英格兰肯特郡雷伊蓄滞洪区的重要作用

[英国] S. 普里查德 等

英格兰肯特郡雷伊蓄滞洪区的重要作用

[英国] S. 普里查德 等

2013年圣诞节期间,英格兰肯特(Kent)郡和伦敦南部地区遭遇了特大洪水。此次洪水是由异常的天气引起的，对当地造成了极大的影响。环境局洪水与沿海风险管理部讨论了洪水期梅德韦(Medway)河雷伊(Leigh)蓄滞洪区的重要性。详细叙述了环境局员工是如何应对此次大洪水的。

潮汐水;洪水;蓄滞洪区;风险分析;肯特郡雷伊;英格兰

自2013年12月初以来，英格兰环境局即将防洪作为其首位任务，保护了140多万居民和商家免遭洪水威胁。但是，在潮汐水与河道洪水的共同作用下，仍有6 500多处房产被淹没。

环境局正在处理灾后事宜，如清理障碍物、进行防洪加固、在受洪水威胁的地方设置可拆卸的防洪设施等。此外，自2013年12月初起，环境局已向受灾居民发送了250多万条预警信息。

由于2013年12月英格兰的肯特郡郡和伦敦南部发生强降水，致使当月成为了英格兰79 a以来雨量最大的月份。持续降水使流域积水饱和，从而导致河流对降水十分敏感。肯特郡和伦敦南部的12月是自1910年有记录以来第5个强降雨月份。据相关雨量站数据，2013年12月降水量达217 mm。2013年12月1日～2014年2月28日,梅德韦流域上游的降水已超过多年平均值275%。2013年12月1日～2014年3月1日，环境局向肯特郡和伦敦南部地区发送了近50万条洪水预警信息。

1 雷伊蓄滞洪区

位于肯特郡的雷伊蓄滞洪区，在冬季防洪中发挥了重要作用。蓄滞洪区修建于1982年，是为了保护汤布里奇(Tonbridge)镇的965户居民和300个商家的安全，使其不受梅德韦河洪水威胁而建。1968年的大洪水曾摧毁汤布里奇镇，并严重影响到下游的梅德斯通(Maidstone)地区。随后，根据建议修建了该蓄洪区。

雷伊蓄滞洪区蓄水容量为556万m3，根据1975年颁布实施的《水库法》的相关规定进行管理。河堤长1.3 km，通过3个弧形闸门调节流量。蓄滞洪区面积为278 hm2，包括上游的雷伊到彭斯赫斯特(Penshurst)村的区域。环境局给蓄滞洪区上游土地所有者及当地工作人员发布了蓄水预警信息。

在洪水期,蓄滞洪区的主要作用是拦蓄洪峰流量。为防御洪水，在村镇中央修建了防洪标准50～100 a一遇的防洪墙。

当外部闸门开度不到1 m，即流量小于40 m3/s时，蓄滞洪区可进行自动调节。当流量较大时，则需进行人工调节。当上游水位达到24.7 m、流量达到75 m3/s时，开始蓄水。

为了尽可能保护下游地区，当洪峰水位高于堤坝高度时，蓄滞洪区才开始泄洪。当洪峰过去、上游水位降低时，再按照控制流量泄流，尽量减少下游受灾面积。

蓄滞洪区不能拦蓄洪水期的所有洪峰流量，因此,下游发洪水也是不可避免的，但蓄滞洪区能减少受灾的面积。面对洪灾，比如2013年的圣诞节洪灾，环境局的目标是在保证蓄洪区和河堤安全的情况下，尽量减少下游的泄洪量;同时还必须保证蓄洪区能在两场强降水的间隔期将蓄水排空，从而腾出足够的库容来容纳后续洪水。

2 肯特郡的圣诞节

2013年12月19～22日,梅德韦河上游流域降水量为45 mm。12月23～24日,一股强低压天气系统横跨整个英国。起初，气象部门预测肯特郡和伦敦南部地区24 h内的平均降水泄洪量将达到30 mm，局部地区降水量将达到55 mm。但是在12月23～24日的24 h内，梅德韦河上游流域的降水量却已达65 mm。

12月24日星期二早上5∶00，雷伊蓄滞洪区未蓄水，没有对梅德韦河的流量加以限制，其仍在常规河道流动，流量为68 m3/s。随后，环境局监测到流量在不断增大，但是直到上午6∶00才开始拦蓄水流，而此时流量已达到75 m3/s。由于圣诞前夕上午的流量增长速度比预期的快，因此调整原来的调度计划至关重要。圣诞前夕的相关记录显示，278 hm3库区水位增长速率达到了68.4 cm/h，足见洪水之严重及规模之大。环境局不得不增大泄流量，为此采用了一切措施以使泄流量最小，并保证库水位不超过允许的最大洪水位，以保护蓄滞洪区及堤坝的安全。

12月24日晚上8∶00降水强度达到了最大，水库水位仅比最高洪水位低10 mm，蓄水量已达到550万m3。

12月25日天气预报称,第2天还将会有30 mm的降水量。考虑可利用库容及流域的响应问题，环境局利用预测模型和操作工具展开了分析，结果表明，蓄水量将超过其最大蓄水量。随着入流量和水库水位的下降，最好的调度方式是让水库排水，只有排空水库的水，才能拦蓄预计12月26日将会产生的强降水水量。

环境局按照调度计划对蓄洪区实施管理，通过拦蓄洪峰使最大下泄流量减少到了161 m3/s，但下游仍有部分地区还是被淹没了。根据目前收集到的数据，希尔登伯勒(Hildenborough)的150多处房产和汤布里奇的超过87处的房产被洪水淹没，梅德韦河流域的许多社区，比如东佩卡姆(East Peckham)和耶尔丁(Yalding)也难以幸免。

1968年洪水的洪峰流量为250 m3/s，汤布里奇主干道积水达1 m高。倘若没有雷伊蓄滞洪区，这次洪水可能会淹没800多座房产，洪灾损失将比1968年更严重。对这次洪峰流量进行了核算，结果表明,若没有该蓄滞洪区，则下游的泄流量将达到342 m3/s。2013年12月,洪水的流速和水深极有可能威胁到居民的生命财产安全，并将破坏当地的河道、桥梁等建筑物。

雷伊蓄滞洪区拦蓄了550万m3的水量，大大降低了下游汤布里奇的洪水位。雷伊蓄滞洪区的下泄流量是逐渐减少的，这样可以避免突然同时打开3座闸门。在整个洪水期，环境局采取的措施主要是为了充分利用蓄滞洪区的库容并尽可能地保护下游地区。

12月的洪水之后，2014年1月和2月的天气状况仍不稳定。在整个洪水阶段，雷伊蓄滞洪区共拦蓄了5次洪水。

3 有效性检验

拦蓄洪水时，环境局每天都会对河堤及防洪建筑物进行2次安全监测。在整个冬季洪水期间，建筑物状况良好，无需转移设备。此外，控制建筑物和遥感、电子设备、软件等都运行正常，提供了良好的技术设备支撑。

在12月23～24日，进行了蓄后监测工作，不断关注蓄滞洪区状况。洪水后,对汤布里奇镇的防洪墙进行了检验，并计划在2014年冬季完成维修工作。但这些防洪墙并未遭到严重破坏，整个冬季仍可发挥其功能。

4 认识误区

在洪水暴发前的3～16 h，环境局根据洪水可能产生的影响，向公众发送了不同等级的预警信息，保证居民能做好充分的防洪准备。洪水暴发后，建议且安排当地居民撤离，并与受灾群众交流沟通，了解他们的需求，还与当地政府合作处理灾后事宜。此外，环境局也在不断熟悉、检查相关设施或设备的性能，以改进公共服务。

与历史洪水相比，雷伊蓄滞洪区保护了几百座房屋。洪水事件也提醒大家,为了避免洪水风险,应做好相应的防洪准备及安排。遗憾的是,此次洪水来临时,未能完全拦蓄洪水，但是环境局已竭尽全力降低洪水影响，让公众了解洪水风险，并及时发出了洪水预警。

在特大洪水期，雷伊蓄滞洪区的管理是面临的一个极大的挑战。初始调度方式是根据天气预报状况制定的，一旦河流开始响应降水，就需要修改计划。在调度过程中使用的工具，有助于充分利用蓄滞洪区。调度目标是在不超过允许的最大洪水位情况下,使下泄流量最小，实现该目标的挑战难度大。

幸运的是,相关工具和合理的调度流程给工作人员提供了支撑。蓄滞洪区上游有10个河道监测站，下游到汤布里奇上游有6个河道监测站，肯特郡的西部有20个雨量监测站，对所有站点实施每小时监测一次，以获得实时数据，并通过遥感系统传输这些数据。在洪水来临前,先将天气预报数据输入计算模型，以制定调度计划。随后，每15 min对上下游的降水状态进行监测，并将监测到的数据重新输入模型以确定最优调度方式。此外，还与洪水预报中心合作，获得了完整的全国洪水风险图及详细的天气预报信息。这些都为实施最优调度方式提供了保障。在大洪水期间,重要的建筑物管理压力巨大，但是工作人员训练有素，同时也得到了同行及其他员工的帮助与支持。

面对这场暴风雨及强降水，环境局已充分利用了蓄滞洪区。实际上，圣诞节期间的降水落在水已饱和的地面,往往会引起洪灾。这场降水使梅德韦河上游水位达到了历史新高。

在冬季洪水期，环境局开始利用大众传媒告知居民雷伊蓄滞洪区现阶段的调度情况。人们对于建筑物调度方式的认识存在很多误区,最常见的误区是，人们认为洪水发生之前蓄滞洪区已蓄水。其实，在洪水期需要蓄水之前，蓄滞洪区往往是不蓄水的。在正常流量期间，梅德韦河的河水在其常规河道内流动。未来，环境局会积极利用大众传媒，保证当地居民及时了解蓄滞洪区的调度情况。

雷伊蓄滞洪区建筑物最初被称做闸坝，人们往往认为应该先蓄满水库，再开闸放水，这是另一个误区。实际上,平时会开一座或多座闸门，不会突然大流量泄水。在蓄水的同时，还会利用一系列工具,每15 min监测一次水库入流量、水库水位以及泄流量。然后利用这些信息对正在发生的洪水事件进行决策，而不是仅仅根据蓄水量进行决策。

5 延迟蓄水

雷伊蓄滞洪区是继2000年强降水之后，第2次充分发挥蓄洪作用，为了充分利用库容，对调度方式也进行了一些修改。一种方式就是在洪水发生之后再蓄水。

2000/2001年,蓄滞洪区是在35 m3/s的流量时开始蓄水。但是对过去13 a的大量数据展开了分析，还开发了一个更合适的流域模型和调度工具，认为对于75 m3/s的小洪水，可以延迟蓄水，以保证实现蓄滞洪区蓄水量最大、出流量最小的目标。

可以根据天气预报进行决策，以确定选用适宜的工具;还可以根据洪水期的实时数据来修改调度方式。工作人员与地区管理者、决策者通过共同协商来修改调度方式，保证调度方式准确无误。近期正在不断与专业人士联系协商，以制定出应对洪水及其他事件的有效调度计划。由于这场洪水，环境局与专业人员在近期召开了多次有关恶劣天气的咨询会，为他们提供有效信息，以便对洪水实施多机构联合响应，通知当地政府和紧急服务部门可能发生的不利天气及其影响，并提供参考建议。

6 历史事件比较

2013年12月的强降水,使雷伊蓄滞洪区的入流量创下了历史新高(342 m3/s)。而在2000年10月的降水期间，蓄滞洪区的最大流量仅为260 m3/s。对比下泄流量，2013年圣诞期间的最大泄流量为161 m3/s，而2000年为150 m3/s。1968年还未修建蓄滞洪区，估算下泄流量为250 m3/s。

1960、1963、2000年和2013年,该流域洪水量都是流域尺度的(降水范围包括上游整个梅德韦河及伊登集雨区)，而1968年的洪水仅仅是发生在伊登河。

上游流域的强降水迅速汇集到了已饱和的地面上，且当时河水位已较高，这是2013年12月洪水暴发的原因。河流对此响应迅速，因而产生了流域内有史以来的最大流量。

这次大流量(洪水水量)持续时间很长。与2000年洪水流量进行对比，由于河流响应程度不同，因此需要考虑降水强度和洪水持续时间的差别。

对于洪水范围，2013年洪水对汤布里奇和希尔登巴勒的影响要大于2000年,此次汤布里奇洪水受到了地表水和下水道洪水的共同影响。在考虑大洪水淹没的范围时，不能仅仅考虑洪峰的流量，还要考虑洪峰的持续时间、洪泛区的水量。短期高峰流量比长期低峰流量产生的影响小,洪水期水量比洪峰的流量更重要。圣诞洪水期间，直到可容纳100万～200万m3水量的洪泛区蓄满，希尔登巴勒和汤布里奇才受到河道洪水影响。

7 事后情况说明

在洪水发生后，环境局通常会对其进行全面总结。首先会进行内部总结，回顾调度过程，以改进对洪水的响应方式。

在12月洪水发生后的2014年1月，对雷伊蓄滞洪区调度做了一个完整的事后情况说明。目前，环境局正在准备2013/2014年肯特郡和伦敦南部地区冬季洪水报告。该报告包括整个冬季梅德韦河流域淹没时雷伊蓄滞洪区的调度方式、教训及对未来的建议。灾后初期，将上游重要站点监测到的数据输入到了梅德韦河模型，以进行等级审查，这项工作仍在进行中，其结果将有助于改善洪水预报系统。

下一步将对蓄滞洪区的一些机械、电子系统实施维修改造，以保证其在2035年之前都能稳定地运行，该项计划拟在2014～2016年实施。在梅德韦河中部地区实施的相关策略中建议，为应对气候变化，2035年应增加30%的库区面积。此外，开始了对希尔登巴勒、汤布里奇和耶尔丁地区的防洪研究工作，并着手为东佩卡姆地区制定新的防洪设计方案。

(郭 唯 蔡建清 编译)

2014-12-23

水文水资源

1006-0081(2015)02-0003-03

P333.2

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