1 防洪抗旱研究背景
防洪抗旱减灾是中国水利水电科学研究院重要的研究领域之一, 几代专家辛勤耕耘, 为此研究领域的发展奠定了坚实基础。自80 年代中期起, 在刘树坤等专家的积极推动下, 水力学模型被运用于蓄滞洪区、城市与河道洪水的计算, 利用水深、流速、洪水到达时间与淹没历时等参数, 开展了洪水风险区划与防洪工程方案的评价等研究, 模型的功能也不断扩展与完善;同时, 刘树坤等专家还大力倡导建立现代灾害科学———灾害学与防灾学。90 年代中期, 周魁一积多年研究的心得, 提出灾害具有“自然与社会双重属性”的概念, 进而论述了这一概念的实质及其哲学基础。诸如此类的成果对于后续研究起到了很好的指导作用。2001 年, 作为我院科技体制改革中新组建的公益型研究所———防洪减灾研究所诞生了。
2002 年在水利部领导的关心与支持下, 以该所为实体, 又成立了水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心, 创建了科研与管理紧密结合的发展模式, 加速了科技成果的转换。2008 年防洪减灾研究所正式更名为防洪抗旱减灾研究所, 水利部防洪抗旱减灾研究中心(以下简称减灾中心)的规模也有所扩展, 研究力量进一步加强。近年来, 减灾中心在防洪抗旱减灾领域的学科建设中取得了一系列新进展, 对于推进新时期防汛抗旱工作向“洪水管理”与“全面抗旱”的两个转变提供了有力的科技支撑
21 世纪中, 防洪抗旱减灾领域的科技发展必然体现出两大趋向:自然科学中相关学科的深入与综合;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。不同国家不同区域, 自然地理条件不同, 经济社会处于不同的发展阶段, 洪水与干旱灾害的风险特性必然会有显著的差异。因此, 在治水方略的制定与技术方案的选择上, 必须因地制宜, 既要遵循自然规律, 也要顺应经济社会的发展规律。
2 防洪抗旱减灾领域灾害学的研究进展
灾害学是将加害与被害的各种因素及其状态作为现象, 研究灾害的成因、变化及其可能导致的各种影响, 探索灾害风险构成与演变的规律性。其涉及到洪水与干旱的基本特性、水旱灾害的时空分布与演变的规律, 水旱灾害孕育、发生、与人类社会交互作用的机理及其与相关灾害间相互诱发的灾害系列, 水旱灾害的分级标准及影响评价, 水旱灾害的信息管理、风险分析与区划等。
2.1 深化对洪水基本特性的认识
洪水是自然界中水循环的一种基本现象, 也是维持自然界生态系统平衡的环境要素。我国受季风影响的广大地区, 每年汛期的几场暴雨洪水往往是区域淡水资源的主要补给形式。随着人口的'增长, 天然调蓄洪水的场所逐步被开发利用, 一旦洪水泛滥, 便会造成严重的生命财产损失。
因此, 人们直接感受到的往往是其灾害特性。在水土资源的开发利用与提高安全保障标准的过程中, 人与自然之间的矛盾不断激化。为了构建人与自然和谐的发展模式, 必须深刻领会洪水的利害两重性。通过近年来一些基础与战略规划项目的研究, 我们对洪水的灾害特性、资源特性与环境特性, 以及三者之间复杂的交互影响与利害转化关系有了更加全面而深入的认识。
值得注意的是, 洪水的利害两重性与其转换关系因区域、洪水规模量级而异。不同地理气候与经济社会条件的区域, 洪水表现出的利害关系会有显著的不同, 而同一区域遭受不同规模的洪水时, 洪水的利害转换关系也有明显的差异。因此, 人类治水活动成败的关键是如何顺应自然、遵循规律、因势利导、因地制宜、趋利避害、化害为利, 形成人与自然之间、区域与区域之间的良性互动, 逐步提高安全保障水平, 并有利于支撑可持续的发展。
2.2 全面探讨洪水的风险特性
洪水风险是20 世纪80 年代起才逐步引入我国。由于风险存在于事件发展过程中的各个环节, 且表现形式各异, 不同学科专家从不同视角给出了用途不一的定义与评估方法。水力学家强调洪水危险性空间分布的不均匀性, 水文学家看重的是洪水发生时间与规模的不确定性;从社会经济学的角度看, 风险(risk)是损失的可能性, 而从工程安全的角度看, 风险是各种工程事故发生的概率与可能造成的后果。这些理念在洪水风险图的绘制、流域洪水风险评价与损失评估系统的研发, 以及工程安全评价等方面已得到广泛应用。
3 防洪抗旱减灾领域防灾学的研究进展
防灾学是基于对灾害风险的规律性认识与可利用的防灾体系, 研究如何预防灾害, 在灾害发生时如何减少损失, 除害兴利, 以及在灾后如何尽快恢复重建的科学。防洪抗旱减灾领域防灾学的研究, 涉及到与经济社会发展需求相适应的减灾体系、管理模式、运作机制、治水方略与对策措施等, 因地制宜制定灾前、灾中、灾后防灾减灾适宜的对策措施, 以及相关的法规政策等。防灾学的研究旨在保证这些措施的合理性与有效性。
3.1 探讨适合我国国情的治水理念与方略 在我国人多地少, 粮食、土地与水资源需求压力极大, 经济底子薄弱且发展不平衡, 生态环境相对脆弱的国情下, 靠短期高投入一举“根治洪水” , 或将洪水高风险区中的人口资产都迁出去,“还洪水以空间” , 不仅难以实现, 而且在人与自然之间易于形成恶性的互动,在发展与防灾之间构成难以协调的矛盾。洪水管理成败的关键在于把握适度。
近年来, 围绕水利部海河委员会《海河流域防洪战略规划研究》、水利部科技创新项目《我国防洪安全保障体系与洪水风险管理的基础研究》、国家自然科学基金重大项目《洪水行为与减灾方法研究》第4 课题第2 专题“洪泛区和分蓄洪区的洪涝灾害风险分析和管理体系” 、《国家中长期科技发展战略规划研究》“公共安全专题” 、水利部《水利科技发展战略研究》、部规划院十五规划项目《中外治水方略比较研究》、全国水利发展“十一五”规划重大研究课题《防洪安全保障重点对策研究》、亚行赠款《洪水管理战略研究》等宏观战略研究项目,从可持续发展治水原则、人与自然和谐的治水理念、防洪工程体系在洪水管理中的地位及应注重的问题、增强应急反应能力与自身适应洪水的能力、形成泛滥允许型的发展模式、发挥洪水的资源特性与环境特性等方面产出了一系列的研究成果。
3.2 城市防洪抗旱领域的研究不断取得进展 由“水灾害加剧、水资源紧缺、水环境恶化”所构成的城市型水危机已露端倪, 并呈加重趋势。城市防洪与供水安全保障是新世纪我国防洪抗旱减灾领域极具挑战性的课题。近年来, 减灾中心相继承担水利部重点专项、自然科学基金重点项目、国家防办专项以及北京、上海、哈尔滨等城市的相关课题, 并对2006 年重庆市重大干旱、2007 年济南市暴雨洪水等灾害事件组织了专项调查。研究表明, 城市型水灾害对传统的治水理念与模式提出了新的挑战;同时在城市化进程中, 经济技术实力的增强、对自然演化规律认识的深入、人类自我约束能力的提高等, 又为实施城市治水新对策创造了条件。
为此, 特别强调了城市防洪排涝工程体系的规划与城市发展规划相结合, 形成雨、污分流系统, 在保障生命安全的前提下, 合理选择防洪标准, 适度承受一定的风险, 以综合治水带动城市功能、环境、景观的改善;要采取各种雨水渗透与雨水蓄滞措施, 以立法形式要求新建、改建小区必须设置相应容积的雨水调节池, 改变让雨水尽快排入河道的传统思路;对扩大行蓄洪能力之后仍可能泛滥的洪水, 要靠建筑物的耐淹化、平时的防灾准备与应急时的警报、避难系统来减轻灾害的损失;要建设城市防灾减灾信息系统, 对水灾风险进行评估, 以风险图的形式向社会公布评估的信息, 以便采取必要的防范措施;对于城市干旱缺水问题, 一方面通过法律、行政、经济、技术等手段, 加强节水型社会的建设;另一方面加强旱情的监测与评估, 适时启用备用水源或长距离、跨流域的调水方案。
4 防洪抗旱减灾领域防灾减灾技术的研究进展
防洪抗旱减灾领域防灾技术研究的是除害兴利、增强人类理性调控洪水、抗御干旱与增强自适应能力的新技术、新设备、新材料、新工艺等。其中, 水情旱情的监测、预报、预警、风险评估, 以及防洪工程体系的隐患监测、安全评价、除险加固与决策支持等方面是高新技术运用、发展十分活跃的领域。
4.1 防洪抗旱决策支持技术
洪水灾害的形成有孕育、发生、发展、消退的过程, 相应的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。在此过程中有许多风险与不确定因素会对决策产生影响。为配合国家防汛指挥系统的建设, 防洪减灾研究所成立之初就设立了“防洪决策支持技术研究室” 。该室与相关研究室及外围合作单位协作, 承担完成了一批不同层次的决策支持系统的研发, 并形成了相应的技术体系。
5 结语
新世纪初期, 我国正处于社会转型与经济快速发展的阶段, 防洪抗旱形势的显著变化决定了我们不能一味延用传统的治水手段, 而国情的差异又使得我们不能简单照搬发达国家的治水理念与模式。防洪抗旱减灾只有充分依赖科技与管理的进步, 才能更好地应对新的挑战。
作为国内防洪抗旱减灾领域最高层次的科研单位, 必须要针对国家的发展需求与部门的行动计划, 大力加强学科建设与人才培养,围绕防洪抗旱减灾的难点、热点及深层次问题, 踏实做好科研工作, 形成有实用价值的成果。
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