防洪减灾的科技保障
——水利部“988”防洪减灾科技计划背景介绍
水利部部长汪恕诚同志在全国水利厅局长会议上的报告中提出，新的水利建设高潮，必须进行一次新的水利技术革命。为吸取1998年洪水的经验教训，水利部正在研究启动“988”防洪减灾科技计划。本文对“988”防洪减灾科技计划的立项背景、框架结构及原则思路做一简要介绍。
一、对’98洪水的反思
1998年，我国遭受了严重洪水灾害的袭击。在抗洪斗争中，科学技术发挥了极其重要的作用。从汛情预报到防汛指挥，从水库调度到一线抢险，成千上万的工程技术人员为抗洪抢险做出了重大贡献，充分体现了科学技术是第一生产力的巨大作用。对于这场伟大的抗洪斗争，不但要总结丰富的经验，更要吸取沉痛的教训。要痛定思痛，冷静反思。1998年洪水暴露了我国在防洪减灾方面科学技术的落后状况，这主要表现在：对于建立现代防洪减灾保障体系的理论缺乏全面深入的跨学科、跨领域的研究。1998年的大洪水还暴露出我们对于几十年来长江的江湖关系、水沙关系以及分滞洪区出现的变化，特别是这些变化对于防洪调度的影响，缺乏深刻的认识。在防洪期间，对于重大风险的应变能力差，对于突发性的重大险情缺乏技术方案及技术手段的储备。抗洪抢险主要靠人力肩挑背扛，抗洪的装备和储备物资技术含量不高。堤防隐患的探测手段落后，汛前没有可靠适用的仪器对堤防隐患进行探测，为堤防加固提供依据；汛期也没有现代技术手段对于随机出现的管涌等险情进行追踪监测。汛期的气象和水情预报在防洪斗争中发挥了巨大作用，但预报期短，精度有待进一步提高。对于成熟的防洪抢险技术和新材料、新机具推广工作薄弱，对防洪人员缺乏技术培训。一些高新技术如遥感技术等虽有初步应用，尚待进一步开发推广。’98洪水给我们的启示之一是科技发展滞后，在大洪水面前常使防洪抢险陷入被动局面，稍有不慎，就会付出惨痛代价。因此，必须加强对防洪减灾科学研究及技术开发，全面部署防洪减灾的科技工作。
党中央和国务院十分重视对1998年洪水的分析研究，反复强调科学治水的重要性。社会各界特别是全国科
技界密切关注防洪减灾科技进步，汛后纷纷献计献策。水利部组织各方面专家进行了广泛的调查研究和深入论
证，在此基础上构思了计划框架。这个科技计划命名为“988”，其含义就是不忘1998年8月我国的大洪水，牢记经验教训，推动防洪减灾的科技进步。
二、总揽全局，开拓思路，研究防洪方暗及防洪部署问题
“988”计划是一项综合科技计划，由四部分组成：1)重大课题研究，2)关键技术开发，3)科技推广转化，4)规程规范制定。这四部分构成一个统一的整体，互相联系，互为支撑。
重大课题研究主要是开展战略、超前性的研究工作。这包括我国防洪方略问题的研究；三峡与小浪底工程建成后长江与黄河中下游防洪对策研究。这些重大问题的研究成果，将对于我国防洪方针的制定、防洪减灾的工作部署提供强有力的决策支持。必须总榄全局，开拓思路，以现代科学的观点，重新审视和研究我国的防洪方略及大江大河的防洪部署问题。在这方面有以下几个观点值得考虑。
1．正确理解人类与自然的关系
人与洪水的关系是人类与自然关系的一个方面。由于人口的增长和经济的发展，人与水争地的现象日趋严重，大量的湖泊被围垦，对洪水的调蓄能力急剧减少，加重了洪涝灾害。就长江而言，近40年来，洞庭湖因淤积围垦减少容积100多亿方立米，鄱阳湖减少容积80多亿立方米。如果用1954年的天然调蓄容积对1998年的洪水量进行演算，洞庭湖、鄱阳湖及长江中游1998年的洪水位可降低1米左右。河流中上游森林植被遭到破坏，水土流失加重了中下游地区的防洪压力。汛后，科技界对于1998年洪水的成因进行了广泛的讨论，人们普遍认为，人类对于自然的掠夺式的索取，必然受到自然界的加倍惩罚。1998年洪水过后，人们又一次冷静反思，再次重申人类必须遵循自然规律，学会与自然和谐相处。国务院提出的灾后重建方针，包括了防洪工程建设、水土保持、植树造林、天然湖泊的恢复、加强分滞洪区的管理等，突破了传统的模式，在重建流域生态环境的大框架下构筑防洪工程系统，这是指导方针的重大创新。
人类面对灾难性的特大洪水的方略是什么?为了讨论这个问题，我们不妨先研究一下1993年美国密西西比河发生的历史罕见特大洪水。当时约占美国本土15％的9个州遭受水灾，洪灾损失达120亿～180亿美元，朝野为之震惊。其后美国政府组织了大规模的调研，对防洪方略进行了冷静的思考，提出了两份方针政策性的报告，其主要观点是：1)水灾是美国最严重的自然灾害，随着经济发展灾害损失还会继续上升；2)洪水不可能被人类所控制，但是可以通过有效措施减轻灾害；3)建立社会减灾行政管理体系和法律体系；4)合理确定防洪工程标准；5)洪水保险是国家防洪减灾的主要政策；6)洪水预警系统与应急反应系统实现集权管理；7)加强减灾指挥机构建设和重视地方政府作用等。从此，美国的防洪减灾进入了新时期，即从工程措施一非工程措施阶段演变为减灾行为社会化阶段。我国的情况与美国有很大的区别，面临的防洪任务要严峻得多。我国大江大河的中下游人口密集，经济相对发达。我国的洪泛区近100万平方公里居住着5亿～6亿人口，约占总人口40％～50%。而美国为70万平方公里，约3000万人口，约占12%。我国在洪水高风险区的土地开发利用已是历史遗留的现实，大多数河道已经被两道堤防紧紧约束。我国在相当一个时期内受经济发展的制约，防洪工程资金投入有限。加之我国法制不健全，又无保险业传统和经验，在这样的苛刻约束条件下，如果单纯依靠工程措施去追求完全控制洪水以至达到战胜洪水的目标，可以说是一种不切实际的想法。摆在我们面前的任务是，在我国这样特定的严峻环境下，如何顺应自然规律，研究制订符合社会经济规律的防洪方略，使洪灾损失降低到最低限度。
2．重视洪水的社会属性及防洪的经济规律
在人类出现以前的洪荒时代，洪水泛滥是一种十分正常的现象，由此形成了肥沃的冲积平原。只有在人类出现以后，洪水威胁了人类的生存环境，造成了生命财产损失，才被人类称为“灾害”。自此以后，洪水除了具有自然属性以外，还被赋予了社会属性。可是，我们在以往的科学研究中，更多的注意象河流的水位、流量、河势、泥沙等这样一些自然参数，而往往忽略其社会属性的种种因素，这不能不说是一种片面性。应该把洪水放到变化中的区域社会经济大环境中去考察。从更广义上讲，应该将防洪纳入我国人口、资源、环境的大系统中进行定位和认识。
防洪减灾不但要遵循自然规律，也要遵循经济规律。要注重防洪减灾中的经济规律的研究。令人遗憾的是，迄今我国很少有防洪减灾经济分析的研究成果。比如，社会经济的发展和国土资源的开发如何与防洪的要求相协调，特别是对于超过堤防防御标准的超额洪水如何安排，如何在这种安排中考虑地区的经济发展现状及长远国土规划，如何在洪水演算及科学选比的基础上，“两害相权取其轻，两利相权取其重”，进行全面经济社会效益分析。又比如，在进行防洪工程建设时，洪水风险的降低程度是以资金的投入增加为前提的，在防洪布局中，用最小的投入换取最大的防洪效益，用这样的理论模型所得到的规划设计将是优化的方案。
防洪减灾安全保障体系应是一个集工程、经济、法律、科技、保险制度、社会参与等手段的综合体系。对于我国来说，分滞洪区使用补偿的法律法规制订，国家强制性的洪水保险制度的建立，减灾行为的社会化的操作问题等，都是一些紧迫的重要软科学课题，也需要开展综合研究。
3．洪水研究中的点、线、面
几十年来，我们水利科研把主要力量集中于水利枢纽工程的重大关键技术研究，使得水工结构、岩土、水力学、机电等学科的研究达到了相当高的水平。这种情况的出现是与近50年来以大规模工程建设为中心的我国水利工作相适应的。相比这下，我们对于大江大河由于自然演变及人类活动发生的变化及其对防洪影响的研究较为薄弱。比如，60年代末70年代初进行的长江下荆江段裁弯取直，使长江与洞庭湖之间泄洪关系发生变。1998年洪水时造成城陵矶附近水位壅高，一时成了全线防洪的焦点。另外，近40年来，洞庭湖区泥沙淤积量约40亿吨，减少了湖泊容积，抬高了洪水位。在这些问题上我们的认识是不足的。
当前紧迫的一个课题是，三峡工程建成以后将形成221．5亿立方米的防洪库容，这对长江中下游防洪发挥巨
大作用。但是要注意到，由三峡水库的清水下泄将使河床下切，淘冲堤防基础，加剧崩岸。这不仅危及干堤的
稳定安全，还因河床下切使得同等流量下水位下降，在汛期更难以下决心启用分滞洪区，这又进一步加大了对
堤防的压力及自身的风险。因此，要加紧研究三峡工程建成后，长江中下游江湖关系，水沙、河势及洪水形势
预测，加紧研究三峡水库的优化调度方式，相关的分滞洪区的布局及联合运用等问题。
黄河的问题更为复杂，这是因为黄河的防洪问题与泥沙问题连在一起，当前又面临着小浪底工程建成后的新形势。按设计报告，依靠小浪底水库的调蓄作用，黄河下游防洪标准从现在的60年一遇提高到千年一遇。水库拦沙78亿吨，为束水攻沙争得时间。但是实现这个目标决非易事。现在的任务是；通过研究工作，预测下游水沙及河势变化及对河口的影响，提出小浪底水库的优化运用方式，抓住有利时机部署下游河道的整治工程，研究小浪底不同运用期下游河道的防洪问题及对策。
在研究长江和黄河及其他大江大河的防洪部署问题时，决不能脱离整个流域的经济、社会及环境问题这样的大背景，应该在流域国民经济和社会进步的大框架下研究问题、制定规划。过去，因为部门行业划分造成学科的割裂，极有害于科学理论的发展。水利事业发展到今天，要求我们从枢纽工程的一个点，发展到河流的一条线，再从河流的一条线扩展到流域的一个面。只有这样，我们的认识才可能深化，科学理论水平才可能提高。
4．重视风险控制理论的应用
洪水灾害随机性很强。从我国的国情出发，在一个相当长的时期内，完全消除洪水风险是不可能的。随着现代科技的发展及国力的增强，可以通过全方位建设防洪安全保障体系，将洪水风险控制在可以承受的限度以内。在这方面，风险控制理论的应用十分重要。在我国的防洪安全保障体系中工程手段还将占主导地位。洪水
风险控制理论强调，如果局部防洪工程标准提高，其效果可能是转嫁风险，也可能增大防洪系统的整体风险。另外，面对我国防洪工程资金投入远不能满足实际需要这种现实，如何用好有限的资金?应以风险分析结合经济分析为基础，制定我国大江大河分期实施的防洪工程标准。要组织这样的分析方法的研究。另外，通过合理的国土规划来回避风险；通过气象、雨情的预报来预见风险；通过工程措施来降低风险；通过保险、受益补偿来分组风险；通过防洪避难系统及社会参与来应对风险。这些方面都体现了全过程风险控制。
三、坚持创新，突出应用，为防洪减灾提供技术保障
在“988”防洪减灾科技项目中，技术开发项目是针对查险、抢险及灾后重建中的关键技术，其目标是为防
洪减灾提供技术支撑。科技推广项目是为推广新技术、新材料，促进科技产业化。技术规程规范项目，是以技
术立法方式体现科技进步和成果转化，是提高防洪工程及产品质量、提高管理水平的根本保证。
在关键技术开发方面，堤防隐患和险情快速探测技术及仪器的引进、开发和研制尤为重要。这些仪器必须达到商品化的程度，要求有一定精度，可在现场直接由基层技术人员操作。这类成果鉴定不应在实验室，而应经过防洪现场的实践检验。堤防堵口技术研究是一项重大的技术储备，要密切结合现场情况，采用各类技术集成多种应急预案。沿江河的崩岸现象危害极大，不仅使外滩地崩失，还危及堤防的稳定安全。要开发崩岸实时监测技术，崩岸治理的新技术、新材料等。在堤防除险加固技术的开发及推广方面，主要集中于渗流控制技术和加固技术，在这方面，不论是水平防渗还是垂直防渗方式都是可行的，现在的问题是对于不同的现场条件寻求经济合理、技术可靠的技术手段。在科技推广项目方面，重点是土工合成材料在堤防和病险水库加固中的应用；加强防洪减灾技术的普及，防汛人员的技术培训。在技术开发中，要特别注意高新技术的应用。比如遥感技术、全球定位系统、地理信息系统、计算机决策支持系统、网络技术、现代通信技术等。
关于制订“988”防洪减灾科技计划时应把握的原则，有以下几点可供参考：一是要提倡自主创新。创新是科技发展的灵魂和不竭动力，必须有新的思路，新的方略，采用新的技术。同时还要借鉴国外先进经验，争取在防洪减灾科技上有大的突破。二是要组织跨领域、跨学科的联合攻关。我们要突破传统的思维定势，综合工程科学、经济学、法学、行政学、社会学、环境科学等，开展跨领域、跨学科的综合研究。提倡学科的综合、交叉和集成，组织各方面的专家联合攻关。正因为如此，“988”计划是一个开放的计划。三是要注意研究成果的应用性。特别是技术开发项目，必须直接为防洪减灾现场服务。技术开发项目要与国外引进相结合，避免低水平的重复研究。四是要坚持“有所为，有所不为”的原则，利用有限的资金，坚持有限目标，突出关键问题，力争有所突破。“988”计划将在充分论证、科学选比的基础上，按轻重缓急，分期实施。它的实施将为我国防洪减灾事业提供强有力的科技保障，发挥不可估量的作用。