洪澇災(zāi)害防害管理論文
時(shí)間:2022-06-27 03:22:00
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1、自然條件和洪澇災(zāi)害頻繁的關(guān)系
如果自云南騰沖起在地圖上向東北連接黑龍江的呼瑪作一斜線,則它大致相當(dāng)于年降水深為400mm的等值線,可將我國(guó)分為東西兩部。斜線以東部分比較濕潤(rùn),年降水深大于400mm,東南沿海及西南部分地區(qū)的多年平均降水深為2,000mm以上;西部則除天山西端山區(qū)降水深可達(dá)800mm以上外,年降水深一般均低于400mm,吐魯番的托克遜站。21年平均年降水深僅7.1mm[4]。
東部濕潤(rùn)區(qū)不但總降水量較大,而且年內(nèi)季節(jié)間和年際的降水量變化都很大。在許多地區(qū),除錢塘江口附近外,每年汛期的4個(gè)月(北方一般6~9月,南方5~8月),降水量可占全年的60%至80%。降水在時(shí)程上集中程度較高的地區(qū),在7、8兩個(gè)月內(nèi)的降水量可占全年的50%至60%,甚至其中一個(gè)月的降水可占全年降水的30%,而且這一個(gè)月的降水往往是幾次大暴雨的結(jié)果。年降水集中,加上植被稀少常產(chǎn)生巨大的洪水。降水的年際變化也很大,最大年降水深和最小年降水深之比在本區(qū)內(nèi)可達(dá)2(西南)至6(華北);相應(yīng)地,歷史調(diào)查或?qū)崪y(cè)最大洪峰流量與年最大洪峰流量平均值之比,在北方達(dá)5~10倍,而在南方亦達(dá)2~5倍[4,5]。這種降水的年內(nèi)和年際以及地區(qū)之間的高度不均衡和集中,常導(dǎo)致以下不利情況:
(1)出現(xiàn)大洪水的機(jī)遇較大;
(2)北方總降水量雖然小于南方,但北方降水量在年內(nèi)的集中程度和年際變化幅度之大都超過(guò)南方,所以在北方河流出現(xiàn)大洪水的機(jī)遇也很大;
(3)出現(xiàn)澇災(zāi)的機(jī)遇也大。
我國(guó)海岸夏季常受臺(tái)風(fēng)襲擊。臺(tái)風(fēng)登陸前和登陸后往往在沿海甚至內(nèi)地造成大暴雨[4]。臺(tái)風(fēng)在沿海還要引起風(fēng)暴潮和大風(fēng)浪,對(duì)海堤和平原水庫(kù)護(hù)坡經(jīng)常構(gòu)成嚴(yán)重威脅,風(fēng)暴潮對(duì)位于河口的一些城市威脅尤為嚴(yán)重(在城市防洪一節(jié)中將作進(jìn)一步說(shuō)明)。綜上所述,可見(jiàn)我國(guó)特定的水文條件是造成我國(guó)洪澇災(zāi)害頻繁的主要自然原因。
其次,我國(guó)主要河流大多由于流域水土流大而挾帶泥沙,挾沙河流較易成災(zāi)。我國(guó)黃河自古為患,在建國(guó)前的一千多年中平均三年兩決。水災(zāi)這樣頻繁,與泥沙堆積,以致下游河床高于兩岸有關(guān)。長(zhǎng)江的荊江河段也因泥沙不斷在河床堆積,汛期水面高出堤外南北兩岸地面數(shù)米至十余米,防洪形勢(shì)十分嚴(yán)峻。泥沙還會(huì)在水庫(kù)和湖泊內(nèi)淤積,減少調(diào)節(jié)容積,所以我國(guó)河流挾沙也是水災(zāi)頻繁發(fā)生的自然原因之一。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),從公元前206年到1949年的2,155年間,全國(guó)各地較大的洪水災(zāi)害有1,092次[7],平均每?jī)赡暌淮?,這些災(zāi)害包括黃河、長(zhǎng)江、淮河等大河及其支流的泛濫和沿海風(fēng)暴潮的漫決(古書(shū)稱為海溢),也包括一些戰(zhàn)爭(zhēng)中“以水代兵”所造成的洪災(zāi),但絕大部分的洪水是自然條件造成的。這些不很完整的歷史記載己充分說(shuō)明了我國(guó)洪水出現(xiàn)的頻繁。至于洪水出現(xiàn)后,成災(zāi)的次數(shù)和災(zāi)害的程度則與當(dāng)時(shí)的社會(huì)條件有關(guān)。
2、社會(huì)因素與洪澇災(zāi)害
我國(guó)人口不斷增加,以近幾百年為尤甚。為了爭(zhēng)取生存空間,特別是爭(zhēng)取近河肥田沃土而不斷筑堤建圩,與水爭(zhēng)地。其結(jié)果是不斷減小河道泄洪能力和湖泊調(diào)節(jié)洪水的容積,加大洪水成災(zāi)的可能。以洞庭湖為例。從元、明到清代中葉,湖面還有約6,000km2,宋、元時(shí)開(kāi)始筑堤圍垸,經(jīng)明、清和民國(guó)的不斷建圩,到1949年已有垸田593.5萬(wàn)畝,到1979年增加到868.7萬(wàn)畝。計(jì)自1825年至1983年的158年中,湖泊面積已減少3,309km2,圍湖和泥沙淤積使洞庭湖的容積由1949年的293億m3減至1983年的174億m3(其中因泥沙淤積而減少的容積約為40億m3),使洞庭湖調(diào)節(jié)荊江洪水的能力大為降低,從而使洪水季節(jié)荊江的水位抬高。與水爭(zhēng)地甚至發(fā)展到沿河設(shè)障,影響河道過(guò)洪能力。如遼河原設(shè)計(jì)可通過(guò)流量5,000m3/s,1985年洪水流量才達(dá)1,200mm3/s,即釀成大災(zāi)?,F(xiàn)長(zhǎng)江上游的一些城市也在修建進(jìn)占江道的市政工程,后果堪憂。
另一重要的社會(huì)問(wèn)題是行政圈與流域圈不一致。我國(guó)重要河流大多跨越幾個(gè)省,在行政上,一個(gè)流域分屬幾個(gè)省,對(duì)全流域最有利的防治洪澇災(zāi)害規(guī)劃而對(duì)有些省卻未必是完全有利的。這時(shí)如缺乏流域整體利益觀念,又未健全流域治理決策體制,便容易出現(xiàn)水事糾紛;或遲遲不能達(dá)成流域治理規(guī)劃,或達(dá)成流域治理規(guī)劃后,對(duì)實(shí)施程序又有分岐??偟慕Y(jié)果便往往是貽誤減災(zāi)工程的建設(shè)。議論未定,水已成災(zāi),給各方面都帶來(lái)?yè)p失。
另一加重水災(zāi)損失的社會(huì)因素是防災(zāi)觀念薄弱。如果有若干年降水較少,社會(huì)上便容易產(chǎn)生麻痹思想,或以為大洪水不易出現(xiàn),或誤以為己有的水利工程己足以應(yīng)付一切洪水。于是為了一時(shí)方便,一些城市和企業(yè)便向低洼地帶發(fā)展而不考慮適當(dāng)設(shè)防,一旦遭遇較大洪水,自然便招致不應(yīng)有的損失。
從歷史文獻(xiàn)看,明、清兩代每三年即有兩次水災(zāi)[7],比歷史記錄的長(zhǎng)期平均,即兩年一次,更為頻繁。其中原因,除了遠(yuǎn)古史記載可能不全外,明、清兩代由于人口增長(zhǎng),與水爭(zhēng)地愈演愈烈,以致更易成災(zāi),可能也是一個(gè)原因。
3、防治標(biāo)準(zhǔn)
防治洪澇只能按一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。防治標(biāo)準(zhǔn)的選定主要取決于經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素。洪澇災(zāi)害可能造成的損失愈大則防災(zāi)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)愈高。大江、大河的洪水往往來(lái)勢(shì)猛,泛濫的范圍大,可以造成重大的人員和經(jīng)濟(jì)損失,所以治理標(biāo)準(zhǔn)一般都比較高。黃河下游為地上河,長(zhǎng)江中、下游的洪水位也多高于堤外地面,萬(wàn)一潰決,損失將極為嚴(yán)重,所以設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)更高,常按百年一遇甚至更稀有的洪水設(shè)防。澇災(zāi)的發(fā)生通常比較緩慢,撤出人員財(cái)產(chǎn)相對(duì)較易,澇水一般水深較小,造成的破壞也相對(duì)較小,所以除澇標(biāo)準(zhǔn)一般較低,常按3~5年一遇的降水來(lái)規(guī)劃抽排工程。從農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的要求出發(fā),今后應(yīng)提高農(nóng)田防澇標(biāo)準(zhǔn)。城市往往是經(jīng)濟(jì)、文化以至政治中心,因此防災(zāi)的標(biāo)準(zhǔn)往往比較高。北京是我國(guó)首都,防洪標(biāo)準(zhǔn)在全國(guó)城市中是最高的。
應(yīng)用現(xiàn)代水利工程技術(shù)原可以達(dá)到高得多的防洪和防澇標(biāo)準(zhǔn)。但過(guò)高的防災(zāi)標(biāo)準(zhǔn),在經(jīng)濟(jì)上通常是不能實(shí)現(xiàn)的,由此可見(jiàn),在各個(gè)時(shí)期允許達(dá)到的防災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)都大致與當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)條件相適應(yīng)。防洪澇標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)適當(dāng)超前于當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)水平,以便保護(hù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的成果,使其免遭在某一特定標(biāo)準(zhǔn)下的洪澇災(zāi)害。經(jīng)濟(jì)取得一定發(fā)展后,又應(yīng)對(duì)水利工程建設(shè)作新的投入,以提高防災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)。所以由于經(jīng)濟(jì)和社會(huì)條件的制約,防災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)只能適當(dāng)?shù)爻坝诋?dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展水平,然后隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展而不斷繼續(xù)提高。過(guò)多地超前于當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)水平,是不現(xiàn)實(shí)的,即使技術(shù)上是可能的,經(jīng)濟(jì)上也往往是不可行的。例如近年日本在防洪方面提出超級(jí)堤(Superlevee)的方案。堤頂寬達(dá)100m。這是基于當(dāng)前日本經(jīng)濟(jì)水平和水災(zāi)可能造成重大損失而提出的。60年前的日本,盡管已有建這種堤的技術(shù),卻無(wú)人敢提出如此建議。
總之各個(gè)時(shí)期的防洪和防澇工程只能達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn),這主要是由國(guó)力來(lái)決定的,如果發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)的洪、澇水情時(shí),還是要成災(zāi)的。所以在建成一定標(biāo)準(zhǔn)的防水災(zāi)工程后,還需要制定緊急措施,以便在發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)水災(zāi)時(shí)可以減少損失。
4、大江大河和大湖水災(zāi)的防治
縱觀我國(guó)水災(zāi)情況,我國(guó)在大江大河的治理中應(yīng)實(shí)行“蓄泄排兼籌”,即在山區(qū)建設(shè)水庫(kù),削減洪峰和攔截一部分泥沙,同時(shí)在下游修建或加高加固堤防,以宣泄削減后的洪水、保護(hù)兩岸城鎮(zhèn)和農(nóng)田。根據(jù)實(shí)際可能性還要在水庫(kù)下游適當(dāng)設(shè)置蓄洪區(qū)和行洪區(qū),來(lái)進(jìn)一步削減洪峰,增進(jìn)行洪中堤防的安全。這樣,由水庫(kù)、堤防和行、蓄洪區(qū)共同組成一個(gè)最經(jīng)濟(jì)而有效的防洪系統(tǒng);再加上在低洼地帶建立適當(dāng)?shù)呐艥吃O(shè)施,或?qū)⒌孛娣e水及時(shí)抽送入江河,或通過(guò)排澇系統(tǒng),將它排入內(nèi)湖或其他水體。這樣便形成一個(gè)蓄泄排兼?zhèn)涞姆篮闈诚到y(tǒng)。蓄和泄是相輔相成的。蓄是為了削減洪峰,使堤防可以安全行洪。決定堤防安全行洪的關(guān)鍵因素是流量。1991年淮河、太湖流域大水時(shí)淮河正陽(yáng)關(guān)流量由于上、中游滯蓄了78億m3而由1.3萬(wàn)m3/s降至7,450m3/s,從而使正南淮堤和淮北大堤得以安全渡汛。另一方面又因?yàn)榈谭滥馨踩泻椴庞锌赡軐⒊^(guò)蓄量的大量洪水送向下游,最終入海。無(wú)視蓄水削減洪峰的作用和無(wú)視蓄泄結(jié)合在我國(guó)防洪體系中的重要性,而只強(qiáng)調(diào)加大泄流能力會(huì)使我國(guó)堤防因負(fù)擔(dān)過(guò)重而難保安全。我國(guó)的重點(diǎn)堤防多是有較長(zhǎng)歷史的老堤,通常隱患較多。如荊江大堤,初建于東晉太元年間,以后逐漸增長(zhǎng),迄今已經(jīng)歷約1,600年,堤身的堤基存在許多弱點(diǎn),在長(zhǎng)僅182km的堤身迄今已發(fā)現(xiàn)和清除了隱患十多萬(wàn)處[8],但還未清除凈盡,而且新的蟻穴獸穴還會(huì)產(chǎn)生。堤基多處為透水材料,清除或改建的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)太大。因此,一方面要努力加固堤防,但又要理解堤防的防洪能力有一定的限度,對(duì)于較大的稀遇洪水還必須借助于水庫(kù)或分洪工程來(lái)削減洪峰,才能安全通過(guò)一定的洪水。荊江大堤經(jīng)加固后可以通過(guò)約6萬(wàn)m3/s的流量,再提高流量對(duì)兩岸人民風(fēng)險(xiǎn)太大。三峽工程建成后初期有防洪庫(kù)容221.5億m3,利用這一巨大庫(kù)容可將來(lái)自長(zhǎng)江上游的百年一遇洪水(86,300m3/s)調(diào)節(jié)到可以安全通過(guò)荊江河段,使荊江河段的防洪標(biāo)準(zhǔn)由十年一遇提高到百年一遇。所以,為了下游行洪安全,今后大江、大河的治理中還要興建大量水庫(kù)。在當(dāng)前由于人口增加,平原行、蓄洪區(qū)的啟用日益困難的條件下,在山區(qū)根據(jù)實(shí)際可能而多建水庫(kù)更具有特殊意義。
蓄泄兼籌也包括在下游平原地區(qū)開(kāi)挖減河,或?yàn)楦闪鞣中共糠趾樗ㄈ缭诨春恿饔蛞呀ǔ傻拇木S新河和計(jì)劃興建的懷洪新河),或排洪入海(如淮河入海水道)。以海河的治理為例,針對(duì)過(guò)去尾閭集中于天津的缺點(diǎn),大量開(kāi)挖減河,使入海的總泄流能力由1949年前后的2,420m3/s,增加到1989年的24,680m3/s。另外加高加固了堤防,使本水系的骨干河道防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到20至30年一遇[4]。
在湖泊的治理中,也要蓄、泄、排兼籌。以太湖為例,一方面要求太湖容蓄45.6億m3,為此要加高加固太湖圍堤和興建9項(xiàng)排水工程。既建圍堤,堤周圍的低洼地帶便需要排澇設(shè)施。另對(duì)湖泊治理來(lái)說(shuō),由于流速低,摻混作用較弱,如何保護(hù)水質(zhì)問(wèn)題往往比河流的相應(yīng)問(wèn)題更為嚴(yán)重。對(duì)于污染點(diǎn)源要嚴(yán)加控制,要求污水經(jīng)處理后方準(zhǔn)排入,對(duì)非點(diǎn)源污染則除控制之外,還須利用湖泊水動(dòng)力特性,盡可能避免富營(yíng)養(yǎng)化的產(chǎn)生。在我國(guó)的湖泊治理中還面臨嚴(yán)重的人與水爭(zhēng)地的社會(huì)問(wèn)題,江蘇里下河地區(qū)原有湖蕩約1,100km2,前幾年圍墾了約700km2。太湖流域的湖蕩則僅在1949年以后就被圍墾了500km2。這些都使湖泊大量喪失調(diào)蓄能力。由于人口還以1.9‰的速率遞增,需要耕地,所謂退田還湖,除個(gè)別情況外,已難實(shí)現(xiàn),這就加重了治水的困難。鑒于防洪形勢(shì)已十分嚴(yán)峻,今后也必須堅(jiān)決制止進(jìn)一步圍墾湖泊,同時(shí)要增加對(duì)水利和農(nóng)業(yè)的投入以緩和人與水爭(zhēng)地與林草爭(zhēng)地的矛盾。對(duì)于大型通江湖泊,如洞庭湖和鄱陽(yáng)湖,還必須進(jìn)行水、沙運(yùn)動(dòng)的定量研究,例如對(duì)洞庭湖,應(yīng)利用已建立的動(dòng)床數(shù)學(xué)模型,以荊江,三口分流河道,湘資沅澧的一部分,洞庭湖本身以及城陵磯上、下的長(zhǎng)江河段,作為一個(gè)計(jì)算的整體對(duì)象,以一維計(jì)算為主,輔以二維計(jì)算,以求出整個(gè)系統(tǒng)的水沙運(yùn)動(dòng)和湖床及河床的沖淤變化,以至這些變化對(duì)長(zhǎng)江干流洪水演進(jìn)的影響。通過(guò)上述計(jì)算可以定量地預(yù)報(bào)三峽工程建成后,洞庭湖壽命的延長(zhǎng)范圍,湖區(qū)水源的變化和保護(hù)措施及分流口建閘的得失等。在以上計(jì)算的基礎(chǔ)上,還可以進(jìn)一步對(duì)湖區(qū)環(huán)境問(wèn)題建立數(shù)學(xué)模型.有了這些研究成果,便可以結(jié)合實(shí)踐對(duì)洞庭湖的治理作出比較落實(shí)的整治規(guī)劃并預(yù)報(bào)其長(zhǎng)遠(yuǎn)效果。整治規(guī)劃可適當(dāng)包括一定的機(jī)械清淤,應(yīng)選在回淤緩慢的地點(diǎn)。三峽工程建成后,進(jìn)入洞庭湖的泥沙可大幅度減少,應(yīng)研究對(duì)洞庭湖實(shí)行機(jī)械清淤能否較長(zhǎng)期保持疏竣的效益。
在我國(guó)江河湖泊的治理中經(jīng)常遇到泥沙問(wèn)題。建國(guó)以來(lái),結(jié)合大量的水利工程建設(shè),特別是結(jié)合黃河和長(zhǎng)江的整治,我國(guó)泥沙工程技術(shù)已取得長(zhǎng)足的進(jìn)展。但展望未來(lái),要進(jìn)一步防治江河湖泊的洪澇災(zāi)害,還需要進(jìn)一步發(fā)展泥沙工程技術(shù)。首先根據(jù)流域的水文、泥沙、地理、地質(zhì)和經(jīng)濟(jì)等資料,運(yùn)用泥沙工程知識(shí),制定流域泥沙治理規(guī)劃,如下世紀(jì)黃河下游泥沙淤積如何治理等。為此,要進(jìn)一步完善(驗(yàn)證)泥沙運(yùn)動(dòng)的數(shù)值和試驗(yàn)?zāi)M技術(shù)。配合這方面的工作,需要對(duì)水流與床面的泥沙交換,河型的轉(zhuǎn)化和預(yù)報(bào),床面形態(tài)的演變和阻力,高含沙量輸沙現(xiàn)象,污染物與泥沙的相互作用,流域產(chǎn)沙等問(wèn)題作進(jìn)一步探討。
除泥沙難題外,還有許多難題需要研究。例如在上游地區(qū)將興建一批壩高接近300m的“特”高壩(如二灘,小灣和溪落渡)。許多壩將位于洪峰高、洪量大、地質(zhì)條件不好、地震烈度高而且交通不便的高山峽谷區(qū)。為了節(jié)約運(yùn)輸量,可能更多地采用輕型壩和當(dāng)?shù)夭牧蠅?。水利工程人員將面臨大量新難問(wèn)題。為此也須大力發(fā)展水利工程技術(shù)。發(fā)展水利工程技術(shù)并不是易事,首先,它不是單純?cè)囼?yàn)室或理論的產(chǎn)物,它還需要以大量野外觀測(cè)資料為依據(jù),工作量通常是很大的。其次,水利工程技術(shù)必須經(jīng)過(guò)實(shí)踐考驗(yàn),由于一項(xiàng)大型水利工程從設(shè)計(jì)到建成要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的時(shí)間,所以一項(xiàng)重大水利技術(shù)從構(gòu)思。研究到經(jīng)歷考驗(yàn)需要較長(zhǎng)時(shí)間而且還要擔(dān)當(dāng)許多風(fēng)險(xiǎn)。
水利減災(zāi)工程是公用工程,對(duì)水利減災(zāi)工程的研究主要應(yīng)以國(guó)家和地方支持為宜。
5、水土保持[9-15]
水土保持對(duì)小支流的減洪、減沙可以較快見(jiàn)效,而且也是發(fā)展小流域經(jīng)濟(jì),改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的有效手段。我國(guó)水土流失的代表性地區(qū)有北方降水較少的黃土高原和南方濕潤(rùn)的紅土崩崗丘陵區(qū)。前者面積約43萬(wàn)km2,土壤侵蝕模數(shù)可高達(dá)1至2萬(wàn)t/km2/a。其中11.6萬(wàn)km2更是侵蝕模數(shù)特高區(qū)。該區(qū)位于黃河中游,是溝壑侵蝕區(qū),也是黃河下游粗泥沙的主要來(lái)源。因年降水量小于約500mm,植物不易生長(zhǎng),故水土保持目前以筑淤地壩、建梯田等建筑物措施為主,生物措施為輔。據(jù)山西省對(duì)6條溝壑的調(diào)查結(jié)果,盡管溝壑面積僅占流域面積的44%,但侵蝕量卻占總量的83.5%;而梯田、造林、種草等治坡措施,僅能控制來(lái)沙量的20%~40%。來(lái)沙量的50%以上現(xiàn)階段靠淤地壩攔蓄。淤地壩的高度主要取決于溝壑的地形,一般高5~20m,可按5%洪水設(shè)計(jì)。遇大暴雨被沖毀時(shí),大多壩身被沖開(kāi)一個(gè)缺口,所攔淤的泥沙據(jù)調(diào)查只損失10%~30%。淤地壩多用水墜法建造,需要的投資較少,每立方米的庫(kù)容成本僅0.03~0.05元(1985年價(jià)格)。僅黃河中游一帶即已建成淤地壩約10萬(wàn)座,已淤積溝壩地38.13萬(wàn)ha。
南方土壤嚴(yán)重侵蝕區(qū)主要為紅土地帶,分布于廣東、江西、福建等省,面積約69萬(wàn)km2。這里土壤主要是火成巖風(fēng)化的產(chǎn)物。山崗陡峻,降雨豐沛。以廣東德慶縣為例,年平均降雨量達(dá)1,500mm,日最大降雨量紀(jì)錄為339mm,每小時(shí)最大降雨量達(dá)74.3mm。地面坡降大,暴雨多,土壤比較疏松,導(dǎo)致嚴(yán)重侵蝕。侵蝕模數(shù)可達(dá)1到1.5萬(wàn)t/km2/a。崩崗是溝蝕的主要形式。治理的方法是在大小溝口修建攔沙壩,在崩崗頂部挖截水槽,將地面徑流引離崩崗區(qū),并在溝壁土坡種樹(shù)護(hù)坡。對(duì)已滑落溝底含有大量石英沙的土壤進(jìn)行改良,辟為果園或農(nóng)地。這些措施制止了崩崗的進(jìn)一步發(fā)展,還使當(dāng)?shù)卦黾恿耸杖?。南方由于雨量豐沛,生物措施在小流域治理中占有重要地位。今后在擴(kuò)大治理范圍時(shí),仍需要建筑物和生物措施并重。對(duì)已進(jìn)行上述初步治理的小流域,今后需要提高經(jīng)濟(jì)效益,生物措施將起較大作用。
小流域治理對(duì)支流的減洪效果相當(dāng)顯著。如廣東五華縣的烏陂河流域,面積23.23km2,約80%為陡崗。崩崗侵蝕嚴(yán)重,治理方法和上述大致相同。經(jīng)過(guò)40年的努力,使土壤侵蝕量由1952年的6,262t/km2/a,下降到目前的217t/km2/a。河流輸沙量的減少,使烏陂河下切了1.7m,大大減少了洪水泛濫的可能性。
水土保持對(duì)大江大河和大湖泊的治理最終也會(huì)帶來(lái)很大好處,是治本措施之一,而且也是改善生態(tài)環(huán)境的千年大計(jì),應(yīng)大力推行。水土保持工作包括建筑物措施和生物措施。建筑物措施(梯田、攔沙壩,排水系統(tǒng)等)見(jiàn)效快,林木生長(zhǎng)一般需要一定時(shí)間才能起到水土保持作用。為此,除了對(duì)株距和樹(shù)冠高度都有較高要求外,還要求在地面積聚一層較厚的殘枝落葉[15]。在我國(guó)人口多,農(nóng)村燃料困難的條件下,要達(dá)到上述要求也是不容易的。
6、城市洪澇的防治[16]
城市人口和產(chǎn)業(yè)密集,洪、澇淹沒(méi)都會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)損失,甚至交通干線癱瘓等,影響大局。以廣州為例,工廠和倉(cāng)庫(kù)一次進(jìn)水淹浸,即可造成以10億元計(jì)的損失。所以城市,特別是大城市對(duì)防洪、防澇都有較高的要求。我國(guó)由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增加,近年許多城市都在擴(kuò)大,而且新市區(qū)又有建在低洼地帶的趨勢(shì),這就使得城市防洪防澇問(wèn)題變得更為尖銳。據(jù)部分統(tǒng)計(jì)結(jié)果,我國(guó)306座城市中即有200座處于洪澇威脅之中。截至1983年為止,全國(guó)已有城市防洪堤5,576km,并不同程度地加強(qiáng)了城市排水系統(tǒng)。河流洪水固然能給城市帶來(lái)很大破壞,排澇不及時(shí)而造成的淹浸也能帶來(lái)巨額損失。1981年及1982年,漢口因大雨排水不及,部分市區(qū)短期被淹,損失即各達(dá)幾億元。1991年江、淮水災(zāi),主要是澇災(zāi),太湖流域的工業(yè)城市已蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失。由于城市財(cái)富的增加,同樣的受災(zāi)范圍所造成的損失將日益增加。以中等城市合肥為例,1954年和1984年兩次大水淹沒(méi)的市區(qū)范圍大致相同,但1984年淹沒(méi)造成的損失卻為1954年的20倍。只此一例已足以說(shuō)明水利作為保衛(wèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)成果的基礎(chǔ)設(shè)施,必須隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而以適當(dāng)?shù)姆惹斑M(jìn),以達(dá)到不斷提高防災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)的目的。
人口達(dá)幾百萬(wàn)以上的超級(jí)城市形成后,一方面由于路面和房屋減少了雨水入滲面積,縮短了集流時(shí)間,同時(shí)散熱也和原野不同。這些都改變了城市水文機(jī)制,影響排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
我國(guó)古代城市的城墻往往兼起防洪堤的作用,而護(hù)城河和城內(nèi)的溝渠則構(gòu)成一個(gè)排澇、供水系統(tǒng)。這個(gè)供排水系統(tǒng)還常兼有通航之利。歷史上的長(zhǎng)安(今西安)、廣州、蘇州、北京等是一些突出的例子。至今古代的防洪和排水系統(tǒng)還影響著一些當(dāng)代城市的防洪、排澇格局。如在漢水上游的安康在1983年大水災(zāi)以前,利用城墻防洪已歷二千多年,1983年特大洪水漫過(guò)城墻,導(dǎo)致重大生命財(cái)產(chǎn)的損失。洪水后重建的防洪工程仍包括城墻,經(jīng)加高加固后已達(dá)抗御1%洪水的標(biāo)準(zhǔn)。又如蘇州仍保留一個(gè)密如蛛網(wǎng)的渠道系統(tǒng),北京的護(hù)城河經(jīng)部分改建和擴(kuò)大后仍為排澇系統(tǒng)的重要組成部分。
北京處于永定河和潮白河的沖積扇上,但洪水威脅主要來(lái)自西面的永定河。1801年永定河洪水是歷史最大洪水,根據(jù)洪痕推算,洪峰流量達(dá)9,600m3/s,相應(yīng)頻率為萬(wàn)年一遇,如果在永定河上游山區(qū)假定出現(xiàn)了可能最大降雨(PMP),則根據(jù)計(jì)算,下游洪峰可達(dá)16,000m3/s,相應(yīng)頻率為一萬(wàn)一千年一遇。永定河出峽谷丘陵段后,兩岸都有堤防。左提至盧溝橋的一段,經(jīng)多次加固、加高,已能防御16,000m3/s的流量。對(duì)于西山和市區(qū)地面徑流,北京原有20個(gè)人工湖成經(jīng)過(guò)擴(kuò)大的大然湖泊供調(diào)節(jié)之用,并有相當(dāng)龐大的排水系統(tǒng)(包括原來(lái)的東、北、西護(hù)城河,前三門護(hù)城河和外護(hù)城河)將經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的徑流分別通過(guò)壩河、亮馬河、通惠河、涼水河等河道排入潮白河。
廣州東北為白云山,北部有越秀山,珠江在兩山之南通過(guò)市區(qū)。地面坡降平緩,地面高程一般為1.5~2.0m(珠江基準(zhǔn))。市內(nèi)有排水渠、溝共800km,其中干渠272km,將山地及市區(qū)徑流排入珠江。廣州常降暴雨如與珠江高潮相遇,北面山區(qū)和市區(qū)徑流不能暢泄入江,便會(huì)形成內(nèi)澇,淹浸廣州東西兩側(cè)低洼地區(qū)。針對(duì)內(nèi)澇,在50年代末期分別在東西濠(即原東西護(hù)城河)的上下端附近各修建了蓄水池。四處蓄水池的總?cè)萘繛?50萬(wàn)m3。高潮時(shí)利用這些蓄水池蓄澇,待低潮時(shí)開(kāi)后濠口閘門將池水排入珠江。北江大堤已經(jīng)加固,但廣州作為特別重要城市,按規(guī)定其防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)高于200年一遇,而要達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn),尚須防西江洪水。所以廣州防洪標(biāo)準(zhǔn)的提高還須依靠西江龍灘水庫(kù)和大藤峽水庫(kù)以及北江飛來(lái)峽水庫(kù)的調(diào)節(jié)。現(xiàn)飛來(lái)峽水庫(kù)已動(dòng)工興建。
上海位于長(zhǎng)江河口段,防風(fēng)暴潮是上海防洪的主要問(wèn)題,上海地面高程一般為3.0~3.5m(吳淞標(biāo)高)。歷史最高風(fēng)暴潮位發(fā)生于1981年9月1日。當(dāng)時(shí)黃浦公園水位達(dá)5.22m即高出地面1.7~2.2m。幸而上海已建成防洪墻,使上海得以安渡難關(guān)。事后上海決定加高防洪墻,以達(dá)到防千年一遇的風(fēng)暴潮,相應(yīng)的黃浦公園潮位應(yīng)為5.86m。同時(shí)也決定興建蘇州河的河口擋潮閘。
隨著我國(guó)城市化程度的日漸提高,在城市規(guī)劃中,應(yīng)高度重視預(yù)防洪、澇災(zāi)害,應(yīng)盡可能保留市區(qū)的一些天然小湖泊。
7、海岸洪水
臺(tái)風(fēng)和其他強(qiáng)風(fēng)所引起的風(fēng)暴潮和巨浪構(gòu)成對(duì)我國(guó)大陸海堤的主要威脅。
風(fēng)暴潮又稱增水,是風(fēng)對(duì)水面的拖力和水面壓力分布不勻使水面傾斜而引起的水面下風(fēng)端上升,水愈淺則增水愈大。我國(guó)由于大陸架的存在,近岸海域較淺,所以增水幅度往往較大,和天文大潮疊加便使潮位大幅度抬高[4],造成沿海和河口地區(qū)的大風(fēng)暴潮。每年沿海都有海堤在臺(tái)風(fēng)季節(jié)被風(fēng)暴潮和大風(fēng)浪破壞。當(dāng)務(wù)之急是使沿海海堤和沿海城市的防洪堤盡快達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。
我國(guó)大陸海岸線全長(zhǎng)約18,000km。沿海有大小島嶼6500多個(gè),這些島嶼的岸線總長(zhǎng)約14,000km。所以海岸線總長(zhǎng)度很大。海岸洪水的影響規(guī)模可能相當(dāng)大,是一個(gè)應(yīng)該高度重視的問(wèn)題。
對(duì)海平面是否有上升趨勢(shì)和厄爾尼諾和拉尼納現(xiàn)象有無(wú)北移跡象都應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視。海平面上升將引起河流溯源淤積。
8、非建筑物措施
所謂非建筑物措施(Non-structuralmeasures)是指不基于建筑物的各種措施。這些措施既包括軟科學(xué),也包括諸如加強(qiáng)通訊設(shè)施之類的工程措施(非建筑物措施常被誤譯為非工程措施)。
首要的非建筑物措施是健全流域治理的決策體系,使流域管理能在統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一計(jì)劃、統(tǒng)一調(diào)度和統(tǒng)一管理下進(jìn)行。
水利是基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施,水利不興,其他產(chǎn)業(yè)在水資源方面的需求使得不到應(yīng)有的保證,發(fā)展便要受限制;即使取得發(fā)展,也可能被一場(chǎng)洪澇災(zāi)害所斷送,沒(méi)有安全保障。1991年淮河流域水災(zāi),堤防未破,主要損失來(lái)自低洼農(nóng)田和少數(shù)城市澇災(zāi),而直接經(jīng)濟(jì)損失已達(dá)355億元。如果淮北大堤和洪澤湖大堤不保,據(jù)估計(jì)淮北和蘇北僅農(nóng)田即將有4,000萬(wàn)畝被淹,重要城市、工業(yè)、兩淮煤礦以至津浦鐵路都難保安全,所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失將增加690億元。更何況還必然造成人員的重大傷亡。然而起了重大作用的治淮工程,自建國(guó)至今40多年中累計(jì)所用投資共92億元,平均每年僅2.2億元。從以上淮河一例,已可看到防災(zāi)效益的巨人。另1996年長(zhǎng)江中、下游汛期,湖南、湖北兩省主要堤防工程的防洪經(jīng)濟(jì)效益約達(dá)840億元,為建國(guó)以來(lái)長(zhǎng)江中、下游防洪投入137億元的6倍多,效益也是很大的[17]。我國(guó)洪、澇、旱災(zāi)頻繁,成災(zāi)損失往往巨大,和歐美大不相同。我國(guó)有一句老話:“治國(guó)必先治水”,這是符合我國(guó)國(guó)情的。
水利工程是一項(xiàng)十分復(fù)雜的科學(xué)技術(shù)。現(xiàn)代江河湖泊的治理關(guān)系到成千上萬(wàn)人生命財(cái)產(chǎn)的安全和重大社會(huì)經(jīng)濟(jì)利益的得失,因而必須要求不斷提高防洪、防澇技術(shù),而且對(duì)治理措施的長(zhǎng)期效果能作出定量的預(yù)報(bào)。這是十分艱巨的,需要國(guó)家對(duì)有關(guān)的研究工作給予大力支持。遙感技術(shù)在監(jiān)測(cè)災(zāi)情發(fā)展方面是很有效的,今后希望能得到進(jìn)一步發(fā)展,使其能直接測(cè)定水流速度和水深,以便在防災(zāi)方面也能起作用。汛期沖積河流(如黃河及長(zhǎng)江中、下游)的河床不是固定的,所以遙感測(cè)水深比較難。遙感測(cè)水流的含沙濃度也不容易。渾水含沙量變化時(shí),水流顏色的變化,至少?gòu)娜庋塾^察,是不顯著的。
為了減少災(zāi)害損失,平時(shí)即應(yīng)對(duì)災(zāi)害可能多發(fā)區(qū)作出風(fēng)險(xiǎn)分析,預(yù)報(bào)災(zāi)情的各種可能發(fā)展過(guò)程,相應(yīng)地設(shè)計(jì)最優(yōu)撤退路線,并提出各種減災(zāi)措施。
應(yīng)建立各種制度,促進(jìn)各種水利工程的安全運(yùn)用。如法國(guó)認(rèn)為水庫(kù)初次蓄水最為危險(xiǎn),為此對(duì)水庫(kù)初次蓄水制定了詳細(xì)的保衛(wèi)條例,要求保證通訊無(wú)阻,如遇險(xiǎn)情,可以隨時(shí)通知下游。對(duì)我國(guó)已建立的《水法》和《防洪法》及《河道管理?xiàng)l例》應(yīng)認(rèn)真執(zhí)行。嚴(yán)格制止盲目與水爭(zhēng)地并清除防礙行洪的河灘建筑物和堆渣。最近長(zhǎng)江上游一些城市如重慶、江津和巴縣都進(jìn)占河槽,建造圍堤,填成陸地。如果各地群相效尤,紛紛圍江造地,對(duì)長(zhǎng)江行洪和通航便可能造成重大影響。事關(guān)大局,這些城市理應(yīng)商請(qǐng)流域機(jī)構(gòu),在興建占江工程前,統(tǒng)一規(guī)劃占江的市政工程,統(tǒng)一研究工程實(shí)施后對(duì)長(zhǎng)江行洪和通航的影響,然后決定工程是否可行。
應(yīng)增強(qiáng)社會(huì)的防災(zāi)意識(shí),使公眾理解水情是隨機(jī)發(fā)生的。嚴(yán)防因幾年降水較少便放松防災(zāi),甚至減少水利投資,不愿興建水利工程,以致洪、澇猝然而至,損失慘重。所謂隨機(jī)發(fā)生包括地點(diǎn)和時(shí)間。在地點(diǎn)方面1991年水災(zāi)發(fā)生于江淮地區(qū),1996年在洞庭湖區(qū)發(fā)生,今后可能在其他地方發(fā)生,也可能仍在江淮和洞庭湖發(fā)生。在時(shí)間方面,千年一遇洪水并不是相隔一千年才出現(xiàn)一次的洪水,長(zhǎng)江1860年和1870年接連出現(xiàn)千年一遇洪水。應(yīng)使公眾知道,更應(yīng)使公眾理解,要使國(guó)家富起來(lái),一方面要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)建設(shè),另一方面要防治洪澇災(zāi)害。不愿投資防災(zāi),可能使多年經(jīng)濟(jì)建設(shè)的成就被一場(chǎng)洪澇災(zāi)害斷送掉。至于人員的傷亡則更是難以彌補(bǔ);且于社會(huì)安定團(tuán)結(jié)不利。
應(yīng)提倡有利于減災(zāi)的各種保險(xiǎn)制度。
9、主要結(jié)論
(1)我國(guó)存在著洪、澇水災(zāi)頻繁發(fā)生的自然條件和社會(huì)條件。歷史上許多河流都發(fā)生過(guò)大災(zāi)害,造成重大的人員和財(cái)產(chǎn)損失。由于水災(zāi)頻繁發(fā)生,損失重大,而且隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,損失也加大,因此在我國(guó)的水利國(guó)策的制定中需要特別重視洪、澇水災(zāi)的防治,以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展。
(2)如果單純從技術(shù)出發(fā),防災(zāi)可以達(dá)到高得多的標(biāo)準(zhǔn)。但由于經(jīng)濟(jì)和社會(huì)條件的制約,防災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)不可能一次提得很高,只能隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展而逐步提高。所以防洪、澇水災(zāi)的工作必然是長(zhǎng)期的。隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)必須不斷地向水利建設(shè)作新的投入,使防災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)得以相應(yīng)地不斷提高。因?yàn)榉罏?zāi)標(biāo)準(zhǔn)初時(shí)不允許達(dá)到很高,所以出現(xiàn)超標(biāo)準(zhǔn)水災(zāi)的機(jī)遇起初也比較高。對(duì)超標(biāo)準(zhǔn)水災(zāi)應(yīng)制定應(yīng)急措施,以盡可能減輕災(zāi)害損失。
(3)應(yīng)加強(qiáng)流域治理決策體制,以便及時(shí)協(xié)調(diào)各方要求,作出決策。流域治理必須在統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調(diào)度下進(jìn)行。應(yīng)強(qiáng)調(diào)團(tuán)結(jié)治水和顧全大局,以保證治理工程的實(shí)施不受貽誤。議論未定,水已成災(zāi)的局面再也不應(yīng)重演。
(4)大江大河的治理對(duì)策是蓄泄排三者兼籌。既要建設(shè)水庫(kù)、調(diào)節(jié)供水和攔蓄部分泥沙,還要保護(hù)湖泊調(diào)節(jié)洪水,也要加固和加高下游堤防和適當(dāng)安排一些行、蓄洪區(qū)以利泄洪。為此,有時(shí)還要增辟分洪河道和排洪入海河道。在堤外低洼農(nóng)田和城鎮(zhèn)應(yīng)建置排澇設(shè)施。清障也是江河防洪的重要工作。對(duì)侵占河道的工程,審批必須十分審慎,以免影響防洪以至航運(yùn)大局。在江河的治理中也應(yīng)與環(huán)境部門協(xié)作消除某些環(huán)境的不利影響,如對(duì)大城市的污水應(yīng)要求處理后方得排入江河。我國(guó)自1984年至1995年河流污染長(zhǎng)度已增加1倍以上,值得高度警惕,加緊防治。
(5)我國(guó)有易澇耕地約3.6億畝。過(guò)去主要從防災(zāi)觀點(diǎn)出發(fā),鑒于澇災(zāi)成災(zāi)較慢,危害較小,所以防澇標(biāo)準(zhǔn)一般都在五年一遇以下。但如考慮人口增長(zhǎng)形勢(shì)還很嚴(yán)峻,耕地不足而農(nóng)業(yè)又要求上一個(gè)新臺(tái)階,則這3.6億畝便蘊(yùn)藏著很大的潛力。假設(shè)能將其中的2.0億畝防澇標(biāo)準(zhǔn)提高并因此而挽回一季收成,若單產(chǎn)按250kg計(jì),其總收獲就可能達(dá)到近500億kg。易澇土地大部分是肥沃的沖積土,一般也不缺水。改造易澇田的費(fèi)用可能低于遠(yuǎn)程引水灌溉,而且除減少塌房等損失外,還可能改善環(huán)境。澇情在洪季最嚴(yán)重,這時(shí)正是各種水電供應(yīng)較充分的時(shí)候,可用于電動(dòng)抽排。僅長(zhǎng)江中下游平原地區(qū)即有易澇耕地約6,500萬(wàn)畝,應(yīng)對(duì)排澇作慎重規(guī)劃。
(6)在太湖的治理中也應(yīng)蓄泄排兼籌,要限制盲目圍湖和減少入湖泥沙,以保持湖泊容積,必要時(shí)還可加高加固圍堤以增加湖泊蓄量。由于蓄量畢竟有限,所以湖泊必須有足夠的泄水能力,以便排泄超限洪水。湖泊周圍的低洼地區(qū),包括圩垸,應(yīng)有一定的排澇能力。污染問(wèn)題在湖泊治理中往往是一個(gè)重要的問(wèn)題。應(yīng)結(jié)合污染,和湖泊的水沙運(yùn)動(dòng)建立數(shù)學(xué)模型,以便對(duì)湖泊的治理進(jìn)行定量研究。
(7)黃河總的說(shuō)是水少沙多,下游由于泥沙堆積已成地上河,治理極為復(fù)雜。加以上游水多沙少而中游以遠(yuǎn)則水少沙多并有高含沙量水流形成;上、下游水庫(kù)運(yùn)用方式也不一致,更增加了沖淤現(xiàn)象的復(fù)雜性。建國(guó)以來(lái),在黃河整治方面作了大量工作和研究,取得了40多年安渡伏秋大汛的重大成就。但鑒于黃河的重要性和有關(guān)泥沙問(wèn)題的復(fù)雜性,為了繼續(xù)確保安全,對(duì)治黃研究還需要給予進(jìn)一步的大力支持,妥籌治理黃河下游泥沙淤積的對(duì)策。
(8)水土保持在河流減沙方面能起重要作用,在減少支流洪峰、增加枯水量方面也有顯著影響。搞好水土保持對(duì)防治水災(zāi)是有利的,對(duì)改善環(huán)境更有深遠(yuǎn)意義。這些都有利于發(fā)展當(dāng)?shù)厣a(chǎn),改善人民生活。因?yàn)樗3忠?jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的努力才能生效,而且有不少地方表土已剩下不多,所以必須及早抓緊進(jìn)行。水土保持工作需要恢復(fù)植被,建設(shè)基本農(nóng)田,修建梯田和淤地壩;要求采礦工妥善堆放棄碴;林業(yè)禁止濫伐亂砍,破壞生態(tài);修路盡量不破壞植被和不亂堆渣;還要解決一部分農(nóng)村生活能源問(wèn)題,繼續(xù)強(qiáng)化生育控制以緩和人與林草爭(zhēng)地。所以需要社會(huì)重視,包括水利、農(nóng)林、交通、礦山、鐵路、能源、民政等部門的共同關(guān)注和努力。
(9)城市往往是經(jīng)濟(jì)、政治、交通和文化的中心,對(duì)防洪、澇有較高要求,在制定城市規(guī)劃時(shí)應(yīng)充分考慮防洪澇問(wèn)題,以減少損大。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市化的程度迅速提高,增強(qiáng)城市防洪、澇意識(shí)尤為重要。應(yīng)盡可能保存城市現(xiàn)有的大小湖泊。