(1)信息采集系统
在山丘区建立了自动雨量 监测站 1167 处、多要素自动雨 量监测站 211 处、自动水位监 测站 70 处、简易雨量监测站12977 处,实现了山洪灾害重点防治区内平均 40 平方千米一处自动雨量站,每个重点防御村一个简易雨量站的目标。
(2)监测预警平台
建立了79个山洪灾害防御县的计算机网络系统及异地防汛会商视频会议系统,以及29个重点县的413个乡级异地防汛会商视频会议系统,实现了省、市、县、乡四级 计算机网络系统和异地防汛会商视频会议系统的互联互通;同时,部署了省及12市、79县的山洪灾害监测预警软件,实时监测雨水情信息,及时向乡村群众发布山洪预警。
(3)预警发布系统
建立了省级山洪灾害预警短信平台,在县、乡、村配备了 1311 套县乡预警传真群 发设备、15256 套乡村预警语音广播、17463 套乡村手摇报警器和 9098 个铜锣,基本 实现了预警信息重点防治区全覆盖。
河南省山洪灾害监测预警系统通过对山洪灾害防治区内的雨、水情信息实时监测,及时向受山洪威胁地区发布预警信息,实现了“监测到点、预警到人”,能够及时转 移受威胁群众,尽最大能力保障人民生命财产安全。
一、洪水的资源特性洪水的资源特性指洪水所具备的提供水土资源、生态环境资源的属性。
在人类文明尚未形成之前,河道洪水不受人类的干预,自然泛滥时洪水携带的大量泥沙、养分和物种广泛落淤繁衍于流域中下游,形成了广袤、肥沃、物种繁多的流域中下游平原和大面积沿河湿地。得益于这一资源,人类文明得以发足、扩张和进步。
随着人类文明的形成与发展,洪水在提供资源的同时,也给生命和生产构成威胁,造成损失。人类为了发展,建堤防洪、与水争地在所难免,在减轻灾害的同时,也遏制了洪水资源特性的发挥。进入工业社会之前,人类控制洪水的能力有限,所能保护的仅是占流域很小部分的居住地与耕地,由于防洪能力低下,受保护的耕地时常被淹,防洪工程对洪水资源特性的影响不大。
防洪工程技术发展到今日,控制洪水能力空前提高,制约了洪水资源特性的发挥。例如,流域中下游平原河道因高大堤防的修建,致使原有千百年来形成的生态与环境资源十分丰富的湿地大面积萎缩,在一些流域甚至已不复存在;在北方一些流域由于洪水泛滥机会锐减,平原地下水补给的一项重要来源趋于中断;洪水所携带的大量养分,或被上游水库截留,或直接输送入海,失去了滋养洪泛区的土地和湿地的功能。
防洪和洪水的资源特性的发挥是一对矛盾,在没有洪水利用措施的情况下,防洪标准与洪水资源特性发挥的几率成反比。
在没有防洪工程或防洪标准低下的地区,通常,洪水给人类造成的灾害远大于洪水所提供的资源利益,较高标准的防洪工程则为洪水的安全利用提供了条件。
二、洪水利用与洪水资源化
(一)洪水资源化的历史
洪水资源化,自古有之。利用于军事上以水代兵,屡见不鲜,最早一次记载是在公元前359年,当时楚国曾决黄河南岸大堤借助洪水攻城淹军,直到蒋介石决花园口,放黄河洪水阻挡日军,这种手段仍在运用。
战国时期李冰父子兴建都江堰是古代利用洪水的典范。洪水利用的同时,由于消减了河道的洪水流量,因此,洪水利用工程兼有兴利与防洪的双重功效。
从明代起,在黄河上有引导地利用洪水,束水攻沙、分洪淤滩的治河方略形成,认为“以人治河,不若以河治河也。夫河性急,借其性而役其力,则浅可深,治在吾掌耳(引自《中国水利史稿》)”,办法是“如欲深北,则南其堤而北自深;如欲深南,则北其堤而南自深;如欲深中,则南北堤两束之,冲中间焉,而中自深(出处同上)”如要淤滩固堤,则将此法“反而用之”。到清康熙年间,经靳辅、陈潢在明潘季驯治河基础上的发展与完善,黄河上形成了以缕堤束水攻沙,遥堤防洪,结合隔堤、滚水坝、减水坝(闸)的有控制的利用洪水刷槽淤滩的治河防洪体系。这一防洪方略至今仍在沿用。
海河流域在近代也曾进行过洪水利用的实践。1927年永定河大洪水后,大量泥沙流入海河干流,造成河床有数处淤高至大沽零点,泄洪及航运受到极大影响。1929年将永定河的洪水导入北运河以东的低洼地带,使停滞落淤,泥沙沉淀后的清水,泄入金钟河,以减轻干流淤积,同时又使洼地淤高,形成淀北放淤区,使十万余亩的碱地贫田变成沃壤。
1932~1939年8年间,永定河向淀北放淤区放淤11次,向淀南放淤4次。淀南和淀北的淤积量分别为8,142万m3和1,116万m3,合计为9,258万m3。淀内地面(759km2)一般淤高1~2m,减轻了海河干流淤积,维持了海流干流的泄洪及航运功能。
民国期间,据35年资料统计,在桑干河上的大同、阳高、朔县、应县、天镇、山阴等地共建有放淤减洪工程35处,淤灌面积达200多万亩。这不仅减少了永定河上游的来沙量,还减削了洪水。
民国李仪祉先生曾著《沟洫》、《利用洪水与蓄水地下》等文,专论洪水利用和洪水资源化,认为北方地区历来苦于干旱,丰欠不保,而每逢大雨,则河流陡涨,较平时水量大数倍、十数倍、数十倍不止,任其顺河道直泻大海,殊为可惜;若洪水破堤而出,无所约束,危害更大。平原地区若经营沟洫,其利有五:①减少涝灾;②减少水土流失;③蓄水于地下,以备旱时利用;④引河道洪水和养分入田间,或回灌地下;⑤大洪水时,有引导地分杀水势,减轻洪水威胁或洪水灾害。文中还对沟洫的规制、建设、管理维护及效益作了较详细的论述。由于当时防洪标准低下,控制引导洪水的能力不强,大规模经营沟洫体系尚无条件,而到现代,技术的发展使得人类有能力修建高坝大库防洪兴利,大量抽取地下水用于生产与生活,李仪祉所提倡的沟洫体系并未得到广泛施行。
(二)国外对防洪与洪水利用关系的认识与调整
洪水在提供资源的同时,也对人类文明的成果造成了灾害,成为制约经济发展的自然因素之一。进入工业化和现代文明时期,洪水灾害影响加剧,限于对资源与生态环境的认识水平和对人类改造自然、利用自然能力的充分自信,针对洪水及其负面影响,世界各国相继开展了以控制洪水为目标的大规模的防洪工程建设。
美国是进入现代文明最早的国家之一,也是受洪水灾害影响最大的国家之一。为消除洪水灾害的影响,美国政府自19世纪中叶起大规模介入防洪事业。19世纪60年代,美国陆军工程兵团提议沿密西西比河两岸大规模修建堤防,以改善航运和控制洪水。这种唯堤论(levees only),即将洪水束缚于两堤之间,成为美国当时大江大河主要的防洪方略。到20世纪初期,密西西比河两岸布满了联邦设计并投资建设的堤防体系。
1927年密西西比河下游发生大洪水,淹没土地约2万平方英里(约合518万公顷),70万人背井离乡,200多人死亡,13.5万座建筑物倒塌或损坏,为美国最严重的洪水之一。这促使1928年的密西西比河下游防洪法的迅速出台。该防洪法授权修建水库大坝、整治河道、设置滞洪区、开辟泄洪道控制洪水,结束了唯堤政策。另一方面,在1927年以前,美国政府认为防洪主要是地方政府的责任,1928年之后,防洪政策发生了重大转变:“控制”洪水成为国家政策问题及联邦政府责任。
30年代的大洪水促使一些人(吉尔伯特·怀特为其代表)开始从一个全新的视角对洪水灾害进行研究,倡导防洪工程的建设应考虑洪水风险,应辅之以土地利用管理、预报与预警系统和洪水保险,以适合当地的地理和经济环境。这种多元化的管理思路体现在1968年的国家洪水保险法与国家洪水保险计划(NFIP)当中,构成了国家防洪政策和防洪安全保障体系的核心部分:“非工程”的基于风险理论的洪泛区管理和洪水保险。这种防洪策略虽并未明确考虑洪水资源的利用,但由于放弃了单纯依赖工程控制洪水的观念,客观上为洪水资源特性的发挥提供了条件。
随着人们对洪水及其环境及生态作用的认识不断加深,美国1993年大水之后,在人烟稀少、资产密度较低的高风险区没有对水毁堤防加固或重建,让洪水迂回滞留于曾经被堤防保护的土地中,既利用了洪水的生态环境功能,同时减轻了其它重要地区的防洪压力。1995出台的全国洪泛区综合管理计划中更将恢复洪水高风险区的生态环境功能作为未来30年洪泛区管理的四大目标之一。
日本自60年代起,力图实现“安全确保”的防洪方略,经过30多年的经营,建立起了较高标准的防洪工程体系,近来认识到通过防洪工程确保安全既不可能也不经济,防洪观念转变为以一定防洪标准下的“风险选择”策略。在利用洪水方面采取了雨洪就地消化,洪水资源化利用,在原渠道化的河道上人为造滩、营造湿地、培育水生物种以求形成类似于自然状态的“多自然河川”等措施。
(三)海河流域洪水利用设想
中国于50年代起,在各大流域开始了大规模的整治,控制洪水成为流域治理的主要目标。目前,全国水库已达8.6万座,平原河道几乎尽受堤防约束,常遇洪水得到控制,与此同时,防洪工程的负面影响也渐次凸现,在海河流域表现得尤为突出。
海河流域经50年代和1963年大水后的数十年防洪工程体系建设,水库已可控制山区径流的80%以上,海河流域整体可防御50年一遇洪水。进入70年代,流域下游平原原有的大面积洼淀湿地迅速萎缩消失。上游径流的拦截,致使下游河道普遍断流,用水主要依赖于地下水。起初,地下水位较高,储藏量丰富,清洁卫生,就地采用,便利经济,不仅可满足生产生活之用,而且灌溉面积不断增加。同时,伴随地下水位逐渐降低,大面积盐碱地得以改良,成为高产稳产良田。70~80年代,海河流域处于枯水期,中下游平原外无洪水威胁,内有地下水供给,一片升平景象。然而,随着经济发展和人口增加,用水量随之剧增,浅层地下水已不敷使用,机井普遍深入难以再生的深层地下水。海河流域原本降水不足,加之地下水告罄,水资源短缺年甚一年,直接威胁到流域的可持续发展。与此同时,因河道断流和水资源不足引致的生态环境和社会问题日趋严重,工业和生活废水长期滞留于业已断流的河道之内,污染物日积月累,向地下渗透;农业灌溉大量使用河道内废水,使污染向土地与食物中扩散;河道断流和湿地消失,使依赖于此的生物灭绝,流域长期形成的生物链于此中断。目前对此虽未作专门研究,但可以预见,其生态环境影响将是深刻和长远的,甚至不可逆转。
海河流域降水年际变化很大,丰水年降水量可达700mm以上,枯水年不到400mm。丰水年时,暴雨洪水造成流域大面积淹没和巨大损失,排之惟恐不及;而遇枯水年,则旱情严重,苦于无水可用。
60年代前,海河流域水资源短缺和生态环境问题尚不突出,当时由于防洪能力低下,洪水对流域发展和生命财产的危害最大,为流域治理的主要目标,防洪工程按“以排为主”的方针规划,以图将洪水尽数排泄入海,免除洪水灾害。时隔不足20年,流域情况发生巨变,防洪能力已大幅度提高,水资源短缺和生态环境恶化已严重威胁到流域的可持续发展,洪水问题纵使不可忽视,也只是短期的影响,对北方干旱缺水的地区,洪水的发生还有改善生态环境、缓解水资源短缺的功效。
1996年海河流域发生了自1963年大水以来的最大洪水,虽然洪水量级远不及63年,洪水仍造成了巨大损失。此次洪水在演进和泛滥过程中,出现了前所未有的景象:地表径流沿程大量损失,洪水演进到下游,远小于预估的量级,到达时间也明显延迟。由于地下水的超采,地表吸纳径流的能力和地下的蓄水能力剧增,据洪水过后估计,径流系数仅为1963年大水期间的一半,为0.24,渗入地下的水量达80亿m3之多,平原地区地下水位平均埋深比汛前上升了2.02m,比上年同期上升0.84m,补大于采。另外,洪水冲涤了流域内多年存积的废渣、废水等污染物,使环境景观得到较大的改善。96年之后,河北省农业连续3年大丰收,这与96年大水后地下水得到大量补充,缺水矛盾得到缓解不无关系。
海河流域50~60年代为丰水期,70年代为丰枯过度期,80~90年代为枯水期。据预测,21世纪初,将再次进入丰水期,如何抓住机遇,在防洪的同时,采取有效措施,充分利用洪水的资源特性,缓解流域水资源短缺和生态环境恶化等问题,对流域可持续发展具有重大意义。
历史上,由于流域防洪工程体系尚未建成,常遇洪水也难防御,洪水利用和洪水资源化无从谈起,虽然现有较高标准的防洪体系对洪水生态和资源特性的发挥有影响,但由于其基本可以保证重要地区的安全,并有较高的调度控制洪水能力,从而为洪水的安全合理利用提供了条件。
针对海河流域的现状,笔者建议洪水利用和洪水资源化从以下几个方面展开。
①在充分论证的基础上,提高水库汛限水位或蓄洪水位,多蓄洪水。海河流域的水库主要是在50~60年代大规模群众兴修水利运动中建成的,存在质量和保坝标准不高等问题。经80年代以来的不断除险加固,大部分水库已达部颁标准,经“96·8”洪水的考验,提高某些水库的汛限水位,甚至超蓄洪水是可行的。至于汛限水位和防洪库容提高到什么程度,需在充分论证的基础上确定。
②在洪水发生时,利用洪水前峰,清洗河道污染物。近20年来海河流域处于枯水期,又值社会经济高速发展阶段,用水量急剧增加,许多河道断流,大量未经处理的生产与生活废弃物长期滞留于河道之内,造成严重污染。“96·8”洪水后,由于洪水的清洗与稀释自净作用,受洪水影响水系,水质普遍得到明显改善,洪水的环境效益显著。洪水利用不仅需发挥其改善环境的功效,还要发挥其弥补水资源不足和修复流域生态的特性,因此不宜将一场洪水尽数排放入海,原则上应以洪水前峰的水量清洗河道,改善环境,而尽量利用其余部分补充水资源,修复流域生态。清洗河道,改善环境所需的洪水量,建议由水利部门与环境保护部门合作开展专题研究确定。
③建设洪水利用工程,引洪水于田间,回灌地下水。“96·8”洪水使海河流域地下水得到82亿m3的补充,比多年平均增加一倍左右,除河道、滞洪洼淀、当地降雨下渗外,洪水漫流淹没虽造成较大损失,亦补充了相当数量的地下水。1996年流域平均降水量为600mm,统计1956~1998年43年间的年均降水量,大于600mm的年份有10年,丰水期的1956~1970年的15年间,年均降水量大于600mm的年份有5年,大于700mm的年份更有3年。在流域现状下,粗略估计年均降雨量大于600mm时,地下水补充量级为80亿m3以上,大于700mm时,地下水补充量级为150亿m3以上(据河北省防办94年所作的“63·8”暴雨重演研究,流域河北省境内补充地下水量即达146 m3,当年降雨量为673mm)。为充分利用洪水资源,回灌补充地下水,可借鉴李仪祉先生所设计的洪水利用沟洫体系,结合分洪闸门、滚水坝、滞洪洼淀等工程,引导洪水于广大平原地区纵横交错的沟洫内,可望使地下水补给量进一步增加,其五个方面的主要功效如前所述。
④恢复部分洼淀。70年代以前,海河流域洼淀星罗棋布,既是调蓄洪水的场所,也是流域长期形成的自然生态环境的重要组成部分。70年代以后,由于流域进入枯水期,且流域用水量剧增,除个别洼淀外,相继干涸,成为农业生产用地,洼淀生态环境功能基本丧失,调蓄洪水的作用也有较大程度降低。因常年蓄水洼淀既有改善生态环境、调蓄洪水的功效,又有供水、水产养殖和旅游等效益,与作为农业用地相比,可能更为有利。考虑到流域将会再次进入丰水期并且南水北调工程即将实施,建议在有条件(例如,上有调节水库或靠近南水北调干渠,生态环境改善功能较强,调蓄洪水效果较好,移民较易安置)的洼淀开展洼淀蓄水的前期准备,包括进行移民安置规划、蓄水工程建设与完善,制定与水有关产业培植计划等工作,一旦进入丰水期,则有计划地相机蓄水,恢复并维持洼淀水域,实现由干淀向蓄水洼淀的平稳过渡。
⑤利用流域河网的调蓄功能,使洪水在平原区滞留更长的时间。经过大规模的防洪工程建设,海河流域已形成了几个既有各自入海通道,又有内陆河道连接的相对独立的水系,在大洪水时可分别排洪入海,而在中小洪水时则可通过河网的调度相对集中地入海,使洪水在平原地区滞留时间增加,更多地回灌地下水,结合以上③④所述的措施,达到充分利用洪水的目的。
三、结论
洪水资源化自古有之,在防洪能力较低的时期,洪水利用只是局部零星的。随着人类控制洪水能力的提高、对水资源需求量的增加和对生态环境问题的关注,较大规模安全合理地利用洪水不仅可能,而且急需。洪水利用和洪水资源化在水资源相对紧缺的北方地区显得尤为重要。因对洪水利用与洪水资源化问题近来才着手研究,文中针对海河流域提出的充分利用现有水库河道蓄滞洪水、利用洪水前锋清洗污染、引洪水于田间、恢复洼淀等洪水利用建议,尚嫌粗浅,供参考。
(
欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
评论列表(0条)