新形势下防洪经验
2013-10-22◎
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新中国成立以来,我国通过城市防洪排涝工程体系和城市防汛应急管理体系的建设,取得了显著的防洪减灾效益。然而,近些年来在迅猛的城镇化大潮中,城市暴雨的水文特性与积涝成灾机制均发生着显著变化,城区洪涝灾害呈现出一些新的特性,城市洪涝风险增大,现有城市防洪排涝体系与城市快速平稳发展和安全保障需求不相适应的矛盾日益突出。同时面对极端天气明显增加、经济社会逐步转型、城镇化进程不断加快、城市人口不断增加的新形势,我国城市防洪治涝减灾体系建设面临新的压力的挑战。
我国的城市防洪工作沿革怎样?目前我国城市防洪面临临怎样的新形势和新要求?国外城市防洪的成经验对我国强化城市防洪体系建设有哪些启示?中国水利水电科学研究院副总工程师程晓陶对本刊记者做了详细的解答。
我国城市防洪沿革
《中国建设信息》:新中国城市防洪工作沿革是怎样的?
程晓陶:新中国城市防洪工作历程大致可划分3个阶段。
第一阶段为1949~1978年。改革开放以前,我国只有193座城市,其中人口超过百万的只有13座。当时国家财力物力有限,城市防洪建设主要是结合大江大河治理进行,大江大河的规划治理也将保障大城市的防洪安全作为重要的任务,没有专门突出城市防洪建设。城市防洪的主管部门为城建部门。
第二阶段为1979~1998年。改革开放以后,我国城市发展很快,新城市不断涌现,老城市规模不断扩大,但城市防洪建设明显滞后,城市防洪安全问题比较突出。1981 年 6 月,水利部和国家城市建设总局在湖北省武汉市召开了全国城市防洪工作座谈会。会后,水利部和国家城市建设总局给国务院提交了《关于城市防洪问题的报告》,国务院于 1981 年 8 月批转了该报告。
1987年7月8日,水利电力部、城乡建设环境保护部、国家计委联合发出《关于城市防洪分工的通知》,确定了25座与大江大河防洪密切相关的城市由水利部负责防洪、建设部门配合的城市。国家对这些城市的防洪骨干工程建设给予了一定支持,哈尔滨、长春、武汉等重点城市防洪建设进展较快。截至1988年底,我国已建城市堤防总长度达11000km,其中城建系统负责建设和管理的553lkm,水利系统负责建设和管理的5469km。
1989年3月,国家防总、建设部、水利部召开了全国城市防洪工作座谈会,明确提出保障城市防洪安全是关系到社会安定、经济发展的大事,城市防洪工作是全国防洪的重点。
1990年2月,国家防总在哈尔滨市召开全国25个城市防洪经验交流会议,总结交流城市防洪建设的经验。同年12月,水利部向全国25个重点防洪城市印发了《城市防洪规划编制大纲(修改稿)》,规范和推动城市防洪规划编制工作。
1994年汛期,柳州、梧州和十几个县城进水,暴露出了城市防洪工作存在的一些问题,7月13日国家防汛抗旱总指挥部在天津召开了全国城市防洪工作会议,分析城市防洪的严峻形势,研究部署城市防洪工作。自此之后,全国各地掀起了城市防洪建设的高潮,吉林、浙江、福建等省城市防洪达标建设卓有成效。
第三阶段为1998年至今。1998年是我国城市防洪进入法制化、规范化的重要一年。1998 年我国正式颁布实施《中华人民共和国防洪法》,该法是我国开展防洪抗旱工作最为重要的依据,明确了“防洪工作按照流域或者区域实行统一规划、分级实施和流域管理与行政区域管理相结合的制度”。同年,水利部发布了《城市防洪规划编制大纲》(修订稿),该大纲在城市防洪规划编制中发挥了重要的指导作用。1998年以前,中央每年安排3000万元资金用于全国重点防洪城市防洪工程建设,1998年加大了投资力度,安排了16亿元用于城市防洪工程建设。
进入21世纪,我国在实现建设小康社会的战略目标中,大大加快了城市化的步伐,人口、GDP向城市高度集中,城市防洪工作成为我国防洪工作的重中之重。2010年7月6日,在全国城市防洪工作视频会议上,水利部部长陈雷指出,要贯彻落实中央领导重要指示精神,分析当前我国城市防洪面临的形势,明确城市防洪工作的总体要求和主要任务,研究加强城市防洪工作的有效措施,扎实推进城市综合防洪体系建设,全力减轻城市洪涝灾害损失。
2010年12月31日,中共中央、国务院发布《关于加快水利改革发展的决定》中明确指出”到2020年,基本建成防洪抗旱减灾体系,重点城市和防洪保护区防洪能力明显提高”。“十二五”期间,要“加强城市防洪排涝工程建设,提高城市排涝标准”。
新形势,新要求
《中国建设信息》:我国城市防洪工作目前面临哪些新形势?
程晓陶:我们城市防洪面临的新形势有以下几点:
1、极端气象事件增多,城市暴雨内涝灾害频发。
(1)随着全球变暖,极端气象事件如强台风的发生,可能更为频繁。国际组织的统计资料表明,20世纪70年代以来,全球4~5级强飓风(美洲标准)发生的次数明显增加。
从我国热带气旋登陆时间来看,大部分集中在7月下旬~9月中旬,占总出现次数的 78%,其中8级以上的热带气旋最早出现在5月18日;最晚出现在10月7日,短期内多个热带气旋密集登陆的现象屡有发生,登陆的次数呈增加趋势。同重现期的暴雨与风暴潮也来得更为猛烈,使超标准洪水的发生几率增大。
(2)全球温暖化导致海平面上升的不利影响。国际上11种气候变化模式的预测均表明,未来海平面将呈上升趋势,其中多数模式的模拟结果都显示中国区域的海平面上升将大于全球的平均增幅,上升的幅度具有较大的不确定性,增幅约在0.17~0.89m之间。海平面的持续上升,既加大了风暴潮的危害,又使得沿海城市洪涝的外排能力呈下降趋势。
(3)大城市不断扩张形成日趋明显的“热岛效应”,会进而产生“雨岛效应”。由于城市地区水泥、沥青等所构成的下垫面导热率高,加之空气污染物多, 能吸收较多的太阳能;工厂生产、交通运输以及居民生活都需要燃烧各种燃料,加之空调、冰箱等家电的普及使用,每天都在向外排放大量的热量。另一方面又因建筑物密集,不利于热量扩散,形成高温中心,并由此向外围递减。城市热岛效应使城市年平均气温比郊区高出1℃,甚至更多。
(4)城镇化进程中随着大规模的城市开发建设,城市内不透水面积增加、水体面积减少、地面沉降等下垫面的改变,使得径流形成规律发生变化,即同量级暴雨的产流系数增大,雨水更快向低洼地汇集,使已建排水系统负担加重,标准相对降低。北京市二环内老城区面积约62km,现在城市规划区面积扩大了约12 倍,加上地表硬化使市区径流系数增大一倍,使得城市排水系统不堪重负。尽管北京作为首都排涝系统设计标准与投入资金已高于国内其他城市,但“2004.7.10”、“2006.6.31”、“2011.6.23”几场暴雨,仍形成了严重的积水,导致全城大范围交通瘫痪,造成重大经济损失。
2、城市人口财富愈发集中,水灾影响范围愈加广泛。
在城市规模不断扩大的进程中,人口、资产密度提高,越来越多的人口及财富集中到城市地区。我国的城镇人口由1978年的1.7亿增长至2011年的6.9亿,增长了4倍。同时,资产也快速向城市集中。以北京市为例,1978~2011年期间,城镇固定资产投资由22.6亿元上升至5463.9亿元,增长了241.7倍同时,城市经济类型多元化及其面对水灾的脆弱性也日趋显现。
(1)掌握国民经济命脉的中枢管理机能向大城市高度集中,其高速运转及城市正常秩序的维护对供水、供电、供气、通讯、交通等生命线工程系统及计算机网络系统的依赖程度日益增大,而其安全保障的难度也越来越大,一旦因水灾受损,其影响范围远远超出受淹范围,间接损失可能大大超出直接损失。
(2)城市空间立体化开发,不仅地下商店街、车库、仓库及地铁系统在暴雨洪水袭击下易遭灭顶之灾,而且高层建筑由于生命线系统的瘫痪,损失亦在所难免。同时,在城市中,不仅包括建筑物、家电等有形资产,还包含信息、电子资料等宝贵的无形资产,这些无形资产一旦遭受损失,就会因无法恢复而带来不可估算的损失。
(3) 随着人口经济的发展,城市用水量激增。同时,城市水环境急剧恶化,水质型缺水问题日益突出。因用水量增加水污染而超采地下水的行为,引起大范围地面沉降,加剧洪涝的危害。
(4)随着城市防洪工程体系的发展,一般中小洪水可能不再泛滥成灾,人们的水灾风险意识随之淡漠。然而,一旦发生稀遇的超标准洪水,由于缺乏水灾经验与必要的准备,人们往往难以采取有效的自保互救措施,从而在灾害面前显得更为脆弱。尤其是在幼儿园、小学校、养老院、医院、贫民区等灾害弱者集中的地方,应急响应与承受灾害的能力更为低下。
3、城镇化进程迅猛,经济社会转型带来巨大压力。
由于迅猛的工业化、城镇化进程必然会对区域之间、人与自然之间基于水的脆弱平衡造成无情的冲击,古老的防洪治水问题与水资源短缺、水环境恶化、水土流失加剧等交织一起,也变得更为复杂。而要提高与经济社会发展需求相适应的防洪安全保障标准,所涉及的利害冲突更为尖锐,所面临的制约因素更为苛刻,所需付出的成本更为高昂。
《中国建设信息》:我国城市防洪工作面临的新要求有哪些?
程晓陶:以科学发展观为指导,推进城市防洪体系建设。
(1)充分考虑城市防洪与流域防洪的关系。既要符合流域防洪工作整体要求,又要突出重点和特点;同时,也应考虑流域和区域洪水特点,尽量避免向洪水威胁高风险区发展,既要合理开发利用水土资源,又要给洪水留有必要的出路。(2)要处理好城市总体发展规划与城市防洪排涝规划的关系,促进城市发展与防洪排涝相协调。(3)要处理好当前城市建设与未来城市发展的关系。要根据城市的发展和需求,既要注重城市防洪应急管理,又要注重城市防洪排涝工程建设。(4)要处理好城市防洪排涝工程体系建设与非工程体系建设的关系。既要注重防洪排涝工程体系建设,又要着力完善预报预警和应急措施,不断增强城市防洪排涝综合能力。(5)协调政府主导与社会参与的关系。既要依靠政府组织和投入,又要加强公众的防洪减灾意识,充分发挥公众的积极性。(6)加强统一指挥与部门联动的关系。充分发挥各级防汛抗旱指挥机构的指导和协调作用,又要加强各部门之间、各级政府之间和军地之间的协调联动。
坚持以人为本理念,促进城市防洪普惠于民。
党的十七大报告指出,以人为本是科学发展观的核心。在城市防洪工作实践中,时刻把保障人民群众生命安全放在城市防洪的首位,尽全力避免人员伤亡,尽最大可能减轻洪涝灾害损失。通过城市防洪排涝工程建设和管理为民造福,在实现人水和谐的前提下提高城市及居住其内民众的安全度,舒适度和富裕度,这不仅能够满足民众的近期利益,同时夯实城市可持续发展的基础,也能满足民众的长远利益。在工程建设和管理过中尽最大可能体现公平原则,不能让部分人受益而让另一部分人受损,也不能为追求经济效益而牺牲流域的生态环境,从而牺牲民众的根本利益。
保障城市经济社会发展,要求不断加强防洪支撑力度。由于城市不透水面积增加、径流系数加大,老城区已有防洪排涝设施的能力相对削弱,洪涝风险加重。因此,老城区需要加强防洪排涝系统的改造。同时城市面积不断向防洪排涝标准较低的区域扩张,新城区必然要求提高保护标准。在土地高度开发利用的情况下,防洪安全需求变化的一个重要特点就是区域之间提高防洪安全标准的冲突性增加。新扩张的城市地区要求确保安全,就意味着相邻地区要增加淹没的风险。下游地区要减轻洪水的压力,就意味着上游要承担更大的风险。在水灾损失难以避免的情况下,人们尤其是企业或特种养殖专业户等,期待建立更为可靠的社会化的风险分担与补偿机制,以便能够增强水灾的承受能力与恢复重建能力,这样就需要建立更加完善的风险分担、利益享的保障机制。
防洪启示
《中国建设信息》:近年来,世界各地,无论是发达国家还是发展中国家,都有许多城市遭受了暴雨洪涝的袭击,在全球气候温暖化与高度(或高速)城市化的背景下,如何才能有效抑制水灾风险的增长,保障城市的防洪安全,已成为新世纪中各国反思与探索的重大课题。
程晓陶:愈演愈烈的城市水灾,绝非我国独有的现象,也不仅仅是发展中国家面对的难题。从树立永恒风险观的角度来看,这些实例给了我们如下启示:
(1)不要以为过去没有发生的,今天也不会发生。在目前气候“异常”的阶段,超记录的暴雨洪水完全可能发生。名古屋1891~1999年最大日降雨记录没有超过240mm,但是 2000年最大日降雨量达到了428mm;大马尼拉2009年12小时内降雨达424mm,也打破了当地既往24小时内降雨334mm的最高纪录。
(2)不要以为大洪水发生之后,近期就不会再发生。如台北市1996年贺伯台风引发的水灾号称百年不遇,台北市受淹惨重,灾后反思是防洪标准不足,遂拨巨款按防200年一遇洪水加高堤防、增设泵站;2000年象神台风袭来,台北市再度受淹,当时检讨,是规划中有的防洪工程尚未完工。然而,2001年在新防洪工程体系建成的情况下,台北市因纳莉台风肆虐仍未幸免洪灾,引发了公众极大不满,强烈要求追究水利部门的责任。
(3)不要以为河流上游修建防洪工程之后,就可以消除洪水的威胁。流经布拉格市的伏尔塔瓦河,在干流上几乎首尾相连地修建了8座大中型水库,形成了梯级开发的状态,总库容达到16.78亿m³,其中防洪库容约1亿m³。但是,2002年由于暴雨组合不利,在前期降雨量大,各水库均已蓄水的情况下,又遭遇了强度更大的第二次降雨过程,结果梯级水库如倒多米诺骨牌一般,相继进入紧急泄洪的状态。这种情况下,水库已无力调洪错峰,运行的首要目标转为全力保障大坝安全,避免恶性溃坝事故发生,结果伏尔塔瓦河的洪峰流量比未建水库之前的最大记录还超出了许多,给捷克首都布拉格及下游易北河畔的德国城市带来惨重的损失。
(4)不要以为极端灾害不一定何时再来,就可以拖延防洪工程的达标建设。新奥尔良市位于美国密西西比河入海口处,北濒庞恰特雷恩湖,市内水道纵横,由于长期的地面沉降,全市地势平均低于海平面2m,完全依赖长达563km防潮堤与防洪墙的保护。1965年新奥尔良遭受3级飓风贝奇的袭击,造成74人死亡,当年美国国会通过了防洪法案,授权美国陆军工程兵团修建庞恰特雷恩湖飓风防护工程,预期1978年完工。但项目启动后,联邦、州与地方政府在资金分担比例上长期争论不休,设计方案屡遭环保组织的责难。其间,由于环保组织对陆军工程兵团提起诉讼,美国地方法院于1977年11月责令陆军工程兵团一度停止了堤防系统的修建。受各种因素干扰,项目工期一再拖延,计划完工时间由1978年推迟到2015年,预期费用也由最初预算的0.85亿美元,上升到了7.38亿美元。结果这一1965年批准立项的工程,40年未铸成一剑,到2005年卡特里娜飓风袭来,未能使新奥尔良逃过灭顶之灾的浩劫。
《中国建设信息》:国外城市防洪的成败经验对我国强化城市防洪体系建设有哪些启示?
程晓陶:我国当前快速城镇化进程中面临的治水新问题,发达国家在他们快速发展阶段也不同程度地经历过,同时众多发展中国家今天也正为快速城镇化进程中水灾风险的急剧增长而困扰。虽然各国经济社会发展水平不一,管理模式不同,治水理念与方略也有很大的差异,但是仍能从中提炼出一些成败经验,为我国新时期强化城市防洪体系建设提供有益的启示。
1、以非工程措施推动有利于整体与长远的城市防洪体系建设。
上世纪 40 年代后期起,日本大量人口涌入东京、大阪、名古屋三大都市圈,在快速城市化的浪潮中,也有过先地上、后地下的同样经历。进入 70 年代后,为应对流域快速城市化后洪涝灾害加重的问题,逐步强化了综合治水对策。开始是在修堤、筑坝、疏浚河道提高防洪标准的基础上加大排水系统的建设力度,其后为抑制洪峰流量的增大,并避免洪水风险向更发达区域的转移,又大力发展起洪水分滞、雨水蓄留、渗透等措施。上世纪 90 年代以来,一方面城市的发展对环境治理与生态保护提出了更高的要求,另一方面以中小河流为主发生的城市洪涝灾害暴露了城市抗洪能力的限度和弱点,迫使城市防洪体系向注重防治与减灾全面发展。
实践表明,每项重大措施的出台,日本政府都以制定专项计划的形式加以推动,并制定了相应的融资政策,以立法、行政、经济、科技等非工程手段,促使防洪体系的建设更有利于整体与长远的可持续发展。
2、以城市防洪排涝体系建设为契机促进城市的健康发展。
近年来我国许多大城市逢雨必淹,排水系统与城市发展规模不相适应的矛盾日益突出,于是欧美、日本一些发达国家宽敞庞大的地下排水系统在媒体上倍受追捧。其实,发达国家在其工业化、城市化的初期,也有过深刻的教训。
1848年,伦敦人口达到200万,成为当时世界上最大、人口最多的城市。工业革命之后,伦敦工厂烟囱林立,不仅以“雾都”闻名于世,而且污染严重,垃圾遍地,臭气熏天,整条泰晤士河都在发酵,流淌着褐色的液体。这一年伦敦爆发霍乱,死亡超过14000人。1853年,霍乱卷土重来。一名传染病医生约翰-史劳经过调研,认为霍乱是由水源污染造成的,但市政官员未接受他的观点,依然坚信霍乱是由空气传播,未对水的治理采取什么措施。1856 年,巴瑟杰承担了设计伦敦新下水系统的任务。他最初的设计方案,地下排水系统全长160km,位于地下 3m的深处,需挖掘土方350万吨。但是其方案连续5次被否决。1858年夏天,伦敦市内的臭味达到前所未有的严重程度,国会议员们和有钱人大多逃离了伦敦。伦敦市政当局在巨大的舆论压力下,不得不同意了巴瑟杰的城市排水系统改造方案。1859 年,伦敦地下排水系统改造工程正式动工。1865年,工程终于建成时,实际长度远远超过了设计方案,全长达到2000km。如今,人们行走在伦敦的大街上,虽然觉察不到地下庞大排水系统的存在,但却一直享受着它的恩惠。伦敦市民感念巴瑟杰为现代伦敦建设立下的功劳,为他塑立了一座雕像。
3、高度警惕不利因素的组合,全面增强应对特大洪水的能力。
特大洪水的形成,往往是多重不利因素组合的结果。2011年泰国曼谷市遭受的水灾就是一个典型的案例。(1)前期底水高。2011年3月和5月,泰国降雨量较常年同期平均值偏多277%和45%;(2)遭受台风多,带来雨量大。泰国东北部与北部相继遭受了4个热带风暴与一个台风的袭击,在雨季的后期仍带来大范围的强降雨,而通常年份,只有2至3个热带风暴发生。(3)水库被迫应急泄洪。流域中有三大水库具有较大的防洪功能:Bhumipol, Sirikit 和 Parsak Chonlasit,水库调度对中下游平原与曼谷市有极大的影响。由于2010年降雨显著偏少,各大水库对6月底与8月初袭来的2个热带气旋所产生的上游来水,几乎全部拦蓄下来。而到9月底、10月初,当两个热带气旋与一个台风连续袭来时,水库不得不相继转入了应急泄洪的状态。(4)洪峰10月下旬抵达曼谷时,曼谷湾恰好处于一年中最高潮位期间,高潮位的顶托大大延长了洪水围困曼谷的时间。
本来1995年湄南河发大水,曼谷市受灾惨重,灾后泰国政府邀请日本政府以JECA技术合作项目的方式为其开展湄南河流域综合治水总体规划的研究,研究范围涉及湄南河流域,湄南河三角洲,包括曼谷市为优先治理的对象。研究工作于1996年12月启动,至1999年8月提出了最终的研究报告。不幸的是,1977年亚洲金融危机使泰国经济遭受重创,其后泰国政局长期处于不稳定状态,流域综合治水计划一直处于搁浅状态。
泰国2011年大洪水的教训表明,离开政治局势稳定、经济平稳发展,就谈不上防洪减灾体系的不断强化。一旦遭遇自然因素的不利组合,必然导致重大的水灾损失。显然,全面增强城市应对特大洪水的能力建设,与构建良好的政治、经济、社会环境是密不可分的。同时,为保障城市的防洪安全,也要高度警惕全流域中多重致灾因素的组合,通过防洪工程体系的科学调度运用与高效的应急响应,避免极端不利情况的发生。
4、科学强化应急管理体系,有效减轻城市重大水灾损失。
在城市化进程中,由于流域下垫面状况的改变,加之人为与自然等多种不利因素的组合, 城市遭遇超标准洪水是难以避免的。为了减轻城市受淹的人员伤亡与不利影响,必须不断强化应急管理体系的建设。
捷克过去防洪方面的应急管理体系较弱。接受1997年东部摩拉瓦河流域大洪水的教训之后,加强了灾害应急管理体系的建设,2000年通过了应急管理法与综合救灾法。2002年大水发生后,捷克总理及时主持部长级应急管理会议,宣布灾害的紧急状态,并设立政府的救灾指挥部。主要工作包括组织人员转移、医疗卫生保障、饮用水供应保障等。同时,调用军队设立封锁线,控制通往危险与受限制地区的路口,禁止居民与企业返回高危险区中抢运财物,确保人的生命安全。由于没有常设的防汛组织,捷克法律规定由消防部门承担防汛抢险任务,建立调度与信息中心办公室,及时将洪水信息通知政府、自治体各有关单位,向高风险区居民发出警报。为了保证应急通讯的畅通,捷克为负责应急管理与防灾事务的18000 名政府职员配备了紧急情况下有优先权的专用手机,在战胜水灾中发挥了很大作用。
在捷克应急管理体系的建设中,特别强调了向全社会提供防洪信息的服务。如捷克水文气象所负责全国水文信息的采集,洪水预报与信息发布工作,并建立了专门的网页,从2002年起,有100条较大的河流,可以提供河流的水位、流量。每天的情况在网上都可以查到。2002年大洪水期间,洪水预报与信息发布网页已能直接出现在电视屏幕上。
洪水风险图的制作为应急管理提供了重要的依据。捷克首都布拉格是一座著名的历史文化名城。防汛部门基于1890年洪水重现的情景绘制了城市洪水风险图,表明市中心老城区受淹将十分严重。但是,沿河修建堤防遭到社会的普遍反对,认为破坏了古城的形象。为此,形成了紧急情况下临时搭建活动防洪墙的方案。活动墙高程与实施方案的设定,即以风险图为依据。2002年抗洪中,正如风险图所示的那样,活动防洪墙有效保护了老城区免受洪水的淹没。