WATER8848前言:程曉陶提出的防御超標準洪水需要全局思考的觀點非常重要。在經濟社會發展的新形勢下,我們需要更深入地了解超標洪水及其風險的演變特征,以提高防御預案的針對性和可操作性。
首先,我們需要認識到設防標準的動態變化特征。設防標準通常以洪水的重現期來表示,但實際上,由于流域中防洪治澇工程體系的發展和變化,以及保護對象的不同和經濟社會的發展,設防標準并不是一成不變的。因此,在制定防御預案時,需要充分了解所在流域的整體情況和現實狀態,并根據實際情況調整設防標準。
其次,對于一些流域中隨著控制性水利樞紐工程和高速城鎮化進程的推進,河湖水域的暴雨產匯流特征發生了顯著變化,這可能導致一些行洪河道在常遇暴雨情況下也達到超標洪水位。這意味著我們需要更加關注這些變化,并采取相應的措施來降低洪水風險。
最后,專家們應該從專業的角度出發,深入研究超標洪水的形成機制和演變特征,提出切實可行的防御預案和應對措施。同時,政府和社會各界也應該加強合作,共同應對超標洪水帶來的挑戰。
程曉陶:防御超標準洪水需有全局思考
在經濟社會發展新形勢下,如何認清超標洪水及洪水風險的演變特征,增強超標洪水的預判、防范與應急處置能力,對于提高超標洪水防御預案的針對性與可操作性,是至關重要的基礎問題。
設防標準的動態變化特征
超標洪水,顧名思義,是指超出江河湖庫設防標準的大洪水,設防標準通常以洪水的重現期來表示,也有設定典型歷史大洪水為參照系的。然而,設防標準涉及一些動態變化的因素。
(1)流域中防洪治澇工程體系是由堤防、蓄滯洪區、分洪道、水庫、大型水閘與泵站等一系列工程設施逐步建設而發展起來的,防洪體系規劃中設定的防洪標準并不等于現狀實際達到的防洪標準,預案編制應以現狀防洪標準為判據,這就需要對所在流域的整體情況與現實狀態有基本的了解。
(2)同一流域中,上下游、干支流、左右岸、城鄉間因保護對象不同,各類防洪、排澇工程設計中采用的洪水標準是不同的,如城市的等級和防洪標準就取決于其非農業人口數;而隨著經濟社會的發展,由于保護對象的升級,防洪標準會作相應的調整。目前一些有防洪任務的城市與一線堤防由達標轉成不達標,其原因實際并非現狀防洪能力降低了,而是設防標準提高了。
(3)具體河段、水域按選定設防標準計算相應重現期的洪水水位與洪峰流量,通常需要有較長時段的水文氣象觀測資料。然而,近些年來,一些流域中隨著控制性水利樞紐工程特別是水庫群的形成,以及高速城鎮化進程中超級城市特別是城市群的出現,顯著改變了河湖水域暴雨產匯流的特征,流域中天然雨洪蓄滯功能衰減,一些行洪河道因灘地被擠占及橋梁、閘壩阻水等原因,常遇暴雨情況下,也可能達到超標洪水位。相對而言,即意味著設防標準被降低了。
▲2020年7月13日上午11時長江南京潮水位站最高潮水位達到歷史第三高位10.10m /車小磊
超標洪水的不確定性
超標洪水,因超出了現狀防洪標準,就有可能造成一定范圍的淹沒。盡管在加強雨水情監測預報、防洪控導工程精心調度的情況下,希望能最大程度發揮防洪工程體系的抗洪潛力,盡可能降低洪水的危害性,但是應急處置中仍然面臨復雜的不確定因素。
(1)超標洪水的發生,往往與極端天氣形勢相關聯,對具體區域而言具有一定的稀遇性,但也不排除短期重現的可能。一個流域或區域會否形成超標洪水,不僅與預報的降雨量有關,而且與雨強、雨型分布、雨區走向、干支流洪峰是否遭遇等多重因素有關。2016年7月初武漢市遭受嚴重的洪澇災害,降雨雨型就極為不利:大雨連降7天,其中3天達到超100mm的大暴雨級別,而且是在最后1天達到了超200mm的特大暴雨級別。這種雨峰后置的雨型,在流域天然蓄滯滲能力耗盡的情況下,最后的暴雨幾乎全部轉為徑流,導致河湖水位高漲,釀成大災。1915年珠江三角洲淹成一片汪洋,造成重大人員傷亡,損失慘重,則是西江、北江兩大洪峰相遭遇的結果。
(2)即使建有高標準的防洪工程,也不能放松對超標洪水的警覺。流經捷克首都布拉格的伏爾塔瓦河,在城市上游干流幾乎首尾相連地修建了8座大中型水庫,形成了梯級開發的狀態。2002年8月,在前期降雨量大,各水庫均已攔洪蓄水的情況下,緊接著又遭遇了強度更猛的第二輪暴雨,結果梯級水庫如倒多米諾骨牌一般,相繼為保壩而緊急泄洪。這年伏爾塔瓦河的洪峰流量比未建水庫之前的最大記錄還超出了許多,布拉格及下游的德國城市遭受了慘重損失。2003年4月筆者隨水利部考察組到布拉格,看到受淹期間被洪水灌滿的3條地鐵線路,癱瘓了7個多月才恢復通車。我國近年來水庫因遭遇超標洪水而緊急泄洪的情況也時有發生,性質上這仍屬于天災,且有效避免了惡性潰壩事故的發生,但也需要為減輕下游損失做好應急預案,并提前將風險告知下游,以便有所防范。
(3)不同量級超標洪水的組合,會形成不同的淹沒狀態,不可能處處都確保安全。在我國人多地少的國情下,總有些土地是“小水歸人,大水歸水”的。1994年湘江大洪水,長沙、株洲主城區的堤防最終得以艱難保住,相當程度上得益于上游和對岸圩區堤防的潰決。因此,面對超標洪水,必要時得有所放棄,才可能更好地保住重點。
▲重慶銀盤電站泄洪
洪災風險的演變趨向
超標洪水一旦發生,既然局部受淹難以避免,就要對可能受淹區域可能形成的洪水規模及其可能造成的后果有所研判,以便在防御預案中有針對性地提出減災與應急處置措施。21世紀以來,我國經歷了空前迅猛的城市化進程,新增城市人口超出美國人口總數。在此大潮沖擊下,我國洪澇威脅對象、致災機理、成災模式與損失構成均發生了顯著變化,認清洪災風險的演變特征與趨向,有助于推進從減少災害損失向減輕災害風險轉變。
(1)1998年大水之后,國家持續成倍增大治水投入,防洪能力有了顯著增強,為鞔罅饔蠐�20世紀曾經發生過的同等量級特大洪水,增添了底氣。然而,2010年以來,我國洪災總損失在大江大河洪水基本平穩的情況下按同比價格算,再次達到了1990年代的量級,而損失最重的幾年恰恰也是受淹城市最多的年份。由于城市發展極大依賴于土地財政,我國城市建成區面積增長率顯著高于城市人口增長率,新增城區急于向低洼易澇區擴張,加之“先地上、后地下”的城建模式,使“城市看海”幾成常態。一些建成區擴張到原有防洪圈之外,不得不擴大防洪保護范圍,增大內澇強排,又減少了雨洪滯蓄的空間。由于城市正常運轉極大依賴于基礎設施與交通、通信、供電、供水等生命線系統,這些系統在洪澇中受損,會在系統內以至系統之間形成連鎖反應,使災害影響范圍遠超受淹范圍,間接損失甚至超出直接損失。一旦洪水規模超出了設防能力,更會出現災情急劇擴展,損失及其災難性影響突變性上升的惡劣局面。
▲“城市看海”
(2)在城鎮化大潮中,隨著農村勞動力大量進城務工,傳統上依靠農民義務投工投勞冬修春修的堤防維護投入嚴重不足,中小河流與圩區的防洪能力反而有所降低,汛期查險、排險、搶險力量嚴重不足。加之農村實施土地流轉政策以來,為了實現集約化經營,連片承包土地種植、大戶養殖等前期都需要大量借貸來進行基礎設施建設,一旦遭受嚴重水災,資產不是歸零,而是歸負,成為巨額債民,面對的是完全無力承受的風險。當今社會中,超標洪水一旦發生,會進一步擴大區域發展不均衡的差距,如何化解風險成為新的難題。
(3)我國分布廣泛的中小河流設防標準相對較低,發生超標洪水的概率相對較高,是我國洪災多發重發的高風險區域,一些過去在城市外圍的河流,因城市擴張而變為城市內河,成為超標洪水防范的重點對象。2009年以來我國大力推進中小河流重點河段的防洪治理,取得了積極進展,但是大多還構成不了體系。即使是中小河流,往往也涉及若干行政區,在防洪治澇體系建設上缺少統籌規劃與協調的機制。近年來推行的河長制,是按行政單元劃分河段,主要解決河岸環境與水質污染的問題。目前,我國大江大河干流編制超標洪水防御預案,由七大流域機構負責,基本情況熟、技術力量強,可以全面掌握雨情、水情、工情、險情信息,也有可以依托的重大工程調控手段,而面廣量大、類型多樣、情況復雜的中小河流,亟待加大超標洪水防御預案編制研究與指導的力度。
▲佛子嶺水庫泄洪 攝/王恒超
超標洪水防御預案編制需牢固樹立全局觀
綜上,超標洪水防御預案的編制,面對眾多復雜而相互關聯撓跋煲蛩亍Tぐ敢嘀頻糜姓攵孕雜肟剎僮饜裕苑姥垂ぷ饔星惺檔鬧傅甲饔茫托枰攘⒆惚局埃職諭�“就水利論水利”的局限性,按照防災減災要“從減少損失向減輕風險轉變”的要求,從風險辨識、工程安全與潛力評價、洪水監測預報與預警發布、優化調度、應急聯動等各個環節做好調研,為預案編制打下堅實基礎。
(1)認清變化環境下洪水風險的演變特征。在高速城鎮化、涉水工程建設及氣候變暖的背景下,超標洪水很可能是稀遇且難以預估其后果的“黑天鵝”,超標洪水防御預案編制中要盡可能基于當代社會對洪水風險演變特征的認識和風險演變趨勢的把握,考慮最大可能與最不利的情景。
(2)以流域為單元了解防洪排澇體系的現狀標準與能力。超標洪水的形成,往往并不單純取決于局地降雨的強弱和局地工程的建設標準,預案編制需對流域防洪排澇整體能力有所評估。
(3)完善暴雨洪水監測預報體系與洪水預警發布機制。暴雨洪水監測預報信息是超標洪水防御預案編制的重要基礎和預案啟動的基本依據。針對超標洪水預報信息的不確定屬性,在預警等級、發布范圍與發布時機的判定上,需要引入風險化解機制,既確保預警的時效,又降低盲目響應的成本。
(4)理解防洪工程體系應急調度的風險。面對超標洪水,防洪工程調度中需作出蓄與泄、守與棄等一系列兩難的抉擇,兩害相權取其輕,防洪決策本身就是風險決策。對此類風險也需要有充分的預判,及時向決策者闡明,并向相關部門與社會做必要的說明,以利于采取風險防范的相應措施。
(5)強化健全應急聯動的體制。超標洪水一旦發生,局部區域受淹難以避免,其危害也很可能超出區域自身的承受能力。這種情況下,不僅需要各相關部門的應急聯動與社會力量的組織動員,而且需要上級政府啟動高級別的應急響應,做到一方有難八方支援。
總之,超標洪水防御預案的編制,涉及眾多復雜、變化和不確定的因素,是一項長期的、需要不斷修編完善的任務。水利部門既要立足本職,也要總攬全局,為減輕洪水風險而精誠協作,勇于擔當。
刊于《中國水利》2020年第13期,略有刪改
作者/程曉陶(中國水利水電科學研究院原副總工程師,教授級高級工程師)
編排/安天杭