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荷兰洪水风险管理对我国中小河流治理的启示

2023-10-22刘远新叶清华

中国水利 2023年18期
关键词:防洪荷兰洪水

刘远新,刘 博,杨 智,叶清华

(1.水利部水利工程建设司,100053,北京;2.水利部国际经济技术合作交流中心,100038,北京;3.淮河流域水资源保护局淮河水资源保护科学研究所,340300,蚌埠;4.荷兰三角洲研究院,2629 HV,代尔夫特)

荷兰作为地势低洼的欧洲国家,长期致力于防洪减灾,在洪水风险管理领域积累了一定经验,建立了较完善的洪水治理体系,采取了一系列有力举措,在实践中取得了较好成效。梳理国际洪水风险管理理论,对荷兰防洪理念、治理体系、对策措施和经验案例进行分析,可为我国深化中小河流治理及应对洪水风险提供有益的启示和建议,推动我国防洪减灾工作不断向前发展。

一、洪水风险的概念和风险管理

1.洪水风险概念内涵

洪水风险是指发生由洪水造成损失与伤害的可能性。国际联合会防灾委员会(UNDRR)在《防灾战略(2015—2030)》中将洪水风险管理定义为:一种跨部门、综合性的方法,旨在减少洪水对人类和经济社会系统造成的威胁和影响,包括风险识别、评估、减轻、应急响应、恢复和复原等阶段。

洪水风险是由多个要素共同作用引起的,主要包括洪水事件、暴露度、敏感性、自适应能力四个部分,详见图1。

图1 洪水风险要素示意图

2.风险理论研究框架

学术界关于风险理论的研究主要包括:多层次风险管理、可持续风险管理和弹性风险管理。德国社会学家尼克拉斯·卢曼将风险定义为“由决策者引发的出乎意料、小概率、带来危害后果的可能性”。

美国学者罗伯特·希思于2001 年提出了对灾害应急管理具有广泛影响的“4R”理论,即将灾害分解为减缓(Reduction)、准备(Readiness)、响应(Response)和恢复(Recovery)四个阶段,从应急角度复现了灾害管理的全流程。2007 年欧盟发布《洪水指令》,从洪水风险管理的角度构建了“3P”理论框架,即保护(Protection)、预防(Prevention)和准备(Preparedness)。在此基础上,荷兰学者德雷斯·海格尔进一步拓展了洪水风险管理的时间维度,将洪水灾害“恢复”阶段的相关措施提前纳入管理范畴。

随着超标准洪水日益涌现,洪水风险弹性管理逐步成为最具影响力的防洪理念。从内涵上看,洪水弹性主要包括稳健性、适应性和可塑性等三种属性。其中,稳健性(Robustness)是传统的洪水防御策略,即采用防洪工程和技术措施来抵御洪水,其目前仍是防洪工作中最为常见和基础的措施。但是,想达到绝对防洪安全是不切合实际的,大洪水可能随时会超过工程措施防御的极限,因此仍需采取更多非工程措施加以保护。适应性(Adaptability)是指通过综合各方面经验和知识,降低脆弱性、把握时机、顺应环境变化、化解内部压力的能力。洪水易发区的居民需要通过优化空间结构、强化风险防范、实施水资源综合管理等手段,汇集群体的智慧和力量,以提升本地的适应性。可塑性(Transformability)是指通过持续学习和优化提升,将极端事件和灾难转化为重新设计利益相关者和组织架构、体制机制及应对洪水的能力。在洪水风险管理中,稳健性、适应性和可塑性三者相辅相成、缺一不可,其根本思想是从“以工程技术为主导”的被动防御洪水转变为“给洪水以空间和出路”的主动管理洪水,基本策略是进行“风险管理”而非“危害控制”。

二、荷兰洪水管理理念

1.荷兰洪水特征及防洪理念的产生

荷兰位于欧洲大陆西北部,毗邻北海、比利时和德国,地处莱茵河、马斯河、斯海尔德河和埃姆斯河等流经的三角洲地带,国土面积4.15万km2,其中水面面积0.76万km2,海岸线长约450 km。由于地势低洼,约1/4国土低于海平面。自有历史记录以来,荷兰曾发生过上百次洪水。

面对洪水威胁,荷兰人在长期的实践中形成了一套防洪理念和策略。自中世纪开始建设堤坝、水闸,人们通过控制水位来降低洪水影响。最初防洪工程大多基于土木相关经验,17世纪开始大规模修建给排水工程,建成了阿姆斯特丹运河系统;18—19世纪进一步发展现代化排水系统,运用了相对更先进的水闸和堤坝技术。这些工程帮助荷兰人民有效应对了绝大部分洪水威胁。

随着极端天气日渐频繁,雨量、雨强及融雪不断增加。过去60 年,荷兰降水量增加了9%。2023 年3 月,荷兰月平均降水超过100 mm,创下自1906 年有记录以来的最高纪录,预计到2050年,降水量将进一步增长3%~17%。为此,荷兰的防洪法要求,自2017年起,到2050 年全国河流防洪等级都要逐步达到1250 年一遇标准。为此,荷兰计划投入120亿欧元加固堤防。

2.防洪理念的转变

面对与日俱增的洪水风险,荷兰在洪水防御理念上积极转变,逐步从传统的洪水控制向更加灵活的洪水弹性策略转变,从技术防御向综合治理理念转变,从与水争斗向人水共生转变。

一是从洪水控制向洪水弹性转变。荷兰日益采用多层次安全策略,旨在提升整体洪水防御能力。该策略涵盖了河道加固、海堤建设、河岸管理、城市规划和建筑设计等诸多措施,各层次之间相互协调,为应对不同洪水情景提供了多样化的抵御能力。

二是从技术防御向综合治理转变。数百年来,荷兰一直以技术性防御手段为主,如修建堤坝和防浪墙等。随着对洪水风险认识逐渐加深,荷兰人逐渐采取更加综合多样的治理策略,包括河湖水系改善和生态修复等,旨在从源头降低洪水风险,通过建立先进的洪水预报和预警系统,实时监测并及时提供准确的洪水预警信息,可使政府和居民果断决策并采取应对措施,最大限度地降低损失。通过教育、培训和沟通,构建更加紧密的社区合作网络,使整个社会在洪水应对方面更加有准备和韧性。

三是从与水争斗向人水共生转变。自20 世纪90年代遭遇大洪水之后,荷兰深刻吸取教训,认识到单纯依赖加高堤防等工程手段与水斗争,无法彻底解决防洪问题,从而转向了人水共生的理念。过去被洪水淹没的城镇和农田实质上就是滩地,上游来水无法控制,简单加高防洪堤并不能确保绝对安全,堤防越高,溃决造成的损失就越惨重。因此,荷兰逐渐更加重视自然修复和发挥生态系统的服务功能,通过恢复湿地、沼泽和沿岸的自然生态系统,实现水文调节、洪水缓冲和水质净化等功能,同时提高生态多样性。

另外,荷兰还通过对河流湖泊的综合管理来降低洪水风险,包括河道疏浚、湖泊水位管理、流量控制调节以及生态恢复措施等。这些综合措施都能有效增强蓄滞洪能力,使水流具有更加自然的延展性,从而有效减少洪水的不利影响。

三、荷兰洪水风险管理的实践经验

1.防洪治理体系

荷兰防洪的任务职责由国家、省级和地市三级水利部门共同承担。其中,基础设施与水管理部是荷兰政府的水行政主管部门,负责制定、协调和实施全国范围内的防洪策略、规划和投资。国家水利局作为基础设施与水管理部的下属执行机构,负责规划、建设和维护重要水利设施,包括堤坝、水闸、泵站和运河等,同时负责洪水预警、水位和水质监测等工作。地方政府和水董事会在空间规划、利益代表以及与公众沟通方面发挥着重要作用,详见图2。

图2 荷兰防洪管理体制框架

百年来,荷兰花费巨资、分阶段修建了上千座大型防洪设施和海岸工程,构建了较为完善的防洪工程体系,并定期进行维护。其中,防洪堤、挡潮闸和排水渠是最主要的工程形式。

防洪堤通常采用土石坝和混凝土结构建造,沿海岸、河岸线延伸,保护居民和土地免受洪水侵袭。为确保可靠性和稳定性,相关部门严格进行工程设计和监测,定期检查和维护,以防止潜在渗漏和破损。

挡潮闸主要用于抵御北海风暴潮和潮汐引发的洪水。荷兰最大的可移动挡潮闸是马仕朗特挡潮闸,由两个长达210 m的巨大移动门组成。挡潮闸的维护是一项长期持续的工作,所需费用因工程规模、结构和使用寿命而异,包括人工、材料、设备和技术等方面,通常由荷兰中央政府、地方政府、各级水利部门和地方水董事会承担。

此外,荷兰还高度重视设计和维护排水系统,包括天然河道、人工运河、排水管网等。其中,阿夫鲁戴克拦海大堤是荷兰排水系统的核心工程,于1932年竣工,全长32 km,高约7~8 m,连接北海和艾瑟尔湖,兼具防洪和排水功能。

2.防洪先进技术

(1)洪水智能监测系统

近年随着数字孪生技术发展,荷兰建立了智能洪水监测系统,通过实时数据收集、传输和分析,有效监测洪水,及时发出警报,以便紧急应对。荷兰国家水利局在全国范围内部署了数十种传感器和监测设备,用于监测河道水位、降水量、土壤湿度等指标。这些数据通过先进通信技术传输到荷兰水管理中心,用于实时分析和预测洪水风险。

(2)洪水模拟预报系统

荷兰在水利信息化、数字化方面起步较早,通过数十年时间研发了多种先进的防洪软件和模型系统。其中,Delft-FEWS是由荷兰三角洲研究院开发的洪水早期预警系统,它整合了实时水文数据、气象数据和地理信息系统数据,用于监测洪水、预测水位变化并提供实时洪水预警。此外,还有Delft3D、D-GEO、SOBEK等百余种软件,可以模拟河流、河口、湖泊和城市排水系统的水流和水质变化,帮助分析洪水风险并制定相应的管理策略。

(3)移动式防洪挡水墙

为抵挡突如其来的洪水灾害,荷兰还研发了一种“防洪神器”——移动式防洪挡水墙,并将其作为灵活高效的防洪技术,用于快速建立临时防洪屏障,保护城市和农田免受侵袭。该墙体由聚乙烯等耐用合成材料构成,具有轻便、耐用、防水等特性,适用于短时间搭建。该设施通常采用模块化设计,可灵活组装和调整,同时配备了支架和固定结构,以确保其在洪水冲击下依然安全、稳定。

3.风险管理策略

荷兰政府于2009 年发布洪水风险管理策略(FRMS),旨在降低洪水灾害风险,保护人民生命财产和生态环境免遭破坏,其措施主要包括五个方面:一是洪水预防,旨在通过空间规划和土地政策,限制洪水风险区内的人类活动,让人们远离洪水;二是洪水抵御,旨在利用堤坝、闸堰等基础设施,提高现有河道渠系泄洪能力,增加蓄滞洪空间,让洪水远离人群;三是洪水消纳,通过在洪水易发区和受灾脆弱区建造防洪隔间和防洪建筑,以减轻灾害造成的后果;四是洪水应急,是指通过为洪水事件提前做好准备,包括开发洪水预警系统、制定灾害管理和疏散计划以及在洪水发生时进行有效管理,均可减轻洪水后果;五是灾后恢复,制定计划,利用政府补偿或基金保险理赔重建,详见表1。

表1 荷兰洪水风险管理策略

4.编制洪水风险图

编制洪水风险图是对可能发生的超标准洪水演进路线、到达时间、淹没水深、淹没范围及流速大小等过程特征进行预测,以标示洪泛区内各处受洪水灾害危险程度的一种重要防洪非工程措施。

荷兰的水法综合考虑海潮、河流泛滥等多种灾害成因、基于成本—效益分析对全国不同地区的防洪标准做出了明确规定。根据荷兰水法要求,荷兰基础设施与水管理部于2006年开始编制洪水风险图,其主要目标:一是为城市规划和工业部门提供洪水风险信息;二是增强居民的洪水风险意识,鼓励居民自发采取行动减少损失;三是为决策部门制定防洪减灾措施和组织群众转移疏散提供决策依据。

5.“还地于河”

为创造更多的河道和湿地空间,大幅度提升洪水下泄能力,荷兰于21 世纪初提出“还地于河”(Room for the River)理念,并于2007—2018 年累计投入约22 亿欧元,在34 个区域实施了包括筑堤、除圩、疏浚和加深行洪河道、清除障碍物等一系列措施(表2),涉及人口近400万。

表2 “还地于河”项目工程措施

按照综合弹性防洪风险治理框架,“还地于河”项目从过去的“垂直、自上而下管理”转变为“平等、广泛参与治理”,吸引了众多利益相关者踊跃参与。该项目最终实现了两个目标:一是有效提高了河道的行洪能力,在不加高堤防的前提下,莱茵河支流过流能力从15 000 m3/s提高到了16 000 m3/s,达到历史最大洪峰要求;默兹河的过流能力也从3300 m3/s提高到了3800 m3/s。二是显著提升了空间规划质量,通过统筹水资源、水生态、水文化三方面价值,提高了水生态服务价值,丰富了水文化内涵。同时,实施基于自然修复理念的工程建设,保护土地免遭淹没,永久增加河流空间。

四、对我国中小河流治理的启示和建议

荷兰的国情水情与我国差异较大,治水理念虽有相似之处,但做法并不能简单效仿。其推进洪水风险管理的进程,可为我国中小河流治理提供启示。

总体上看,中小河流洪水风险管理不仅是政府部门的责任,更需要全社会的共同努力。荷兰基于气候情景分析,持续开展洪水灾害的研究和规划;每12年对堤防的防洪标准进行一轮评估,并编制新的洪水风险图,以提高民众的应急疏散能力;探索洪水保险制度。

从近年洪涝灾害暴露出的问题来看,中小河流仍是我国防洪体系中的明显短板和薄弱环节,治理不系统、不平衡、不充分的问题仍然存在。一些河段尚未实施治理,尚不能满足人民群众对美好生活的向往和对水安全保障的迫切需要。对此,我们要坚持以防为主,加强系统治理,着力防范化解中小河流洪水风险。我国中小河流治理应按照“共建共治共享”的理念,积极适应气候变化和经济社会发展,构建政府主导、社会参与、群众监督的中小河流堤防建设和维护体系。2009年以来,全国流域面积200~3000 km2的中小河流经过多批次规划治理,实施堤防建设、护岸护坡和清淤疏浚,中小河流防汛抗洪能力和防灾减灾能力得到明显提升,河流沿线的重要城镇、耕地和基础设施等均得到有效保护,洪涝灾害风险明显降低,河流生态环境持续改善,取得显著社会效益、经济效益和生态效益。

近年,受全球气候变化和人类活动影响,水旱灾害的突发性、异常性、不确定性更为突出。中小河流洪水已成为严重威胁人民群众生命财产安全的重大风险隐患。

1.转变观念,着力综合防范洪水风险

尽管荷兰防洪体系完善、雨洪监测系统先进,但依然认为难以预防洪水灾害,仍需要“与洪水共存”。我国中小河流治理要坚持以流域为单元,统筹干支流、上下游、左右岸,编制中小河流治理总体方案,加快补齐中小河流防洪工程体系短板,加强防洪体制机制法治建设,提升“四预”能力,加强河湖管理,规范蓄滞洪区、洪泛区开发建设活动,提出洪水风险社会消化机制,增强中小河流洪水风险治理的弹性。

2.科技引领,加快推动数字治理

荷兰将遥感数据和数智模型相结合,研发智能信息收集、数据处理共享云平台,充分利用大数据和互联网实现全国河流和滨海堤防监测、灾害风险预警、雨洪调蓄、生态环境监控等多功能集成应用,能够实时精准进行河流水位监测、预报和调度。我国中小河流治理需同步建设雨水情监测预报系统,建设统一共享开放的中小河流堤防监测、水旱灾害预警、雨洪调蓄等多功能一体化平台,实现河流水位监测、预报和调度,提高中小河流防洪现代化水平。

3.因地制宜,合理选择治理措施

荷兰结合洪水风险研究成果,按照安全区域的防洪风险等级、空间规划和经济社会发展需要,合理选择治理模式,确保每个河段实现规划下泄流量。我国中小河流治理应积极运用全国水旱灾害风险普查成果,根据有保护对象的山区中小河流洪水淹没图、全国洪水风险区划图和防治区划图、洪水影响人口和GDP风险区划图,以流域为单元,结合防洪规划、空间规划和经济社会发展规划,因地制宜,根据山区、平原河流的不同情势,按照“蓄、防、疏、滞、排”的不同需要,合理精准选择治理模式(表3)。

表3 中小河流治理模式

4.综合施策,同步开展生态修复

荷兰“还地于河”项目不仅提高了河道防洪、行洪能力,还为水生生物留足繁衍空间,增强了河流系统生物多样性。我国中小河流治理在确保河道防洪工程结构安全的同时,应注重生态修复和保护,尽量保持河道蜿蜒、急流缓流相间的自然形态,保护自然深潭浅滩和泛洪漫滩。在河道治理过程中采用生态工程方法,尽可能减少人为干预,用生态手段、天然材料、透水材料对河道进行生态修复,将防洪减灾与生态保护结合起来,建立中小河流治理自然化、生态化设计技术体系和“知识库”。

5.多方参与,推动实现全社会治理

借鉴荷兰多方参与的实践,推进我国中小河流防洪治理社会化。首先,要着重强化管理体制和机制,落实地方的主体责任,建立健全跨部门协调机制,确保治理过程协调有序。其次,在勘察设计质量技术管理、建设管理制度以及工程验收管护制度方面,应积极创新建管模式,建优建强项目法人,选择具备相应资质的设计、施工、监理等单位,健全质量和安全管理体系,及时竣工验收,建立工程管护长效机制,保障中小河流“治理一条,成效一条”。再次,加大公众参与力度,提高公众的应急减灾意识和疏散能力,加强监督评价及数据共享是推动治理进程的关键。人员培训和跨学科合作、信息化建设有助于提升治理能力、传播普及治理知识。通过多方参与和综合施策,推动中小河流社会化治理取得实质性进展,以达到更可持续的治理效果。

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