[科普中國]-城市防洪

發(fā)展史略

古代城市的始建，大多是接近水域，防洪問題相應(yīng)產(chǎn)生。據(jù)中國有關(guān)史籍：約在公元前21世紀(jì)就有沿水域建城的記載，建城是建堤之始。在中國鄭州市，1955年發(fā)現(xiàn)規(guī)模宏大的商代（公元前16世紀(jì)～前11世紀(jì)）城墻。城周長7.1km，殘存最高約9m，城墻基最寬36m，墻體用土分層夯筑，具有防敵、防洪雙重作用。長江湖北紀(jì)南古城（在荊州城北約8km），建于公元前約6世紀(jì)，城內(nèi)地面高于長江一般洪水位，據(jù)地方志記載，大洪水曾淹至城墻。在歐洲、亞洲其他國家，很早的年代也有類似的各種城堡。后來中國北京城、淮河壽縣城和漢水安康城等較為普遍的磚石城墻的興建，也具有防敵與防洪的雙重作用。隨后平原區(qū)堤防的發(fā)展，使城市防洪大大提高了一步。有的城市建在圩堤區(qū)內(nèi)。同時還建有堅固的磚石城墻（湖北省的荊州城），具有雙重的防洪保險，即使外堤潰決。還可以繼續(xù)防守磚石城。海濱城市大多依靠海塘（海堤）防洪。20世紀(jì)發(fā)展到利用分蓄洪工程，以提高城市防洪標(biāo)準(zhǔn)。河道整治是防洪的另一方面，歐洲各國幾世紀(jì)來為城鎮(zhèn)防洪一直進(jìn)行著河道整治工作。利用水庫為城市防洪，較早較完善的是美國邁阿密河上的代頓市。1913年3月俄亥俄河發(fā)生大洪水，代頓市受重災(zāi)。美國政府于1917年～1923年在邁阿密河修成了5座滯洪水庫，有4座在代頓市上游，總庫容9.08億m3，控制代頓市以上流域面積97.7%。中國在1949年時城市化程度還很低，城市防洪工程數(shù)量很少，標(biāo)準(zhǔn)低、質(zhì)量差。當(dāng)時的防洪策略是犧牲農(nóng)村保城市。1949年以后，中國對城市防洪做了許多的工作，在北京市上游修建了官廳、密云等水庫，在上海、哈爾濱、天津、武漢、廣卅I等城市修建了堤防。同時建立了市長防洪搶險負(fù)責(zé)制。隨著中國城市化率的迅速提高和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的大為發(fā)展，再靠犧牲農(nóng)村來保城市已不合適，城市防洪面臨新的形勢。早在1981年中國國務(wù)院就提出了城市防洪除了每年汛期要做好防汛工作外，特別要注意從長遠(yuǎn)考慮，結(jié)合江河規(guī)劃和城市總體建設(shè)，做好城市防洪規(guī)劃、防洪建設(shè)、河道清障和日常管理工作。1998年中國將全國城市防洪的職責(zé)全部劃歸水利部，加大了城市防洪建設(shè)步伐，一些重點城市防洪狀況有了很大改觀。1

任務(wù)現(xiàn)代城市不僅人口、資產(chǎn)密度加大，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，防洪的特點，一般是防護(hù)范圍較小，防洪標(biāo)準(zhǔn)高，與航運、城建及其他經(jīng)濟(jì)部門關(guān)系密切，防洪安全保障需求多樣化。因此城市防洪任務(wù)就是利用城市河道綜合治理技術(shù)，城市雨洪蓄滯、滲透等工程處理技術(shù)，城市堤防的建造技術(shù)，城市建筑耐水化的處理技術(shù)，城市各類生命線系統(tǒng)的防洪應(yīng)急保護(hù)技術(shù)，城市發(fā)展與防洪減災(zāi)相結(jié)合的綜合規(guī)劃技術(shù)，城市防洪工程的除險加固技術(shù)，城市防洪工程體系的優(yōu)化調(diào)度技術(shù)以及一些行政管理手段，盡可能消除或減少洪水造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失，保障城市的安全。

我國城市的防洪任務(wù)是，21世紀(jì)初期，重點防洪城市的防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到200年一遇，占城市總數(shù)5%；非農(nóng)業(yè)人口在150~50萬之間的重要城市，防洪標(biāo)準(zhǔn)為200~100年一遇；非農(nóng)業(yè)人口在50～20萬之間的中等城市，防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇；非農(nóng)業(yè)人口在20萬以下的，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。2

一般措施1、調(diào)節(jié)徑流

調(diào)節(jié)徑流就是在河流的上游修筑塘庫，把季節(jié)河流不能容納的部分洪水蓄積起來，以削減洪峰，同時還可以利用其進(jìn)行農(nóng)田灌溉、發(fā)展水產(chǎn)、搞園林綠化、修建電站等，化害為利。這是一種通過壩庫攔蓄達(dá)到防洪并兼顧除害興利的綜合措施。

2、整治河道

整治河道、提高河道行洪能力，是一種以及時宣泄洪水達(dá)到防洪的治理措施。整治河道一般采用疏浚河床、取直河道兩種措施。

(1)疏浚河床，通常是把平緩或淤積的河床段挖深并使底坡坡度增大，同時清理河障，而不是加寬，目的是增大排泄能力和防止河床的淤積，以暢其流。

(2)取直河道，目的是加大水力坡度，提高河床排泄能力，使洪水位降低。

3、設(shè)置截洪溝

受到山坡方向地面徑流威脅的城市，必須設(shè)置截洪溝截引山洪瀉入河中。

(1)設(shè)置截洪溝的條件

1)根據(jù)實地調(diào)查山坡土質(zhì)、坡度、植被情況及徑流計算，綜合分析可能產(chǎn)生沖蝕的危害，設(shè)置截洪溝。

2)建筑物后面山坡長度小于100m時，可作為市區(qū)或廠區(qū)雨水排出。

3)建筑物在切坡下時，切坡頂部應(yīng)設(shè)置截洪溝，以防止雨水長期沖蝕而發(fā)生坍塌或滑坡。

(2)截洪溝布置基本原則

1)必須結(jié)合城市規(guī)劃或廠區(qū)規(guī)劃。

2)應(yīng)根據(jù)山坡徑流、坡度、土質(zhì)及排出口位置等因素綜合考慮。

3)因地制宜，因勢利導(dǎo)，就近排放。

4)截洪溝走向宜沿等高線布置，選擇山坡緩、土質(zhì)較好的坡段。

5)截洪溝以分散排放為宜。

(3)截洪溝規(guī)劃布置應(yīng)注意的幾個問題

1)與農(nóng)田水利、園林綠化、水土保持、河湖系統(tǒng)規(guī)劃結(jié)合考慮；

2)截洪溝應(yīng)因地制宜地布置，盡量利用天然溝道，一般不宜穿過建筑群；

3)截洪溝的設(shè)計縱坡不應(yīng)過大，若必須設(shè)置較大縱坡時，則此段應(yīng)設(shè)計跌水或陡槽，但不可在彎道處設(shè)置；

4)當(dāng)溝體寬度改變時，應(yīng)設(shè)置漸變段，其長度為底寬差（或頂寬差）的5~20倍；

5)截洪溝的彎曲半徑不應(yīng)小于水面寬度的5～10倍，溝頂標(biāo)高應(yīng)超過溝中最大水位標(biāo)高的0.3～0.5m。

4、修筑防洪堤

(1)防洪堤的布置

防洪堤應(yīng)在常年洪水位以下的城市用地范圍以外布置，堤線必須順暢，不能拐直彎。同時也要考慮最高洪水位和最低枯水位、城市泄洪口標(biāo)高、地下水位標(biāo)高等因素。當(dāng)居民點內(nèi)支流與防洪堤之間出現(xiàn)矛盾時，應(yīng)參考以下方案妥善解決排除：

1)沿干流及市內(nèi)支流的兩側(cè)筑堤，而將部分地面水采用水泵排除。此方案排泄支流洪水方便，但要增加防洪堤的長度和道路橋梁的投資；

2)只沿干流筑堤，支流和地面水則在支流和干流交接處設(shè)置暫時蓄洪區(qū)，洪水到來時，閘門關(guān)閉，待河流退洪后，再開閘放出蓄洪區(qū)的洪水，或者設(shè)置泵房排除蓄洪水。此方案適用于支流的流量小，洪峰持續(xù)時間較短，堤內(nèi)又有適當(dāng)?shù)耐莸亍⑺量勺餍詈閰^(qū)的情況；

3)沿干流筑堤，把支流下游部分的水用管道排出，不需抽水設(shè)備，這種方案一般在城市用地具有適宜坡度時才宜采用；

4)在支流修建調(diào)節(jié)水庫，城市上游修截洪溝，把所蓄的水引向市區(qū)外，以減少堤內(nèi)匯水面積的水量。

(2)防洪堤的技術(shù)要求

1)防洪堤的軸線應(yīng)大致與洪水流向相同，并與常水位的水邊線有一定的距離；

2)防洪堤的起點應(yīng)設(shè)于水流平順的地段，以避免產(chǎn)生嚴(yán)重沖刷；對設(shè)于河灘的防洪堤，若對過水?dāng)嗝嬗袊?yán)重擠壓時，則首段還應(yīng)布置成八字形，以使水流平順，避免發(fā)生嚴(yán)重淘刷現(xiàn)象；

3)防洪堤頂可以與城市道路結(jié)合，但功能上必須以堤為主；

4)防洪堤的頂部標(biāo)高，可采用同一標(biāo)高或采用與最高洪水的水面比降相一致的坡度。

5)堤岸迎水面應(yīng)用塊石或混凝土砌護(hù)，背坡可栽種草皮保護(hù)。為防止超過設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的洪水，堤頂可加修0.8～1.2m高的防浪墻。

5、填高被淹沒用地

填高被淹沒用地是防治水淹的一種較為簡單的措施，在下列情況下可以采用：

(1)當(dāng)采用其他方法不經(jīng)濟(jì)，而又有方便足夠的土源時；

(2)由于地質(zhì)條件不適宜筑堤時；

(3)填平小面積的低洼地段，以免積水影響環(huán)境衛(wèi)生。

填高低地可以根據(jù)建設(shè)需要進(jìn)行填高，并可分期投資，以節(jié)約開支。但土方工程量一般較大，總造價昂貴。

6、修建與整治城市湖塘

(1)在小河、小溪或沖溝上筑壩，形成壩式池塘；

(2)在河漫灘開闊地段筑圍堤或者挖深，營造一個較大水面，形成圍堤式池塘；

(3)整治原有池塘，開挖出水口，變死水為活水。由于水源和地質(zhì)條件的限制，往往不是所有的洼地都能建成湖塘，為了保證湖塘有足夠的水源，需要作仔細(xì)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。

整治城市湖塘，一則可以調(diào)節(jié)氣候，改善城市衛(wèi)生，美化城市；二則可蓄積雨水，作為地面水的排放水體，灌溉園林農(nóng)田；三則可增加副業(yè)生產(chǎn)，養(yǎng)魚和種藕等；四則可利用其修建福利設(shè)施，增加城市文化休息的活動場所。因此，有條件的城市，應(yīng)當(dāng)充分改造利用之。3

經(jīng)濟(jì)效益城市防洪經(jīng)濟(jì)效益就是防洪工程減免的的洪水災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失或增加的土地利用價值。按照防洪工程作用的時空邊界可劃分為直接效益和間接效益，直接效益是防洪工程減免的由于洪水直接造成的損失值；間接效益是指減免的由洪水直接損失帶來的經(jīng)濟(jì)和社會活動受阻造成的損失，從而產(chǎn)生的效益。因此計算防洪效益應(yīng)包括間接效益，一般取直接效益的百分比。

按照防洪效益是否可以量化表示，可以分為有形效益和無形效益。有形效益是指可以用實物或貨幣指標(biāo)直接定量表示的防洪效益；無形效益是指無法用實物或貨幣指標(biāo)直接定量表示的防洪效益。例如，洪水造成的各種固定財產(chǎn)損失、流動資產(chǎn)損失等，可以用貨幣指標(biāo)表示，屬于有形效益，而洪水由于洪水造成的財產(chǎn)損失、人口死亡等引起的精神損失則無法定量表示，屬于無形效益。

防洪工程措施既有正面影響，也有負(fù)面影響。正面影響即正效益，是指防洪：E程對外界產(chǎn)生的有利影響和積極作用，即防洪工程所得部分。負(fù)面影響即負(fù)效益，是指工程對外界造成的不利影響或消極作用，如對名勝古跡造成的不可恢復(fù)的淹沒損失等，河道工程的挖壓占地等。因此對社會、經(jīng)濟(jì)環(huán)境造成的不利影響，應(yīng)采取補(bǔ)救措施，未能補(bǔ)救的應(yīng)計算其負(fù)效益。

另外，防洪效益的年際變化很大；雖然防洪工程的社會和經(jīng)濟(jì)效益巨大，但一般無財政收入：防洪效稀還右隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而不斷增長的趨勢。4

特點城市是流域內(nèi)一個點，范圍小，涉及面廣，防洪標(biāo)準(zhǔn)要求高。城市所在具體位置不同，防洪特性各異。

(1)沿河流興建的城市，主要受河流洪水如暴雨洪水、融雪洪水、冰凌洪水以及潰壩洪水的威脅；

(2)地勢低平有堤圍防護(hù)的城市，除河、湖洪水外，還有市區(qū)暴雨澇水與洪澇遭遇的影響；

(3)位居海濱或河口的城市，有潮汐、風(fēng)暴潮、地震海嘯、河口洪水等產(chǎn)生的增水問題；

(4)依山傍水的城市，除河流洪水外，還有山洪、山體塌滑或泥石流等危害。中國城市防洪主要由水利部門負(fù)責(zé)，也涉及城市建設(shè)、航運交通、人防及其他廠礦部門。5