉木伦河拦断。由于修建了红山水库和海日苏枢纽,造成了西辽河的干涸,下游大片地区地下水位下降,使河流沿岸的林木和草场退化,流沙肆虐,沙漠化日益扩大,形成了严重的次生环境灾害,这是始料不及的。

    大型水库的修建还将影响旧有震区的地震活动性的改变,这种现象本世纪30年代已开始为人们所注意。

     

    (四)水灾损失增长和社会经济发展与人口增加的趋势相一致

     

    远古时期,人类依山傍水,“择丘陵而处之”。平原地区人迹罕见,即使洪水横流也无所谓灾害。随着社会向平原发展,为了保障安全,人类自然要采取相应的防洪措施。也就是说,以往可以任洪水横流的某些地方,人类要开辟和居住,这当然是社会发展的需要,但也显然因此增加了洪水的威胁,这是一个问题的两个方面。

    盲目发展带来了新的致灾因素。盲目发展甚至见于在行洪河道里种庄稼、建工厂。1985年辽河水灾,加上沥涝、大风、冰雹等灾害,全省受灾耕地160万公顷,占当地耕地面积的40%。损失粮食近500万吨。其实该年度辽河洪峰流量不足2000立方米/秒,只有河道允许泄量5000立方米/秒的40%。这次水灾的发生,主要原因就是在河滩地盲目建设。又如荆江分洪区在1952年新建时,区内只有17万人口,一次分洪只需安置移民6万人。现在区内共有47万人,固定资产17亿元,事实上很难继续启用。

    此外随着社会经济的增长,单位面积上的人口和财产值增加,在相同的灾害强度下,近代的损失远大于古代。当然,随着社会经济和技术能力的提高,人们抗御灾害的手段和能力也有了显著增长。综合来看,近几十年来,我们抑制了灾害频率增长的势头,但就灾害损失来说,却仍旧在直线上升。建国以后的40年中平均每年全部自然灾害损失约为200—400亿元,相当我国用于基本建设的全部投资。1989年激增到525亿元,1991年夏仅江淮大水就使该地区蒙受了400多亿元的经济损失,而当年全国洪水灾害总损失竟高达700多亿元。问题还在于,经济和人口的不断增长,社会物质文明的进步,对减少自然灾害还要提出更高的要求,因此,防洪和抗旱的任务非但不可能一劳永逸,而且负担还会增加,这是我们面临的客观现实。灾害增长的事实要求我们做出新的更多方面的努力。


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