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海河“23·7”流域性特大洪水防御启示与对策
——以永定河为例

2024-03-17张志彤

中国水利 2024年3期
关键词:永定河堤防防洪

张志彤

(水利部,100053,北京)

一、流域韧性与流域防洪能力提升

在全球气候变化背景下,水旱灾害趋多趋频趋强趋广,极端性、反常性、复杂性、不确定性显著增强,近年我国局部性、区域性乃至流域性极端暴雨事件时有发生。

流域韧性一般指流域承受、化解和抵御洪涝和干旱灾害的能力,在发生重大灾害时,能够保持主要功能不受大的影响,并能够在灾后迅速恢复。提升流域韧性要求流域具有较高的抗御水旱灾害风险的能力。但防洪工程的规模和标准受到经济社会发展水平和建设资金的制约,仅靠工程措施难以完全防御极端洪水,因此提升流域韧性要求流域具有预判风险、提前干预和治理的能力。流域防洪治理应在降低暴雨洪水冲击力的同时,强化经济社会对洪水的适应性和耐受力,提升应对洪水的韧性,也即除强调工程的防洪作用外,还要求经济社会对洪水风险有较高的承受和化解能力。

流域韧性建设,应聚焦危机应对、风险化解、系统复原,力求流域在应对水旱灾害风险冲击时,能够适度承受、快速分散风险,保持基本机能发挥,灾后迅速恢复正常运转。因此,要达到韧性流域的要求,不仅要加大投入,加强水库、堤防、蓄滞洪区等工程建设,大力提高流域的防洪标准,而且要下大力气加强防洪非工程措施建设,增强全社会的水患意识,完善韧性流域建设的体制、机制和法治,修订防洪规划,强化预报、预警、预演、预案“四预”建设,提高调度决策能力,提高承受、化解、抵御、调节洪水灾害和灾后迅速恢复的能力。

本文以海河“23·7”流域性特大洪水中永定河流域防洪能力建设及提升为例,阐述了提升流域韧性的举措与思考。

二、海河“23·7”流域性特大洪水特点

2023 年7 月28 日—8 月1 日,受台风“杜苏芮”及“卡努”影响,海河发生流域性特大洪水。

1.雨水情总体情况

海河“23·7”流域性特大洪水期间,流域普降大到暴雨,局部出现特大暴雨,流域累积面雨量155.3 mm,降水总量接近500亿m3,其中永定河水系累积面雨量86 mm,降水总量约40亿m3。22条河流发生超警戒水位以上洪水,8条河流发生实测记录以来最大洪水,如大清河、永定河发生特大洪水,子牙河发生大洪水,永定河泛区、小清河分洪区、东淀等8个蓄滞洪区启用。

2.暴雨洪水特点

整个洪水过程具有“三大两高一快”的特点。

(1)雨量大,产流大,洪水量级大

永定河流域北京区域内平均降雨量达470 mm,最大点雨量位于门头沟清水站,过程雨量达1014.5 mm,最大24 小时降雨量622 mm,超过门头沟区多年平均年降雨量。流域降水总量超40亿m3,流域产流量超6亿m3。其中永定河流域北京区域降水总量超16亿m3,产流量超3 亿m3。雁翅水文站8 月1 日7 时洪峰流量1710 m3/s,为1956 年有实测记录以来第一位;三家店拦河闸7 月31 日13 时30 分洪峰流量3500 m3/s,为1939年以来最大;卢沟桥7月31日14时30分洪峰流量4650 m3/s,超过50年一遇洪水标准,为1924年有实测记录以来第二位(详见表1)。

表1 代表性年份三家店、卢沟桥洪峰流量对比

(2)降雨落区重叠度高,径流系数高

7月30日至8月1日,强降雨落区集中在北京市门头沟山区,门头沟区平均降雨量586 mm,超多年平均年降雨量11%。洪水期间,官厅—三家店区间流域径流系数达0.27,其中青白口以上流域径流系数达0.38,远超海河流域多年平均径流系数(0.1~0.16)。

(3)洪水涨势快

三家店拦河闸7 月31 日11 时流量为500 m3/s,至13时30分迅速涨到洪峰流量3500 m3/s,50 分钟后卢沟桥出现洪峰流量4650 m3/s。

三、永定河流域综合治理的重要作用与存在的问题

1.流域治理的重要作用

(1)水库最大限度发挥拦洪错峰作用

本次洪水中,官厅水库累计拦蓄上游洪水7000万m3,消除上游来水对下游造成的冲击;珠窝、落坡岭水库作为永定河官厅山峡河段仅有的两座水库,充分发挥拦蓄功能,削峰率超50%。

首次启用平原段滞洪水库,累计蓄洪量达到7500万m3。洪水期间通过水库调度,分阶段减小下泄洪水流量,最大限度延缓永定河泛区进水,为官厅山峡区间受困列车旅客和下游群众转移、干流错峰创造了条件。

(2)平原段综合治理成果保障防洪安全

永定河综合治理与生态修复实施以来,对河道、堤防进行了大规模治理,全面疏浚骨干河道,扩大了河道行洪断面,加快了洪水下泄速度。强化水域岸线空间管控,腾移河道范围内大量房屋设施、 林木等,保障了行洪通道畅通。此次洪水期间,各类水库无一垮坝,重要堤防无一决口,治理成果作用显现。

洪水期间,洪水行进方向与通过脉冲试验和人工诱导形成的子槽基本一致,对初期洪水发挥了引流作用,行洪过程河势总体稳定,洪水淹没范围并未超出河道管理范围。

(3)泛区充分发挥滞洪作用

此次洪水启用了永定河泛区。卢沟桥洪水下泄之后,固安站的洪峰流量达2250 m3/s,屈家店枢纽最大下泄流量仅245 m3/s,其余近2000 m3/s流量均由永定河泛区调蓄,保障了河道的泄洪安全。在永定河综合治理中,对永定河泛区内主槽进行了清淤疏浚,一定程度上缩小了淹没范围、减少了淹没时间。近几年修建的大量巡河道路及跨河桥梁发挥了救灾通道作用,助力泛区8小时完成15万人安全转移任务。

(4)流域沿线统一协调共担防洪责任

京津冀水系相连,永定河沿线山西、河北、北京、天津等省(直辖市)锚定流域治理管理“四个统一”目标,秉承防汛抗洪“一盘棋”理念,按照上中下游协同治理原则,共同承担防洪责任,整体效能充分发挥。“流域统筹、区域协同、部门联动、政府主导、企业主体、两手发力”治理管理格局发挥重要作用。

2.存在的问题

(1)山区段受山洪影响大,缺少防洪控制性枢纽

从水毁情况看,山洪泥石流和洪水灾害叠加是山区水毁严重的主要原因,洪水造成的经济损失和人员伤亡也主要集中在山区。永定河山峡段缺乏控制性水库,无法有效节制山区段洪水,洪水在不加控制的情况下出山后直接冲击下游区域,威胁沿线区域安全。

(2)平原段堤防仍存在防洪隐患

永定河两岸堤防在建设标准、冲刷防护、防渗处理、突发应急保障、综合利用等方面均存在不足,距离保障首都及沿线地区防洪安全的要求存在明显差距。此次洪水中,大部分堤防受洪水浸泡,平原南段堤防以砂土堤为主,在浸泡后形成一定隐患。

(3)蓄滞洪区管理有待进一步提升

蓄滞洪区是御洪的最后一道防线,永定河泛区在此次洪水中发挥了重要作用,但也暴露出一些问题:蓄滞洪区建设滞后,进退洪设施不完善,分蓄洪水效率不够高,其中泛四区退水时间约为20天,对区内群众生产生活造成较大影响;蓄滞洪区蓄水量较少,泛区平均水深仅0.8 m, 估算蓄滞洪量2.56亿m3,启用代价偏高;蓄滞洪区的智慧化、信息化管理仍未实现,泛区总体上属被动使用,通过堤埝漫溢、扒口、决口等实现分洪。

(4)监测及“四预”能力明显不足

此次洪水暴露出永定河防洪工程体系在监测及预报、预警、预演、预案“四预”能力上存在诸多不足:通信系统稳定性差,如洪水期间部分山区电力、通信中断,严重影响指挥调度和应急救援;气象卫星和测雨雷达、雨量站、水文站组成的雨水情监测预报“三道防线”仍存在短板,覆盖面积不足,对雨情、水情等难以第一时间准确预判;数字孪生流域建设处于起步阶段,水工程联合调度的现代化信息技术支撑不足,流域“一张网 ”建设尚不完备,影响洪水精准监测、预报、预警和调度指挥。

四、启示与建议

永定河流域在海河“23·7”流域性特大洪水防御工作中,既有经验需要总结,也有教训需要吸取,更有启示值得在永定河综合治理和生态修复中加以重视。要按照建设韧性流域的要求,坚持人民至上、生命至上,统筹上下游、左右岸、干支流,科学确定防洪标准,加快推进水库、河道、堤防、蓄滞洪区等组成的流域防洪工程体系建设,加强非工程防洪措施,确保流域防洪安全。

1.及早建设永定河山峡防洪水库

以防洪为主要目标,尽快对永定河山峡段控制性水库建设方案进行深入论证,解决控制性工程不足的问题。官厅水库作为永定河流域关键控制性枢纽,发挥着重要的防洪作用。建议以提升防洪调蓄能力为目标,分期推进水库清淤工程,在逐步恢复水库调洪库容的同时,增强水资源供排水韧性,早日实现水库饮用水水源地功能恢复目标。

2.加强重点河段河道治理和堤防建设

自1993年国务院正式批复海河流域综合规划后,永定河流域堤防标准已30年没有作出调整,随着经济社会的发展,结合此次洪水造成的水毁情况来看,目前部分堤防标准并不能够完全满足保障首都北京、大兴机场等重点地区及建筑的防洪安全要求。建议从国家层面进行通盘考虑,按照现代化堤防标准,全面提升流域重点河段堤防标准,拓宽堤顶防汛抢险通道,加强智慧堤防建设,通过技术手段实现对堤防情况的实时监控,保障首都、大兴机场等重要区域防洪安全。

3.加强泛区现代化建设管理

针对永定河泛区管理滞后、利用效率低的问题,要按照“分得进、蓄得住、排得出、人安全”的思路,统筹上下游、左右岸,强化省级断面部位衔接,提升泛区段主槽行洪能力。科学确定泛区分区运用规模和标准,加强分退水控制口门、泛区围堤和区内安全设施建设,提高泛区蓄滞运用及调度管理能力。建议在保障防洪功能的前提下,结合地下水条件,谋划建设一批地下水库,增强地下水回补的同时,在汛期用于调节雨洪、蓄滞洪水。

4.加强山洪灾害防治

以持续加强山洪灾害防治项目建设为基础,以完善山洪灾害监测预警体系为保障,以高效发挥山洪灾害监测预警系统和群测群防体系作用为重点,全力防范化解山洪灾害风险。加强山洪风险源头管控。牢固树立风险意识,严格落实河道空间管控要求,严禁侵占行洪通道;居民设施以及工厂、矿山、铁路和公路等基础设施布局,应主动规避山洪威胁,已经建在山洪威胁区内的,应当采取防御措施或进行清理整治,消除风险隐患。

5.提高流域“四预”能力

通过数字孪生建设提升永定河流域治理数字化、网络化、智能化水平。着力构建由气象卫星与降雨雷达、雨量站、水文站等构成的“三道防线”,提高水文站、雨量站的防御标准,强化对雨情、水情、工情、险情、灾情等相关信息监测及数据收集分析,提高预测、预报和预警能力。针对极端天气形成应对策略及措施预案,尽可能降低各类隐性风险,从整体上增强应对气候变化和防御水旱灾害的能力,最大限度减轻洪水影响和损失。通过现代技术手段实现对沿线防洪工程和河道的实时监控,通过相关数据的采集, 实时作出判断应对,做到未雨绸缪。

6.提高电力通信等基础设施的防洪标准

要科学确定电力、通信、供水、供气等设施的防洪标准。对骨干电源送出线路、骨干网架及变电站、重要用户配电线路、通信基站、供水供气等重要设施,要在充分论证的基础上,适当提高设防标准。对跨越河道及位于地质灾害易发区的基础设施,包括水文测验设施,也要提高防洪标准。结合城市建设和经济发展,鼓励基础设施高标准防护。

7.修订完善防洪预案

要进一步修订完善永定河各类防洪预案。明确预警等级及启动条件,落实各相关地区和部门工作任务、响应程序和处置措施;明确极端天气条件下各部门预警信息共享和风险会商联动机制,及时启动应急响应;修订洪水调度方案,细化水库、蓄滞洪区调度运用计划,增强调蓄能力,充分发挥拦洪蓄洪和削峰作用;修订防汛抢险救灾预案,进一步落实抢险队伍、物资、设备调度运用和蓄滞洪区、山洪灾害等危险区域人员安置转移避险措施。

8.及时编制流域综合规划和防洪规划

近年,通过开展流域综合治理与生态修复,永定河流域治理成效显著,流动的河、绿色的河、清洁的河、安全的河“四河”目标初步实现。建议结合此次洪水,认真修订完善有关规划,重点做好永定河流域综合规划和防洪规划修编。规划应以防洪为重点,贯彻落实“三个坚持、两个转变”防灾减灾救灾新理念,体现“防重于抢、抢重于救”的思路,关口前移,防患于未然。合理划定防洪区,科学确定防洪标准,加强防洪工程建设,落实各项管理措施;同时要突出生态保护与修复,做到防洪安全达标。永定河流域综合规划原本包含在海河流域综合规划中,是否需要单独制定永定河流域综合规划,包括流域防洪规划,建议进行研究。

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