随着人口的不断增长和人类经济的不断发展、气候变化和气候极端事件日益增多,洪涝灾害造成的危害也越来越大,防洪减灾将是人类长期要面临的艰巨任务。
洪涝灾害存在于地球陆地的许多地区,其主要发生地在沿江河两岸平原和河口三角洲地带。这些地区地处政治、文化、经济中心,人口密度相对比较大,城市和工业也相对比较集中,一旦发生洪涝灾害,势必会造成巨大的经济损失和深远的社会影响。因此,防洪作为公众福利的安全保障事业为各国政府所认同,防洪防涝工程建设被大力推行。比如,在上游地段,控制性的综合水库起着拦蓄洪水、削减洪峰的作用而被重点兴建;在中游地段,则整治河道、加固堤防、开辟蓄滞洪区,用以安全顺畅地宣泄洪水,使防洪工程体系成为一个完整的个体。与此同时,非工程措施建设也在大力进行,它通过政策、行政、法令、技术和经济等手段,与工程措施相辅相成,尽管不能对洪水的特点有所改变,但是,却能有效地减少洪涝灾害所带来的损失。
目前,主要的防洪减灾的工程措施有以下几种:
修筑堤防、整治河道,其功用在于将洪水约束在河槽里,并将其顺利向下游输送;
修建水库,以便控制上游洪水来量、调蓄洪水、削减洪峰;
在重点保护地区附近修建分洪区,或滞洪、蓄洪区,可以有计划地将超过水库、堤防防御能力的洪水向分、滞洪区内输送,使下游地区的安全得以保障。
(1)修筑堤防与整治河道
修筑堤防、整治河道是对经济发达、流域性洪水严重地区的一种重要防御措施。防洪的基本手段之一就是利用堤防约束河水泛滥,这是一项长期的、现实的防洪措施。在历史上,堤防对于防洪起着重要作用,全国著名的堤防工程,如长江中游荆江大堤、黄河下游堤防、淮河北大堤、洪泽湖大堤、珠江的北江大堤及钱塘江海塘等,都是历经了数百年乃至数千年才成为现在如此宏大的规模的,不管是以前还是现在,甚至将来,其防洪意义都是不言而喻的。这些堤防不仅是全国防洪的重点工程,也是我国重要地带防洪安全的屏障。
我国自解放以来在各江河所建的防洪工程,尽管对抗洪减灾发挥了巨大的作用,但根据这些年来发生的洪水灾情来看,社会受泛滥的洪水的威胁仍是不容小觑的,起码在短时间内不可能彻底根治,而我国现在堤防河道工程存在的主要问题仍是对社会的一大困扰:
堤防的防洪标准较低。从目前的情况来看,仅有少数几个大城市河段的防洪标准能达100年一遇,而通常那些非城市河段的防洪标准则仅为10~20年一遇,最高也不超过50年。
堤防的质量不高,有许多险工险段。
泥沙淤积。由于山区植被被严重破坏,致使大量的水土流失,淤积在河、湖、水库内。比如,由长江宜昌站测得每年长江上游的来沙量,从20世纪50年代初到80年代末,就从4.04亿吨增至5.33亿吨,严重淤积了长江中下游河道,从而减小了其过水断面,降低了行洪能力,而且枯水期来临时,其河段的通航能力也有所限制。
河道、湖泊被严重破坏。河道与湖泊屡屡遭到破坏和侵占,尤其是现在,我国对于这方面的管理尚不成熟,治理不严和有法不依的情况时有发生,致使河道和湖泊的恶化状况日益严重,防洪安全也得不到有效保障。比如,作为黄河支流之一的青龙涧河,在靠近三门峡市的河段,一座投资了五亿元的电厂被当地人建于河内,使河宽被侵占了一半。此外,还有靠岸挖沙、向河湖内倾倒垃圾等情况,这些都是严重地影响河道与湖泊行洪和调蓄洪水能力,甚至危及堤防与城市的安全的因素。
无护岸、岸坡的河道,垮塌严重。除城市段外,我国江河几乎所有河道都没有护岸工程,经高水位长期浸泡,或经水流淘刷和风浪、船行波冲击的堤岸,坍塌现象极易发生。坍岸也是造成江河淤积的一个重要因素,因为被水流带走的塌土大部分都在河内淤积。大量农田会随着堤岸的坍塌被洪水冲刷,河道也会随着淤积的泥沙由宽变浅,所以,堤岸的存与否影响着堤防的安危。
因此,为了适应我国国民经济的发展并确保人民生命财产安全,我国仍需进一步加强河道的整治与堤防的建设。
目前,我国虽然提高了堤防在理论和实践方面的规划设计,但仍是以经验行事为主要手段,为了更好地落实堤防的治理工作,必须抓紧编制并落实科学有效的河道防洪规划。随着不断增加的人口和不断发展的经济,堤防地修建也越来越长、越来越高。许多中小支流在过去都没有堤防,但由于河床淤积、行洪能力下降和土地开发的高效利用,堤防也随之修建在其两岸用以防护。而山地丘陵区的河流又是一个特例,修筑很长很高的堤防通常是为了保护很小的面积,这类堤防不宜轻率修建,要进行综合性分析研究,从技术经济的合理性和可能产生的长期后果方面考虑。对于我国现行的防洪标准,应予以合理的修订,并在此基础上提高其深度。在河道堤防整治方面,堤防工程建设的重点是大江大河的堤基、堤身的防渗、漏,并同时加强以清障为中心的河道管理,开展以防止塌岸为中心的河道整治。对于各流域大江大河堤防隐蔽工程的除险加固应予以加强,特别是长江堤防隐蔽工程的除险加固。在河道、湖泊和山林的管理方面,也应予以强化。(www.xing528.com)
作为一个特殊体,城市防洪堤应当与城市规划相结合。使其与城市公用设施,如公园、道路、停车场等相结合,增加其堤防断面和堤内外的护堤带,让堤防的综合作用得以发挥。
对于河道输水能力不足的下游流域,如太湖和海河等,常用的办法则是开辟新的分泄洪水的河道。
(2)水库工程建设
江河中下游平原地区是中国洪水灾害的集中地,由于洪水来量大、河道的泄洪能力低,防洪要以蓄泄兼筹为基本方针。一次或几次集中暴雨是我国大多数河流的洪水的成因。十分有效的调洪方法就是利用水库来调节,因为洪水的涨落快,洪峰的流量集中。在防洪体系中,水库工程是以水库调蓄洪水以减小中下游地区的洪峰流量,与下游区间洪水错峰为主要手段,另外,根据雨情、水情及下游洪水情况,可以让水库相互调度,灵活蓄泄。作为江河流域防洪的一项根本性防洪措施,水库防洪具有可靠性强,效果显著的作用。因此,它是防洪工程体系建设中的重要内容。
对于能够控制许多河流上的山地丘陵区与平原区交接河段的水库,通常也决定着下游平原区的防洪能力。比如,黄河上中游的绝大部分流域面积都受黄河三门峡水库的控制,而且上中游洪水对下游的威胁也同样得到了基本的控制。汉江丹江口水库则控制着汉江流域60%的区域,而且,汉江中下游平原的洪水灾害也因此得到控制。这些控制性水库工程的功用,不仅是其本身调节洪水的能力显著,更是保障了一条河流整个防洪工程体系调度运用的可靠性和灵活性,有利地为防汛抢险创造了条件。
目前,全国已有85120座大中小型水库建成,其中,有420座大型水库,库容量占全国水库总库容量的81%,为4204亿立方米,有69座大型水库库容量在10亿立方米以上;2704座中型水库,库容量占全国水库总库容量的14%,为746亿立方米;81448座小型水库,库容量占全国水库容量的5%。而且,全国水库总库容量已相当于全国径流总量的1/6,达5184亿立方米。防洪库容量约占总库容的1/4,相当于各流域流域性洪水防御目标情况下设计洪量的1/7左右,达1300亿立方米。从2000~2002年间,长江的三峡、黄河的小浪底、珠江的龙滩和百色、松花江的尼尔基等12座正在建设或已经建成的大型水库,其总库容量达920亿立方米,防洪库容量达369亿立方米,它们都即将,或已经为防洪发挥着不同程度的作用。
我国在20世纪出现了3个明显的洪水频发期。1930~1939年是第一个洪水频发期,1949~1963年是第二个洪水频发期,90年代以来,我国进入了第三个洪水频发期。我国的8万余座水库在历次洪水中发挥了重要的防洪减灾作用。比如,1963年8月上旬,海河流域南系沿太行山自南向北的特大暴雨致使山区河流洪水暴涨,大清河南支水库就削减了30%~80%的洪峰,拦蓄洪水18.7亿立方米。1991年,特大洪水发生在淮河流域,在6月30日至7月12日这段时间内,当淮河干流第二次洪峰进入安徽时,大暴雨连降大别山区,佛子岭、磨子潭、梅山、响洪甸四大水库上游流域平均达到了850毫米的降雨量,累计46.9亿立方米,此时,水库拦蓄了19.9亿立方米的洪水,其中,梅山为淮河干流错峰47小时,响洪甸水库为其错峰83小时。7月11日,淠河横排头在经过水库的调洪、削峰、错峰后,其洪峰流量为5600立方米/秒,最高水位为55.82米。另外,根据粗略计算,金寨县城如果没有梅山水库,1991年抬高将近4米的水位,就会造成更为惨重的损失。1995年7月,辽河的浑河流域发生的洪水是有史料记载以来最大的一次,但是此地域的水库却在这场大灾难中起到了极大的作用,如大伙房水库蓄积了16.6亿立方米的洪水,为下游削减洪峰50%,错峰12小时;清河、观音阁、柴河这三座水库,也分别为下游削峰58%、70%和73%,使沈阳、抚顺城市的安全得到了保证,避免了160亿元的直接经济损失。对于全流域性洪水来说,起显著作用的无疑就是水库群。比如,在1998年洪水期间,长江上游干流8次洪峰先后遭遇了中游洞庭湖、鄱阳湖洪水,参与拦洪、削峰的就是长江流域的700多座大中型水库,拦蓄了约340亿立方米的洪水量,其中,充分发挥削峰、拦洪作用,防洪效益和巨大社会、经济效益的有长江干流的葛洲坝,支流丹江口、隔河岩、漳河;洞庭湖水系的柘溪、凤滩、五强溪;鄱阳湖水系的柘林等大中型水库。在长江第六、七、八次洪峰洪水中,葛洲坝水利枢纽每秒为干流削峰1800~2700立方米,把沙市(今荆州沙市区)的水位降低了0.15~0.22米。在长江的8次洪峰中,隔河岩水库共拦蓄了18.8亿立方米的清江支流洪水,把沙市(今荆州沙市区)水位降低了0.03~0.34米。在长江第六次洪峰洪水中,漳河水库关闸错峰,把沙市(今荆州沙市区)的水位降低了0.08米。在三水库的联合调度下,沙市(今荆州沙市区)水位在长江第六次洪峰洪水中降低了0.49米,如果没有三水库的拦洪作用,沙市(今荆州沙市区)水位不可能仅是45.22米,而会达到45.71米。在长江第六次洪峰期间,丹江口水库洪水每秒的最大入库量达18300立方米,下泄量达1280立方米,削减洪峰93%,拦蓄21亿立方米的洪水。如果少了水库的拦蓄,将会使下游杜家台分洪区遭受巨大的损失。长江第三次洪峰洪水期间,水库拦蓄洪水共12.8亿立方米,把城陵矶的水位降低约0.46米。1998年,江西柘林水库拦蓄两次洪峰洪水,拦蓄了19.8亿立方米的洪水,其突出贡献就是保证了京九铁路的安全,并减轻了修水下游防洪压力。根据初步分析,我们可以得知,在1998年洪水条件下,如果三峡水库建成,假使其调度规程是按初步设计拟定的,那么,通过三峡拦洪,荆州的水位可降低0.7米以上,武汉的水位可降低0.4米以上。
水库在调蓄洪水方面的作用是十分重要的。抗洪实践证明,对于干流来说,联合调度的水库群,使下游水位大大地降低,减少了洪量,具有十分突出的作用;对于支流来说,水库则有效地控制了局部洪水,使下游减轻或避免了洪涝灾害。但是,我们也能看出,水库防洪仍有一些不利因素存在,其主要原因就是我国江河径流在时间分配和空间分布上的不均匀性,使得水库防洪调度受到了制约。这些不利因素的主要表现在:
我国的七大江河干流中,控制性水库工程仍然比较缺乏,调蓄能力有限。我国各类水库中,可用来保坝调洪的约有1800亿立方米的库容,仅占洪水径流量的11%,而可用于保护下游防洪安全的,其防洪库容则更少了。
水库防洪调度现代化建设不先进。
目前,我国对防洪提出的要求与水库设计的洪水调度方式不能相对应。
对防汛安全构成严重威胁的老化失修水库,病、险水库增多。我们应高度重视局部的大暴雨,尤其是降在库区的暴雨。
上述因素使我国现有控制性水库工程的调节能力与欧洲、北美的发达国家差距明显,其防洪保安远不能满足社会和经济发展的要求。以美国来说,除了阿拉斯加和夏威夷,其全国河流约有1.7万亿立方米的年径流量,已建库容达1万亿立方米的水库,总库容占年径流总量的60%;而我国则有约2.7万亿立方米的年径流量,有8万多座水库建成,其总库容约相当于全国径流总量的1/6,约为5184亿立方米。因此,发展水库防洪是我国治水的当务之急,如不修建控制性水库,许多大江大河将会受到洪水的严重威胁。以我国防洪工程体系总体布局为准则,在2020年以前,共106座大型水库被规划建设来承担流域防洪任务,可新增总库容量2712亿立方米的大型水库,新增大型水库库容量占已建及在建大型水库总库容量的61%;其中,防洪库容量1092亿立方米,新增大型水库防洪库容占已建及在建大型水库防洪库容的86%。如按规划实施,到了2020年,我国水库可达到8800亿立方米的总库容量,2800亿立方米的防洪库容量,水库总库容量与年径流量相比,其值可达32.5%(我国水资源紧缺的北方地区,如黄河流域、海河流域和辽河流域,该比例值高于其他流域),与美国1982年的水库总库容量与径流量比值相近。而水库防洪库容量与流域性洪水防御目标洪量相比,其值可达25.3%,与现在相比,增加了11%,控制性水库对流域洪水的控制能力也得以进一步地提高。但是,水库对洪水总量的控制能力仍有不足,要组成防洪工程体系,还必须依靠于堤防、蓄滞洪区等其他工程措施。建成规划水库后,可以联合运用已建水库,再与其他措施相配合,可以让我国七大江河重点防洪保护区的防洪标准达到流域防洪规划所规定的,而且,规划水库的建成,有着十分重要的作用,它可以提高其控制河段的防洪标准。比如,长江流域的溪洛渡水库,不但可以配合三峡水库工程把长江干流的防洪标准进一步提高,而且还能将川江河段的防洪标准提高30年,从20年一遇到50年一遇;而黄河流域的古贤水库,则可以将138亿吨的泥沙拦堵,使禹门口至潼关河道淤积量减少53.7亿吨,下游河道淤积减少77亿吨,近似于在20年内,下游河道不会大幅度淤积抬高,此外,它还能同时与三门峡和小浪底运用,使黄河干流的防洪标准进一步提高。于此同时,病险库加固处理仍要抓紧,水库防洪调度现代化建设也需加强,技术先进、可靠、实用的水库防洪调度系统也待开发,如此,其防洪与兴利作用才能更好地发挥。
上面讲述的是工程减灾措施,下面我们来看看非工程减灾措施。非工程减灾措施是根据一定的条件,在肯定工程措施作用的前提下,通过政策、法令、经济手段、技术手段和行政管理等,最大化地减轻洪水灾害损失。主要内容包括洪水灾害预报、紧急救助、灾害应急、监测与预警、洪水灾害保险减灾规划、减灾教育与立法等。
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