淮河流域行蓄洪區運用的風險因素識別

毛春梅,顧洋洋,于彥博,杜 勇

(1.河海大學公共管理學院,江蘇 南京 211100;2.淮河水利委員會水利水電工程技術研究中心,安徽 蚌埠 233001;3. 北京市水利規劃設計研究院,北京 100048)

?

淮河流域行蓄洪區運用的風險因素識別

毛春梅1,顧洋洋1,于彥博2,杜 勇3

(1.河海大學公共管理學院,江蘇 南京 211100;2.淮河水利委員會水利水電工程技術研究中心,安徽 蚌埠 233001;3. 北京市水利規劃設計研究院,北京 100048)

淮河流域行蓄洪區作為防洪工程體系的重要組成部分,在減輕淮河沿岸大堤的洪水壓力方面發揮著重要作用。行蓄洪區的運用會造成行蓄洪區內的經濟損失、人員傷亡及環境污染等多種風險。行蓄洪區運用的風險是致災因子的危險性、孕災環境和承災體易損性及御災環境的脆弱性等共同作用的結果。從4個方面分析淮河流域行蓄洪區運用的風險因素,提出淮河蓄洪區運用的風險防范對策。

蓄洪區;風險因素識別;風險防范對策;淮河流域

由于淮河流域有著特殊的地理和氣候條件,依靠干流修建堤防和大壩等工程技術手段難以從根本上解決防洪問題,行蓄洪區成為防洪工程體系的重要組成部分,在淮河防洪體系中發揮著重要的不可替代的作用。目前淮河干流有行洪區17個,蓄洪區4個。行蓄洪區的啟用起到了削減洪峰、蓄納洪水、減少洪水淹沒范圍,將洪災損失降低到最小化的作用,保護了人民生命財產的安全。行蓄洪區土地肥沃,資源豐富,在人口增長壓力和經濟利益驅使下,必然要被墾殖,原本是宣泄洪水通道,也被圍墾或直接耕種。行蓄洪區不得不承擔行蓄洪水及經濟發展的雙重功能。因此行蓄洪區的運用,不僅會造成行蓄洪區內巨大的經濟損失,同時還會帶來區內居民流離失所,甚至人員傷亡的風險。對淮河流域行蓄洪區運用的風險因素進行識別,并提出風險防范對策,對有效降低行蓄洪區運用的風險具有重要意義。

1 行蓄洪區運用風險的形成機制

行蓄洪區運用風險形成機制是指影響行蓄洪區風險形成過程的各種因素及其性質。學者Davidson等提出的洪水災害風險概念模型認為，洪災風險是致災因子危險性、孕災環境和承災體易損性等相互作用的結果。其實,除了這三大因素外,御災環境的抵抗性也是洪災風險的重要因素。因此,行蓄洪區運用的災害風險模型可表示為

R=f(H,E,V,B)

式中:R為洪災風險度;H為致災因子危險度;E為孕災環境;V為承災體易損性或暴露性;B為御災環境的脆弱性。

從災害學的角度出發,行蓄洪區風險的形成必須具備以下條件[1-2]:

a. 存在誘發風險發生的因素,即致災因子。如進洪量、流速、淹沒水深和淹沒歷時等等;

b. 具備形成風險的環境,即孕災環境。如地形、地貌、地覆物等;

c. 區內有人居住或有財產分布,即承災體的暴露性,包括經濟暴露性和居民暴露性。如農作物、各類財產、各類設施等;

d. 缺乏抵御災害風險的能力,即御災體的脆弱性,反映御災能力的指標包括區內樁臺數量、保莊圩數量、避水樓數量、風險預警系統的完備性等等。

以上均是構成行蓄洪區運用時形成風險的條件。其中,致災因子是區內洪災發生的首要因素;孕災環境是洪災形成的地理條件;承災體是洪水作用的對象或客體,是災害承擔者;御災體是削減洪災的重要保障。風險是致災因子、孕災環境、承災體、御災體4個子系統相互作用的結果，其作用機理見圖1。

圖1 行蓄洪區風險系統構成

在行蓄洪區風險系統中,洪水災害是由致災因子在一定的孕災環境下,作用于承災體,通過御災體的削減而形成的,它們之間的因果關系,可用圖2所示的邏輯結構描述。

圖2 行蓄洪區風險系統輸入輸出邏輯結構

2 行蓄洪區運用的風險因素分析

2.1 致災風險因素分析

致災因子,是指誘發洪災發生的因子。我國大部分地區在大陸季風氣候影響下,降雨時間集中,強度很大,暴雨災害是洪水災害的最主要來源。而行蓄洪區是防洪工程措施與非工程措施相結合的一種防洪減災工具,結合行蓄洪區風險類別及各類風險的影響情況,可將洪水演進指標(降雨強度、啟用時控制站水位、最大進洪量、攔蓄水量、最高蓄洪水位、平均淹沒水深、淹沒歷時、最大洪水流速)及區內排水歷時、積水深度等作為誘發洪災的因素。一般認為,洪水演進指標數值越大,行蓄洪區運用所致災的風險的可能性越大,風險損失越大;區內洪水排出歷時越短,致災風險的可能性越小;積水深度越大,致災風險越大。

淮河流域地處我國南北氣候、高低緯度和海陸相3種過渡帶的重疊區域,天氣系統復雜多變,降水量年際變化大,年內時空分布也極不均勻。從地形看,上游河道比降大,洪水匯流迅速,中下游比降小,河道彎曲平緩,部分河段甚至是倒比降,極易形成洪澇災害。加之黃河奪淮的影響,以及靠海、地形等因子的配合,易發生旱澇交替。由于淮河流域發生洪水頻率高,導致行蓄洪區啟用頻繁,促進了致災因子的形成,進而作用于承災體,造成經濟風險、人身風險以及環境風險。例如:正陽關以上行蓄洪區的啟用機遇約為3年一遇,其以下行蓄洪區也僅為5年一遇。每次啟用后,都給居民的財產造成嚴重損失。表1是蒙洼蓄洪區近3次運用后的風險損失[3]。

表1 蒙洼蓄洪區近3次運用后的風險損失

除洪水因素外,洪水含沙量、污染物含量也是重要的致災因子。一方面,沙和污染物的含量高,則其占據蓄洪區的空間越大,蓄洪區蓄納洪水的容量越小,洪水淹沒范圍越廣,致災的危險性就會大大提高,損失越大。另外,含沙量和污染物含量越高,行洪后,沙土和污染物可能會截留在行蓄洪區內的土壤中,降低甚至破壞土壤質量,降低農作物產量。一些對人類身體健康有害的污染物被農作物吸收后,還會危害人類身體健康。而且,污染物含量越大,則洪水的傳播時間越長,流速越慢,其高水位維持的時間就越長,承災體的易損性就會增大[4]。

區內居民防災意識也是一重要致災因子,主要指行蓄洪區內的居民對洪災認識和重視程度,認識度越高、重視程度越強,則在洪水來臨之前進行財產等轉移工作的積極性則增大,財產轉移及時,居民的財產損失率將減小,洪災的危害性將減輕。

2.2 行蓄洪區孕災風險分析

洪水危險性不僅受降雨氣象因素的影響,在很大程度上還受地理因素即孕災環境的影響。孕災環境主要指下墊面因素和土壤類型。下墊面因素主要包括:地形、區內河湖網絡密度、地物覆蓋度和土壤類型。

2.2.1 下墊面因素

a. 地形。地形與洪災的嚴重程度是密切相關的。地面高程和坡度反映了地形變化程度。一般來說,地面高程對洪災的影響有兩個方面:①絕對高程低的地方,進洪時更容易遭受洪水的侵襲,致災風險越高。②相對高程低的地方,積水難以排泄,造成積水,其淹沒歷時相對也高,洪災危險性越大。地面坡度影響著洪水的流速,一般坡度越大,洪水流速越快,發生洪災的可能性就越大。

b. 區內河湖網密度。洪水在河道內的正常流動不會致災,一旦溢出河道則成為災害性洪水,有可能致災。河湖網絡密度反映了河網分布及其對洪水危險程度的影響。不同級別的河流其影響范圍和程度是不同的,級別越高,影響力就越大;同一級別的河流因其位置不同影響力和范圍也是不同的。離河道越近的地方,暴雨發生時,洪水溢出河道后先遭受洪水的侵襲和沖擊,洪水危險性越大,受災后損失的程度也越嚴重。

不合理的人為活動影響河湖調蓄洪水的能力。如圍湖造田減少了河湖數量和河網密度,直接影響了河湖的調洪面積和容量,抬高了洪水水位,增加了洪水流量,加大了洪水的危險性。所以河湖網絡密度是影響洪水危險性的一項重要指標。

c. 地物覆蓋度。地物覆蓋度,指區內單位面積上的地物面積,即為區內單位土地面積上的地物覆蓋面積。地物覆蓋對降水的入滲有著很大的作用,對洪水的危險性也有很大的影響。一般而言,不同的地物覆蓋類型、不同的地物覆蓋度,對洪水的入滲能力和緩沖能力不同。通常情況下,地物覆蓋度越大,截留洪水、蓄水的能力越強。如行蓄洪區內有大片的森林、湖泊或草地,則對洪水有著較大的緩沖能力,行蓄洪區發生洪災的可能性則越小。

2.2.2 土壤類型

土壤是在一定地形上的母質,通過氣候、生物及人類生產活動等因素的綜合影響,經歷長時間的作用而形成。土壤的生成及屬性受外界環境因素的控制,是與自然成土因素和人類生產活動緊密聯系的,它反映了內部物質變化與外界環境條件的統一。在不同土壤類型中,砂礓黑土、鹽堿土和淤土是易澇、易漬、易堿的主要土類;沙土質地勻細,團粒結構差,吸水滲水能力強,徑流系數較低,有較高的抗澇能力;兩合土是沙土與淤土之間的土壤,一般土層深厚,團粒結構好,滲水、保水能力強,是較好的保水保肥土壤,有一定的抗澇能力;褐土質地疏松,土層深厚,孔隙較大,吸收水分性能良好;棕壤土由于質地黏重、有機質多,因此吸收水分的性能好;水稻土是在淹水與落干、氧化和還原相互交替作用下形成的,一般具有土層厚及疏松的性質,因其下有隔水層,故透水性較差,徑流系數較大。

2.3 行蓄洪區承災體的易損性分析

承災體易損性分析研究的是承災體對于洪災的響應水平,即分析承災體遭受災害后可能的受損程度。自然災害易損性是人類社會經濟系統在受到自然災害時抵御、應對和恢復的能力,即在一定社會政治、經濟、文化背景下,特定區域內的承災體面對某種自然災害表現出的易于受到傷害和損失的性質。易損性的結構包括敏感性、應對能力(包括適應性)和恢復力。其中,敏感性強調承災體的本身屬性,是由其物理結構決定,災害發生前就存在;應對能力主要表現為災害發生時社會經濟系統中表現出來的抗御災害的特性;恢復力則為災害發生之后表現出來的系統恢復力,影響承災系統恢復到原狀態所需的時間、精力和效率。

在洪災風險系統中,承災體易損性分析的核心是根據洪水特性和承災體特性,從而計算承災系統破壞程度D的破壞模型:

D=g(f,C)

式中:f為洪水特性,具體包括進洪量、淹沒水深和淹沒歷時等特性指標;C為承災體的特性,若承災體是農作物,則具體包括農作物種類、生長階段等特性指標。若承災體是房屋建筑物,其特性則包括房屋結構、房屋所處高程等等。

不同的承災體遭遇同樣強度洪水的損失程度不一樣,同一承災體遭遇不同強度洪水的損失程度也不一樣;同時,從時間上看,承災體在不同時期遭遇同等強度的洪水其損失也不同。因此,現實中的函數關系g是十分復雜的,很難找到其解析式,存在很大的不確定性。目前洪災易損性(即洪災風險系統中承災體脆弱性)研究主要是通過建立洪水特性指標(如淹沒水深、淹沒歷時、流速等)與承災體損失率(即洪災損失值與承災體原有價值之比)之間的關系曲線,從而對承災體易損性進行評估。

不同的承災體應對洪災的能力不同,發生洪災后損失率不同。洪災發生后,對各承災體的影響表現在以下幾個方面。

2.3.1 經濟承災體的易損性分析

行蓄洪運用將對行蓄洪區內經濟產生巨大影響,對區內居民的經濟財產和收益狀況產生極大的破壞,給當地的經濟發展帶來極大的不利影響。主要表現為:

a. 區內農作物因洪水的淹沒和浸泡而減產,甚至是絕產。淮河行蓄洪區內的產業主要以農作物為主,在同一降雨強度下農作物種植面積越大,洪水淹沒后農作物減產、絕收的總量越大。且在同一淹沒水深下農作物的種類不同,其淹沒損失程度存在較大差異。因為不同農作物品種,其耐澇耐淹的能力存在很大差異,而同一種作物,由于其不同的生長階段,其耐淹程度也存在較大差異。例如水稻在不同生育階段,水稻的耐淹能力有很大的差異。

b. 受災人群家庭財產的損失。家庭財產主要包括房屋、家禽、家用電器與家具等。居民家庭財產越多,耗費轉移成本越大,受洪災后損失率越大。家庭財產的耐淹程度與其類別、材質、是否可搬移等因素有關。如房屋建筑物,其受淹損失程度與其本身的建筑用材、建筑結構、質量狀況等因素有關。

c. 鄉鎮工商業洪災經濟損失。工商企業主要包括廠房、生產經營設備、庫房以及其他設施等不動產以及庫存物資、辦公設施、產品、交通工具、可移動設備等動產。產值越大,轉移中耗費的成本越大,受淹后損失率越大。

2.3.2 社會承災體的易損性分析

行蓄洪區的運用對社會的影響主要指對區內生活和生產環境的影響,包括人員的傷亡、人口的遷移以及因正常的生活生產秩序遭到破壞而產生的一系列社會問題。

據調查,淮河流域行蓄洪區內人口非常密集,平均907 人/km2,是全國平均水平的6倍之多。人口密度的增加,同時也加大了對莊臺、道路及基礎設施的需求。另一方面,行蓄洪區內青壯年一般都外出打工,留守在區內的一般為年老體弱的老人或18歲以下的少年兒童,行蓄洪區一旦啟用,這些人群撤退效率低,增加了人員傷亡的風險。

2.3.3 環境承災體的易損性分析

啟用行蓄洪區后,上游的泥沙將被洪水沖積至下游,掩埋下游的農業耕地,使原有的生態平衡遭到破壞,嚴重阻礙了當地的農業生產。水利設施和供水系統常因洪災影響而造成破壞,影響水質和衛生條件,直接影響了動植物的數量,破壞生物多樣性,特別是珍稀物種。具體表現可參見文獻[4]。

2.4 御災系統的御災能力分析

2.4.1 水情預報能力

行蓄洪區的運用對水情預報能力的要求很高。如果預報水位低了,與實際水位差別太大,沒有及時啟用行蓄洪區就會帶來想象不到的風險損失;如果預報高了,造成行蓄洪區在不該使用的時候使用了,則會給行蓄洪區帶來很大損失。2007年6月19日入梅以后,淮河上游連續普降大到暴雨,王家壩以上平均降雨量超過300 mm。7月9日8時,王家壩水位已達28.66 m,超過警戒水位1.16 m。王家壩水位會不會超過保證水位,蒙洼蓄洪區是否需要啟用,這就帶來了較大的技術風險。根據安徽省水文局的預測預報,國家防汛抗旱指揮部、安徽省防汛抗旱指揮部最終決定啟用蒙洼蓄洪區,明顯緩解了上下游的防汛壓力。此次水文預報,預見期達20多小時,為各級防汛部門決策指揮提供了可靠技術支撐,為蒙洼蓄洪區及時調度居民、財產轉移爭取了時間,有效減少了損失。

2.4.2 安全建設情況

為保證行蓄洪區啟用時群眾生命財產的安全,20世紀90年代以來淮河流域加大了安全建設力度,包括制定了行蓄洪區運用調度預案,修建莊臺、保莊圩、避洪樓、撤退道路和通信預警系統等。目前行蓄洪區內各行政村基本均通程控電話,防汛微波電話也已安裝至鄉防汛指揮所和各行政村。接到撤退電話后,主要以廣播、電視、電話、宣傳車等方式通知區內各住戶,各行政村實行負責人包干制,確保人人皆知。

2.4.3 抵災系統存在的風險

a. 水利基礎設施依然薄弱。行蓄洪區內水利工程大多建于20世紀六七十年代,設計標準低,建設質量不高,加之年久失修,難以發揮應有效益。

b. 行蓄洪區部分工程建設標準低。國家雖對行蓄洪區的配套設施建設投入了大量資金,但與行蓄洪區運用的要求相比還有較大的差距。表現為:①撤退道路建設標準低,不能滿足行蓄洪時撤退要求。據對姜唐湖(霍邱縣境內)的調查,該縣的撤退道路及淹沒影響道路三分之二左右均為砂石路,且設計標準低,最大只能承載15 t車輛通行。由于標準低,未行蓄洪時部分撤退道路已毀壞;同時,隨著行蓄洪區內的人口不斷增長,撤退道路密度小,行蓄洪時不能按規定時間撤退,增加了風險隱患。②沿淮河流、湖泊等支流和洼地堤防防洪標準低。這些堤防大部分建設標準為5～10年一遇,不能滿足抗御較大洪水需要,農業生產得不到保證。③沿淮湖、洼地排澇標準低。這些地方的機電排澇泵站多數為3年一遇排澇標準,排澇不暢,內澇嚴重。

c. 安全設施老化短缺,不滿足現階段實際人口的需求。政府投入的專項資金不足以建設足夠的安全設施,以滿足人口增長的需要。區內居民主要通過轉移到莊臺上避險,而莊臺數量有限、面積偏小且公共設施很不齊全。

d. 通訊預警設施啟用時效性差。行蓄啟用前,為保證區內居民及時做好撤離工作,要求通訊報警及時、有效,為居民進行人身、財產的安全轉移爭取足夠的時間,而現有的預警系統達不到這樣的標準。

e. 居民防災意識淡漠。由于洪水突發的隨機性以及對洪災危害性認知不足,居民防災意識不夠,加之轉移成本偏大、操作繁瑣,以及根深蒂固的戀鄉情結,致使部分居民不能積極地做好避險和財產轉移工作。

f. 行蓄洪區缺乏統一的管理機構。雖然淮河行蓄洪區堤防、進退洪等均有專門的管理機構,但區內洼地等是由鄉鎮屬地管理,實際處于無人管理狀態。且行蓄洪區缺乏行之有效的管理辦法和管養經費,工程老化失修、毀壞嚴重。

g. 行蓄洪區運用遷移難度大。隨著行蓄洪區內的人口的不斷增長,財產也不斷增長,行蓄洪區一旦運用,動員群眾搬遷難度大,且搬遷所需的時間長、任務重,轉移安置地點緊張,對安全運用帶來風險隱患。

3 結 語

目前,淮河流域行蓄洪區存在啟用標準低,進洪頻繁,調度啟用決策困難;行蓄洪區啟用時撤退轉移人口多、損失大、成本高;行蓄洪區安全設施建設不足,部分建設維護事項權責不清;行蓄洪區居民居住條件差,生活水平低;人口控制政策難以有效落實,人水爭地矛盾日益加劇;補償政策的導向作用與長遠目標不協調。一旦發生大洪水,在行蓄洪區運用時將面臨區內人口轉移安全風險、區內財產安全風險、運用時莊臺上人民生活保障風險和災后恢復風險。為此,建議完善淮河流域蓄洪區管理體制[5],嚴格執行蓄洪區調整規劃,嚴格加強行蓄洪區內人口管理[6],嚴格遵循行蓄洪區土地利用政策,以控制蓄洪區運用的各種風險。

[1] 魏一鳴. 洪水災害分析的系統理論[J]. 管理科學學報,2001,4(2):7-11.

[2] 魏博文,姜振翔,徐鎮凱.鄱陽湖流域洪水風險動因響應辨識與定性分析[J].中國農村水利水電,2014(3):31-35.

[3] 李燕,徐迎春. 淮河行蓄洪區和易澇洼地水災防治實踐與探索[M]. 北京:中國水利水電出版社,2013.

[4] 蒯文玲. 淮河(安徽段)行蓄洪區沉積物重金屬污染及潛在生態危害研究[D]. 合肥:合肥工業大學,2006.

[5] 沈艷. 關于蓄滯洪區的管理模式與發展探討[J]. 工程與建設與檔案,2009(5):754-756.

[6] 向立云. 蓄滯洪區管理與發展模式探討[J]. 防汛與抗旱,2002(2):22-27.

水利部公益性行業科研專項經費項目(201301065);中央高校基本科研業務費項目(2014B09414)

毛春梅(1968—)，女，江蘇南通人，教授，博士，主要從事水利行政管理、資源與環境管理等研究。E-mail:1079099163@qq.com

10.3880/j.issn.1003-9511.2016.05.011

TV212.5

A

1003-9511(2016)05-0047-04

2016-04-22 編輯：陳玉國)