- 洪水的控制、管理與經營:以大慶地區為例
- 閆成璞 劉群義 劉森 謝永剛等
- 1875字
- 2021-04-30 12:15:58
5 滯洪區防洪能力及安全分析
5.1 國內外研究現狀
流域防洪體系是一個系統的、有機的整體。目前國內外大多數國家,都是從流域的角度對防洪體系防洪能力進行評價以及研究。20世紀50年代,美國首次提出的防洪非工程措施受到世界很多國家的青睞,日本、加拿大、印度以及西歐各國紛紛因地制宜地加以效仿和應用。防洪工程措施和非工程措施的結合,使得歐美等發達國家控制洪水能力有了很大提高。由于非工程措施的運用效果明顯,加之隨著社會經濟的快速發展,開發區、工業園區以及城市化的加劇,防洪工程如水庫、滯洪區等,除自然淤積外,人為的侵占洪泛區或滯洪區,導致防洪工程的防洪能力發生變化,必須進行功能轉變和能力下降的評估,這對下一步防洪工程的完善不可或缺。
美國是最早經歷了從控制洪水向管理洪水的觀念的轉變,20世紀70年代以來的防洪減災舉措是其戰后戰略修正后的產物。美國主要水災河流密西西比河,國家堤防防洪標準達到100年一遇至150年一遇,地方堤防為50年一遇;在東部經濟發達地區堤防標準為200年一遇至500年一遇。通過20世紀最后20年一系列減災政策的實施,尤其是洪水保險、應急管理,使美國人切身感到防洪減災是由聯邦政府領導的并得到了較為廣泛的認同。在防洪減災歷程中,各種措施所產生的正面和負面效益日益清晰,美國第一部國家防洪減災經典文獻《美國防洪減災總報告》(譚徐明等,1997)闡述了這一見解:“社會對災害的承受力是通過基本政策作出的決策而獲得的,而不是一個技術性的操作問題,具體操作不具備這種功效。”決定各種減災措施實際效益在于社會對其的支持程度,如果對其變化進行及時的調整,這樣就能保障政策合理性和管理制度的不斷創新。
劉興華在研究流域防洪能力時,參考了日本的相關資料:日本是個易受臺風、暴雨洪水與風暴潮襲擊的國家。近代隨著經濟的快速崛起與高度城市化,在其僅占國土面積10%的洪水風險區中,逐步集中了全國50%的人口及75%的資產,社會的防洪安全保障需求不斷提高。在推進綜合治水的模式中,日本采取了以高投入、高技術建設高標準的防洪工程體系為主,以非工程措施增強應急反應能力為輔的方針。由于受城市化進程的影響,流域中固有的雨水蓄滯能力下降,分蓄洪能力喪失,洪峰流量增大,加重了河道的行洪負擔,成為洪水風險加大的重要原因。因此,日本在推進綜合治水策略時,從治水的指導思想上,轉而強調要確保流域的蓄滯水功能。在各特定流域的綜合治水規劃中,要求針對流域城市化率的變化制定不同區域的流量分擔計劃。例如,位于日本的鶴見川流域,考慮到城市化與治水對策的進展,提出了流量分擔計劃,見圖5.1(劉興華,2007)。

圖5.1 鶴見川流域流量分擔計劃
從圖5.1中可以看出幾個顯著的特點:①由于流域中城市化面積率從60%增加到75%,同樣降雨條件下,計劃中考慮的洪峰流量增大了250m3/s;②在綜合治水對策中,河流整治的工程措施依然占有重要的地位,由于河流分擔的流量增加了650m3/s(其中河道行洪能力增大了450m3/s),流域分擔的流量反而減少了400m3/s;③由于水土保持區與雨水滯留、滲透設施的建設,集中匯入河道的流量少增加250m3/s;④綜合治水措施使得分蓄洪區與低洼區分擔的流量分別減少了250m3/s和27m3/s,從而總體上降低了流域中水災害的風險。
從新中國成立初到現在,防洪工程的建設成就顯著,但在防洪非工程措施方面起步較晚。20世紀90年代以來頻繁的洪災促進我國對洪災問題的研究。在具體的工程防洪能力評價方面,如龐致功(1997)以沁河1993年中常洪水為例,從河道洪峰水位、洪峰流量,以及洪峰傳播時間等方面,對沁河下游河道排洪能力進行分析,結果表明水位升高的主要原因是主槽被農耕占用,槽內多為高稈作物,行洪阻力加大,并提出提高河道排洪能力的對策和建議。曲少軍通過實測資料分析,黃河下游河道在持續萎縮情況下,漫灘洪水灘地過流比有增大趨勢,洪水期間仍是“淤灘刷槽”,主槽同流量的平均流速并未減小。論證了下游河道洪水期水位流量關系線隨著流量的增大漸趨平緩的線性特征。在評述已有河道排洪能力分析方法的基礎上,對近年來黃河下游河道排洪能力的計算分析方法作了闡述,提出對于水文站斷面應根據斷面形態不同分別采用水力因子法和漲率分析法作為主要的推求方法。水庫對防洪能力的效果,主要體現在對洪峰流量的削減和對洪峰時間的延遲方面。綜合探討受水庫影響的洪水資料的還原問題,對計算單一水庫常用的庫容曲線法(庫容法)、進出庫水量平衡法、水量相關法等方法進行分析、說明,分析其優缺點,并指出不同的計算方法由于精度的不同而得出的結果會出現較大的誤差。何秀文(2005)對十里河水庫現狀防洪能力進行分析,計算了水庫設計洪水和校核洪水,并對其現狀防洪能力進行了分析。
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