三、防洪措施

三、防洪措施

防洪措施是防洪规划的具体表现,是指防止或减轻洪水灾害损失的各种手段和措施,包括工程措施和非工程措施。

(一)工程防洪措施

工程防洪措施包括:筑堤防洪、蓄洪、分洪、泄洪、滞洪、蓄洪垦殖、水土保持等,分别扼要介绍如下。

1.筑堤防洪

筑堤防洪是平原地区历史最悠久的防洪措施,也是目前防洪的重要措施之一。堤防是一种挡水建筑物,沿河岸、渠岸、湖岸和海岸修筑,或沿行洪区和围垦区的边缘修筑。作用主要是保护河流两岸平原洼地内的农田、村庄和城市免受洪水淹没。

堤防按修筑的位置可分为河堤、江堤、湖堤、海堤以及水库与蓄滞洪区低洼地区的围堤等,按功能可分为干堤、支堤、子堤、遥堤、隔堤、行洪堤、防洪堤,围堤和防浪堤等,按建筑材料可分为土堤、石堤、土石混合堤和混凝土防洪墙等。我国除建有许多江堤、河堤、湖堤防御洪水外,在沿海地带还建有漫长的海堤(或叫海塘),防御海潮和台风的袭击。

防洪堤的设计主要考虑堤线布置、堤顶高程和断面型式三个主要问题。堤线要平顺,河道两岸有足够的堤距,不缩窄河床,能使河道泄水通畅;堤顶高程等于设计洪水位或设计高潮位加堤顶超高;堤坝的断面与结构型式有关,《堤防工程设计规范》(GB50286—2013)规定:1级堤防堤顶宽度不宜小于8m,2级堤防堤顶宽度不宜小于6m,3级堤防堤顶宽度不宜小于3m;1、2级土堤的堤坡不宜陡于1∶3.0。由于堤线较长,一般土堤采用均质的梯形断面,为了增加堤身边坡的稳定性,有时在堤的一侧或两侧修筑戗台。在风浪较大的地方用石料或混凝土修建护坡。在交通要道处,为了上下堤方便,需要修建马道。

2.蓄洪

利用山谷水库和湖泊洼地调蓄汛期洪水,防止洪水灾害的措施叫做蓄洪。在河流的上中游兴建水库,拦蓄汛期部分或全部洪水,待汛期过后,再将库内拦蓄的水量利用水利枢纽中的泄水建筑物有计划地下泄。这样一方面拦蓄了洪水,削减了洪峰;另一方面还可以利用拦截洪水形成的落差发电。此外,在灌溉、航运、养鱼等方面也有很大的效益。如长江三峡水利枢纽是长江中下游防洪体系中的关键性骨干工程,控制流域面积100万km2,是一座以防洪为主,兼顾发电、航运等多目标的综合利用工程。总库容达393亿m3,其中防洪库容221.5亿m3,混凝土重力坝坝身共设有23个深孔和22个表孔,最大泄洪能力为11.6万m3/s,可使荆江河段防洪标准从十年一遇提高到百年一遇。遇千年一遇或更大洪水时,配合分洪、蓄洪工程的运用,可防止荆江大堤溃决,减轻中下游洪灾损失和武汉市的洪水威胁,并为洞庭湖区的根治创造条件。

3.分洪

堤防防御洪水的能力是有一定限度的,如果超过设计防洪标准,就要采取其他防洪措施来确保堤防的安全,分洪就是其中之一。为了保障保护对象的安全,当河道洪水位将超过保证水位或流量将超过安全泄量时,把超额洪水有计划地分泄于湖泊、洼地,或分注于其他河流,或直泄入海,或绕过保护区在下游仍返回原河道。

(1)直接分流入海。在河流的下游,入海口泄洪不畅,地形条件又允许新开河道,就可直接分流入海。如海河流域防洪规划新开了20多条分洪道直接分流入海,独流减河是最早的一条入海分洪道,如图7-16所示。

图示

图7-16 独流减河(分洪入海)

(2)分流入其他河道。一条河流与相邻河流发生洪水的时间经常不同,这时可将这一条河流容纳不下的部分洪水分入相邻的河流。例如苏北的淮沭新河,就是准备当淮河再遭遇1931年型洪水时,分3000m3/s的淮河洪水通过新沂河入海,如图7-17所示。

(3)分入泛洪区并绕泄至下游。当河段狭窄不能容纳下泄洪水,而由防洪堤所保护的范围又十分重要时,如有合适的地形,可分洪入泛洪区并绕泄至下游,如长江上的荆江分洪工程和汉水的杜家台分洪工程。

4.泄洪

扩大河道过水能力,使洪水能畅通下泄所采取的措施,叫做泄洪。这些措施包括加高培厚防洪堤(增加河道泄洪能力)、整治河道、扩大行洪区等。整治河道包括拓宽和浚深河槽(图7-18)、裁弯取直、消除阻碍水流的障碍物等,使洪水河床平顺通畅,从而加大泄洪能力。疏浚是采用人力、机械和爆破等方式进行作业,整治则是修建整治建筑物来影响水流流态。两者常互相配合使用。

图示

图7-17 淮沭新河(分淮入沂)

图示

图7-18 疏浚展宽河道(https://www.daowen.com)

(a)疏浚拓宽河道横断面;(b)展宽河道横断面

有些河流为了宣泄特大洪水,除对中、下游阻水河段采取整治措施外,还采取开辟行洪区的临时措施。当遇到特大洪水时,在事先预定的河段将干堤间阻水的圩堤临时拆除,利用圩内的耕地通过洪水,以扩大过水断面,降低行洪区上游的水位,从而减轻洪水的威胁。行洪区在一般年份可照常耕种。

5.滞洪

利用河道附近的湖泊和洼地,引进一部分洪水临时蓄积起来,待洪峰过后再排入原河道,叫做滞洪。为了充分发挥江河旁侧湖泊、洼地的滞洪作用,需建闸控制。在河道低水位期开闸预降湖泊、洼地的水位,然后关闸防止倒灌,直至洪峰来到时,开闸引水,削减洪峰,待洪峰过后,再将滞水放出。滞洪示意图如图7-19所示。

图示

图7-19 滞洪示意图

利用湖泊、洼地滞洪和前述利用湖泊、洼地蓄洪及分洪有相同点也有不同之处。其相同点是三者都能削减洪峰,减轻下游洪水威胁。不同点在于蓄洪是河道穿过湖泊、洼地,在出口处建闸,在汛期可同时兼施蓄泄;滞洪是利用河道旁侧的湖泊、洼地,进出口合建一个闸,在汛期不能同时兼施蓄泄,只有先滞蓄后排泄;分洪是利用河道旁侧的湖泊、洼地,在进口建一个闸,在出口另建一个闸,可以同时滞蓄和排泄,见图7-20。一般地讲,蓄洪是蓄而为用,滞洪是滞而不用,故水库的防洪库容在正常高水位以上的部分也叫做滞洪库容。

6.水土保持

水土保持是一种针对高原及山丘区水土流失现象而采取的根本性治山治水措施,它对减少洪灾很有帮助。河道演变逐渐向恶化方向发展,其主要原因是受流域内上游地区水土流失的影响。为此,要与当地农田基本建设相结合,综合治理并合理开发水、土资源;广泛利用荒山、荒坡、荒滩植树种草,封山育林,甚至退田还林;改进农牧生产技术,合理放牧、修筑梯田、采用免耕或少耕技术;大量修建谷坊、塘坝、小型水库等工程。这些措施有利于尽量截留雨水,减少山洪,增加枯水径流,保持地面土壤防止冲刷,减少下游河床淤积,这不但对防洪有利,还能增加山区灌溉水源,改善下游通航条件等。

图示

图7-20 蓄洪、滞洪、分洪原理比较示意图

(二)非工程防洪措施

非工程措施是20世纪50年代以来逐步研究形成的防洪减灾的一种新概念。它是通过行政、法律、经济和技术等手段,调整洪水威胁地区的开发方式,加强防洪管理,以适应洪水的天然特性,减轻洪灾损失。节省防洪基建投资和工程维修管理费用。

我国现阶段建成使用的非工程防洪措施主要有以下方面。

1.洪水预报和警报系统

在洪水到达之前,利用卫星、雷达、计算机收集到的实时水文气象数据,进行综合处理,作出洪峰、洪量、洪水位、流速、到达时间、洪水历时等洪水特征的预报,及时提供给防汛指挥部门进行洪水调度,必要时对洪泛区发出警报,组织居民撤离,以减少洪灾损失。

2.防汛指挥调度通信系统

目前,国家已基本建成连接七大流域管理机构、21个重点省、市防汛指挥部的微波干线和微波站,并先后在长江荆江分洪区和洞庭湖区、黄河的三花(三门峡至花园口)区间和北金堤滞洪区、淮河正阳关以上蓄洪区等,建成了融防汛信息收集传输、水情预报、调度决策为一体的通信系统。

3.洪泛区管理

新中国成立后,我国相继颁布了《中华人民共和国水法》《中华人民共和国防洪法》《中华人民共和国河道管理条例》等法规,用以管理和约束洪泛区的建设与发展。按洪水危险程度和排洪要求,将不宜开发区和允许开发区严格划分开。允许开发区也根据可能淹没的几率规定一定用途,并通过政府颁布法令或条例进行管理,防止侵占行洪区,达到经济合理地利用洪泛区。同时,应限制洪泛区的人口自然增长率,鼓励人口外流,限制人口内迁。

4.洪水保险和防洪基金

洪水保险,即对淹没几率不同的地区,对开发利用者强制收取不同保险费率,从经济上约束洪泛区的开发利用。我国自1980年中国人民保险公司恢复以来,也开展了此项业务,在1981年四川大水,1991年上海大暴雨,1998年长江、松花江大洪水等的善后处理中,起到了良好作用。