人类为了创造更适于自身生存和发展的环境,需要不断地对自然条件进行改造。但是,人类改造自然环境的种种努力并不总是有利于减轻自然灾害,在许多情况下也存在相反的情况。对于洪水灾害来说,人们拓展生存条件引起的环境变迁,对土地资源的掠夺性开发,导致人类生态环境的破坏加剧了灾害的增长。另一方面社会发展中对国土资源的不合理开发和利用,更直接深入到原来的洪水容蓄场所,导致灾害增长。
1.环境破坏带来洪水灾害的增长
近代以来,人口增加与耕地不足之间的矛盾日益突出,人们纷纷向地广人稀的丘陵、山地、湖滨去拓荒和围垦,在增加了可耕地的同时,既增加了水土资源的流失,也掠夺了洪水的存蓄空间和改变洪水的汇流条件,直接加重了水旱灾害发生的频度和强度。
例如,我国水土流失面积约占国土面积的1/3。每年流失泥沙50亿t,相当于全世界600亿t的1/12。其中,被河流带走的泥沙约35亿t;输送入海的泥沙约23亿t;淤积在河道、水库和湖泊中的泥沙约12亿t。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m3,至1987年已淤积177亿m3,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。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m3,其中81%来自长江。
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。以长江下游为例,南京下关8.5m是警戒水位,超过9.0m是大洪水,超过9.5m是特大洪水。1912~1998年,出现9.0m以上水位的共有14个年份。在这14个年份中,1949年以前有2次,而1949年以来有12次,其中20世纪90年代有5次。又以黑龙江为例,水土流失面积也在逐步扩大,80年代是60年代的2.3倍。水土流失使松花江哈尔滨江段的河床普遍抬高30~50cm。
2.掠夺性垦殖加重洪水灾害
河流下游平原大部分土地肥沃,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。但是如果过度,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典型事例,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40多年中,全国共围垦湖泊面积达1.3万km2。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4350km2和268亿m3,下降到1983年的2691km2和174亿m3,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5050km2和321亿m3,减少到1986年的3210km2和252亿m3,分别减少了35%和22%;江汉平原湖泊水面缩小了6000km2,不足40年前的1/3。淮河流域洪泽湖现在的水面比20世纪50年代缩小了500多km2;里下河地区原有河网湖荡水面1000km2,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650km2,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。在1991年和1998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。
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。例如,长江中游的洞庭湖水位在相同流量时显著抬高。此外,近几十年来,湖区盲目兴建圩垸围垦土地,显著减少了湖泊的调蓄能力,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,因此迫使洪水位抬高。如湖南境内澧水洪道石龟山水文站,在相同流量1万m3/s条件下,1988年比1964年水位抬高1.8m。位于西洞庭湖的常德地区,1949年以来,该地区1000多km堤防平均加高2.52m,而河湖底平均淤高2.7m。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。
针对鄱阳湖围垦对水位的影响(不包括长江水位抬升影响)有如下统计结果。1954~1995年的42年间,鄱阳湖围垦耕地达1145km2,由于围垦使洪水期湖水位升高1.26m,其中,水位超过19m的天数由2天增加到14天;水位超过21m的天数由18天增加到46天,从而使过去稀遇的洪水位变成现在常见的洪水位。其中水位超过20m的洪水,在20世纪20~40年代为15年两遇,50~70年代为6年一遇,80~90年代为3年一遇。研究结果表明,围垦不仅使洪峰水位抬升,还使高水位持续时间延长;围垦恶化防洪条件的效应,并不是一个常数,而是随着围垦程度的提高而加大;而且对高水位的影响大于对低水位的影响。
3.城市化加重了洪水灾害和损失
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。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17.8m3/s,洪水汇流时间为3.5h;不透水地面达40%时,平均洪水流量为57.8m3/s,洪水汇流时间为0.4h。也就是说,不透水地面增加2倍,洪水流量也大致增加2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,水流汇集时间则缩短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,以致引起地面下降。仅以长江三角洲城市为例,近40年来,上海下降2~2.5m,苏州、无锡、常州等城市地面平均也下降了0.5~0.6m,加重了洪涝灾害的威胁。
我国城市化进程较迟于世界平均状况。1980年,全国城镇人口占总人口的13.6%,1995年已升至30%。据预测,到2020年,我国城镇人口比重将达50%~60%,资产比重也将进一步增加,城市对水灾的敏感度提高。同时城市面积扩大,洪量势必增加,汇流时间缩短,因此,迅速发展的城市化对防洪的压力越来越受到人们重视。
近年来,国外的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年的水文资料表明,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820m3/s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(见图6-5)。流域面积有5755km2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(见图6-6)。人类活动已经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。
图6-5 加拿大红河年最大一日流量系列(www.xing528.com)
(据朱元,1992)
图6-6 美国圣克鲁斯河逐年极大洪峰流量系列
(据朱元,1992)
城镇化发展增大洪涝灾害的典型案例见于1996年湖南省水灾的调查。1995年湖南省级市以上城市人口1726万,占全省总人口的27.6%;中心城区土地面积不足全省总面积的1.7%,而年生产总值占全省的75.4%,所拥有的固定资产密度是全省平均值的22倍之多。因此,1996年水灾中,城市水灾所造成的直接经济损失占全省洪涝总损失的60%。
4.防洪工程兴建的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。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。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,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。
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建成于1960年,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。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,形成了严重的次生环境灾害,这是始料不及的。
西部水资源贫乏地区的情况更为严重。例如,塔里木河流域盲目扩大农业灌溉和垦殖,1960年前后修建了数座水库引水灌溉,致使塔里木河下游的罗布泊由20世纪30年代的2400~3200km2逐步萎缩,70年代初已基本消亡。同时塔里木河下游原本由胡杨林构筑的绿色走廊逐渐衰败,沙漠化扩展,一座座村庄和农场不得不因而废弃,造成严重的生态危机。这种生态危机在新疆还有准噶尔盆地的550km2的玛纳斯湖和1300km2的艾比湖。
发源于甘肃祁连山的黑河也有类似的命运,它向北注入内蒙古自治区居延海,两岸的胡杨林绵延数百公里,构成瀚海大漠中弥足珍贵的绿洲。自20世纪60年代以来,在黑河干支流陆续兴建了大小几十座水库,导致黑河下游断流和居延海枯竭,沿河的绿洲随之衰败,阿拉善沙漠正以每年150万亩的速度扩张,一批批牧民不得不举家搬迁,沦为生态难民。这一带的生态灾难又使其成为近几年我国北方地区越来越显著的沙尘暴的主要来源。
5.防洪管理的不协调和地方利益的掣肘也是导致灾害的又一人为因素
1991年江淮大水,太湖地区因灾损失100多亿元。除自然因素之外,也有人为因素。与1954年相比,1991年太湖调蓄洪水容积减少10亿m3,原有的出口也由1949年的84条减为十几条,向下游排水能力削减2/3。防洪条件的恶化早在此前已被正式提出,并在1987年6月经国家计委批准的太湖综合治理的总体规划中做出决定:“鉴于太湖流域目前防洪问题的严重性和迫切性,防洪建设刻不容缓。同意将开通太浦河、扩大望虞河、开通红旗塘等10个骨干工程作为紧急工程列入“七五”计划及早实施。以上紧急工程实施后,可大大缓解洪涝灾害”。但是由于上下游省市之间有关排洪出路、泄洪流量分配和投资等利益关系未能协调一致,已批准的工程未能施行,甚至还有为了局部利益,自行封堵围的情况,加剧了1991年洪水灾害的损失。
洪灾随经济增长而增长的事实启发我们思考,如何合理科学地安排国土开发和调整经济布局以适应洪水规律和减轻水灾损失。水环境状况是决定产业合理布局的重要自然条件之一,这一点目前尚未得到重视,以致一些地方和部门缺乏防洪观念,盲目将产业和居民区布置在低洼地、河滩地而未加设防;有一些重要的工业企业甚至安置在对于防洪是必不可少的分滞洪区中,在这种情况下,即使设防,也将付出很大的代价,并带来防洪能力的削减。为了减轻洪水灾害,在调整社会机能以适应自然方面,许多工作有待于落实。因此,如何在社会安定和经济合理性原则下,把防治洪水纳入国土整治的总体规划之中,预先安排好洪水的出路,把洪水灾害控制在最低限度,是防洪建设的重要原则和最终目标。
通过以上分析,可以得出的结论是:社会化防洪减灾体制的构建,社会化非工程减灾措施的普遍实施,是落实减轻灾害损失这一最终目标的必由之路。
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