由于水利工程发生安全事故后所造成的损失是十分巨大的,特别是水库防洪工程尤其如此。所以,往往要求工程被破坏的风险率极小,换言之,要求设防的洪水频率极小,如洪水重现期为百年一遇(洪水频率P=1%)、千年一遇(洪水频率P=0.1%)、甚至万年一遇(洪水频率P=0.01%)等。然而,目前洪水设计中通常采用的频率分析计算方法,精度不高,尤其是罕见的特大洪水其误差可达100%,甚至更大,亦就动摇了进行经济合理分析与比较的基础。另一方面,防洪安全事故是非常稀遇的小概率事件,必须采用1万甚至100万计的洪水资料进行计算,才能比较可靠地估算,出防洪后果的可能性,实际上这是不可能做到的。即使依赖于人工生成的洪水资料系列,由于目前还没有可供实用的多维洪水流域模型作为人工系列的生成工具,仍然无法得到或满足供洪水设计所需要的资料系列。此外,在直接的效益计算中,如人员伤亡的经济价值估算以及间接地洪灾损失估算,也存在着巨大的实际困难。在国外,成本(投资)与效益分析也只是偶尔用于事故风险率较高、洪灾损失较轻、人员伤亡风险甚微的防洪安全设计中,如城市雨洪排水、桥涵工程等。
因此,投资与效益分析的实际操作受到了严酷的限制,所以在防洪安全设计工作中,仍然只得采用统一规定的设计标准,作为防洪设计方案的选用,并以防御该标准洪水作为确定工程规模的依据。根据我国实际情况,1994年国家已经颁布了GB50201-94《中华人民共和国防洪标准》,制定有相应的设计标准作为强制性国家标准,可供查用。实际工作中,防护区或防护目标的防洪标准可根据防护对象的重要性进行选择,防洪工程本身安全的防洪标准可根据水利枢纽工程等别级水工建筑物等级进行选择。
预防洪水的措施
对暴雨洪水要采用工程措施和生物措施相结合的方法进行防治。工程措施包括水利工程措施和水土保持措施,生物措施是指植被生态建设,特别是森林植被的恢复与重建尤为重要。一般又将生物措施包括在水土保持措施中。
水利工程措施
水利工程措施包括水库(蓄水)工程、堤防工程、河道整治工程、开挖减河及分洪滞洪工程等专门针对一定标准洪水而设防的工程。
堤防工程包括海堤、江堤、河堤、湖堤、围堤等,用它来保护受洪水威胁的防护对象,如城镇、工矿、农田及关系国计民生的重要基础设施,是最常见的防洪工程措施。水库蓄水工程可以调节洪水,削减下泄洪峰流量,减轻或免除对下游的洪水威胁。水库工程还可以结合发电、灌溉、航运、城镇供水、库区养殖及旅游等进行水资源的综合利用,水库是兴利除害、实现多目标用水的理想防洪工程。河道整治是清除河道行洪障碍物、提高河道泄洪能力、提高防洪标准的措施之一,包括浚深、拓宽河槽、加固堤坝、裁弯取直、整修河工建筑物及拆除行洪障碍物等,保障河流在发生设计洪水时安全下泄。开挖减河是为了扩大泄洪出路,减轻河道干流的下游压力而另开辟的新河。分洪工程是把河道容纳不下的部分洪水,分引到附近其他的河流、湖泊或分洪区的措施。滞洪工程是利用天然洼地、湖泊进行临时分洪的措施,起到延缓洪水传播时间、削减洪峰流量、减轻对下游威胁的作用。
水土保持措施
水土保持措施目前还无法和洪水标准(或者说重现期)相联系,所以一般将它与水利工程措施区别开来。水土保持也是一种行之有效的治水措施,它是通过合理地利用土地,将部分雨洪拦蓄在流域坡地上,减小河道的行洪量而采取的一种措施。水土保持措施不仅能够消减洪水,而且还能够起到防止或减轻土壤侵蚀、减缓河床淤积、维持流域和河道生态平衡、保障水利设施安全运行、提高土壤肥力、涵养水源、促进农林牧各业发展的作用。主要内容包括植树造林(种草)、天然林保护与森株的合理经营、坡地改梯田、等高耕作、带状间作、增加地面覆盖物、开挖环山沟、修建塘坝等。这些措施的主要功能是增强地表的抗冲蚀能力和土壤的下渗能力,就地拦截地表径流,改变径流成分组成,减少河流洪量和泥沙,从而达到减免洪水灾害的目的。搞好水土保持工作是洪水防治的一项根本性的长期措施,也是正确开发利用水资源的重要措施。进行水土保持工作,要做好调查研究,全面规划,因地制宜,实施以小流域为单元的综合治理。
水土保持工作从科学的治水观出发,要以生态建设为中心,以植树造林、森林保护和合理经营为重点,发挥森林植被蓄洪和滞洪的作用。在过去,只重视工程措施防洪而忽视生态措施,在近十几年来,已经把流域生态建设摆到了重要位置。如我国已经采取的退耕还林还草工程、天然林保护工程及各地实施的生态省、市建设,就是现代治水观的体现,也是由“工程水利”向“生态水利”的历史性跨越,更是科学发展观的具体实践。
关于水土保持措施,特别是森林植被生态措施对暴雨洪水重现期的影响作用,目前的研究工作仍然是不够的,还不能定量描述。然而。只有在明确了森林植被与暴雨洪水之间的定量关系的基础上,才能揭示森林植被对暴雨洪水重现期(或频率)的影响规律,因此,对这个重要的科学问题,需要继续深化研究。
防汛部门如何做好洪水预防工作
防汛准备工作是根据掌握的洪水特征,有针对性地准备预防工作。
汛前准备和部署
防汛工作涉及面广,需要各有关部门的共同参与。每年汛前,各级政府和防汛抗旱指挥部门都必须召开专门防汛工作会议,对防汛工作进行全面部署。防汛准备在各项准备工作中占有首要地位。准备工作是否充分,将直接影响到各项防汛工作的落实。各级防汛机构要结合部署防汛工作,大力宣传防汛抗灾的重要意义。
防汛组织机构的完善
防汛是动员组织全社会的人力和物力防御洪涝灾害,必须要有健全而严密的组织系统。防汛指挥机构是一个综合协调参谋机构,按照《中华人民共和国防洪法》《中华人民共和国防汛条例》的规定,有防汛任务的县级以上地方人民政府必须设立由有关部门、当地驻军、人民武装部负责人等组成的防汛指挥机构,领导指挥本地的防汛抗洪工作。
防汛队伍组建及培训
防洪工程是抗御洪水的屏障,但为了取得防汛抢险斗争的胜利,必须要有坚强有力的防汛抢险队伍。长期与洪水灾害斗争的经验教训告诉人们,每年汛前必须组织好人员精干、组织严密、责任分明的防汛抢险队伍。
防汛抢险物资储备
防汛物料是防汛抢险的重要物质条件,是防汛准备工作的重要内容。汛期,在防洪工程发生险情时,要根据险情的种类和性质尽快选定合适抢险材料进行抢护。这就要求抢险物料必须品种齐全、数量充足,并且能迅速运送到险工险段。
防汛预案修订
防洪预案是指防御江河洪水灾害、山地灾害、风暴潮灾害、冰凌洪水灾害和水库溃坝洪水灾害等灾害的具体措施和实施步骤,是在现有工程设施条件下,针对可能发生的各类洪涝灾害而预先制订的防御方案、对策和措施,是各级防汛指挥部门实施决策和防洪调度、抢险救灾的依据。汛前,要根据流域内经济社会状况、工程变化等因素,对防御洪水预案进行全面修订完善。
汛前检查及查险除险
汛前检查是消除安全度汛隐患的有效手段,其目的就是发现和解决安全度汛方面存在的薄弱环节,为汛期安全度汛创造条件。在汛前检查过程中,要制订检查工作制度,实行检查工作登记表制度,落实检查人和被检查人的责任。对检查中发现的问题,将任务和责任落实到有关单位和个人,明确责任分工,限汛前完成任务,堵塞不安全漏洞,消除安全度汛隐患。
我国防洪减灾体系
我国防洪减灾体系的构成
防洪减灾体系以洪水为控制对象,以减灾为目标,其构成要素可分为两大类,即防洪行为主体与行为环境。
防洪行为主体是指参与防洪活动的社会组织,包括防洪决策指挥机构、防洪决策支持机构以及防洪行为执行机构。
防洪决策指挥机构由从中央到地方的各级防汛抗旱指挥部组成,是整个防洪体系的中枢。它负责整个防洪过程的组织、协调、指挥,包括防洪预案的批准,大洪水时重点防洪工程的运用决策,工程出现重大险情时动员及协调各有关地区及部门抢险等。
防洪决策支持机构由各级防汛办公室及各相关专业部门,如气象、水文、通信、调度部门等组成。它负责防汛体系正常运行,包括防洪工程的调度预案的具体制订,天气形势分析与预测,掌握实时水雨情的动态并预测未来的洪水,根据天气及水情为决策指挥机构提供防洪控制性工程运用的参谋意见,调度命令的下达,洪水时工情、灾情的统计等。
防洪行为执行机构是具体实施防洪行为的社会组织,它包括以下三类。
第一类是保证防洪工程体系正常运行的水库、河道、蓄滞洪区、拦河闸等基层工程管理部门,它平时按照规范要求负责工程的日常维护,确保工程处于良好的状态;来水时实施决策指挥部门的洪水调令,保证工程功能的发挥;洪水过后负责水毁工程的修复。
第二类是当防洪工程出现险情,如堤防决口、水库垮坝时,实施抗洪抢险行为的部队、民兵预备役、事件发生地的群众组织、专业机动抢险队以及为抗洪抢险提供保障的防洪物资供应系统等。
第三类是发生超标准洪水时,应付诸如蓄滞洪区启用、堤防决口、水库垮坝等非常局面的社会应急响应系统。它主要由事件所在地政府有关部门组成,具体负责两方面的工作:一是组织群众逃生、紧急疏散、卫生防疫、临时安置等;二是洪水过后进行灾害评估上报、洪水保险、社会救济等灾后救助工作。
防洪行为环境主要指防洪行为主体实施上述行为时所依托的设施、手段与法律环境等。其中由水库、河道、蓄滞洪区、拦河闸等组成的防洪工程体系是直接调蓄、控制洪水,减少洪灾,使得防洪行为得以实施的第一环境要素;由气象测报设施、水雨情测报设施、通信设施、洪水预警设施和洪水预报与调度为主体的防洪决策支持系统等组成防洪非工程体系,为充分发挥工程体系的作用而建立,随着科学技术的发展而逐渐完善,在现代防洪中发挥着越来越突出的作用。防洪行为实施的法律环境,包括《中华人民共和国水法》《中华人民共和国防洪法》《中华人民共和国河道管理条例》以及地方与防洪有关的法规等,它赋予防洪组织应有的法律地位,规定社会组织与公民的防洪义务,规范、约束防洪组织的防洪行为,保护防洪工程,使防洪行为得以顺利进行。
现代防洪减灾体系的组成
构成防洪减灾体系的上述两大类要素的有机组合、相互作用,构成了一个能动的、有机的体系。这里从防洪行为主、客体及行为环境相互作用、相互依存的角度,强调防洪主体的作用,防洪减灾体系由防洪工程体系、防洪非工程体系、防洪组织与管理体系、防洪应急响应体系构成。
水雨情测报
在防洪减灾体系中,首先必须掌握雨情、水情当前所存在的具体状况以及可能的变化趋势。
目前全国有水文站2万余处,报汛站点8000多个。建成了黄河三门峡至花园口区间、长江荆江河段等河段20多处水文自动测报系统和150多座水库水文自动测报系统,共有遥测站点1700多个,基本建成了水文站网和预报系统。运用该系统,通过对过去的资料和卫星、雷达、计算机遥测收集到的实时水文气象数据,进行综合处理,做出洪峰、洪量、洪水位、流速、洪水到达时间、洪水历时等洪水特征值的预报,及时提供给防汛指挥部门,必要时对洪泛区发出警报,组织抢救和居民撤离,以减少洪灾损失。
洪水预报预警
准确的洪水预报预警,是减免蓄滞洪区内人民生命财产损失的重要措施。
洪水预报是建立在掌握洪水的形成和运动规律基础上的。洪水的形成和传播特性是洪水最重要的物理属性,利用这一属性,能够预见洪水的形成和发展。
洪水预报是防洪决策的科学依据。随着水库、堤防等防洪工程的兴建,为了充分发挥防洪工程的作用,现代意义上的洪水预报迅速发展,并在洪水预报的支持下进行洪水调度,形成了洪水预报调度系统。洪水预报调度系统现已成为防洪工程系统运行不可缺少的支持条件。如果把防洪工程视为防洪系统的硬件,则洪水预报调度当视为防洪系统的软件。
借助洪水预报调度系统,防洪工程可以改变洪水特性,例如,削减洪峰、延长洪水传播历时等,使沿河居民能较多地根据洪水情势采取有效防洪措施或及时撤离将被淹没的地区。
根据世界气象组织(WMO)的估计,洪水预报系统在全球防洪减灾中的贡献率为防洪总效益的10%~15%。
洪水预报内容,应根据水文气象部门和防汛指挥部的规定和要求进行。洪水警报内容包括预测的洪水位、洪水量、分洪时间、有关准备工作、紧急避洪和撤退路线及允许撤离的时限等。
发布警报决策,根据国务院批准和省级人民政府制订的防御大洪水方案的决策程序作出分洪蓄洪决定,警报统一由防汛指挥部门发布。
通过对可能受淹地区的居民发出洪水警报,进行有计划、有组织的迁安。
我国防洪减灾体系建设与发展
防洪是以控制洪水和减少洪灾为目的而展开的一系列有组织的社会活动。防洪体系是由参与防洪过程的机构组织、工程措施、非工程措施等要素构成的一个有机整体,它以洪水为对象,以减灾为目标,以防洪工程为依托,以防洪组织为行为主体。
防洪体系古已有之,随着社会的进步和科学技术的发展,它的构成日益复杂。功能不断完善。新中国成立以后,我国防洪体系的建设基本上与国民经济发展阶段及水平相适应,防洪体系的建设大致经历了如下三个阶段。
第一阶段,20世纪50~70年代,以归顺河堤、疏通排洪河道、保障农业生产与重要城市的安全为主要的治理阶段。这阶段采取的防洪措施主要为整修加固堤防,连圩并垸建闸,开挖排涝渠系,兴修防洪水库等,以提高防洪排涝能力。同时调整下游水系,控导河势,疏浚河道,扩大行洪能力,并在主要江河中下游安排了一些分蓄洪工程。这一阶段的防洪工程体系建设成效非常显著,极大地缓解了全国频繁遭受洪水灾害的严峻局面,对安定社会,恢复与促进生产发挥了巨大作用。