国家减灾委员会专家委员会专家、中国水利水电科学研究院教授级高级工程师 程晓陶
我国防洪形势的基本判断与适应对策
国家减灾委员会专家委员会专家、中国水利水电科学研究院教授级高级工程师 程晓陶
编者按:受超强厄尔尼诺现象影响,今年我国气候十分异常,尤其入汛以来,南北方多地遭遇罕见暴雨,部分地区出现严重洪涝灾害,防汛抗洪形势非常严峻。越是在这种情况下,越需要以专业力量指导一线实践,遵循规律、注重章法,做到科学防洪。这就要求我们各级防汛抗洪指挥部门充分发挥水利技术指导作用,最大程度减少洪涝灾害损失,确保人民群众生命财产安全。为此,我们特别推出“防灾减灾专题”系列。本期约请多位专家结合今年汛情灾情,在防洪形势的基本判断与适应政策、长江防洪工程和水库群联合调度、山洪灾害防治等方面答疑解惑,提出相关对策措施。同时通过索引方式,推荐部分相关防灾减灾技术以飨读者。
2016年入汛以来,受超强厄尔尼诺影响,与1998年类似,各地频繁发生洪灾,再次揪紧了全国人民的心。2016年的洪灾具有入汛早、场次多、分布广、灾情重的特点。人们不禁在问,为什么国家加大了防洪体系建设投入,仍会出现洪灾损失倍增的场景?在迅猛城镇化与气候温暖化的大背景下,如何才能减轻洪涝灾害损失?如何才能提高我国防洪安全保障水平?
2016年我国防洪形势可以用两句话概括——防洪能力比1998年强,洪水风险比1998年大。
“能力强”指的是1998年大水之后,国家实实在在加大了防洪体系建设投入,三峡、小浪底、尼尔基、临淮岗等一批控制性枢纽工程投入了运行,大江大河干堤加高加固已全面完成,大、中、小型水库除险加固陆续实施,中小河流重点防洪河段整治、山洪灾害防治等一系列计划相继启动,国家防汛抗旱4级应急响应机制已建立运行,江河洪水与山洪的监测预报预警能力与应急抢险的机械化快速反应能力均有显著增强。这些新增的能力在前期防汛抗洪中已经发挥了应有的作用,也为迎战主汛期更大的洪水增添了底气。
“风险大”则体现为全球气候温暖化与我国迅猛城镇化的交互影响。一是在超强厄尔尼诺向拉尼娜转变的年份易于发生重大洪涝灾害,这有1998年、1983年的经验可鉴。1998年6月福建闽江、珠江流域西江干流相继发生20世纪数一数二位的大洪水,6月中旬至8月下旬发生了长江流域的特大洪水,8月上中旬发生了嫩江—松花江流域特大洪水,举国上下持续数月投入严防死守的抗洪斗争之中。1983年虽然未形成1998年
那样多个流域性大洪水,但是局部河段发生的超纪录特大洪水造成了重大伤亡和损失。例如汉江上游的安康河段,既往最大洪峰流量纪录是2.43 万m3/s,但是1983年7月31日在汉江流量达到3.1万m3/s时安康城因堤防溃决而遭受灭顶之灾,870人因之丧生。2016年超强厄尔尼诺现象与1998、1983年相似,然而在全球平均气温2014、2015年连创新高的背景下,虽然早已预知2016年会是一个洪涝重灾年,但是引发重大洪涝灾害的极端天气事件何时何地以何等规模发生却有很大的不确定性。就目前来看,类似1983年安康市的极端洪灾类型更值得警觉。
二是我国空前迅猛的城镇化进程成为“风险大”的另一个重要成因。自1998年我国人口城镇化率突破30%之后,短短17年间城镇人口就上升了26个百分点。改革开放以来,我国净增城市人口近6亿人,相当于欧盟28国人口总和,由此而对城市水安全保障和对资源、环境与生态系统产生巨大压力。在建成区面积急剧扩张的过程中,挤占河湖、扰乱水系,“先地上、后地下”的发展模式,基础设施欠账太多的问题显露无遗,以致“城市看海”几成常态,“水体黑臭”沦为顽疾。与此同时,由于农村大量青壮年劳动力进城务工,传统农民义务投工投劳的水利设施冬修春修活动难以为继,农村抗洪抢险力量削弱。这是2016年汛期中小河流与圩垸堤防溃决时有发生、城市暴雨内涝愈演愈烈的重要原因。
国际经验表明,一个国家(地区)的人口城镇化率突破30%之后,会进入加速发展期,一般超过60%后逐步减速,到75%左右才重新进入平衡态。也就是说,我国城镇化进程离平衡态还差约10~20个百分点。前期因粗犷式发展而基础设施欠账太多,引发水资源短缺、水环境污染、水生态退化、水土流失加剧与城市洪涝频发等严重的城市水问题,后期我国城市会再新增二三亿人口,水问题必将变得更为复杂,治水压力还将持续增大。
现代城市洪涝灾害区别于传统农业洪涝灾害最为显著的特征是其连锁性与突变性。
“连锁性”是指洪涝发生期间,不同承灾系统之间灾情的连锁反应。农业洪涝灾害以直接经济损失为主,受灾范围与受淹范围基本吻合。城市的正常运转依赖于其各类基础设施与生命线系统,如交通、通信、互联网、供水、供电、供气、垃圾处理、污水处理与排水治涝防洪等等。这些系统在关键点或面上一旦因洪涝而遭受损害,会在系统内以致系统之间形成连锁反应,甚至出现灾情急剧扩展,使得受灾范围远远超出实际受淹范围,间接损失甚至超过直接损失。2012年北京“7·21”暴雨中某立交桥因变电站受淹停电而停泵,以致积水阻断交通,就是电力系统受损导致排水系统停运进而造成交通系统瘫痪的实例。基于城市洪涝风险的辨识与评估,及早发现城市生命线系统的高风险点与薄弱环节,采取切实有效的风险防范与应急响应措施,是减轻城市洪涝灾害损失、缩小不利影响范围、快速恢复城市正常运行状态的重要保障。
“突变性”是指现代城市一旦洪涝规模超出防洪能力而出现的损失激增现象。农业洪涝灾害损失随洪涝规模而增大,但有一定的限度,洪灾损失与洪水规模呈缓变的倒S形(固有特性)。城镇化带来经济发展,单位面积人口资产密度提高,同等洪水规模下,洪灾损失增大。随着防洪工程保护的提高,标准内的洪涝可以得到有效抑制,一旦超出防御能力,灾害损失与影响会出现急剧上升的现象,
这不仅与城市受淹人口资产数量激增有关,而且取决于承灾体的脆弱性。北京市2011年“6·23”大暴雨经济损失13.83亿元,死亡2人;而2012年“7·21”特大暴雨城区平均降雨达215 mm,当年洪涝损失激增至162.15亿元,官方公布因灾死亡79人。美国1993年密西西比河流域型大洪水经济损失高达180亿美元,而2005年飓风卡特里娜使新奥尔良遭受灭顶之灾、2012年飓风桑迪袭击纽约造成重大伤亡与经济损失超千亿美元的案例,均体现了城市洪涝灾害突变性的特点。城市洪涝灾害的突变性表明城市洪涝风险是永存的,只有全方位地推进城市洪涝灾害的风险管理与应急管理,才可能有效抑制水灾损失激增的现象。
据联合国预测,发达国家的城市人口数量至2050年将从目前的9亿增长至11亿人,即其城镇化已处于高水平低速度的平衡态;而发展中国家城市人口数量将从25亿增长到52亿人,尚处于爬坡阶段,在此过程中,城市人口的激增和城市面积的扩张,必将不断打破区域之间、人与自然之间基于水的脆弱平衡。如果说发达国家在进入平衡态的情况下治水的主要任务是修复和维持已有平衡,以解决可持续发展所面临的日益复杂的水问题,为积极应对全球变化带来的挑战和潜在风险而建立更强有力的水安全保障体系,那么对于尚在爬坡阶段的发展中国家,治水的重大挑战是重构和再造新的平衡,在抑制现实发展中水灾风险增长态势的同时有效发挥洪水的资源效益与环境效益,为支撑经济社会的快速、协调发展创造必不可少的条件。为此,我们必须积极探讨并实施向洪水与干旱管理的战略性转变,不断加强体制、机制与能力建设。
在前期基础设施欠账太多、后续治水压力持续加大的情况下,我国“城市看海”现象不可能短期得到根本的扭转,因此城市洪涝防治的部署必须变“打速决战”为“打持久战”,明确海绵城市建设的本质追求是道法自然、天人合一,构建良性的水循环体系,而非碎片化的人造景观。要遵循突出重点、因地制宜、循序渐进的原则,在流域、城市、社区三个尺度上进行综合治水的统筹规划,其推进模式是指标的逐步完善与提高,而不是高标准建成区的逐步扩大;是相关部门间的各尽其职、协同运作,而非各自为政、单打独斗。在规划阶段就要做好实施目标的优化分解与实施步骤的优化安排;要高度重视实施方案投资效益的论证。水利系统必须积极主动地发挥自身优势,吸收新的治水理念,以全局意识深入研究城市水问题,拿出切实可行的综合治理方案,赢得自身的地位与话语权。
针对中小河流堤防和圩垸维护与抢险能力不足的现实,为了既避免陷入“拼实力”的恶性循环又能够发展经济、保障安全,建议适宜的地方不妨考虑“宽固堤、低作堰、不抢险”——
宽固堤:堤防分级,限定高度,只许加宽,不许超高。堤防过度加高,虽然局部泛滥概率可能减少,而一旦溃堤,洪水破坏力更大,全线增加防汛抢险的压力。“左堤强则右堤伤,左右皆强则下游伤”。将洪水风险转移到经济相对发达的干流和下游,更是得不偿失。宽固堤可以结合河湖疏浚长期坚持。堤防加宽到一定程度之后,洪水漫而不溃,安全可靠;堤面可以修路建房,土地利用率更高。
低作堰:沿堤设堰,高度略低,护面消能,只漫不溃。万里长堤,全线加高,全线防守,实属不利,不如局部降低。既最有效地削减了洪峰,又有效地维持了河道行洪能力。越堰洪水比溃堤洪水破坏力小得多,群众有更充分的时间安全转移,财产损失可以大大减轻。结合泵站的运用,淹没时间可以比自然溃口大为缩短,有利于灾后重建,恢复生产。堰
的位置需合理选定,综合考虑 “面”上的减灾措施。
不抢险:今后干部战士奔赴抗洪第一线,除作应急准备之外,不是组织并参加抢险,而是监督着别让什么人不顾大局,又将堰口堵上了,是维持自然固有的调洪功能。
“宽固堤,低作堰,不抢险”,不是任何局部地区自愿接受的措施,需要科学手段的技术支持,法律手段的强制实施,经济手段的补偿诱导,行政手段的推动落实,是工程与非工程措施相结合的产物。调整治水方略,因地制宜,采取综合措施,大家分担有限的风险,才有利于促进人与自然的和谐共处,实现可持续的发展。