冷 棟,才莉莉
(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院,哈爾濱 150080)
洪水是由暴雨、冰雪急劇融化、風(fēng)暴潮等自然因素引起江、河、湖、海水量在較短時間內(nèi)迅速增加,水位急劇上漲的自然災(zāi)害[1]。治理洪澇災(zāi)害從古至今就是一個全球性的課題,中國是一個洪澇災(zāi)害頻發(fā)的國家,據(jù)史書記載,從公元前206年—公元1949年中華人民共和國成立的2155年間,大水災(zāi)害就發(fā)生了1029次,幾乎每2a就有1次。新中國成立以來,洪澇災(zāi)害年年都有發(fā)生,只是大小有所不同而已。特別是20世紀(jì)50年代,10a中就發(fā)生大洪水11次。1998年的特大洪水更是使人們記憶猶新。
為應(yīng)對洪水災(zāi)害,保障沿岸城市村莊居民的生活生產(chǎn)安全,各地均出臺了各項措施以構(gòu)建因地制宜的防洪體系,防洪措施分為防洪工程措施與防洪非工程措施,文章綜述了國內(nèi)外防洪工程措施與非工程措施,總結(jié)各地的防洪經(jīng)驗,以哈爾濱市為例,梳理當(dāng)?shù)氐姆篮轶w系組成,以期為城市防洪工作做出貢獻(xiàn)。
防洪工程措施是指在江河、湖畔或海岸建設(shè)的抵御洪水襲擊的各種工程設(shè)施,主要包括水庫、堤防以及蓄滯洪區(qū)等。由于人類社會的不斷發(fā)展,自然的河流條件已經(jīng)難以滿足洪水的安全宣泄要求,因此,建設(shè)合理的工程措施就顯得尤為重要[2]。
水庫是防洪體系的重要組成部分,在河道攔蓄滯洪和削峰調(diào)度方面發(fā)揮重要作用。葛洲壩水庫與三峽水庫在2004年“9.8”洪水中組成梯級水庫,通過調(diào)度取得了巨大的減災(zāi)興利效益[3];云南云龍水庫在“2007.7”暴雨中減少災(zāi)區(qū)水深1m以上[4];尼爾基水庫、豐滿水庫在2013年洪水中,對松花江流域洪水進(jìn)行了有效調(diào)節(jié),不僅削減了下游各控制斷面的洪峰流量及時段洪量,并且改變了洪峰出現(xiàn)的時間,成功使第二松花江洪水與嫩江洪水錯峰,最大程度保護(hù)了哈爾濱城區(qū),對減少嫩江、第二松花江及松花江干流的洪水災(zāi)害發(fā)揮了重要作用。
但是由于中國水庫數(shù)量眾多,分布很廣,部分水庫存在年久失修,除險加固工程開工不足等問題,且在調(diào)度過程中需要眾多部門及人員的配合,一旦出現(xiàn)失誤,難以進(jìn)行問責(zé)。因此,日常維護(hù)、排查,認(rèn)真進(jìn)行除險加固,建立全制度約束,落實各項目責(zé)任方,有助于提升水庫在防汛工作中的效率[5-6]。
堤防作為防洪工程最重要的組成部分,是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)、保障社會安定的重要基礎(chǔ)設(shè)施。堤防一般在幾米以內(nèi),也有接近大壩規(guī)模的超高堤防,一般根據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn)與堤防結(jié)構(gòu)類型因地制宜建設(shè)。
國內(nèi)外堤防的修筑原材料一般以黏土、砂土、砂礫石等為主,就地取材,隨著時間的推移與城市的建設(shè),經(jīng)過多次修復(fù)加高培厚而成。由于防洪標(biāo)準(zhǔn)、堤防結(jié)構(gòu)類型的不同,使得堤防高度、坡比及堤頂寬度差異較大。日本在荒川等流域建筑超級堤防,堤頂標(biāo)高超過普通堤防,寬度更是達(dá)到普通堤防的30倍;美國堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)相對較高,重要城市防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到300-500a一遇;荷蘭更是對萊茵河兩岸封閉的堤防進(jìn)行無數(shù)次的修復(fù)、加高及加固的循環(huán)過程,使其達(dá)到1250a(16000 m3/s)一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)[7]。新中國成立以來,中國開展了大規(guī)模的水利防洪工程的修繕,防洪標(biāo)準(zhǔn)明顯提高。哈爾濱作為重點防洪城市,防洪標(biāo)準(zhǔn)已達(dá)到100a一遇,然而,隨著城市的發(fā)展與城區(qū)的擴(kuò)張,群力、松北等新區(qū)防洪能力已逐漸落后于保護(hù)對象的發(fā)展步伐,需結(jié)合市政進(jìn)行提升或改造。
蓄滯洪區(qū)主要是指河堤外臨時貯存洪水的低洼地區(qū)及湖泊,是一種犧牲次要經(jīng)濟(jì)地區(qū)保住重點經(jīng)濟(jì)地區(qū)的方法[8],在防洪抗洪中起著削峰緩洪、延長洪水下泄時間,減輕下游災(zāi)害的主要作用。天津市現(xiàn)有13個蓄滯洪區(qū),蓄滯洪水總量達(dá)57.9億m3,對天津市的城市防洪起到了重要的作用。黑龍江省也在逐漸完善建設(shè)蓄滯洪區(qū),隨著“三江治理工程”的實施,哈爾濱市上游建設(shè)了胖頭泡、月亮泡蓄滯洪區(qū)防洪工程,其作用均是保證哈爾濱市防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)200a一遇,蓄水庫容合計達(dá)67.51億 m3,其對哈爾濱斷面洪峰削減值在340-3600 m3/s,作用明顯。發(fā)生類似1998年實際年洪水時,通過啟用胖頭泡蓄滯洪區(qū)分洪,哈爾濱斷面的洪峰流量可削減1800-4157 m3/s,對哈爾濱市的城市防洪起到重要作用。胖頭泡、月亮泡蓄滯洪區(qū)在各控制斷面洪峰影響值,見表1。
表1 蓄滯洪區(qū)在各控制斷面洪峰影響值 m3/s
防洪非工程措施是通過法令、政策、行政管理、經(jīng)濟(jì)和防洪工程以外的技術(shù)等,減少洪泛區(qū)洪水災(zāi)害損失的措施。加強(qiáng)防洪非工程措施的構(gòu)建,提升防洪非工程措施的水平,利用科學(xué)技術(shù)手段以及相關(guān)行政措施來與防洪工程措施相結(jié)合,以達(dá)到保障流域、水域安全,保障人民群眾生命和財產(chǎn)安全的目的。非工程措施與工程措施各司其職,相輔相成,共同達(dá)到防洪減災(zāi)的目的。
防洪非工程措施的基本構(gòu)架包括防洪的指揮體系,防洪預(yù)報、預(yù)警機(jī)制以及救災(zāi)保障體系。
在美國,截止到2000年,僅地質(zhì)調(diào)查局管理的水文站就達(dá)7000多個,另外還建有1.5萬個備用站;德國各個州都建有洪水預(yù)報中心;法國全國有52個洪水預(yù)報中心,洪水預(yù)報中心與各個水文站、雨量站實行計算機(jī)聯(lián)網(wǎng),水情、雨情信息收集分析處理都用計算機(jī)進(jìn)行;馬來西亞洪水預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)從監(jiān)測到預(yù)報預(yù)警模式主要包括布設(shè)水文站網(wǎng)——通過水情網(wǎng)絡(luò)收集水情信息——收集氣象信息——發(fā)布預(yù)報——發(fā)布預(yù)警。救災(zāi)保障體系是防洪救災(zāi)的關(guān)鍵性保障環(huán)節(jié)。美國于20世紀(jì)30年代提出洪水保險政策,對可能遭受洪水破壞的機(jī)關(guān)、居民實施保險,可以幫助受災(zāi)地區(qū)和群眾度過洪災(zāi),恢復(fù)災(zāi)后生活和生產(chǎn),提高抵抗洪水災(zāi)害的能力,減輕政府財政負(fù)擔(dān)。
防洪非工程措施在中國歷史上早有記載,西漢時賈讓治河三策中提出的“還灘于河”是世界治河史上最早提出的非工程防洪措施。哈爾濱市防洪工程建設(shè)經(jīng)過多年來的實踐,建管程序已逐步走上正軌,形成了一整套比較完善的建管制度,然而不可否認(rèn),在防洪非工程措施中還存在一定的問題,蓄滯洪區(qū)內(nèi)人口增長量須進(jìn)一步進(jìn)行控制,且胖頭泡區(qū)域內(nèi)涉及8個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))政府所在地,經(jīng)濟(jì)相對繁榮,涉及行業(yè)部門較多,對于就地避洪的給養(yǎng)供給需進(jìn)一步保證,并制定完善的防火、防盜預(yù)案。應(yīng)因地制宜制定合理的洪水保險制度,充分考慮各個收入群體,保證居民承受的保險費用在可接受的范圍內(nèi),合理化籌措和管理防洪基金,保證防洪基金??顚S?、明細(xì)清晰、去向透明。
綜上所述,各國的防洪減災(zāi)模式大致分為工程措施與非工程措施,從發(fā)展時間來說,工程措施出現(xiàn)時間較早,也是各國最主要的防洪措施,以日本、荷蘭等為代表的以高標(biāo)準(zhǔn)防洪工程體系建造防洪構(gòu)筑物,可以起到減小洪災(zāi)過程中造成的損失,但前期投入巨大,養(yǎng)護(hù)、維修費用較高,對于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)負(fù)擔(dān)較大;非工程措施是近年來新興的防洪策略,通過約束人類活動減緩洪水災(zāi)害,是人類主動適應(yīng)洪水以規(guī)避災(zāi)害、人與自然和諧發(fā)展的體現(xiàn),以英國、法國等為代表,通過完善相關(guān)預(yù)警系統(tǒng),繪制洪水風(fēng)險圖等措施,提高防洪信息系統(tǒng)自動化與數(shù)據(jù)精確程度等措施以規(guī)避風(fēng)險。目前,工程與非工程措施并舉組成防洪體系為國際主流做法,以美國為代表,體現(xiàn)在提高防洪標(biāo)準(zhǔn)、在適合建壩的河流均設(shè)有水庫、推行《全國洪水保險計劃》、利用經(jīng)濟(jì)手段有效控制泄洪區(qū)域人口數(shù)量與增長速率,以確保長期的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
與國外相比,我國目前防洪策略主要還是以防洪工程與抗洪搶險為主,在防洪工程措施的基礎(chǔ)上,逐步加大非工程措施的比重。經(jīng)過長期的努力,一般中小河流均具備了防御5-10a洪水的能力,隨著現(xiàn)代科技技術(shù)在洪水管理的廣泛應(yīng)用,為水文氣象的預(yù)報精度及洪水管理提供了保障,應(yīng)急預(yù)案的編制與日常演練也體現(xiàn)了工程措施與非工程措施相結(jié)合的運用價值。然而,隨著城市化進(jìn)程的不斷加快,部分城市防洪標(biāo)準(zhǔn)的提升速率已不及城市發(fā)展速度,對此,加強(qiáng)抗洪管理,明確管理部門職責(zé)等非工程措施將顯示出其重要的作用。
加大各方面防洪投入,健全防洪機(jī)構(gòu)設(shè)置,理順江河管理關(guān)系,制定完善的應(yīng)急預(yù)案,將工程措施與法律、行政、經(jīng)濟(jì)及技術(shù)手段相結(jié)合,滿足長遠(yuǎn)的防洪利益,降低洪災(zāi)帶來的損失依然是各個城市防洪建設(shè)的主題,防洪工程措施與非工程措施合理結(jié)合,作為各地區(qū)的防洪方針,應(yīng)當(dāng)堅定不移的執(zhí)行。