洪灾形成过程中人与自然关系探究

2020-01-11 08:44何敏孙利唐威
长江技术经济 2020年4期
关键词:人与自然长江流域

何敏 孙利 唐威

摘 要:基于长江流域古代、现代和当代洪涝灾害发生和防御历史,探讨洪灾形成过程中人与自然关系发展历程,并结合当前长江流域洪涝灾害防御现状,总结防洪工程措施建设和非工程措施建设隐含的人与自然关系,指出气候变化和人类活动影响下长江流域防洪过程中人与自然的新矛盾。从加大基础研究资金投入和风险管理、非工程措施建设要“接地气”和灾害防治合理规划三个方面提出建议,为长江流域防洪建设提供参考。

关键词:长江流域;洪灾形成;灾后重建;人与自然

中图法分类号:X24                    文献标志码:A               DOI:10.19679/j.cnki.cjjsjj.2020.0402

受超强厄尔尼诺现象影响,长江流域多次发生较大暴雨,中下游遭受区域性洪水灾害,部分山丘区城市同时遭受区域性洪水和山洪灾害的“双重威胁”,防汛防灾形势严重,灾后重建情况复杂。本文结合2016年江西省、四川省、安徽省、江苏省、贵州省和重庆市防汛工作,阐述长江流域洪涝灾害形成过程涉及的人与自然关系,总结洪涝灾害防御涉及的科学问题,并提出人与自然矛盾的解决措施与建议,给长江流域洪涝灾害防治工作提供参考。

1  长江流域洪涝灾害防御历史

1.1  洪涝灾害防御古代史(1840年以前)

长江流域洪水灾害自汉朝起就有简略记载,隋朝之前,中国经济中心尚未南移,长江流域未得到广泛开发,人口密度不大,虽洪水泛滥,但损失并不严重。唐代以来,长江流域地区人口日渐密集,洲滩堤防和围垦建设增多,洪水灾害日益严重。据历史记载,自唐朝至清朝近1 300年间,长江流域发生洪水灾害223次[1]。

长江流域古代水利工程建设与发展主要由当时社会生产力发展水平和社会需求决定。春秋战国之前,低下的社会生产力水平和并不突出的灾害—人口—土地矛盾导致水利工程建设水平较低。春秋战国时期,随着封建制度兴起和铁质工具普遍使用,塘堰灌溉和人工运河有较大发展,长江流域这一时期较著名水利工程包括秦国修建的都江堰和楚国兴修的木渠。秦朝至隋朝年间,中国南方地区开始开发,开凿了沟通长江和珠江水系的灵渠,并建设了相当多的塘堰灌溉工程。隋、唐兩代,社会经济有了较大发展,建设了贯穿海河、黄河、淮河、长江、钱塘江五大水系的大运河,其中长江流域为江淮—扬州和镇江—杭州河段。宋朝主要兴修了沟通长江和汉江水系的荆襄运河,并对长江下游(现安徽、江苏地区)的圩田工程进行了建设。元、明、清时代,长江水灾较为频繁,对堤防和海塘的建设投入加大,形成了初期沿江堤防体系,荆江大堤、武汉堤防、同马大堤和无为大堤均在这时期初步建设。

1.2  洪涝灾害防御近现代史(1840—1949年)

晚清至新中国成立,是中国社会制度变革的过渡时期,也是社会生产力和城镇化得到极大发展的阶段。长江流域人口众多,是经济最发达的地区之一,也是主要的粮食产区,长江水患是影响长江流域发展的一大危害。1840至1949年间,长江流域发生过多次大洪水,其中特大洪水发生在1870、1931和1935年。1870年长江流域大洪水以上游干流来水为主,上游于流重庆至宜昌河段出现历史最高洪水位记录,宜昌至汉口圩堤普遍溃决,监利以下荆江北岸堤防多处溃决,江汉平原与洞庭湖区一片汪洋。四川盆地到长江中游平原湖区,大约有3万km2的地区遭到洪水淹没,湖北有30多个州县、湖南有20多个州县遭受严重洪水灾害。1931年的反常气候和持续降雨造成全国性大水灾,长江中下游和淮河流域灾情最重。

晚清至新中国成立前,由于西方水利科学技术的传入,中国水利科学技术走出停滞局面,摆脱传统水利束缚,步入近代水利科学发展阶段。西方水利技术主要通过外国传教士传播、派遣外国专家及留学生、创办水利教育和兴办研究机构等形式引进[2]。引进的新技术首先用于黄河的水文观测,随后水文测量、水工材料、通讯手段和水能开发等技术相继被引进,并逐步扩大到农田灌溉、水运交通和水力发电等领域。该时期长江流域水利工程建设不仅侧重于传统的治河防洪,而且开始了水力发电工程建设的雏形。1840至1949年间,长江流域共建设14座闸门、13个水力发电站、6个灌溉工程、5个河道整治工程和3个堤防整治工程。

1.3  洪涝灾害防御当代史(1949年至今)

在全球气候变化的背景下,因人口增长、城镇化、土地利用变化等人类活动因素影响导致一系列洪涝灾害、水环境污染和水资源短缺问题。水资源—土地—能源—生态系统之间的矛盾日益加剧,已经成为影响区域经济发展和社会稳定的重要因素之一[3]。全球气候变化和人类活动双重影响导致极端降水事件频发,洪涝灾害增多。1949年后,长江流域洪水灾害频发,较大规模的洪灾发生在1954、1998和2016年。1949年中华人民共和国成立后,国家投入大量资金、人力及物力,积极建设水利工程,包括大量的防洪、灌溉、排涝和发电等多项工程,进入水利工程建设的黄金时期。此时期水利工程建设不仅考虑防治洪涝灾害,还侧重科学合理开发水能资源,实现灌溉、发电、航运等水资源社会价值。在此期间,建设了众多大型水利工程,包括荆江分洪工程、三门峡水利枢纽、丹江口水利枢纽、刘家峡水电站、葛洲坝水电站、黄河小浪底工程、三峡水利枢纽和南水北调工程。

2  洪水形成过程中人与自然矛盾

中国水利发展历程表明,人与自然的关系是水利工作中最为本质的问题[4][5],洪水形成过程实质上是人与自然博弈的过程,即人与自然斗争的过程。当人类胜出时,人类改造利用自然;当自然胜出时,则形成灾害。近年来,随着气候变化和人类活动影响日益严重,洪水形成过程中,人与自然矛盾日益突出。

2.1  洪区建设与防洪需求之间的矛盾

河道、行洪道内任意建设的阻水建筑物改变了河床的形态和水力条件,从而改变了河流的行洪能力。河道形态和沉积物特征是河流长期冲刷和分选的结果,在水文气象等因素处于可控变化范围内时,往往最有利于行洪和泄洪过程。阻水建筑物和坝顶居民住房的建设,不仅消耗了大量人力财力,而且对行洪过程和防洪建筑物的稳定性产生了负面影响,激化了人与自然之间的矛盾。因此,利用法律和政策手段对阻水建筑物和坝顶居民住房进行改造和拆除,是河道建设项目管理的重要内容。

2016年长江流域多次遭遇大暴雨,中下游安徽省地区江河水位暴涨,多个圩口出现漫堤漫破,洪水淹没多处民房和农田,造成上千万群众受灾。安徽圩口建设始于宋代,为防外河洪水倾入沿河筑堤而形成,圩口的建设是江淮地区防洪的重要措施之一,是人类利用和改造自然的体现。在大多数情况下,人类在与自然的博弈中占优势,因此,圩口起着防洪的作用。但是,圩口的建设改变了长江中下游原本的自然状态,造成倾斜平原排水能力大大降低,影响了河道的行洪能力,一定程度上是造成2016年安徽省以破圩和内涝为主要形式洪灾的原因。

大多数堤防和大坝运行安全可靠,但由于工程建设的复杂性,完全排除大坝失事几乎不可能。堤防和大坝失事原因主要包括坝基破坏、遭遇特大洪水、泄水建筑物泄流能力不足、渗流、地震、滑坡和施工质量差等。其中非人为因素导致的坝体失事是防洪抢险中人与自然之间的次生矛盾,地质灾害和动植物引发的溃坝(如水土流失和白蚁问题)事件突发性强、破坏大、不易排查。

2.2  災后重建与备灾防灾需求之间的矛盾

灾害恢复重建主要指灾区在各方援助下恢复其原有生命线与生产线系统的过程[6]。灾后恢复重建内容主要包括灾后灾区评估、恢复与重建规划和行动计划、工程建设设计和施工、组织管理与国家援助等工作,以“恢复生产、重建家园、防治水患”为基本方针和原则。其中,损毁房屋建设要根据不同情况进行科学规划,不仅需要考虑当地的经济条件,还需要将房屋重建与治理河水和湖泊结合起来。灾后恢复重建任务重,资金缺口大,往往难以顾及备灾和防灾的要求,导致洪灾重复发生。灾后重建应充分考虑防洪要求,在防洪区放弃新建房屋,提高建设防洪标准。

3  洪涝灾害防御涉及的人与自然关系

洪涝灾害中蕴含的人与自然关系归根到底是人与洪水“争地”的问题。洪水灾害同时具有自然和社会双重属性,二者都是灾害的本质属性,缺一不成灾害。因此,在洪涝灾害防御工程建设过程中,不能一味地强调阻止洪水,要给洪水让路[7]。

3.1  防洪工程措施建设考虑

防洪工程措施主要包括堤防、防洪墙、分洪工程、河道整治工程和水库等,其对洪水的防御作用可以归结为“挡”“泄”和“蓄”三种模式,这三种模式相互结合,构成现代防洪工程体系,是近代河流治理开发中普遍采用的措施。防洪工程措施的选择和建设,应根据流域的自然条件和社会经济条件,充分考虑干支流的规划,最大程度的实现除害和兴利的目的。工程措施建设中最应当考虑的是流域的自然地理条件和洪水、泥沙特性,这是防洪工程措施建设中人与自然关系的体现。只有建设适合流域自然和水文条件的防洪措施,才能实现兴利和除害的目的。否则,不仅达不到防洪效果,还会导致新的防洪问题产生。

大规模水利工程建设在改善人类生存、工作和生活条件的同时,也给生态环境和社会带来了水资源短缺、水污染严重、水土流失、土壤退化和自然灾害加重等一系列问题。水利工程对环境危害主要表现在水库工程、堤防工程和跨流域调水工程上[7]。水库工程增加水体蒸发、造成库区泥沙淤积、影响局地小气候、诱发周边地质问题、影响局地小气候、引起富营养化、阻断河道通航和鱼类洄游等自然平衡状态,对生态环境产生潜在的危害。修建堤防工程则影响了天然河道的水流自然流态,造成水流速度增加、堤内水位壅高、河道泥沙淤积、河床抬高等问题,导致洪水破堤时加重洪水灾害。跨流域调水工程对水资源调出地区影响包括减少河流对地下水的补给量、减少河流对污水的稀释、降低河流的自净能力、影响河流入海口的环境稳定性;对水资源调入地区而言,改变了水文和径流状态,使水质、水温和泥沙输送条件产生变化,影响土地利用。

人类与水资源之间的关系是对立统一的。水利工程是人类改造自然和实现水资源社会属性的重要工具。水资源作为一种稀缺资源,对人类社会的发展和生存构成直接威胁,已成为人类社会的重要组成部分,其社会属性日益突出。水利工程是人类利用水资源社会属性的直接体现,通过修建堤防、防洪墙、分洪工程、河道整治工程和水库等防洪工程措施,实现水资源的开发和利用,满足人类生活和生产的需要。不合理的水利工程建设和对水资源的过度开发则会引发一系列环境问题,引发洪水、干旱和水污染等自然灾害。正确把握人类与水资源之间的对立统一关系和水利工程建设的科学性是工程措施建设的重要原则之一。

3.2  防洪非工程措施建设

非工程措施的主要内容包括对分蓄洪区管理、洪水预报、洪水保险、保持低洼区蓄滞洪水能力、分蓄洪区规划管理等措施[8]。相较于工程防洪措施而言,非工程措施具有以下特点:其主要管理手段是控制动用工程或利用地势条件减少洪水灾害;涉及法律、行政管理、经济和技术各方面的管理问题,其执行取决于政府和人民的密切配合;不能用传统的保护程度来说明;费用低、风险小。长江流域防洪采取的非工程措施包括建立长江防汛指挥系统、洪水预警系统,制定政策法规等。山洪灾害监测—预警—预报体系建设是长江流域防洪非工程措施的重要组成内容,山洪灾害非工程措施为地方防汛主管部门的决策提供了重要的支撑作用。

非工程措施建设的目的是“使人为洪水让路”,与工程措施相比较为温和,是调和人与自然矛盾的重要手段之一。非工程措施建设的核心内容是遵循自然规律,因势利导,因地制宜。水文气象预报是非工程措施建设的最重要环节之一,是进行水库联合调度、分洪、居民迁移等决策的重要依据,水情预报的准确性和基础水文测站建设的完善性,直接影响非工程措施建设质量。虽然非工程措施是调和人与水资源矛盾的重要途径,但由于科技水平的限制,它具有一定的局限性和不确定性,长江流域水文站网建设的盲点、水文测站基础设施较为落后、洪水预报和信息传输技术的不成熟、缺乏有效的河道监管政策等,均对洪水灾害防治具有负面影响。

4  建议

人与自然的对立统一关系是水利工程中最为本质的问题。洪水形成的过程实质上是人与自然博弈的过程,人类占优势时,防洪成功;反之,形成洪水。在洪水形成过程中,洪区建筑物以及灾后重建与防洪需求之间存在矛盾,是洪水形成过程中人与自然关系的体现,解决这些矛盾,处理好人与自然的关系,是当前长江流域水利工作发展和防洪减灾的必然要求。

人类在利用工程措施和非工程措施利用水资源的同时,也在承受两者带来的问题。水利工程建设在改善人类生存、工作和生活条件的同时,也给生态环境和社会带来了一些问题。非工程措施是调和人与水资源矛盾的重要途径,但由于科技水平的限制,具有一定的局限性和不确定性。处理洪涝灾害防御中的人与自然矛盾主要从以下三个方面考虑。

(1)加大基础研究资金投入和风险管理

长江流域洪涝灾害防御形势十分严峻,政府投资多用于具体的工程措施和非工程措施建设,对洪涝灾害防御研究的投入相对不足,而研究工作正是防治建设工作的基础。因此,需加大灾害机理、防御体系和模式构建方面研究的投入力度。风险管理是从风险区划入手的,风险图是风险管理的基础,而风险区的划定工作不是单一由专业人员完成的,专业人员往往只是进行调查和搜集资料工作,最多进行一些评价工作。具体到风险区划定,需要国土、气象、水利、生态环境,特别是建设部门以及当地居民的一同参与和一致认可。

(2)非工程措施建设要“接地气”

洪涝灾害监测预警和治理措施需实用化、多样化,不是简单的追求先进和“高大上”。当前长江流域洪水监测预警设施建设质量、自动报警程度已经达到先进水平,但某些方面离不开专业人员的现场值守。应该加强专业值守人员责任制和完善值守设施,避免发灾时监测报警设备出现故障。还需要加强简单有效洪灾防御措施建设,比如移动桥、防洪墙、防淹板等。提高受灾对象防灾意识,对这些简单的设施能够熟练掌握,一旦灾害发生,可以熟练使用,会避会逃,减少灾害损失。

(3)灾害防治要做到合理规划、科学防护

洪涝灾害防治规划、措施布设需要科学布局,合理建设,不能“边治灾,边致灾”。灾害治理必须在摸清自然规律,尊重灾害发生机理的基础上进行,做到洪涝灾害防治实现“治一处,成一處”。

参考文献

[1]林宏.长江流域历史上的四次大水灾[J].水利天地,1992,(4):13.

[2]郭涛.概述近代西方水利技术的引进[J].中国水利,1989,(4):41-43.

[3]张丛林,乔海娟,陈飞,等.新形势下推进中国水利发展转型的若干政策建议[J].水利发展研究,2014,14(8):23-26.

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[5]钱正英.中国水利工作的新理念——人与自然和谐共处[J].河海大学学报(自然科学版),2004,32(3):243-247.

[6]邹铭,史培军,周武光,等.中国洪水灾后恢复重建行动与理论[J].灾害学报,2002,11(2):25-30.

[7]汪恕诚.人与自然和谐相处——中国水资源问题及对策[J].北京师范大学学报(自然科学版),2009,45(5):441-445.

[8]李凤楼,王亚杰,王立民.浅谈水利工程措施的生态环境危害[J].地下水,2007,29(2):128-129.

[9]任兵芳.长江防洪体系中非工程措施建设[J].水利水电快报,2003,24(2):15-17.

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