第三节 防洪与治涝
一、防洪
(一)洪水与洪水灾害
洪水是一种峰高量大、水位急剧上涨的自然现象。洪水一般包括江河洪水、城市暴雨洪水、海滨河口的风暴潮洪水、山洪、凌汛等。就发生的范围、强度、频次、对人类的威胁性而言,中国大部分地区以暴雨洪水为主。天气系统的变化是造成暴雨进而引发洪水的直接原因,而流域下垫面特征和兴修水利工程可间接或直接地影响洪水特征及其特性。洪水的变化具有周期性和随机性。
洪水对环境系统产生了有利或不利影响,即洪水与其存在的环境系统相互作用着。河道适时行洪可以延缓某些地区植被过快地侵占河槽,抑制某些水生植物过度“有害”生长,并为鱼类提供很好的产卵基地;洪水周期性地淹没河流两岸的岸边地带和洪泛区,为陆生植物群落生长提供水源和养料;为动物群落提供很好的觅食、隐蔽和繁衍栖息场所和生活环境;洪水携带泥沙淤积在下游河滩地,造就富饶的冲积平原。
洪水所产生的不利后果对自然环境系统和社会经济系统产生严重冲击,破坏自然生态系统的完整性和稳定性。洪水淹没河滩,突破堤防,淹没农田、房屋,毁坏社会基础设施,造成财产损失和人畜伤亡,对人群健康、文化环境造成破坏性影响,甚至干扰社会的正常运行。由于社会经济的发展,洪水的不利作用或危害已远远超过其有益的一面,洪水灾害成为社会关注的焦点之一。
洪水给人类正常生活、生产活动和发展带来的损失和祸患称为洪灾。
(二)洪水防治
洪水是否成灾,取决于河床及堤防的状况而定。如果河床泄洪能力强,堤防坚固,即使洪水较大,也不会泛滥成灾;反之,若河床浅窄、曲折、泥沙淤塞、堤防残破等,使安全泄量(即在河水不发生漫溢或堤防不发生溃决的前提下,河床所能安全通过的最大流量)变得较小,则遇到一般洪水也有可能漫溢或决堤。所以,洪水成灾是由于洪峰流量超过河床的安全泄量,因而泛滥(或决堤)成灾。由此可见,防洪的主要任务是按照规定的防洪标准,因地制宜地采用恰当的工程措施,以削减洪峰流量,或者加大河床的过水能力,保证安全度汛。防洪措施主要可分为工程措施和非工程措施两大类。
1.工程措施
防洪工程措施或工程防洪系统,一般包括以下几个方面:
(1)增大河道泄洪能力。包括沿河筑堤、整治河道、加宽河床断面、人工截弯取直和消除河滩障碍等工程措施。当防御的洪水标准不高时,这些措施是历史上迄今仍常用的防洪措施,也是流域防洪措施中常常不可缺少的组成部分。这些措施的功能旨在增大河道排泄能力(如加大泄洪流量),但无法控制洪量并加以利用。
(2)拦蓄洪水控制泄量。主要是依靠在防护区上游筑坝建库而形成的多水库防洪工程系统,也是当前流域防洪系统的重要组成部分。水库拦洪蓄水,一可削减下游洪峰洪量,免受洪水威胁,二可蓄洪补枯,提高水资源综合利用水平,是将防洪和兴利相结合的有效工程措施。
(3)分洪、滞洪与蓄洪。分洪、滞洪与蓄洪三种措施的目的都是为了减少某一河段的洪峰流量,使其控制在河床安全泄量以下。分洪是在过水能力不足的河段上游适当修建分洪闸,开挖分洪水道(又称减河),将超过本河段安全泄量的那部分洪水引走。分洪水道有时可兼做航运或灌溉的渠道。滞洪是利用水库、湖泊、洼地等,暂时滞留一部分洪水,以削减洪峰流量[图1-3(a)]。待洪峰一过,再腾空滞洪容积迎接下次洪峰。蓄洪则是蓄留一部分或全部洪水水量,待枯水期供给兴利部门使用[图1-3(b)]。
2.非工程措施
(1)蓄滞洪(行洪)区的土地合理利用。根据自然地理条件,对蓄滞洪(行洪)区土地、生产、产业结构、人民生活居住条件进行全面规划,合理布局,不仅可以直接减轻当地的洪灾损失,而且可取得行洪通畅,减缓下游洪水灾害之利。
图1-3 滞洪与蓄洪
1—入库洪水过程线;2—泄流过程线
(a)滞洪;(b)蓄洪
(2)建立洪水预报和报警系统。洪水预报是根据前期和现时的水文、气象等信息,揭示和预测洪水的发生及其变化过程的应用科学技术。它是防洪非工程措施的重要内容之一,直接为防汛抢险、水资源合理利用与保护、水利工程建设和调度运用管理及工农业的安全生产服务。
设立预报和报警系统,是防御洪水、减少洪灾损失的前哨工作。根据预报可在洪水来临前疏散人口、财物,作好抗洪抢险准备,以避免或减少重大的洪灾损失。
(3)洪水保险。洪水保险不能减少洪水泛滥而造成的洪灾损失,但可将可能的一次性大洪水损失转化为平时缴纳保险金,从而减缓因洪灾引起的经济波动和社会不安等现象。
(4)抗洪抢险。抗洪抢险也是为了减轻洪泛区灾害损失的一种防洪措施。其中包括洪水来临前采取的紧急措施,洪水期中险工抢修和堤防监护,洪水后的清理和救灾(如发生时)善后工作。这项措施要与预报、报警和抢险材料的准备工作等联系在一起。
(5)修建村台、躲水楼、安全台等设施。在低洼的居民区修建村台、躲水楼、安全台等设施,作为居民临时躲水的安全场所,从而保证人身安全和减少财物损失。
(6)水土保持。在河流流域内,开展水土保持工作,增加浅层土壤的蓄水能力,可以延缓地面径流,减轻水土流失,削减河道洪峰洪量和含沙量。这种措施减缓中等雨洪型洪水的作用非常显著,对于高强度的暴雨洪水,虽作用减弱,但仍有减缓洪峰过分集中之效。
3.现代防洪保障体系
工程措施和非工程措施是人们减少洪水灾害的两类不同途径,有时这两类也很难区分。过去,人们将消除洪水灾害寄托于防洪工程,但实践证明,仅仅依靠工程手段不能完全解决洪水灾害问题。非工程措施是工程措施不可缺少的辅助措施。防洪工程措施、非工程措施、生态措施、社会保障措施相协调的防洪体系即现代防洪保障体系,具有明显的综合效果。因此,需要建立现代防洪减灾保障体系,来达到减少洪灾损失、降低洪水风险。具体地说,必须做好以下几方面的工作:
(1)做好全流域的防洪规划,加强防洪工程建设。流域的防洪应从整体出发,做好全流域的防洪规划,正确处理流域干支流、上下游、中心城市以及防洪的局部利益与整体利益的关系;正确处理需要与可能、近期与远景、防洪与兴利等各方面的关系。在整体规划的基础上,加强防洪工程建设,根据国力分期实施,逐步提高防洪标准。
(2)做好防洪预报调度,充分发挥现有防洪措施的作用,加强防洪调度指挥系统的建设。
(3)重视水土保持等生态措施,加强生态环境治理。
(4)重视洪灾保险及社会保障体系的建设。
(5)加强防洪法规建设。
(6)加强宣传教育,提高全民的环境意识及防洪减灾意识。
二、治涝
形成涝灾的因素有以下两点:
(1)因降水集中,地面径流集聚在盆地、平原或沿江沿湖洼地,积水过多或地下水位过高。
(2)积水区排水系统不健全,或因外河外湖洪水顶托倒灌,使积水不能及时排出,或者地下水位不能及时降低。
上述两方面合并起来,就会妨碍农作物的正常生长,以致减产或失收,或者使工矿区、城市淹水而妨碍正常生产和人民正常生活,这就成为涝灾。因此必须治涝。治涝的任务是尽量阻止易涝地区以外的山洪、坡水等向本区汇集,并防御外河、外湖洪水倒灌;健全排水系统,使能及时排除设计暴雨范围内的雨水,并及时降低地下水位;治涝的工程措施主要有修筑围堤和堵支联圩、开渠撇洪和整修排水系统。
1.修筑围堤和堵支联圩
修围堤用以防护洼地,以免外水入侵,所圈围的低洼田地称为圩或垸。有些地区,圩、垸划分过小,港汊交错,不利于防汛,排涝能力也分散、薄弱。最好并小圩为大圩,堵塞小沟支汊,整修和加固外围大堤,并整理排水渠系,以加强防汛排涝能力,称为“堵支联圩”。必须指出,有些河湖滩地,在枯水季节或干旱年份,可以耕种一季农作物,但不宜筑围堤防护。若筑围堤,必然妨碍防洪,有可能导致大范围的洪灾损失,因小失大。若已筑有围堤,应按统一规划,从大局出发,“拆堤还滩”,“废田还湖”。
2.开渠撇洪
开渠即沿山麓开渠,拦截地面径流,引入外河、外湖或水库,不使向圩区汇集。若与修筑围堤配合,常可收良效。并且,撇洪入水库可以扩大水库水源,有利于提高兴利效益。当条件合适时,还可以和灌溉措施中的长藤结瓜水利系统以及水力发电的集水网道式开发方式结合进行。
3.整修排水系统
整修排水系统包括整修排水沟渠栅和水闸,必要时还包括排涝泵站。排水干渠可兼作航运水道,排涝泵站有时也可兼作灌溉泵站使用。
治涝标准由国家统一规定,通常表示为不大于某一频率的暴雨时不成涝灾。