严 黎,吴门伍,李 杰
(水利部珠江水利委员会珠江水利科学研究院,510611,广州)
密西西比河位于北美大陆中南部,发源于美国明尼苏达州西北部海拔501m的艾塔斯卡湖,干、支流流经美国31个州和加拿大两个省,流域面积322万km2,居世界第5位,占美国本土面积的41%,覆盖了东部和中部广大地区。河口平均年径流量为5800亿m3(包括阿查法拉亚河),平均年输沙量为3.12亿t。若以发源于美国西部落基山脉密苏里河的源头雷德罗克湖计,全长6262km,为北美最长、世界第四长河。
密西西比河历史上洪灾频繁。洪灾最早的历史纪录为Hernando De Soto记录的1543年3月10日起持续了80天的洪水。近百年来,密西西比河曾发生重大洪灾37次,平均3年就有1次水灾。表1为近一百年来密西西比河流域主要洪水灾害情况。
统计结果表明:密西西比河洪水主要有以下几种原因:
①春季和夏季的持续降雨或局部暴雨。典型洪水:1993年6~9月洪水。
②融雪。典型洪水:1965年4~5月洪水。
③冰坝、冰塞造成洪水泛滥。典型洪水:1966年2月。
④飓风造成风暴潮。典型洪水:2005年8月。
针对密西西比河流域频繁不断的洪水灾害,美国人民进行了不屈不挠的斗争,防洪策略也不断改进。1717年,美国人在密西西比河上修建了第一条堤防,但人们渐渐地意识到单纯靠工程措施防洪并不能真正控制洪水,非工程措施逐渐得到重视并被投入运用,美国的防洪策略也开始由唯堤政策走向综合管理,并十分注重工程措施与非工程措施的结合。历史上密西西比河的防洪策略主要经历了以下几个阶段:
①唯堤论防洪阶段
从1717年在密西西比河上修建第一条堤防至1812年,港口城市新奥尔良己修建了100英里防洪堤,至1855年,下密西西比河已修建1000英里防洪堤(国家和地方投资修建),这些堤防工程取得了良好的防洪效果。1861年美国密西西比河考察团发表了防洪策略考察报告,认为堤防就可解决密西西比河洪水问题,密西西比河委员会以此为依据,在南北战争(1879年)以后开始推行只建堤防的防洪政策。至19世纪末,沿下密西西比河修建了主要堤防系统。
表1 密西西比河主要洪水灾害
②控制洪水阶段
1903年及1907年的两场洪水出乎意外地破坏了许多堤防,造成大量人员伤亡和财产损失。其后的1912年和1913年密西西比河再度发生的洪灾,宣告了堤防万能防洪策略的失败。于是,美国当局于1917年制定了《防洪法》,结束了“唯堤政策”,随之产生了以堤防、水库、蓄滞洪区、分洪道、整治河道、水土保持等各种措施相结合的以“控制洪水”为目标的综合性工程防洪策略。
1930—1940年,密西西比河上修建了一系列梯级闸坝,使洪水期流速不致过高,枯水期仍能保持2.7 m水深。在圣路易斯河及其上游约750km的河段上修建有30个闸坝,上游圣安东尼船闸至开罗的1 360 km区间建有29个梯级闸坝。支流俄亥俄河从匹兹堡到开罗1 579km,水位落差170m,设有19个梯级。由于地理形势等原因,已建和计划修建的以防洪为主的水库并不多,俄亥俄河流域只在支流田纳西河上有以防洪为主的水库,且控制面积不大。密苏里河上建有7座大水库,大都以发电为主。
密西西比河下游防洪主要依靠的是堤防和分洪工程。分洪工程有两类:一类是分洪道工程(也是主要的工程),20世纪共修建了3处,即新马德里分洪道、阿特察法拉亚分洪道,以及邦尼特卡雷分洪道;另一类是回水 临 时 蓄 洪 区 (Backwater Leveed Area),建在支流汇入干流的尾闾地区,即白河河口临时蓄洪区和坦萨斯—柯柯德里亚临时蓄洪区。此类工程可防御一般性洪水,在大洪水时则用于临时蓄洪。
③洪水管理阶段
近几十年,随着城市不断扩大,人口不断集中,人们发现洪水所造成的损失比以前有增无减,于是不断要求提高江河的防洪标准以获得眼前的安全,直到再次发生洪水泛滥时酿成更大的悲剧。因此,新的防洪减灾思路逐渐被提出。
20世纪40年代,美国人吉尔伯特·怀特在《调整人与洪水的关系》一书中提出了防洪不应只采取单一的措施,应将各种策略加以组合运用,以期达到合理有效的防洪目的。这些策略包括:地面抬升(Land elevation)、削弱洪水(Flood abatement)、防御洪水(Flood protection)、 应急措施(Emergency measures)、 耐水建筑物(Structure adjustment)、土地利用再调整(Land use readjustment)、 社 会 救 济(Public relief)、洪水保险(Insurance)。这种协调人与洪水关系的思想,标志着考虑社会、经济、环境等约束因素管理洪水而非控制洪水、减轻而非消除洪水影响的防洪观念的形成。明确提出了非工程防洪措施在防洪中的作用,即经济、社会发展、风险、法律等综合管理措施,并形成了较完整的洪水管理体系,即后来的洪泛区管理体系。
1950年,水资源政策委员会提出联邦洪水管理必须考虑洪泛区区划和洪水预测预报。1951年堪萨斯河及密苏里河流域发生洪灾后,曾试图设立联邦洪水保险计划 (Federal Flood Insurance Program),因未得到议会和保险协会的认可而搁浅。1953年田纳西河流域管理局(TVA)开始实施区域洪泛区管理援助计划,为地方提供制定洪泛区管理法规的技术援助,推进了洪水风险区土地利用法规的建设和非工程措施的应用。1959年3月TVA向美国参议院提交了题为国家减灾计划的报告书,建议在全国范围内推广田纳西河流域的洪泛区管理经验。
国家洪水保险计划是美国国会根据1968年通过的国家 《洪水保险法》建立的,国家防洪保险计划包含两个原则:a.鼓励州和地方政府在规划未来的经济发展区时避开洪水灾害区,将“抗拒洪水”的方针改为“给洪水让路”的方针;b.使公众能以承担得起的保险费参加保险。1973年通过的《防洪法(修订案)》对该计划作了进一步的扩大和修改,将自愿保险改为强制保险,促进了洪水保险在全国的推广普及。联邦防洪保险单由联邦救灾总署发行,但保险单的销售、保险联营、理赔等均由私人保险公司经营。1977年发布的 《洪泛区管理11988号总统令》明确了联邦机构在洪泛区管理中的责任和决策程序,以洪水保险为主体的非工程防洪措施构架形成。1994年的《国家洪水保险改革法》又对该计划作了进一步的修改。国家洪水保险计划通过社区、保险业等的参加,每年减少洪灾损失大约8亿美元。此外,按照国家洪水保险计划的建筑标准建造的建筑物要比不遵守该标准的建筑物遭受的损失小得多,大约为77%。而且,每付3美元洪水保险金就可少付1美元的救灾款。
④人水和谐阶段
从1993年密西西比河大洪水的重创到2005年新奥尔良洪水的打击,美国人意识到了任何防洪工程都是有风险的。不管标准多高,都不可能万无一失。在两百余年的治水历史中,每一次惨重的灾害都导致了一部防洪方面法律的修改与颁布。在追求经济发展与保障环境安全的同时,美国也在逐步调整着防洪政策,总结失败的教训,以达到人与河流和谐相处。
美国防洪的指导思想是以修建高标准防洪工程为基础,直接控制洪水,同时重视稀遇洪水时的非工程防洪措施,加强洪泛区的分区管理,实行洪水保险、洪水预警和临时迁移等措施,从而达到防洪减灾的目的。密西西比河防洪的历史经验主要有以下几点:
美国的防洪标准普遍较高,防洪工程措施中,堤防防洪标准中普通堤防一般为50年一遇,重要堤防(联邦堤防)为100年一遇~200年一遇,重要城市堤防标准为300年一遇~500年一遇。从这一点可以看出,美国在防洪工程建设的指导思想上并不是一味追求高标准,而是把工程标准确定在一个合理的水平上。防洪非工程措施中,洪泛区管理的标准为100年一遇。
陆军工程师团是美国密西西比河承担防洪任务的核心部门。陆军工程兵团统一负责美国主要河流的防洪、航道整治、水力发电、城市和工业用水、农田灌溉和环境保护等,在流域开发实施的过程中综合平衡各方利益,保证了密西西比河发生洪水灾害时统一的管理以及高效合理的开发。
长期以来,美国联邦十分重视高科技手段在各行各业的运用。设置在维克斯堡的水道试验站建有世界最大的内河模型—密西西比河水系整体模型,该模型占地达4 000 hm2,以模拟方式研究防洪方案和河势规划。物理模型及数值模拟能复演历史上的大洪水,预演可能发生的更大洪水。
国会的第一部水法始于1824年的《河道和港口法》,授权工程师团疏浚密西西比河及其支流俄亥俄河。在1860—1890年间开发密西西比河流域时,陆续出台了《鼓励西部植树法》《沙漠土地法》等法律,规定要获得开发土地的权利,必须以在那里植树种草、修建灌溉渠道,并以达到一定规模为前提。1917年国会通过了《防洪法》,号召进一步修建堤防,并与地方分摊投资。1927年的特大洪水后,于1928年美国又修订了《防洪法》,该法案规定由联邦政府负责制定明确的防洪方案,并批准了密西西比河及其支流(MR&T)上的工程项目。1928年防洪法案是美国第一个综合性的防洪和航行法案,对后来密西西比河的开发发挥了巨大的推动作用,对美国防洪和内河运输的发展产生了极其深远的影响。1936年国会又批准了第一个综合防洪法令,以后在1938年、1944年、1950年、1954年、1958年、1965年和1966年分别经过几次修改,1968年又通过国家洪水保险法。在实行国家洪水保险计划以前,国家对洪灾的反应通常局限在建设防洪工程,如大坝、堤防、海堤等,同时对洪灾受害人提供灾难救济。这种方法既没有减少损失,也没有减少不明智的开发行为。在某些情况下,甚至还促进了这种开发,还会导致公众不购买保险公司的洪灾保险,以及忽视能减少洪灾损失的建筑技术等。国家洪水保险计划通过社区、保险业和贷款业参加,有效地推进了防洪保险业的发展,同时,按照国家洪水保险计划的建筑标准建造的建筑物比一般建筑物在遭遇洪水时遭受的损失要小得多。至此,美国的防洪立法形成了较为完整的体系。
长江是我国最大的河流,也是世界著名的河流。然而,长江流域频繁而严重的洪涝灾害始终威胁着流域内的广大地区,特别是经济发达、人口密集的中下游平原地区。洪灾制约着我国经济社会发展,严重影响生态与环境安全,一直是中华民族的心腹之患。借鉴美国密西西比河防洪的历史经验,对照我国长江流域的具体情况,得到如下启示:
与密西西比河堤防相比,我国堤防防洪体系十分薄弱,当务之急是提高堤防防御标准。1998年洪水过后,国家投入大量资金进行长江堤防建设,经过几年建设及三峡水库的蓄水运行,长江中下游堤防防御洪水能力有了较大提高。随着防洪水位的抬高,工程风险也在加大,出现超标准洪水时洪水灾害的潜在风险也将加大。因此防洪标准应该因地制宜,根据流域特点来制定。同时,还要加强河道整治、长江干流控制性工程建设以及水土保持等其他工程措施的建设,在抓紧各项防洪工程措施建设的同时,还必须抓紧长江防汛信息系统、防洪调度决策支持系统、模型模拟实时决策系统等高科技的研究与运用。
洪水保险是美国采取的一项非常重要的防洪措施,它可以将部分地区一次性遭受的洪灾损失在较大的范围和较长时间内进行分摊,使投保户受灾后能及时得到经济补偿,有利于尽快恢复生产、重建家园。我国洪水保险尚处于积极探索阶段,探索出适合我国国情的洪水保险办法必将对我国防洪减灾起到积极的作用。
密西西比河防洪体系中法律体系比较完善。我国水利法规起步较晚,很多法律法规不完善,甚至有漏洞,缺乏监督和执法手段,使一些违反法律规定的行为难以依法处罚,使水管理缺乏法律的有力支持。因此,应在完善今后的防洪体系中加强法制的建设,确保一切防洪措施有法可依,有法必依。
近年,美国逐渐把目光更多地关注在对洪泛区的管理上,目前美国在水管理中十分注重 “人与水和谐共处”“回归自然”“修复河流生态系统”等目标的实现。我国近年倡导的“人水和谐”也表明我国防洪观念已经逐步转变,已经由单纯的控制洪水向与洪水和谐相处转变。
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