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口 程晓陶 万洪涛 吴兴征
国内外关于洪水、洪水灾害与防洪体系、减灾对策都做了大量研究，我国的相关文献更是浩如烟海。例如胡明思、骆承政主编的《中国历史大洪水》，李健生主编的《中国江河防洪丛书》，刘树坤等编写的《全民防洪减灾手册》等。2002年中国工程院提出的(中国防洪减灾对策研究》报告，重点分析并展望了21世纪我国大江大河的防洪形势，提出“要从无序、无节制地与洪水争地转变为有序、可持续地与洪水协调共处的战略”，“要从以建设防洪工程体系为主的战略转变为在防洪工程体系的基础上，建成全面的防洪减灾工作体系”。 1．人与自然和谐的治水方略 水利工作中最本质的问题，就是如何处理人与自然的关系。钱正英院士指出，从“靠天吃饭”“人定胜天”到“人与自然和谐共处”，代表人类在处理与自然关系中不同阶段的理念。20世纪中叶以来，世界上许多国家相继走上了经济快速发展的道路，同时，大规模人类活动对生态环境的冲击日趋严重。人们意识到必须从根本上重新定位并协调处理好人与自然之间的关系。在治水方面，问题集中到了“如何坚持以人为本，如何明确人类的责任，如何建立起人与自然之间良性互动的关系，以及如何公正处理人类社会内部分享自然资源与分担灾害风险的矛盾”。 在协调人与洪水关系的问题上，人们已经醒悟到：“洪水形成的灾害大大超出了人类的控制能力”，“要完全消除洪水灾害是不可能的”。当人们强调“人与自然和谐”的时候：①决不能忽视“自然”本身也有既伤害人类社会又危及生态环境的“肆虐”一面，健全的水利工程体系与更为完善的防洪安全保障体系，是实现人类“与洪水共处”的基础与前提。②在我国人多地少的国情下，不能简单地倡导“让人群远离洪水”或“还洪水以空间”，人与自然的和谐要体现在人与洪水对洪泛区土地合理、有效的共享上；在发展中选择并承受一定的风险，一方有难，八方支援，百折不挠，重建家园，也是人与洪水相处的一种模式。③防洪工程手段要从点与线扩展到面，综合运用法律、经济、行政、教育、技术等非工程措施来推动更加有利于全局与长远利益、有助于人与自然良性互动的工程措施，辅以风险分担与风险补偿政策，形成与河流共处、与洪水共存的治水方略。 2．洪水管理的基础理论与模式 面对防洪形势的变化与日益提高的防洪减灾安全保障需求，世界上许多国家陆续选择以加强“洪水管理”作为治水方略调整的方向，并且纷纷探讨适合国情的洪水管理模式。针对国际大趋势，我国学者陆续撰文，倡导我国防洪减灾工作应向“洪水管理”转变，指出从我国的国情出发，需要选择“有风险的洪水管理”模式，以利于促进人与自然的关系从“恶性互动”向“良性互动”转变，其后又进一步提出洪水管理要采取“风险分担，利益共享”的运作模式与“双向调控，把握适度”的推进机制。 水利部科技创新项目资助的《我国防洪安全保障体系与洪水风险管理的研究》课题，2002年提出了研究报告，在国内典型区域调查的基础上，分析防洪减灾形势变化的趋势，探讨了适合于我国国情的洪水风险管理理论与模式，构建了我国现代防洪安全保障体系基本框架。“十五”期间，南京水利科学研究院、中国水利水电科学研究院、海河水利委员会、清华大学联合承担了国家重大科技攻关课题《海河流域洪水资源安全利用关键技术研究》，在2003年底提出的报告中，王中静等对洪水资源化的定义、内涵、洪水资源合理配置和利用的模式等进行了理论性的探讨；邹鹰等开展了利用水库分期汛限水位调控洪水资源的研究；向立云等以大黄铺洼为示范区，对蓄滞洪区延续传统、洪水资源化利用和可持续发展三种管理模式进行了初步的情景分析，先后发表了“蓄滞洪区管理与发展模式”及“我国洪水管理的方向性问题”等论文。2003年，文康在总结分析美国、加拿大等多个国家洪水管理实践经验的基础上，论述了“如何有效地推行洪水管理”的问题。 2003年初，我国国家防总与水利部已经明确提出，我国的防洪“要从控制洪水向洪水管理转变”，2004年1月，水利部鄂竟平副部长在全国防办主任工作会议上总结一年来的实践和探索，对向“洪水管理”转变的必然性，洪水管理的定义、内涵与实质等从理论上作了更全面的阐述，对实现向洪水管理转变的途径，以及近期推动两个转变的工作做了全面的部署。 3．洪水风险分析的理论与方法 洪水灾害的形成有孕育、发生、发展、消退的过程，相应人类的防洪减灾活动也有预防、预报、预警、抗洪、抢险、救灾与灾后恢复重建等各个环节。在此过程中有许多自然与人为的风险与不确定因素会对决策产生影响。 关于风险，早期的研究致力于探讨损失的“概率”或“不确定性”，或由于“自然或人类行为所导致的不利事件发生的可能性”，多数学者认为风险包含了三个方面的含义：不利事件、其发生的概率、可能产生的后果，因此风险可以用事件发生的概率与可能后果的乘积来表达。然而，“风险”与“不确定性”是容易被混淆的概念。为了区别两者，美国陆军工程兵团给出了以下定义： 风险是“发生不希望的、不利的后果的可能性；风险的评估通常是基于期望的结果，即事件发生的条件概率与事件的后果的乘积”；而不确定性为“事件发生的可能性与其后果不能用客观已知的概率分布来描述，或者指事件本身，或者指事件的后果是不确定的”。 将“风险”与“不确定性”加以区别的意义不仅在于避免无意义的努力，比如对不确定的因素作概率分析等，而且便于区分“风险管理”与“应急管理”。 我国开展的洪水风险研究内容涉及广泛。如：“八五”期间开展的《黄河下游滩区及分滞洪区风险分析和减灾研究》，开发了二维水沙运动仿真模型与经济损失评估模型，通过滩区、分滞洪区洪水风险辨识与评估，为减灾对策的制定提供了依据；《长江防洪系统实时调度研究》课题中，探讨了“防洪决策风险分析”的问题。“九五”期间，国家防总安排了洪水风险图绘制的试点研究，陈肇和等进行了水库漫坝风险的分析，王本德等对水库汛限水位调整的研究也取得了重大进展。近年来，王丽萍、傅湘编著的《洪灾风险及经济分析》介绍了风险分析基本理论与方法，结合防洪系统的具体特点，探讨了风险分析方法在防洪系统规划、防洪系统经济评价与风险决策中的应用。万庆等著的《洪水灾害系统分析与评估》，总结“七五”至“九五”期间有关遥感与地理信息系统技术在防洪减灾领域的应用成果，探讨了洪水灾害风险分析的理论框架。赵勇等对防洪减灾经济学进行了有益的探讨。 4．防洪工程结构安全评估理论与方法 在1989年第23届IAHR大会和讨论会上，堤坝的风险问题成为与会者颇为关注的一个热点。1991年召开的第24届IAHR大会上专门召开了关于可靠性和风险分析的讨论会，极大地促进了这一领域的研究发展。2000年国际大坝会议论文集的76个专题对此问题有较详细的论述，并发布了国际大坝委员会大坝安全专业委员会公报——风险评估在大坝安全管理中的应用。 从1992年开始，荷兰政府资助Delft技术联营体发起了一个旨在采用风险理论全面评估堤防圈的计划，实现了以洪灾概率法取代超频洪水法。超频洪水法通常假定堤防结构自身是足够坚固的；洪灾概率法可以考虑由于其他原因的破坏，比如护岸工程破坏、边坡滑动、堤身渗透或堤基管涌、穿堤建筑物的破坏等。荷兰的研究表明，堤防工程安全性评价不是一个静态事件，而是一个连续的动态过程。荷兰学者Vrijling建议了洪水风险可接受的水平。 澳大利亚的堤坝的设计导则中提出了概率设计和风险分析方法，在大坝风险评价的法规与指南中，包括了风险人口分析、溃坝影响评价、风险准则、群坝风险分析等内容。1995年Salmon和Hartford提出了大坝安全风险评估的要点，对公众可接受的风险标准进行了研究。Foster等人采用事件树方法计算了堤坝的管涌失稳概率。 我国学者在防洪堤坝结构可靠度与风险的研究与应用方面也开展了大量卓有成效的工作。李清富、江见鲸对防洪工程风险决策和可靠性等基本问题进行了探索。章志强等提出了考虑多种失稳模式的防洪堤工程失稳风险计算的数学模型，选择典型概化断面计算了长江南京段防洪堤结构失稳风险的大小。王卓甫等研究了均质防洪堤堤坡稳定和渗透稳定的结构风险计算模型。吴兴征等结合二元堤基上的斜墙式堤防给出了考虑多种失稳机制的概率设计方法，并通过变动设计参数探讨了土工统计参数和堤防几何形状对漫顶、渗透稳定、岸坡稳定可靠度指标或失稳风险的影响；采用常规定值安全系数法和可靠性方法，以可视化开发语言，基于数据库后台支持，开发了图形化界面的堤防安全评价系统；结合长江干堤某典型堤段，初步给出了全堤段安全复核与风险评价的计算结果。朱勇华等采用一次二阶矩方法；推导了不透水堤基均质土堤、透水堤基均质土堤和双层地基均质土堤渗透破坏风险率的计算公式，建立了边坡失稳破坏风险率的计算模型，综合考虑了防洪堤的漫顶破坏风险、渗透破坏风险和滑动失稳破坏风险。张俊芝等讨论了堤防工程加高加固的三类加固决策模型。 在大坝安全方面，姜树海等讨论了大坝的允许风险概念及防洪允许风险范围。李雷等提出一种评价土石坝综合安全度的初步方法，可动态反映出病险水库除险加固的必要性。扬庆等人在进行边坡二维渐进性破坏可靠性分析的基础上，把经济决策理论引入边坡的经济分析中，结合边坡工程的具体特点对边坡进行了投资一效益风险性分析。 5．防洪减灾技术的发展 在防洪减灾领域，新技术发展涉及面很广。从洪水的监测、预测、预报、预警、预案制定，到汛期防洪工程调度、抢险方案拟定、会商决策指挥、信息传达与反馈；从防洪工程隐患探测、险情观测、查险排险，除险加固到抢险救灾；从洪水灾情测报、评估到洪水风险分析、风险图绘制、防洪影响评价；从抑制暴雨径流增长的雨水渗透、蓄滞技术，到重要设施、物品的耐淹减损技术等等，新技术开发与应用都十分活跃。近年来，IT新技术与专业技术相结合，在防洪减灾领域里发展尤其迅速，如数据库技术、计算机网络技术、地理信息系统、遥感技术、洪水仿真技术、情景分析技术等等，为防洪工程体系规划与设计、防洪安全评价与管理、洪水预报与调度、防汛指挥系统运行中大量信息的处理、储存、查询、碉用、显示与共享，各种方案、预案的计算与评价，洪水风险分析与决策支持等，增添了新的技术手段。 二、发展趋势 21世纪，防洪减灾领域的科技发展体现出两大趋向：一是自然科学中相关学科的深入与综合；二是自然科学与社会科学(法学、经济学、社会学、管理学、心理学等)在交叉领域的开拓与交融。同时，为防洪减灾管理与决策科学化服务的信息监测、处理与分析系统，将成为新技术发展最活跃的领域。 为了满足随社会经济发展而日益提高的防洪安全保障需求，在防洪减灾领域除了促进跨学科的联合攻关之外，也要大力加强自身的学科建设。防洪减灾领域的学科建设，涉及灾害学、防灾学与防灾技术等三个层次。灾害学的研究，以基础科学研究为主，也涉及应用科学，并需要应用技术的支持；防灾学的研究，以应用科学为主，需要基础科学的指导与应用技术的支持；应用技术的发展，则依托于基础科学与应用科学的进步。 1．防洪减灾领域灾害学的发展趋向 防洪减灾领域灾害学的研究，涉及到洪涝灾害时空分布与演变的规律，洪涝灾害孕育、发生、与人类社会交互作用的机理及其可能诱发的灾害系列，洪涝灾害的分级标准及影响评价，洪涝灾害风险分析与区划的理论与方法，洪涝灾害的信息管理学等。当前迫切需要以全面协调可持续的科学发展观为指导，从我国国情出发，认真总结1998年大洪水以来大规模治水实践中各种措施的成败得失，深入认识洪水的风险特性，探讨有中国特色的洪水风险管理理论及人与洪水共存的治水模式，建立“主观说”与“客观说”相结合的洪水风险分析方法与灾情评估方法，为积极稳妥推进从控制洪水向洪水管理的转变提供科学的依据。 2．防洪减灾领域防灾学的发展趋向 防洪减灾领域防灾学的研究，涉及到与社会经济发展相适应的减轻洪涝灾害的完整体系、管理模式、运作机制、治水方略，因地制宜制定灾前、灾中、灾后相应防洪减灾各环节的对策措施，以及与防洪减灾相关的法规政策等。从我国的国情出发，需要研究如何将防洪工程措施与非工程措施有机地结合起来，以非工程措施推动有利于全局的工程措施；区分固有风险与附加风险，合理运用风险分担与风险补偿的措施；探讨双向调控、把握适度的政策与机制；研究风险管理与应急管理相辅相成的体制与措施；通过适度承受风险与洪水资源化等途径，谋求保障防洪安全、供水安全、生态环境安全与支撑可持续发展等目标的统一。 3．防洪减灾领域防灾技术的发展趋向 防洪减灾领域防灾技术的研究，涉及实现除害兴利、增强人类理性调控洪水与增强自适应能力的新技术、新设备、新材料、新工艺及其适用条件等等。未来防洪安全保障体系的管理现代化与决策科学化，对信息的获取、处理、分析能力必然提出更高的要求。在初步建成防洪工程体系的情况下，洪水预测预报新技术、各种防洪规划方案与应急计划的情景分析技术、洪水风险分析与风险图制作技术、洪水灾情评估技术、防洪优化调度技术，防洪工程体系的隐患监测、安全评价、除险加固等技术的研究与开发，必将带动各种高新技术在防洪减灾领域的应用与发展；其中关键技术的标准化、国产化的要求也将大为提高。同时，这些技术的发展又会对管理人员的素质提出更高的要求，促使现有管理体制与发展不相适应的部分做出调整与改变，打破行业中普遍存在的信息封锁现象，实现社会公益信息的共享，以水利信息化带动水利现代化。 ■ (作者单位：中国水利水电科学研究院防洪减灾研究所) |