洪水风险管理放略与技术方法.indd

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1 生命之河系列丛书现代洪水风险管理现代洪水风险管理Living Rivers Series Flood Risk Management A Strategic Approach 感谢世界自然基金会的资助 李原园 [ 英 ] Paul Sayers 沈福新著 责任编辑林京王启 lj@waterpub.com.cn 销售分类 : 水利水电工程 定价 : 元

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3 内容提要本书通过对国内外洪水风险管理发展历程的分析回顾, 系统总结了洪水风险管理各个历史阶段的特点和经验, 针对当今社会面临的防洪减灾问题和挑战, 深入分析了洪水风险管理的时代特征, 研究探讨了现代洪水风险管理思路 途径以及管理框架, 并针对洪水风险及其不确定性, 系统论述了适应性洪水风险管理的方法体系, 在风险应对 空间规划制定 风险应急管理机制建立 洪水风险图编制 突发洪水风险应对以及洪水保险制度等多个方面提出了原则和技术思路 本书是一本学术性 系统性和应用性相结合的专著, 可供城乡规划 水利规划设计 科研教育 基础设施建设和水利管理等有关技术 管理人员阅读参考 生命之河系列丛书书暋暋名现代洪水风险管理作暋暋者李原园 [ 英 ]PaulSayers 暋沈福新暋著 出版发行 中国水利水电出版社 ( 北京市海淀区玉渊潭南路 1 号 D 座暋 ) 网址 :www 灡 waterpub 灡 com 灡 cn E mail:sales@waterpub 灡 com 灡 cn 电话 :(010) ( 发行部 ) 经暋暋售北京科水图书销售中心 ( 零售 ) 电话 :(010) 全国各地新华书店和相关出版物销售网点 排暋暋版 中国水利水电出版社微机排版中心 印 刷 北京博图彩色印刷有限公司 规 格 184mm 暳 260mm 暋 16 开本暋 13 灡 75 印张暋 326 千字 版 次 2012 年 9 月新 1 版暋 2012 年 9 月第 1 次印刷 印 数 册 定价 58 灡 00 元 凡购买我社图书, 如有缺页 倒页 脱页的, 本社发行部负责调换 版权所有 侵权必究

4 WWF ( 世界自然基金会 ) 生命之河系列丛书 编委会 顾问 : 孙鸿烈暋陈宜瑜暋印暋红暋朱春全暋李暋琳雷光春暋王暋毅暋于秀波暋李利锋主任 : 雷暋刚委员 : 王利民暋张暋琛暋刘晓海暋吴於松暋娄暋佳任文伟暋朱暋江暋王暋蕾暋张暋诚暋魏暋钰 WWF ( 世界自然基金会 ) 流域综合 管理核心专家组成员 陈宜瑜暋陈暋进暋雷光春暋李原园暋李云生暋马超德 马暋中暋倪文进暋王暋丁暋王凤春暋王学军暋王暋毅 王亚华暋夏暋军暋徐暋明暋杨桂山暋于秀波

5 现代洪水风险管理 主要作者 李原园暋沈福新暋文暋康暋陈艺伟 [ 英 ] PaulSayers 暋 [ 美 ] GeryGaloway [ 英 ] EdmundPenning Rowsel [ 英 ] TomLeQuesne [ 加 ] 雷 Wen 马超德暋雷暋刚暋王暋蕾暋魏暋钰

6 暋前言 国内外治水实践以及防洪减灾策略的发展与演变历程, 有许多共同之处, 都经历了以修建水库 构筑堤防 整治河道 设置滞洪区 开辟泄洪道等各种工程措施以图控制洪水 减轻洪水灾害的历史阶段 随着治水实践的深入和对洪水及其灾害成因认知水平的提高, 人们逐渐认识到再高标准的防洪工程仍会面临失事的风险, 反思以 控制洪水暠为目标的工程防洪减灾策略的局限性, 开始理性地寻求更为科学合理的防洪减灾方略, 逐步形成了以在控制洪水的基础上, 加强对人类自身行为 活动的规范约束, 给洪水以出路, 平衡协调人水关系的治水思路 2003 年, 水利部针对我国新时期经济社会的快速发展和新时期防洪形势的深刻变化, 提出了 防洪要从控制洪水向洪水管理转变暠 抗旱工作要从以农业抗旱为主向城乡生活 生产和生态的全面抗旱转变暠的两大战略转变, 开始了中国新时期防洪方略革新和治水思路的调整, 把以适度承担洪水风险 人与洪水和谐共处为核心思想的治水理念贯彻到实际工作中 通过实施洪水风险管理, 克服单纯控制洪水的缺陷和不足, 建立综合防洪减灾体系, 化解和合理承受洪水风险, 实现资源 生态 环境相互协调发展, 支撑经济社会可持续发展的目标 中国是洪涝灾害频繁而又严重的国家, 同时又是土对资源匮乏, 人水关系十分复杂的国家实施洪水风险管理尤为迫切和重要 当前, 中国正处于从控制洪水向洪水管理转变的重要时期, 随着防洪形势的变化以及洪水风险意识的不断增强, 对洪水风险管理的思路 方法和技术等各个方面都有了更高要求, 需要针对社会经济快速发展阶段所面临的治水新问题, 在规划 设计 建设 管理等多个领域, 从政策 法规 制度和技术等不同层面有效平衡协调利益与风险, 建立和完善防洪减灾风险管理理论体系 技术体系 工程体系等体系以支撑和推进中国洪水风险管理的有效实施 防洪从控制洪水向洪水管理的战略转变是社会可持续发展阶段的历史必然, 先进发达国家已先行一步, 有诸多成功经验和有益教训, 对中国从实现控制洪水向洪水管理的转变有重要的借鉴和参考价值 在此背景下, 水利部水利水电规划设计总院与 WWF ( 世界自然基金会 ) 共同组织中国 英国 南非 澳大利亚 美

7 国以及加拿大等国际知名专家撰写了 现代洪水风险管理 一书, 通过对国 内外洪水风险管理的发展历程和脉络的回顾 梳理, 系统总结了国内外洪水 风险管理的实践经验, 针对当今社会面临的水问题和挑战, 研究论述了现代 洪水风险管理的理念 途径以及管理框架, 并针对洪水风险及其不确定性, 深入探讨了适应性洪水风险管理的方法体系, 在风险应对 空间规划制定 风险应急管理机制建立 洪水风险图编制 突发洪水风险应对以及洪水保险 制度等多个方面提出了具有参考价值的技术思路与原则 希望本书的出版, 能够在洪水风险管理方面提供一些有益经验 先进理念和技术方法, 为统一 洪水风险及风险管理的认识, 拓展洪水风险管理与风险决策思路, 完善洪水 风险管理的相关概念 内涵以及技术体系, 提升风险管理与风险决策技术水 平等发挥积极作用 现代洪水风险管理 一书的出版得益于水利部水利水电规划设计总院 WWF ( 世界自然基金会 ) 同仁们以及国内外专家团队的辛勤努力, 书稿的 顺利完成是众多专家共同努力的结果, 是集体智慧的结晶, 每位作者都倾注 了各自的心血, 贡献了自己独特的见解 并在广泛交流讨论的基础上撰写完 成了本书, 形成了英文书稿随之翻译完成了中文书稿 水利部水利水电规划 设计总院与世界自然基金会 (WWF) 的合作成员包括 : 水利部水利水电规 划设计总院团队成员 : 李原园 沈福新 郦建强 周智伟 陈艺伟和管玉卉 等 国际团队成员 : 马超德 雷刚 王蕾 魏钰 (WWF 北京代表处 ) 和 GuyPegram ( 南非 Pegasys 战略和发展咨询公司 ) GabrielAzevedo ( 巴西 里切特公司 ) GerryGaloway ( 美国马里兰大学 ) PaulSayers ( 英国 Sa 灢 yers 和 Partners 公司 ) RobertSpeed ( 澳大利亚 ) DanielGunaratnam ( 美国 ) Tom LeQuesne (WWF 英国分会 ) 由于全书涉及内容广, 撰写时间紧, 加之编著者水平所限, 书中错误或 不当之处在所难免, 敬请广大读者批评指正 编著者 2012 年 8 月

8 暋缩略语 ABI 暋英国保险人协会 ALARP 暋合理可行的范围内尽量低 BCR 暋效益成本比 CFMP 暋流域洪水管理规划 DEFRA 暋英国环境粮食和农村事务部 EU 暋欧盟 FEMA 暋美国联邦紧急事务管理署 FRM 暋洪水风险管理 GDP 暋国内生产总值 GIWP 暋水利部水利水电规划设计总院 ( 中国 ) GWP 暋全球水伙伴 HFA 暋兵库行动框架 HSE 暋健康与安全执行委员会 IBCR 暋增长的效益成本比率 ICIWARM 暋国际水资源综合管理中心 ( 美国 ) ICHARM 暋国际水灾及风险管理中心 IFM 暋洪水综合管理 IHRM 暋灾害风险综合管理 IPCC 暋政府间气候变化专门委员会 IWRM 暋水资源综合管理 MPR 暋强制购买要求 NFIP 暋全国洪水保险计划 ( 美国 ) PER 暋风险调查计划 ( 法国 ) PPR 暋风险防范计划 ( 法国 ) RASP 暋战略规划风险评估 ( 英国 ) SMP 暋海岸线管理规划 ( 英国 ) SUDS 暋可持续城市排水 TBRAS 暋太湖流域风险评估体系 USACE 暋美国陆军工程师兵团 WMO 暋世界气象组织 WWF 暋世界自然基金会

9 暋术语 以下定义侧重于与洪水风险管理有关的重要方面, 参考了众多与此有关的国际文献, 包括由下列组织和项目所提供的定义 桽暋 ADRC 亚洲减灾中心 ( 联合国大学内 ) 桽暋 DEFRA 环境粮食和农村事务部 ( 英格兰和威尔士 ) 桽暋环境机构 ( 英格兰和威尔士 ) 桽暋 FEMA 美国联邦紧急事务管理署桽暋 FLOODsite 洪水地点项目 欧盟综合性项目桽暋 ICOLD 国际大坝委员会桽暋 UNESCO 联合国教科文组织高等教育机构 水教育研究院桽暋 UNU EHS 联合国大学 环境与人类安全研究所桽暋 USGS 美国地质调查局桽暋 WHO UN 联合国卫生组织可接受风险在现有的社会 经济 政治 文化 技术和环境条件下, 社会或社区认为可以接受的风险水平 理解可接受风险 ( 和不可接受风险 ) 有助于指导恰当的投资以降低风险 ( 如果风险可能被降低的话 ) 适应能力当未来情景将确定无疑地成为现实或预期的未来情景发生变化时, 根据情况及时调整具体措施 ( 工程 / 非工程措施 ) 或制度 ( 政策 / 法规 ) 的能力 适应当气候或风险的其他驱动因素发生变化或预期会发生变化时, 为应对这种变化而对自然 工程或人类系统进行的持续调整 适应可能是自然发生的 ( 通过自然变化实现 ), 也可能是人为规划好的 ( 通过主动制定的适应性规划实现 ; 用于取代传统洪水控制方法中常见的对极端洪水的被动适应 ) 壅水河道水流受到阻碍导致水位上升的现象 ( 例如桥梁和涵洞处的水位壅高 ) 可选方案在进行方案选择时, 决策者从 ( 众多 ) 可用的备选方案中选择 ( 同时保留对未来选项的权利 ) 资产管理组织管理者为管理其资产及其资产系统所采取的统筹协调的系统性行为 生物多样性生物多样性是衡量生态系统健康的指标之一 管理方案的合理与否可以轻易地破坏或改善生物多样性 生物多样性通常指区域内所有的基因 物种和生态系统 本书中区域指单独的河段 整个流域 甚至是流域网络 生物多样性是传统三类生物多样性的统称, 即物种多样性 生态系统多样性和基因多样性 这三类多样性都是洪

10 水风险管理中要重点考虑的内容 能力社区 社会或组织内为实现统一的目标所可获得的力量 特征和资源的组合 集水面积 ( 河流 ) 水系中某一点以上的汇流面积 预测模型以归结论或复杂系统方法为基础, 通过定性或定量模型了解因果关系, 是预测能力的基础 日益增多的模型单纯依靠历史观测资料, 无法提供有意义的预测工具 例如, 对水库泄流或者对深度调节的河道流量进行统计分析是毫无意义的 后果一次洪水可能产生的影响, 例如经济 社会和环境的损失 / 改善 后果可以用多种有效形式表达, 例如定量形式 定性形式和分级形式 ( 如高 中 低 ) 或描述形式 后果的严重性会受到承灾体自身脆弱性和社会对危害价值定义的影响, 可以用货币化形式表示, 也可以用影响的自然形态 ( 例如生物栖息地损失的面积 ) 或更加抽象的形式表示 控制 ( 流量 ) 调整 ( 通常是限制 ) 河流下游洪峰流量的手段 输送 ( 流量 ) 水 ( 或下水道中的污水 ) 从一个地方输送到另一地点的过程 应对能力人员 机构和组织利用已有的技术和资源应对和管理不利情况 紧急事件和灾害的能力 挟带物河道水流中所挟带的天然的和人工的固体材料, 可能会增加洪水风险 ( 导致桥梁和涵洞等设施的堵塞或者与人员和建筑物发生碰撞 ) 挟带物的尺寸会有很大的变化 从大型的木质材料和购物手推车到单个的树叶和包袋等 在自然河道或位于城市区域以外的河道内, 自然植被对生物多样性有积极而重要的影响 在这种情况下, 不把自然植被称为挟带物 通常, 无机沉积物也不在挟带物的范围内 确定性途径采用精确的和单值的变量, 以及采用精确定义的模型中的参数给出单一输出的一种方法 灾害对社区或社会正常功能的严重干扰 其产生的广泛后果 ( 包括人类 物质 经济或环境损失 ) 通常已经超过了受影响社区自身的应对能力 有效性风险按照预期 / 既定计划有所降低 总体而言, 可通过采用方法组合来提高有效性, 因为方法组合中某一方法的优势可以弥补另一方法的劣势, 这样便能尽量降低风险, 尽量扩大机会 效率要求避免时间 精力 金钱和环境资本等资源的浪费 通常效率管理旨在制定协调统一的方法, 使得总收益要大于各部分单独收益之和 如果一种资源使用方式是低效的, 则可以通过另一种资源使用方式, 在维持现状的前提下, 改善至少一个人或一个社区的境况 ; 相反, 如果一种资源使用方式是高效的, 则其他任何资源使用方式, 都会在改善任何个人或社区境况的同时, 令至少一个人或一个社区付出代价 环境影响评估将所有的自然 社会和经济因素考虑在内, 对某建议项目可能对环境产生的正面和负面影响进行系统评估 评估的目的是保证决策者在做出一项重要决策和承诺前, 已经考虑到了随之而来的环境影响 暴露度人员 财产 生物栖息地 网络和其他承灾体 ( 见后文定义 ) 可能遭受洪水淹没因而具有潜在危害或损失 毁坏毁坏既可以发生在最大极限状态, 也可以发生在正常使用极限状态 ( 毁坏等级 ) 若干破坏模式跟毁坏等级有关 溃决可视为最大极限状态毁坏 一种可能的相关破

11 坏模式是下游堤防冲刷导致溃决 种种先期过程和毁坏机制, 可以导致该类破坏模式 灵活性当未来情景将确定无疑地成为现实或未来情景发生变化时, 既定的管理策略随之调整的能力 脆弱性 ( 曲线 ) 条件失事概率 ( 例如堤防溃决几率 ) 与一定荷载条件 ( 例如河道水位 ) 的关系 脆弱性曲线是用图的形式表现条件失事概率随荷载条件变化而变化的关系 洪水正常情况下不被淹的陆地偶尔被水淹没的事件 洪水秉性多变, 决定于驱动源, 例如滨海洪水 ( 风暴潮 洪水波漫顶和海啸 ), 河流洪水 ( 源于降雨的洪水, 从上涨期长的低洼地区洪水到急速起涨的山洪 ), 多雨洪水 ( 城市直接降雨形成的洪水 ), 以及地下水洪水 洪水风险管理的原则对各类洪水是通用的, 只是特殊的工具和有效的管理方案不同 防洪为改变洪水波秉性 降低某些区域洪灾发生概率 ( 可能增加另一些区域洪灾发生概率 ) 而采取的措施 通常防洪措施都是指工程措施, 既有大尺度的措施 ( 如防洪栅栏和堤防 ), 也有地方层面小尺度的措施 ( 例如采取局部措施减少径流 ) 洪泛区通常指毗邻河道或海洋的平坦区域, 洪水期水会流进洪泛区, 但如果有工程措施和其他防洪措施, 洪水也可能不会流进洪泛区 洪泛区在概念上是广阔无垠的, 因此实际工作中常通过一定重现期暴雨可能产生的最大洪水淹没范围 ( 根据最恶劣的情景 或者有 无防洪措施 ) 来界定洪泛区范围 洪泛区地图 ( 洪水 ) 根据无防洪工程情况下 一定重现期暴雨或极端事件洪水可能淹没的地理区域编制的地图 洪泛区地图通常还包括以下信息 : 洪水类型 淹没水深或水位, 以及适当地点的流速 通常简化为危险类别 洪水风险管理为降低 控制 接受或重新分配洪水风险而采取的数据和信息收集 风险分析和评价 方案评估和决策制定 实施及检讨的过程 洪水风险管理是政策分析 调整和适应以及采取行动降低洪水风险的连续过程 ( 包括改变洪灾发生概率及后果 改变受威胁承灾体的脆弱性和复原能力 ) 洪水风险管理要认识到风险是不能完全消除的, 只能部分缓解, 通常还要以牺牲其他社会目标为代价 危险 ( 洪水 ) 可能造成伤害的事件或自然条件 在文中, 是指洪水淹没对生命安全 健康 财产和洪泛区资源及功能产生的威胁 洪水危险由描述危害严重程度的多个要素组成, 包括 : 水深 流速 淹没历时 淹没范围和发生的速度 危险区划 ( 洪水 ) 根据洪水灾害危险性对洪泛区进行分区, 不同的区域具有不同的洪灾发生概率和投资 发展限制条件 洪水风险综合管理一种处理洪水风险的方法, 认为在更广泛的水资源管理和土地利用规划框架下, 洪水风险管理措施之间存在相互联系 ; 不同区域和部门间的统筹协调具有重要价值 ; 需要用系统的观点评估机遇和可能的影响 ; 环境的管理和可持续性具有重要性 局部风险某特定局部面临的风险 ( 为了同下面将要提及的社会或集体风险进行区分 ) 减缓为避免 减轻 弥补或补偿某种行为 发展或决策带来的负面影响, 而采取的各种过程 行为或设计的措施和设施 非工程措施任何没有采用工程性建设的措施, 而是利用知识 实践和协议来降低风

12 险和影响, 尤其是通过政策和法律 公众意识提升 培训和教育等方式 选择在选择时, 要给未来 ( 能够 ) 选择替代方案留有机会 方案决策者 ( 甚至 ) 可以推迟作出最后抉择, 而不是马上就作出决定 结果度量指标用于定量表示重要企盼结果的度量指标 企盼结果可能包括年期望生命损失的减少 经济风险的减轻 生物多样性的扩大等 溢流由于水位的不断上升导致水流漫过诸如防洪堤或海浪墙等工程设施 漫顶由于波浪作用导致水流周期性溢过诸如防洪堤或海浪墙等工程设施 路径 ( 风险的 ) 特定触发事件 ( 风险来源 见后面的介绍 ) 与可能遭受破坏或损失的承灾体 ( 如财产 见后面的介绍 ) 间的联系通道 例如, 路径可能包括山丘坡面 河道 堤防以及上游入流边界 ( 洪水来源 ) 和特定房屋 ( 承灾体 ) 之间的洪泛区 政策和规章制度政策和条例为洪水风险管理战略的制定 决策制定和实施提供的原则和规则 方法组合通过在不同的时间和空间尺度内实施一系列方案来降低风险的管理方法 方法组合旨在制定一个战略, 该战略由一系列行动组成, 其中某一措施或制度的优势可以弥补其他措施或制度的劣势, 同时可以发挥不同方案组合后的协同作用 ( 例如湿地建设和支持 洪水预警等 ) 概率概率是用来衡量在一定时间段内 ( 年度 服务周期内等 ) 洪水灾害 ( 给定严重程度 ) 发生的可能性 该量度值介于 0 ( 不可能发生 ) 和 1 ( 必然发生 ) 之间 通常有以下两种解释方法 : (1) 统计频率 重复性试验的结果, 比如投掷硬币 统计频率还包括种群变异性的理念 统计频率的结果被称为客观概率, 因为这一数值客观存在且原则上可通过试验获得 (2) 主观概率 通过诚实 公平和尽可能不带偏见地考虑所有已知信息, 采用量化的形式衡量对某结果发生概率的信念 判断或信心 主观概率会受到对过程理解的程度 对评估结果的判断以及信息数量及质量的影响 随着知识水平的不同, 主观概率也会随之改变 洪水管理者 / 分析者所接受到的大部分洪水概率都是主观的, 因此不能通过观察进行正式验证 泛滥概率在考虑了所有防洪基础设施的作用之后 ( 包括工程失事或者不失事的概率 ), 洪泛区内某一部分仍然发生泛滥的几率 泛滥概率必须明确指出相应的时间尺度 ( 例如年或服务周期内的概率 ) 和洪水的具体特征 ( 例如洪水水深和水流速度 ) 泛滥概率不仅仅简单地与引发洪水的暴雨重现期有关 承灾体可能受洪水破坏的物体 例如, 在大暴雨事件中 ( 洪水源 ), 洪水会在洪泛区内传播 ( 洪水路径 ), 洪泛区内的房屋 ( 承灾体 ) 会被淹没, 从而导致物质损失 ( 损害或后果 ) 剩余风险所有的洪水风险管理措施 ( 例如降低洪水发生概率的措施和降低承灾体脆弱性以及提高承灾体复原能力的措施 ) 发挥作用后仍然存在的风险 为避免矛盾, 必须要明确剩余风险的评估日期 通常发布给公众的剩余风险都是最新的 然而, 对于规划者而言, 了解剩余风险会因气候或其他因素的变化而随时间改变是至关重要的

13 复原能力个人 社区 城市或者国家抵抗灾害 ( 例如极端洪水 ) 承受灾害和灾后恢复的能力, 和以高效及时方式成功适应不利环境或环境变化 ( 例如气候变化 经济衰退等 ) 的能力 复原能力指制定建筑物和基础设施的设计 建设和运行方面的创新方法, 以恢复自然和人为的灾害 建筑物设计所采用的综合性方法中, 增强复原能力是主要目标之一 除了要保护建筑物内的居民之外, 建筑物的复原能力建设还包括减轻灾害和迅速从毁坏性事件中恢复 运行的连续性是关注重点 重现期表征某一量级的事件 ( 例如河道水位 漫顶水量 ) 在较长的一段时间内平均被超过的重复周期的统计量度称为重现期 例如, 重现期 10 年一遇表示事件在任何一年平均 10 年发生一次 风险某一具体事件 ( 如洪水 ) 发生概率和可能产生影响的组合 因此, 风险具有两个要素 事件发生的几率 ( 或概率 ) 和事件产生的影响 ( 或后果 ) 事件的后果有预期令人期待的时候, 也有不尽如人意的时候 总的来说, 洪水风险管理更关注不利后果的影响, 因此风险通常是指不利后果的发生概率, 以及人们的应对能力 ( 备注 : 同时还需寻求获得正面效益的机会, 但这种效益应该被称为机会效益, 而不是风险 ) ( 洪水 ) 风险分析利用工具和技术, 通过分析和综合考虑洪水发生概率和洪水带来的后果, 客观地确定风险 主要是指利用已有信息 ( 根据定义已有信息存在不确定性 ) 评估危险对个人或群体 财产和环境造成的风险 风险分析通常包括以下步骤 : 栙范围定义 ; 栚危险识别 ( 包括洪水来源和洪水路径 ); 栛承灾体识别 ; 栜风险估算 ( 洪水 ) 风险评估通过风险分析查证和评判风险显著性的过程 风险评估阶段是指价值 ( 社会的 法规的 法律的和所有者的 ) 和价值判断以显性或隐性的方式纳入到决策过程的步骤 进行风险评估时, 为了制定出合理的洪水风险管理战略, 需要考虑风险的显著性及相应的社会 环境 经济和其他后果, 同时需要了解降低风险所需的投入 ( 洪水 ) 风险识别确定风险发生可能性 发生原因以及发生过程的定性分析过程 ( 洪水 ) 风险管理见洪水风险综合管理 ( 洪水 ) 风险缓解选择性的采取措施 ( 工程性和非工程 ) 降低洪水发生的概率或 ( 和 ) 洪水产生的负面后果 风险决策一种决策方法, 该方法中增加了关于风险的信息 ( 概率和后果 ), 并对风险进行了主观权衡, 同时还考虑了公平和机会效益等问题 ( 在一些国家, 针对风险决策的定义更加严格, 仅限于只基于成本收益分析而作出的决策 ) 稳健性在一系列可能的未来情境中, 一项方案或战略依然可以顺利执行的程度 风险图综合了概率和后果的地图, 表征风险在空间上的区别 风险图通常以年期望风险 ( 综合考虑一年内所有可能的暴雨事件和所有可能的系统应对措施 ) 或事件风险 ( 例如某一具体的暴雨事件带来的期望损失 ) 表示 风险图的内容通常包括 : 栙可能的死亡或严重受伤人数 ; 栚经济损失 ( 全国的或财政的 ); 栛次生影响 例如洪水导致的污染事件产生的影响 未被淹没财产失去电力的影响等 社会关注社会对灾害可能产生影响的关注 风险评估能够体现出社会关注的程度 社会风险极端灾害事件会在较大范围内产生不良后果, 从而引发的社会 / 政治上的

14 响应 该风险可能导致公众探讨 ( 争论 ), 但通过社会的政治处理和调节 ( 监管 ) 机制, 可以得到有效调节 ( 监管 ) 大范围风险的分布通常是不均衡的, 伴随着风险而来的效益分布也是不平衡的 例如, 修建大坝可能会增加附近居民的风险, 但却为远离大坝的居民带来了效益 ; 某项行动或决策在给当代人带来效益的同时, 可能会损害下代人的利益 ( 例如可能置下一代人于贫穷境地的昂贵的规划决策 ) 通常, 平衡重大成本和效益分布是政府的职责, 但需要让公众参与讨论 而讨论的结果通常为风险评估和所采用管理政策及方法的性质奠定了基础 ( 洪水的 ) 来源可能引发洪水的事件 ( 例如强降雨 大风 浪潮 甚至是人类犯的错误 / 人类攻击 不小心打开闸门或飞机撞向大坝等 ) 利益相关方决策过程中涉及的 具有合法利益的个人或群体 战略 ( 洪水风险管理 ) 指一个协调一致的计划, 有明确具体的目标和决策点, 并且配有工程和非工程措施组合功能和执行能力 因此, 可将战略 ( 计划 ) 中的洪水风险措施, 组成内在相关的配套方案, 作为进一步完善和实施洪水战略的基础 工程措施所有降低承灾体 ( 见上面的介绍 ) 遭受洪水或严重后果的物理设施 工程措施既包括大型的基础设施手段, 例如栅栏和堤防, 也包括局部小范围的手段, 例如加固个人房屋或重要建筑物 可持续性首先将可持续性定义为 发展既要满足当代人的需求, 同时不能损害下一代人的利益暠 可持续性是一个简单但又强大的概念 值得注意的是, 这个概念强调了经济发展 环境健康和社会福利之间的内在联系 这三者不是独立的目标, 而是一个整体 21 世纪议程强调了综合的概念, 并指出有必要转变原先以行业为中心的工作方式, 采用各部门沟通协作的新方法 此外,21 世纪议程还强调要实现可持续发展, 决策过程中的广泛公众参与是基本的前提条件 洪水风险管理与可持续发展问题有着千丝万缕的联系 通过修建防洪设施和进行空间规划, 洪水风险管理不仅会影响自然的物理环境, 长远看来还会为人类活动和自然行为提供机遇和设置障碍 系统 ( 洪水风险 ) 从广义上看, 系统是风险产生和对风险进行管理的社会及自然范围 了解系统的运行方式, 特别是系统失事的机制, 是理解风险的必要组成部分 系统即包括运行体系如洪水预警, 以及更加具体化的体系, 如保护洪泛区的一系列防洪设施 更为重要的是, 是要将所有体系看作整体 可承受风险为保护特定的净利益 ( 例如环境改善 发电 城市发展 洪水风险管理的有限费用等 ), 社会需要承受的剩余风险的程度 可承受风险因具体情况而异, 是不可忽略的事物 必须对相关的剩余风险进行审查, 如有必要应采取措施降低剩余风险 ( 一般译作 可容忍风险暠 ) 不可接受风险正常情况下 ( 即不考虑极端事件情况下 ) 不可接受的风险水平 通常, 在不可能进一步采取措施降低风险 ( 例如对于所有的堤防和大坝, 不管其设计和维护情况如何, 都存在着失事的风险, 尽管有时候这种可能性很小, 但难以进一步降低或消除 ), 或者消除风险所投入的资源与收益不成比例时, 代表广泛社会利益的政府或调控者可以允许风险继续存在 不确定性任何不完全确定的情形 ( 如暴雨的发生时间 数据 模型或决策 ), 不管

15 是否以概率分布的形式进行描述 不确定性可以总结为 : 栙自然属性和事件的固有偏差 ( 偶然不确定性 ); 栚对参数及模型 ( 定量的和定性的模型 ) 输入和输出关系理解的不充分 ( 认知不确定性 ) 脆弱性某一群体 人员 财产或自然特征在洪水期间发生损失的内在敏感性和社会评价损失常用手段的组合 例如, 财产的脆弱性可以表示为洪水深度和经济损失的关系 ; 个人的脆弱性可以表示为洪水深度 / 速度与个人死亡或受到严重伤害的关系 因此, 通过采取行动降低承灾体遭受损失的敏感性, 可以改变承灾体的脆弱性 ( 例如加快洪水过后的灾后修复速度 ) 湿地永久湿润或季节性淹没的区域, 形状和物理特征在很大程度上受水量控制 如果能够根据具体的水文情势进行调整, 湿地可以提供丰富多样的生态系统

16 暋目录 前言 缩略语 术语 1 暋洪水管理的历史演变及发展趋势 3 暋 1 灡 1 暋背景 3 暋 1 灡 2 暋与洪水共处的期望 4 暋 1 灡 3 暋防洪早期尝试 ( 公元前 2000~ 前 1800 年 ) 5 暋 1 灡 4 暋加强防洪和洪泛区使用 (800~1900 年 ) 6 暋 1 灡 5 暋现代防洪的雏形 (20 世纪初 ) 8 暋 1 灡 6 暋关注减灾 (20 世纪 60~70 年代 ) 11 暋 1 灡 7 暋现代洪水风险管理的雏形 (20 世纪 90 年代至今 ) 12 暋 1 灡 8 暋主要经验总结 面临持续挑战及主要存在问题 19 2 暋现代洪水风险管理的理念 27 暋 2 灡 1 暋总体介绍 27 暋 2 灡 2 暋风险的概念 27 暋 2 灡 3 暋洪水风险管理的驱动力 30 暋 2 灡 4 暋洪水风险管理的特征 33 暋 2 灡 5 暋洪水风险管理的黄金准则 40 3 暋目标 任务与效果 42 暋 3 灡 1 暋引言 42 暋 3 灡 2 暋总体目标和主要任务 42 暋 3 灡 3 暋评价分析 50 暋 3 灡 4 暋成功的标准 53 暋 3 灡 5 暋综合效益最大化 55 暋 3 灡 6 暋小结 : 清晰的目标和任务 55 4 暋洪水风险管理总体框架 56 暋 4 灡 1 暋引言 56 暋 4 灡 2 暋从社会诉求到具体行动 56

17 暋 4 灡 3 暋弥补政策 规划和行动间的差异 61 暋 4 灡 4 暋不同层面的政策和规划中应解决的问题 65 暋 4 灡 5 暋小结 : 决策分析的框架 68 5 暋洪水风险管理的适应过程 70 暋 5 灡 1 暋概述 70 暋 5 灡 2 暋确定洪水风险管理的时间和空间尺度 71 暋 5 灡 3 暋识别问题 : 感知风险和机遇 72 暋 5 灡 4 暋确定成功的措施 73 暋 5 灡 5 暋确定决策规则 74 暋 5 灡 6 暋分析未来 : 情景设计 75 暋 5 灡 7 暋风险分析 77 暋 5 灡 8 暋选择优先战略 : 做出稳健的决定 82 暋 5 灡 9 暋制定和选择最好的方案组合 83 暋 5 灡 10 暋保证战略的实施 85 暋 5 灡 11 暋行动 : 减少风险, 实现目标 85 暋 5 灡 12 暋监测 : 监督执行情况和变化 86 暋 5 灡 13 暋回顾 : 重新评估和审视 87 6 暋通过洪水风险管理保护和改善生态系统服务 88 暋 6 灡 1 暋引言 88 暋 6 灡 2 暋降低洪水风险和提升生态系统服务的方案 89 暋 6 灡 3 暋地方层面 : 控制洪水的水量和质量 91 暋 6 灡 4 暋保护环境 : 尽量减少对环境的影响 94 暋 6 灡 5 暋小结和建议 暋实施洪水风险管理 : 制约因素和有利因素 102 暋 7 灡 1 暋引言 102 暋 7 灡 2 暋战略实施的有利因素 102 暋 7 灡 3 暋战略实施的不利因素 108 暋 7 灡 4 暋妨碍环境机会最大化的不利因素 暋风险和不确定性 : 原理和分析 113 暋 8 灡 1 暋引言 113 暋 8 灡 2 暋风险 : 基本原则 113 暋 8 灡 3 暋风险 : 分析工具和技术 117 暋 8 灡 4 暋不确定性 : 原则和工具 119 暋 8 灡 5 暋不确定性的分析方法 121 暋 8 灡 6 暋基于风险的决策 : 系统的决策过程以及设定可接受的风险程度 126 暋 8 灡 7 暋建议小结 : 风险和不确定性原理和分析 128

18 9 暋空间规划对洪水风险管理的作用 129 暋 9 灡 1 暋引言 129 暋 9 灡 2 暋空间规划及其在洪水风险管理中的作用 129 暋 9 灡 3 暋空间规划影响洪水风险的先决条件 133 暋 9 灡 4 暋小结 : 合理的空间规划对洪水风险的影响 暋基础设施管理 135 暋 10 灡 1 暋引言 135 暋 10 灡 2 暋基础设施管理面临的挑战 135 暋 10 灡 3 暋基于风险和富有弹性的基础设施规划设计 137 暋 10 灡 4 暋采用层次法制定基础设施管理决策 139 暋 10 灡 5 暋评估防洪基础设施运行情况时普遍面临的问题 140 暋 10 灡 6 暋更好地了解风险和基础设施运行状况的数据和工具 141 暋 10 灡 7 暋小结及建议 暋应急规划和管理 149 暋 11 灡 1 暋引言 149 暋 11 灡 2 暋应急管理的发展特征 150 暋 11 灡 3 暋应急管理程序 151 暋 11 灡 4 暋理解风险的传递 158 暋 11 灡 5 暋建模方法和工具 159 暋 11 灡 6 暋小结 : 通过良好的应急管理降低洪水灾害 暋洪水灾害图和洪水风险图制定 163 暋 12 灡 1 暋引言 163 暋 12 灡 2 暋洪水风险图的作用及其使用 163 暋 12 灡 3 暋洪水风险图制定的技术 165 暋 12 灡 4 暋洪水风险图示例 168 暋 12 灡 5 暋小结 : 实用洪水灾害和风险图制作指南 暋突发洪水 : 管理风险 171 暋 13 灡 1 暋引言 171 暋 13 灡 2 暋导致突发洪水的因素 171 暋 13 灡 3 暋历史上的突发洪水事件 172 暋 13 灡 4 暋突发洪水的特点 175 暋 13 灡 5 暋突发洪水风险管理的应对方案 176 暋 13 灡 6 暋突发洪水风险管理规划 179 暋 13 灡 7 暋总结及建议 : 突发洪水事件 暋保险和洪水风险 183 暋 14 灡 1 暋目标 183

19 暋 14 灡 2 暋国有还是私营? 关键的决定 184 暋 14 灡 3 暋洪水保险成功的必要条件 184 暋 14 灡 4 暋再保险的性质 187 暋 14 灡 5 暋 非静态暠 : 保险的真正威胁 187 暋 14 灡 6 暋保险制度示范 187 暋 14 灡 7 暋小结 : 高效洪水保险的关键要素 190 参考文献 192

20 河流和海洋一直对社会的发展有着磁铁般的吸引力 它们为人类提供了交通运输, 给人们生活和农业生产提供水源, 改善人们的生活卫生状况 水资源既可以转化为电力, 又可以保护人类免受各种侵害 最初, 正是由于洪泛区肥沃的土地, 村落才能发展高效率的农业生产, 后续的商业中心也紧邻内陆港口而建立, 并与周边区域 国内至国际上的其他地区产生联系 然而, 机会总是伴有风险, 人类同时要受洪水灾害的影响 本书这个部分 ( 第 1 章 ) 介绍了不同社会在洪水风险管理方面所做的努力, 从早期的修建防护工程直到现在的努力 重点关注历史上不同时期的洪水管理中所采用的总体战略 采用原因 战略改变的原因及促成战略改变的代表性事件等

21 2

22 1 暋洪水管理的历史演变及发展趋势 1 灡 1 暋背景 洪水在为人类创造利益的同时, 也总是会带来一些挑战 富含泥沙的洪水流经洪泛区, 为农业带来了肥沃的土地, 为动物提供了栖息地, 但人类若想在此建立永久性的跨河工程, 就算有可能但也会非常困难 游牧时期的人类学会顺应偶尔发生的洪水, 但当人类在洪泛区内永久定居时, 洪水对人类的负面作用便开始显现, 于是人类开始逐步采取措施削减洪水的影响 起初所采取的措施极为简单, 仅限于调整生活方式 随着洪泛区人口的增长和经济的不断发展, 人类开始采取工程措施将洪水阻挡于居住区之外 但这些措施通常难以维护, 而且总是会有更大的洪水摧毁这些工程 千百年之后的今天, 这些挑战依然存在 从人类应对洪水最早的历史记录, 直到 20 世纪后期, 削减洪水影响的主要途径仍是试图控制洪水 人类修建堤防 泄洪渠道 大坝以及其他工程, 控制由大暴雨和潮汐顶托引起的河道水位上升 20 世纪中叶, 出现了一种新的方法, 即通过采用工程和非工程措施, 在预防洪水的同时减轻洪水带来的灾害 随着这个时期的人口增长和社会发展, 洪灾损失持续上升, 同时优化防洪投资的呼声也越发强烈 这时便需要一种新的理念, 它不仅能够识别出社会所面临的灾害和后果, 同时也能评估出所面临风险的严重程度 目前, 这 图 1 灡 1 暋洪水管理实践的历史演变图 3

23 一新的理念, 即洪水风险管理理念仍在不断完善, 但在短短不到 30 年的时间内, 这一理念已经被广泛接受, 成为应对洪水风险 ( 世界面临的最大挑战之一 ) 的合理途径 下面的章节将会详细地介绍悠久而复杂的洪水管理史 洪水管理实践的历史演变主要分为五大发展阶段, 如图 1 灡 1 所示 1 灡 2 暋与洪水共处的期望 几千年前, 持续的适应过程使得个人和小团体在集体的努力下得以与洪水和不断变化的海平面和谐相处 人类和自然环境间的亲密关系创造了一个可持续生存的环境, 河流继续哺育着大地和人类, 有着丰富的鱼类与野生动物 洪泛区内第一批定居者很快意识到应对偶尔发生的洪水, 最好的方法是将其住所建在河岸 ( 海岸 ) 或洪泛区内的高地上 这些高地通常是自然形成的, 比如岩石或者河流泛滥后泥沙沉积形成的高地 但其中一些高地的高度有限, 洪水来临时居民仍然无法进行日常活动 因此居民需要暂时前往洪泛区外更高的地方, 直至洪水退去 某些情况下, 由于高地距离较远, 居民便垫高房屋让洪水从底部流过, 这样居民就可以正常生活了 荷兰的沿海地带 ( 泽兰省 弗里斯兰省和格罗宁根省 ) 丹麦南部和德国在洪泛区内修建了人工土墩 ( 即所谓的 龟形土墩暠, 见图 1 灡 2), 这些土墩在洪水期便成了安全的避图 1 灡 2 暋荷兰的土墩

24 难所 历史上, 一些弗里斯兰居民根据观测到的海平面高度, 在洪泛区内修建了高出洪平原 15m 左右的人工土墩 无独有偶, 北美洲也有证据表明, 早在公元前 100 年, 人们就曾在洪泛区内修建过大型土墩, 尤其是在密西西比河流域 这种土墩平时只是举办仪式的场所, 洪水期间则可以作为避难场所 这一龟形建筑的时期可追溯到公元前 500 年以前, 并一直作为主要的洪水风险管理方法, 直到 1200 年用堤坝保护低洼地域这一方法被广泛使用 1 灡 3 暋防洪早期尝试 ( 公元前 2000~ 前 1800 年 ) 随着人口的增长, 人类开始在更大的村庄 城镇和城市里聚居, 粮食生产需求日益增加 由于作物种植和居民增多, 洪泛区变得更加拥挤, 无法承受周期性的洪水入侵 过去洪水只会对生活造成一些不便, 但现在却成为社会的一大挑战 这一变化的关系被学者 SaxoGrammaticus 在他所描写的丹麦 1185 年前的历史的作品中强调出来 (GestaDanorum, 丹麦人的行为暠, 戴维森,2002) Saxo 在他的摘要中提到, 朝向北海德兰西南部的海岸沼泽由于海水泛滥引起的洪涝变得十分肥沃, 但问题是这一肥沃的代价是否太高了, 因为这种洪涝对于海岸来说是有风险的 当风暴出现时, 海水有可能猛烈侵入而导致溃堤, 冲走林木 房屋以及居住在那里的人们等一切东西 人类使用洪泛区的主要动力和采取的主要工程措施主要如下 : (1) 农业和灌溉 尼罗河对早期埃及文明 ( 早在公元前 5000 年 ) 的重要性不言而喻, 尼罗河两岸成熟的灌溉系统便是很好的佐证 这些灌溉工程的主要作用是引水灌溉, 但其中很多兼有排泄尼罗河洪水的作用 政府部门负责招募劳工, 进行灌溉系统的建设, 并且开展科学研究以便更好地了解洪水和干旱的发生规律及特点 同一时期, 在美索不达米亚 巴基斯坦和印度北部, 发生着同样的事情, 目的都是为了保障人口增长带来的用水需求, 适当时候也会尝试利用灌溉工程来削减周期性的洪水 比如在很多情况下, 尼罗河两岸修建了小型的堤防来保护农作物和人口聚居地 但很快人们便意识到, 堤防需要进行充分地维护以防止其快速老化 此外, 泥沙管理也很重要, 这直接关系到渠道的过水能力和洪泛区营养沉积物的供应 预防洪水和保持自然泥沙状态之间矛盾的协调问题从此便成为了一个永久的挑战 (2) 战略优势 沿海港口和河道渡口对早期国家的发展至关重要, 河道渡口附近的城镇也有所发展 公元 50 年, 伦迪尼乌姆 ( 伦敦发源地 ) 在泰晤士河旁边建立, 地点就选在泰晤士河宽度足够窄 深度足够深的地方, 这样既方便建桥, 同时又能够满足出海船只的停泊需要 伦迪尼乌姆的发展可能归功于 3 世纪时私人企业的发展, 因为优越的地理位置让其成为罗马帝国商贾们发展业务的绝佳地点 罗马帝国早期的防洪设施和码头围堤是伦迪尼乌姆发展的重要组成部分 ( 图 1 灡 3) 随着许多新问题的产生, 罗马人在制定现代水管理原则方面处于领先地位 随着伦迪尼乌姆的不断发展, 洪水问题成了重要的交流话题, 一个普遍的共识是当发生大洪水时, 一些村庄会被洪水淹没 一些政府官员被赋予明确的职责和责任, 要对减轻洪水灾害负责 5

25 (3) 经济发展和增长 据估计中国早在公元前 4600 年便开始修建堤防抵御洪水 公元前 2500 年左右, 黄河流域接二连三发生的大洪水冲垮了并不牢固的堤防, 大禹 ( 公元前 2205 年 ) 意识到河系连通性的重要, 并设计和修建了九条独立的分洪渠道 ( 沿着居民区的堤防 ), 让黄河的洪水流入其他河道或直接入海 这个方法与之前采取的方法有所不同, 图 1 灡 3 暋伦迪尼乌姆的罗马居民的定居点 : 泰晤士河河口在此之前, 中国强调堤防的作用, 并修建了一系列大型工程 在公元前 403~ 前 221 年之间, 中国又修建了许多大型的防洪控制工程, 包括都江堰 郑国渠和邗沟 公元前 6 年左右, 随着发展压力的持续增大, 工程措施越来越详细, 人们试图管理不断扩大 复杂的防洪系统, 但成功的次数却越来越少 这时一个更加综合的概念出现了, 当时的政府官员贾让提出了新的洪水管理理念, 即在土地利用规划中, 还河湖以空间 但是, 贾让的建议并未被采纳 纵观历史, 洪水治理战略是让人员和财物远离洪水, 并通过修建堤坝 堤防和引水灌溉系统控制农业生产区内的水资源 但由于工程规模变大, 为了支持防洪活动, 集中建设和维护需求也随之增大, 同时对资源 人员和资金的需求也同步增大 随着难以避免的极端洪水事件不断带来灾难性的后果, 人们逐渐认识到应该给洪水以空间, 利用天然河道和天然蓄滞洪区来防御洪水 与此同时, 人们逐渐意识到, 过多的水会引发麻烦 然而, 在干旱地区或湿润地区的旱季里, 过少的水同样需要关注 因而, 解决这些水问题的组织需求愈加明显 1 灡 4 暋加强防洪和洪泛区使用 (800~1900 年 ) 中世纪时, 减缓周期性洪水事件影响的需求日益增加, 一直延续到英国工业革命期间 人类为了自身的便利, 越来越多地采用工程措施控制洪水, 但是工程在特大洪水面前变得无能为力, 同时引发了资源问题 维护问题和生态系统恶化问题 1 灡 4 灡 1 暋满足城市人口增长需求 围垦土地用于农业生产位于欧洲北部肥沃的沿海湿地, 特别是荷兰和英国东部沿岸, 都被围垦用于农业生产 荷兰擅长利用工程堤防保护土地免受河道和海潮洪水的侵袭, 同时修建了完善的排水网络以预防内涝 17 世纪 30 年代, 英国剑桥郡的大芬地区和诺福克地区也围垦了土地, 并利用堤防进行保护 通过修建这些由大大小小排水工程组成的巨大排水网络, 英国的主要河流通过东英吉利亚向东排水, 形成了大面积的肥沃农业用地 人们还利用风泵 ( 图 1 灡 4) 将水抽到较高的河道中 ( 高于周围洪泛区 筑有堤防的主要河道 ), 排出的水顺着河道流向大海 随着围垦土地带来的地面沉降及大堤内外水压差, 溃堤的风险可能会增加, 从而影响自然洪泛区内人们的日常生产生活, 这种事件时有发生 因此需要增加抽水能力 6

26 以便将水抽到距离更远的地方 1 灡 4 灡 2 暋科学知识和工程技术的进步有助于对洪水进行更细致的干预暋暋小型的农场水坝经常被用于拦蓄洪水, 当强降雨过程结束后, 再让水排泄出来 由于缺乏工程知识和实践经验, 这些水坝的容量有限 17 世纪时材料力学的发展使得这些水坝的容量有所增长, 更多地运用于供水和拦蓄洪水 北美中部的居民吸收了欧洲西班牙的成功经验, 开始建造小型的防洪水坝 工业革命推动了利用水力发电的进程, 尽管发电还需要修建一些其他的工程, 这些工程也可以用来应对周期性的洪水 科学知识的进一步发展和监测工具的出现, 使得人们对河流动力学 水文学和水力学有了更深的了解 城市及其周边地区的发展增加了附近河水的入水量, 围垦土地进行农业生产同样会增加径流量 对北美大陆的探索使得人们更加关注河流信息以及控制洪水的更好途径 同一时期的中国, 清政府 (1644~1912 年 ) 的统治者也在寻找新方法来应对不断严重的洪水问题, 并启动了一项试图整合工程措施和非工程措施的计划 图 1 灡 4 暋荷兰和英国海岸湿地上的风车注 : 风车将水抽到渠道化的河道中再流向大海 1860 年, 美国陆军工程师兵团的两名工程师 Humphrey 上尉和 Abbot 中尉对密西西比河的水力学状况进行了详细的研究, 得出的结论是洪水仍将是一个大问题, 建设堤防将在很大程度上减小洪水的影响 这种 唯堤防论暠在接下来的 65 年中一直贯穿于密西西比河流域的防洪减灾活动中 ( 图 1 灡 5) 鉴于之前的经验, 堤防设计和管理水平有所提高 例如, 为防止河岸持续侵蚀, 在滨河堤防上铺设木质和石质的护岸 ; 在图 1 灡 5 暋运送物资修建密西西比河的早期堤防 (1860~1925 年 ) 主要的河湾处也采取这种措施以减少表面侵蚀和冲刷 在某些特定的河道, 用石头和木材修建堤坝束水冲沙, 以增强河道输沙能力, 同时保持较大的河道断面以保证行洪通畅 1 灡 4 灡 3 暋应对不断上涨的防洪基础设施建设和维护成本堤防建设和维护的成本上涨是全球性的问题 例如, 中国一直致力于控制国内的主要江河洪水, 尤其是黄河 因为自然河道渠化, 河道的过水能力不断减小, 导致河道水位持续升高, 因此堤防也不断被加高, 而堤防维护所需的巨额资金又难以维护, 因为战争期间有限的资源总是被挪作他用 堤防和其他工程状况的恶化引发了多场洪水 7

27 灾害, 包括黄河干流上发生过的有记载的 1194 次决堤事件, 都导致洪灾泛滥, 黄河多次改道 欧洲也经历过同样的问题 12 世纪, 国王亨利二世在英国南海岸启动了洪水税, 用于维护农业区内的海岸堤防体系 只有居住在洪泛区内 且受防洪设施保护的人才需要缴纳洪水税, 即所谓的 斯科特税暠 那些居住在附近山上的则不需要交纳 斯科特税暠 相反的, 英国的 绅士冒险家暠 ( 私人企业资本家 ) 出资支持大型沼泽的围垦活动, 作为奖励, 他们可以获得大片围垦沼泽后形成的农田 尽管技术能力不断提高, 资金越来越充足, 但防洪工作还是受到堤防 渠道和泵站维护及定期更新等问题的困扰 洪水总是毫不留情地损坏和摧毁这些水利工程 那些未能得到良好地维护的水利工程最终结果就是崩塌, 而流域不断的开发会导致流量增加, 从而增加水利工程的维护成本, 透支着当地改善工程的能力, 对于这些问题急需做出一些改变 1 灡 5 暋现代防洪的雏形 (20 世纪初 ) 20 世纪初, 普遍采用的防洪战略仍然是洪水控制 在发展中地区, 适应洪水仍然是有效的手段 洪泛区内人口不断增长, 农业生产逐渐扩大, 让有价值的农田和城市远离洪水的必要性日益突出 防洪已成为地方政府或区域准政府的职责之一 但是, 同一流域内防洪机构间的合作非常松散, 各防洪机构只关注其保护区域的安全, 并不关注其他区域会受到何种影响 洪水和生态系统服务之间的互惠关系也未受到关注 19 世纪中叶, 在几乎完全未考虑湿地生态价值的情况下, 美国国会通过了一项法律, 支持围垦湿地用于农业生产, 同时为防洪行动提供资金 国会忽视了这些周期性淹没区的价值 这项法律并未考虑洪泛区有用的自然功能, 而正是这一法律确定了美国未来一个世纪对待洪泛区环境的基调, 也反映了大部分西方世界的做法 洪泛区内人口的增加和持续的发展让越来越多的人和财产置于危险之中 纵观全世界, 大洪水都会引发大灾难 典型的应对方法是要求政府为防洪活动提供更多管理及资源, 一部分人开始考虑其他替代方案 下面将介绍此类重要的洪水事件及其对洪水管理实践的影响 1 灡 5 灡 1 暋美国 1917 年和 1927 年洪水 增强了流域规模的工程建设及协调的必要性 1917 年, 美国发生的大洪水让联邦政府更加关注密西西比河流域和萨克门托河流域 地方管理的工程无法抵御大洪水, 需要寻求联邦财政支持 1927 年, 中西部的特大暴雨引发密西西比河下游的特大洪水, 最终冲垮一个由地方控制的堤防体系, 成千上万的人背井离乡长达数月 这起事件被视为全国性灾难, 立刻引起了国家政府的重视 1928 年, 根据国会法案, 美国联邦政府负责密西西比河下游防洪工程的建设和主要维护工作 国家还认真审议了 唯堤防暠政策, 认为该政策无法满足应对大洪水的需求 此外, 还制定了综合性的防洪规划, 包括加固堤防 改善渠道以恢复自然状态 截断河湾使水流进墨西哥湾 修建行洪道作为洪水期的泄水通道 在密西西比河支流上修建蓄水坝等 8

28 1 灡 5 灡 2 暋中国 1931 年和此后几十年发生的洪水 增强了流域规模的工程建设及协调的必要性暋暋 1931 年发生的大洪水是中国有历史记录以来最严重的自然灾害 遭受这场特大洪水侵袭的主要是长江和淮河两大流域 据估计, 受灾人口达 5127 万人, 死亡约 40 万人 8 月 19 日湖北汉口站最高水位较时年洪水开始上涨时的 4 月初水位高出 13 灡 5m, 高出警戒水位 1 灡 98m, 使得当时南京城成为了一座孤岛 这特大洪水推动了中国以更有组织的方式进行洪水管理 例如淮河洪水发生后, 成立于 1929 年的淮河水利委员会就得到授权立即采取措施以解决洪水问题 然而, 由于缺乏资金和支持, 淮河水利委员会的作用当时并没有得到充分发挥 20 世纪 30~50 年代, 中国接连发生了多次大洪水 新中国成立后, 中国政府采取措施以提高防洪能力, 改善地面排水系统 主要措施包括河道清淤 加固加高堤防 连通圩区 修建闸门等, 在一些河段还修建水库和设置蓄滞洪区 在防洪控制工程和蓄水工程的设计过程中运用更加科学化的技术手段, 往往能取得立竿见影的效果, 但通常可持续效果不佳 ( 见图 1 灡 6) 图 1 灡 6 早年特大洪水情景 (a)20 世纪 30 年代, 中国发生特大洪水 ;(b)1936 年美国宾夕法尼亚州匹兹堡 被洪水淹没 ( 资料来源卡内基图书馆 ) 1 灡 5 灡 3 暋美国 1936 年 1937 年和 1951 年洪水 国家责任的必要性 1936 年 1937 年和 1951 年美国大洪水, 导致大量的财产损失和人员伤亡 1936 年洪水过后, 美国国会通过了一项法案, 规定 防洪是联邦政府的职责所在 如果任 何人从防洪中所获得的利益超过预估成本, 联邦政府应该介入 暠, 明确了联邦层面在 防洪上的责任 法案通过后, 美国陆军工程师兵团 (USACE) 立刻开始在全国范围内设 计和建设高防护标准的大坝和堤防工程 1 灡 5 灡 4 暋欧洲 1947 年和 1953 年洪水 粮食安全问题, 明确职责范围 建立预警系统的 必要性 暋暋 1947 年 3 月, 欧洲大部分地区发生了内河洪水 在经历了有史以来最寒冷多雪的冬天之后, 受一系列西南低压的影响, 冰冻流域内厚厚的积雪迅速融化, 引发了洪水 每一 次低气压都带来的明显的额外降水, 使情况雪上加霜 英国南部 中部和东北部几乎所有 9

29 的大河流都发生了洪水, 英国 40 个县郡中有 30 个受洪水影响的时间超过两周 ( 图 1 灡 7) 成千上万的人暂时转移出了家园, 上千亩的农作物遭到破坏 图 1 灡 7 暋 1947 年因积雪快速融化和暴雨引起的大范围河道洪水 ( 图片来源 : Stuart Menteth, 2007) 1947 年河道洪水发生后不久, 欧洲在 1953 年又遭受了严重的海潮洪水 海浪沿着北海向南席卷而去, 英国 荷兰和比利时的很多工程设施被淹没或摧毁 整个欧洲大陆约 2400 人因此丧生 暴风雨在夜里达到顶点, 洪水在几乎毫无征兆的情况下冲垮了堤防, 人们在睡梦中失去了家园 在位于泰晤士河口的肯维岛, 堤防崩溃导致 58 人丧生 ( 图 1 灡 8) 回顾历史, 世界各地接二连三的洪水进一步凸显了防御设施的脆弱性, 也暴露出早期预警系统的严重缺失 针对前一问题通常采取的措施是增加在堤防 防洪墙 行洪通道和其他设施上的投资 而对于后一问题的处理, 比较典型的案例是英国的国家风暴潮预警服务 作为一项有效的洪水预警措施, 该模式被一直延续至今 与此同时 1953 年的洪水后对英国和荷兰在洪水风险的理解上也有了深远的影响 荷兰的三角洲委员会 (Dantzig,1956) 和英国的韦弗利图 1 灡 8 暋 1953 年肯维岛海潮洪水委员会 (Waverley,1954) 同时受托对发生的洪注 : 岛上的村庄只有一条逃生通道, 风暴发生在夜里, 在没有任何预警的情况下水进行回顾, 提出新的解决方案 两个委员会都工程被摧毁 指出明晰洪水防御的职责很有必要, 并就风险可 10

30 接受的程度展开讨论 荷兰还启动了全国性的成本效益分析, 在此基础上首次确定了每个 防护堤圈的标准 荷兰重新组织了国内相关涉水规划的程序, 并明确了国家和地方在防洪 方面的职责 1 灡 6 暋关注减灾 (20 世纪 60~70 年代 ) 20 世纪 30~50 年代发生的一系列大洪水使得西方政府开始重新审视洪水管理 第二次世界大战 (1939~1945 年 ) 后, 很多学者专家对工程防洪措施的效果进行了分析, 得出了较为一致的结论, 即这些防洪措施实际上加重了洪水的影响 在此期间, 洪水管理方面的理论和实践都产生了一些变化, 以下将介绍其中最重要的一些变化 1 灡 6 灡 1 暋关注洪泛区的合理使用和洪水意识的提高很多专家学者建议洪泛区应按照下述方式管理 : 只允许在洪泛区内发展必要的项目, 对于那些在洪水期间会带来严重后果的项目, 必须限制发展 专家学者们进一步强调, 除采用防洪工程措施和合理使用洪泛区外, 针对有洪水风险的人群, 防洪减灾战略中还应关注洪水教育 防洪材料 工程改善 早期预警系统和洪水保险 然而, 洪泛区还是面临较高的使用需求 例如第二次世界大战之后, 大不列颠的重心是加强粮食生产, 保证国内粮食自给自足 因此, 围垦土地支持农业生产成了工作重点, 包括采用工程措施对其进行防护 英国政府分别于 1947 年 1962 年 1969 年和 1982 年下发文件, 强调在空间规划和发展控制方案中解决洪水风险 但是, 由于实施控制方案的机构是地方政府, 一些潜在高风险的低洼农业用地的发展与保护得以批准继续 美国联邦政府于 1968 年通过了 全国洪水保险计划, 试图以此影响地方规划决策 对于愿意参与 全国洪水保险计划 的社区, 社区内的居民可以享受联邦补贴的洪水保险 然而社区参与此计划的前提条件是, 同意控制所在洪泛区内的未来发展 ( 从 1968~ 2011 年, 已有超过 个社区加入了该计划 ) 1 灡 6 灡 2 暋认识到洪水管理在可持续发展总体目标中的重要作用 20 世纪 80 年代, 联合国提出了可持续发展的理念 (UN,1987) 可持续发展理念关注发展引起的日益严峻的环境问题, 特别是洪泛区内维持生态系统服务的重要性 借助可持续发展理念, 很多政府摒弃了单纯依靠工程措施的洪水管理手段, 转向工程措施和非工程措施并举的方法 但对于某些国家, 如美国, 可持续发展理念并未对其政策产生太多影响 20 世纪 80 年代和 90 年代初期, 越来越多的人意识到保持自然系统连通性并将其融入到规划编制程序中的必要性 1992 年欧洲共同体发布了 栖息地指令 (EC,1992), 进一步强调洪水管理中环境问题的重要性 1989 年英格兰和威尔士成立了国家河流管理机构, 负责洪水管理, 同时也关注环境保护 中国也意识到不可能也不值得再依靠改变自然河流形态进行防洪, 但在那之前中国的政策一直基于这种理念 人们逐步认识到, 长期看来, 完全消除洪水是不可能的, 中国需要开发新的防洪方法, 即与洪水和谐相处, 杜绝破坏生态环境的活动, 严禁过度开发土地资源 随着理念的改变, 该时期制定规划的方法也更具战略性 英国的 海岸线管理规划 11

31 (SMPs) 提出以滨海海域为单元制定连贯的管理政策, 而不是以行政单元进行管理 20 世纪 90 年代的 流域洪水管理规划 (CFMPs) 也提出以流域为单元进行规划 流域洪水管理规划 和 海岸线管理规划 都为洪水管理者提供了质询现状的平台, 以更长远的眼光去考虑如何更好地进行洪水风险管理 美国很多州也制定了同样的 海岸带管理规划 尽管理念有所改变, 但通常具体实践仍然没有改变, 依然依赖洪水防御措施, 很少见到以生态系统为本采取应对措施的案例 1 灡 6 灡 3 暋不断认识到改变的必要性 1995 年在欧洲, 荷兰政府重新评估了国内的防洪减灾战略, 确立了 还河流以空间暠的理念 该理念强调将修复自然洪泛区作为应对洪水过程一部分的必要性 与此同时, 保护莱茵河国际委员会成立了由来自法国 德国 比利时 卢森堡和荷兰代表组成的委员会, 提出了增强防洪意识的措施, 鼓励实施能够降低莱茵河洪水位的行动 1998 年, 大洪水过后, 英格兰和威尔士成立了独立的评估小组, 评估结果指出需要更加关注人类活动对洪水的影响, 强调了加强洪水风险交流的必要性 1 灡 7 暋现代洪水风险管理的雏形 (20 世纪 90 年代至今 ) 风险管理的概念由来已久 自 20 世纪 50 年代起, 风险就可直接影响洪水管理决策 例如,1953 年的沿海海潮大洪水发生后, 荷兰的三角洲委员会和英国 (20 世纪 60 年代 ) 便利用基于基本风险的方法确定大批新建防洪体系的设计高度和运行需求 然后, 直到 20 世纪 90 年代初, 风险 ( 概率和结果 ) 才成为洪水风险管理的重要因素, 其中的很多原则和概念则是从其他学科借鉴来的 1 灡 7 灡 1 暋其他学科中确立的风险管理方法直到 20 世纪后期, 风险管理主要运用于保险行业和金融市场 人们意识到很多的未知因素会影响交易的成功与否, 于是开始寻求新的手段以便更好地分析风险, 考虑如何更好地分摊可能的后果 20 世纪初期, 金融风险的管理变得日益复杂, 金融界还实施了风险的集中监管 自然灾害也是风险计算中的组成部分, 但其中最主要的是灾害风险值的计算 合理的再保险和保险责任的确定 20 世纪中期, 逐渐增强的环境意识使得人们开始关注人类活动影响自然环境造成的风险 同时, 人们开始意识到由于制造业和药品生产大量使用新化学材料, 人类健康也存在一定风险 20 世纪 70 年代末和 80 年代初, 其他行业也开始运用风险管理技术 一些专业机构得以成立, 如美国的风险分析协会, 集中了科研机构 政府和企业共同讨论风险分析的进展 在英国, 制造业 航空旅行和发电行业 ( 水电和核电 ) 几乎涵盖了所有工业活动, 对工厂和社会都造成一定的风险, 风险管理在这些领域的作用越来越明显 英国健康与安全执行局 (HSE) 在其所著的开创性论文中提出一个框架, 在此框架下, 个人和社会承受的风险作为一个整体可以考虑在受保护的获益方之间进行交易 英国健康与安全执行局提出 ALARP 原则, 即风险应在合理可行的范围内尽量低 根据 ALARP 原则, 描述 实用 12

32 性暠时需要同时考虑成本 ( 描述为所有成本 货币性和非货币性成本 ) 和收益 ( 描述为所有收益 货币性和非货币性收益 ) 健康与安全执行局还提出了 不可接受暠风险的概念 在此情况下, 必须努力降低风险, 除非被证明这样做的成本与可降低的风险不成比例 ( 图 1 灡 9) 图 1 灡 9 暋 20 世纪 90 年代初英国健康与安全执行局针对制造加工业提出的可承受风险框架 1983 年, 美国环境保护署前署长 Ruckelshaus 向美国国家科学院表示, 美国当今有关环境问题的讨论笼罩着一种恐惧的气氛 通过大力向公众解释风险评估中的不确定性, 科学界可以有效地消除这种恐惧暠 (Ruckelshaus,1983) 这些评论使人们注意到, 在处理环境问题和自然灾害时, 有必要理解和管理不确定性 1 灡 7 灡 2 暋在洪水管理中运用风险管理从 20 世纪 80 年代至今, 政府和私人保险公司意识到, 尽管经过几十年的现代防洪减灾努力, 洪灾损失还是不断上升 同时, 全球范围内气候变化对自然灾害尤其是洪水灾害的影响正逐渐显现 80 年代末, 政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 成立, 对于应对未来不确定性方面的挑战给予了更多的关注 然而, 直到 20 世纪 90 年代初期, 风险管理程序才正式成为洪水管理中的常用工具 以英国为例, 英国政府在 1993 年发布了 项目评估指南 ( 以下简称 指南 ), 用于评估洪水和海岸侵蚀项目 (MAFF,1993) 指南 中体现的理念包括评估一系列洪水发生的可能性和后果, 以及风险管理规划全周期成本 此外 指南 还提出了评估财产遭受洪水灾害的方法 (FHRC,2010) 指南 出台的主要动力是提高公共经费使用效率和效果的需求 20 世纪 90 年代后期, 北欧许多与北海接壤的国家开始采用基于风险的方法, 该方法也运用于洪水管理战略的制定 ( 见 COMRISK 灡 org) 进入 20 世纪末期和 21 世纪, 风险评估和洪水风险管理的方法持续发展 在某些国 13

33 家, 提供坚实防御仍然是防洪重点, 但为了确定出更安全的标准和更合理的维护方案, 开始引入基于风险的手段 (CUR/TAW,1990;USACE,1996) 有的国家开始利用基于风险的手段 (Sayers 等,2002) 帮助确定防洪减灾的方法组合, 以管理已有的基础设施 (Sayers 等,2010) 然而在所有情况下, 人们都一致认为绝对不遭受洪灾灾害是无法实现的, 因此必须要确定出可接受的剩余风险 很多国家如奥地利 芬兰 西班牙 爱尔兰和荷兰在全国范围内就此问题展开了讨论, 根据人员和财产存在的风险情况, 制定了官方导则或法律文件以帮助确定防洪级别 其他国家如英国并没有制定全国性的防洪标准, 但根据连续的风险资料, 制定了确定政府投资重点的导则 ( 例如环境卫生和农村事务部发布的 优先评分文件 中描述的 ) 这些体系可以让政府权衡洪水管理和其他公共安全问题之间的投资, 同时推进多准则决策机制, 决策时既考虑地方关注点, 也考虑国家重点 英国进行这种权衡分析的目的是要提高国家投资的效率 ( 让每一份资源降低风险的效益最大化 ) 采用这种方法, 可以避免考虑在何种情况时风险变得不可接受, 但是需要一个清晰的多准则决策框架 其他国家如美国的资源分配程序遵循类似的经济驱动方式 1 灡 7 灡 3 暋洪水事件对现代洪水风险管理模式的影响洪水事件影响着现代洪水风险管理方法的形成, 而且还会继续发挥作用 下面将介绍一些较为重要的洪水事件 1 灡 7 灡 3 灡 1 暋美国, 1993 年和 1997 年密西西比河洪水 认识不确定性的必要性从经济角度而言,1993 年密西西比河流域发生的洪水是 20 世纪美国最严重的洪水 洪水过后, 美国在 1994 年正式掀起了关于洪水风险的讨论 讨论的焦点是洪水事件水文特征的不确定性, 之后美国陆军工程师兵团开始研究处理不确定性的方法 1996 年, 工程师兵团发布了第一份条例, 制定了进行水文和经济研究的导则, 以评估新防洪工程的可行性 尽管文件中规定, 分析工程措施经历一系列自然灾害后仍能按照设计方案运行的概率时, 也应该考虑不确定性, 但在 2005 年之前, 真正做到这点非常难, 实践中风险方法论很少被用于指导防洪减灾活动 那时, 洪水风险管理的概念还未被广泛接受, 事实上, 这个概念还经常受到一些代表洪泛区利益的组织的质疑 1 灡 7 灡 3 灡 2 暋欧洲, 1993 年 1995 年 1997 年和 1998 年 工程与非工程措施相结合的全流域战略方法暋暋 1993 年 1995 年 1997 年莱茵河流域和 1998 年英国发生的洪水让人们更加关注来自洪水越来越严峻的挑战 1993 年莱茵河流域洪水淹没了荷兰大部分地区, 毋庸置疑政府官员需要采取行动 整个欧洲大陆都积极行动, 科研机构和政府部门都试图寻找更好地解决方案应对不断增大的洪灾损失 1996 年欧盟启动了名为流域建模 管理和防洪减灾 (RIBAMOD,1999) 的三年研究计划, 其中的部分工作就是找出洪泛区管理中存在的历史难题, 总结现有最佳案例, 指出未来的研究方向 流域建模 管理和防洪减灾项目在欧洲大陆引起了很多后续活动, 如继续寻求新方法 ( 包括风险管理方法 ) 应对洪水挑战 2000 年欧盟发布了 水框架指令, 采取必要措施减少欧洲河流的污染, 搭建合作性的流域管理框架以共同完成 水框架指令 的目标 2003 年欧盟水部长会议指出, 洪水防御永远无法保证绝对安全, 灾害时有发生 经常面临的几个问题是, 以何种代价能获得何种程度的安全, 社会能够接受的剩余风险有多 14

34 少 风险管理是应对这些难题的最佳途径暠 他们进一步指出, 减灾和非工程措施 可能是最有效且更加可持续的解决方案 暠 ( 欧盟水部长会议 2003) 2004 年欧洲委员会向理事会和国会发送了一份通讯, 建议成员国和委员会合作 制定和实施集防洪 保护和减灾于一体的行动方案暠 通讯中强调了为所有欧盟河流制定洪水风险管理规划的必要性, 并指出了实施这些行动的必要步骤 同时, 欧洲委员会批准了为期五年的大型研究项目 FLOODsite (Samuels 等,2010), 研究洪水的物理 环境和经济社会特性 FLOODsite 项目在整个欧洲启动了跟进流域模拟 管理和防洪减灾项目的工作, 进一步发展有关 21 世纪洪水挑战的知识 2009 年得出以下结论 : (1) 相关方法和技术工具已经较为成熟并还在不断完善 这些方法工具可用于制定流域层面的洪水风险管理规划, 以及编制洪水危险性 ( 区划 ) 图和洪水风险图 (2) 不同地区的防洪标准和数据要求各异, 需采取不同的方法 (3) 实施风险管理时, 公众参与和当地居民的知识是极有价值的, 尽管 最佳的参与方式会因为国家和地区的具体情况有所区别暠 21 世纪前 10 年, 欧洲经历了一系列洪水事件, 此后欧洲议会和理事会发布了洪水风险评估和管理指令 洪水指令暠确立了洪水评估和管理的框架, 目的是减少洪水对欧洲社会人类健康 环境和经济文化活动的不良影响 作为启动阶段, 该指令要求成员国初步评估其国内流域的洪水风险, 包括评估气候变化的可能影响 此外, 指令还要求成员国制定洪水灾害和风险图, 以及流域的洪水风险管理规划 1 灡 7 灡 3 灡 3 暋中国, 1991 年和 1998 年 重新审视洪水问题 : 如何更高效地实施减灾方法在欧洲和美国做出改变的同时, 中国政府也发现尽管防洪投资不断增加, 但洪灾损失仍然不断攀升 1991 年淮河和太湖流域发生大水,1998 年长江 松花江和嫩江大水之后, 中国开始转变只注重工程措施的防洪理念, 寻求人与自然和谐共处的新的洪水管理办法 制定应急规划和准备, 以及为防御工程设定不同的标准得到更多关注 例如, 主要江河重要河段的设计标准为防御近百年来的最大洪水, 而中小河流的标准为防御较小的普通洪水 主要海堤的防洪标准是 50 年一遇 1998 年长江洪水后, 随着人们对洪水产生的经济 自然和社会影响有了更深的理解, 中国的防洪理念经历了战略性调整 现在理念的重心是, 不仅借助工程措施调节洪水, 同时通过改变社会经济发展结构提高对抗洪水的能力 作为从控制洪水向洪水管理转变过程的一部分, 中国政府开始着力提高洪水意识 ( 通过全国洪水风险图项目 ), 并加强防洪区内的社会管理 同时, 中国摒弃了试图完全消除洪水的做法, 承认剩余风险的继续存在 在这种理念之下, 洪水发生时的重点是保护生命财产安全, 将洪水产生的损失降到最低 方框 1 灡 1 暋中国面临的挑战暋暋自 1949 年中华人民共和国成立以来, 中国发生特大洪水 50 余次, 发生大范围严重干旱达 17 次 中国 2/3 的地方是洪水频发的区域, 同时也经常受干旱的困扰 中国的东部和南方地区经济发达, 拥有全国一半以上的人口 35% 的土地面积和 2/3 的国内生产总值, 但该地区也是洪灾威胁最严重的区域 15

35 暋暋从 1990 年起, 洪水造成的年均损失约为中国国内生产总值的 1 灡 5%, 同期干旱造成的年均经济损失为国内生产总值的 1% 中国大陆平均每年遭遇 7 次台风 2008 年, 中国发生了 10 次台风和热带风暴, 严重程度前所未见 由于采取了应急措施, 成功转移了 415 万人, 营救了 65 万艘船只 与以往的类似事件相比, 死亡人数下降了 70%, 受淹建筑物数量下降了 60% 地震和其他自然灾害经常会对防洪工程产生严重影响 在 2008 年发生的汶川地震中,2473 座水库和 1229km 的堤防被摧毁,822 座水电站受到损坏 山体滑坡造成 105 座水库淤积 暋暋作为新理念的组成部分, 中国还分别制定了国家层面 流域层面和地方层面的防洪体系 国家防汛抗旱总指挥部由国家副总理担任总指挥, 该部门的使命反映了中国很多缺水省份管理洪水和水资源的迫切需求 成立了长江 黄河 淮河 海河 松辽 珠江和太湖等 7 个流域层面的防汛抗旱总指挥部 各级地方政府也建立了防洪责任体系, 实施各级领导负责制 防汛资金主要由中央政府提供, 地方政府提供部门配套资金 1 灡 7 灡 3 灡 4 暋亚洲, 2004 年, 印度洋海啸 ( 节礼日 ) 更好的预警 应急规划和空间规划 2004 年 12 月 26 日印度洋发生地震, 随后印度洋沿岸迎来了一系列海啸, 波及 14 个国家,23 万人因此丧生 海浪高达 30m, 沿海很多社区被淹 ( 图 1 灡 10) 印度尼西亚是受灾最严重的国家, 其次是斯里兰卡 印度和泰国 这场灾难给了洪水管理者两个重要启示 : 第一, 即使灾难发生前的时间再短, 只要能够及时告知人们, 使他们对风险有一定的了解并采取行动, 后果的严重性便可减小 在印度洋海啸之前, 印度既没有海啸预警系统, 也没有针对海啸的公图 1 灡 10 暋被印度洋海啸摧毁的印度尼西亚社区众宣传活动 第二, 灾难期间重要基础设施受到损坏, 而这些设施恰恰是当时最需要的 如医院 交通网络和社区中心通常都坐落在最容易受灾的地区 从 2004 年起, 各国作了相当大的努力, 建立了详尽的早期预警体系, 绘制洪水概率图支持空间规划和应急方案的制订 这些措施是否可行需要检验, 而且, 也不可避免地将经受检验 1 灡 7 灡 3 灡 5 暋美国, 2005 年, 新奥尔良 更好地理解堤防的作用和广泛接受风险管理方法的必要性暋暋通常认为堤防只有两种类型 : 会溃堤的和不会溃堤的 2005 年新奥尔良发生的洪水使得美国更加赞同这个观点 2005 年 6 月, 卡特里娜飓风袭击美国墨西哥湾沿岸,1900 人丧生, 对该地区和美国造成的经济损失超过 1000 亿美元 飓风过去 5 年后, 新奥尔良很多地区仍未恢复到原先的状态, 当时所进行的保护性修复工程和小型翻新工程也一直未 16

36 能完工 受卡特里娜飓风的影响, 全世界都开始对防洪工程的能力进行检查, 以查明在未来气候变化影响下, 这些工程还能否满足防洪的挑战 通过对新奥尔良部分堤防崩溃原因进行分析, 人们开始考虑将美国所有的堤防, 甚至包括其他国家的堤防变成一个整体 同时, 能够准确评估这些防洪工程情况的方法和技术也变得很有必要 通过对美国的保护工程措施进行初步分析, 数千公里长的堤防情况不合格, 还有很多堤防的情况则不得而知 针对这种情况, 联邦政府迅速地由消除洪水风险转向洪水风险管理 2006 年 5 月, 美国陆军工程师兵团和联邦紧急事务管理署 (FEMA) 制定了国家洪水风险管理计划, 整合现有多项洪水风险管理项目 计划和机构 包括联邦机构 国家组织和区域及地方机构 暠 (USACE,2011) 作为项目的一部分, 联邦紧急事务管理署还支持了全国洪水保险计划, 加强风险识别和交流 长久以来, 美国的防洪减灾活动由联邦政府负责 但联邦机构认识到, 洪水风险管理应该是各级政府的共同责任, 那些在洪水风险区内生活 工作或是受到影响的人群, 也同样负有责任 进行洪水风险管理不仅需要采用工程手段来应对现有和未来的风险, 同时也需要充分利用各种已有的非工程技术手段 图 1 灡 11 由加利福尼亚州绘制, 介绍了加利福尼亚的中央谷地区运用多方位方法削减洪水风险的情况 图 1 灡 11 暋美国加利福尼亚 洪水安全暠项目中运用的风险降低概念 ( 来源于加利福尼亚州水资源部门 ) 17

37 1 灡 7 灡 3 灡 6 暋英国, 船壳市 2007 年洪水 考虑所有类型的洪水以及洪水事件空间上的一致性暋暋 2007 年大洪水后, 英国政府授权 MichaelPit 爵士总结这场洪水中的经验教训 爵士在报告中向政府指出了技术和组织机构上的不足 报告还指出法律框架是洪水风险管理的基石, 如文中所说, 洪水风险管理需要公众和私人部门的集体努力, 这需要适当的法律给予支持, 这样才能应对各种类型的洪水暠 报告提到的重要经验之一是强调了洪灾的发生是由很多原因触发的, 要有效地管理洪水风险, 需要理解每一种原因 直到 2007 年, 海洋与河道洪水, 地下水以及更重要的暴雨洪水的管理职责还分属不同的部门 根据皮特 (Pit) 的总结报告 ( 内阁办公室,2007), 英国制定了 地表水管理规划, 同时尝试制定综合管理战略 1 灡 7 灡 3 灡 7 暋巴基斯坦, 2010 年洪水, 2011 年日本海啸和 2011 年美国密西西比河洪水 反思人们应该居住在何地以及如何生活, 重新审视复原能力的必要性暋暋 2010 年 7 月, 受拉尼娜影响, 巴基斯坦北部大部分地区和印度河上游地区迎来季风降雨 印度河全流域遭遇前所未有的高水位, 人们被迫离开家园, 道路 铁路和电力设施被冲毁 截至 9 月底, 巴基斯坦转移了 600 万人, 超过 180 万户家庭住房和 140 万英亩农田遭到破坏,1700 人被洪水夺去生命, 造成的损失预计超过 430 亿美元 高强度的局部降雨 ( 某些地区 24 小时降雨量超过 200mm) 遭遇印度河的历史性高水位, 被淹没地区根本无力抵挡 目前 2011 年日本海啸的影响还未得到完全评估 2011 年 3 月, 一场里氏 9 灡 0 级的地震引发了这场海啸, 摧毁了村庄和城市, 破坏了很多社区, 超过 1 灡 5 万人被夺去了生命 最为严重的是, 福岛核电站未能经受住这场海啸, 关键的机组发生泄漏事故, 没有能够维持核电站的安全 早期预警体系和撤退体系等非工程手段的运用避免了更大的人员伤亡, 日本的大部分公众都了解海啸对他们而言意味着怎样的风险 印度洋海啸后, 日本政府于 2005 年对国内的海啸防护体系进行了评估, 采取了一系列行动解决评估中出现的问题 然而, 大型基础设施改造所需的时间较长,2011 年日本海啸发生时, 评估中所建议的事项有的还未启动或完成 2011 年 4 月和 5 月美国中西部发生强降雨事件, 密西西比河下游的水位涨至 70 年来的最高水位, 沿河大型联邦堤防工程稳定性受到威胁 通过利用密西西比河下游的分洪道,79000m 3 /s 的洪水 ( 设计洪水是 85000m 3 /s) 顺利流入墨西哥湾, 受联邦防洪体系保护的区域均未受淹, 包括新奥尔良 位于联邦堤防和密西西比河及其支流之间的区域, 以及受低标准堤防 ( 如 100 年一遇 ) 保护的回水区, 都被洪水淹没了, 造成了大量的财产和农田损失 这些区域中的大部分地区在过去发生小型 更为频繁的洪水时得到了保护, 而不知情的居民理所当然地认为在遇到更大的洪水时他们也受到保护 此外, 因为分洪道内有农田, 尽管政府之前已经表示在遇到特大洪水时, 政府有权利利用分洪道进行分洪, 但人们还是对分洪道的使用表示担忧 2011 年美国密西西比河流域的洪水使得全国再次关注目前正在采用的应对洪泛区占用的方法, 以及防洪的责任问题 全美国的报纸也认为, 是时候重新审视防洪的问题了 表 1 灡 1 系统总结了已发生的洪水对政策形成和实践的影响 18

38 表 1 灡 1 已发生的洪水对政策形成和实践的影响 洪水事件暋 1917 年美国密西西比河和萨克门托河流域, 以及 1927 年美国密西西比河下游暋 1931 年及接下来的几十年内, 中国三大主要河流 : 黄河 长江和淮河暋 1936 年 1937 年和 1951 年美国大洪水暋 1947 年 3 月, 欧洲大部分地区发生的河道洪水,1953 年欧洲的特大海潮洪水暋 1991 年和 1998 年中国洪水暋 1993 年和 1997 年美国密西西比河洪水暋 1993 年 1995 年和 1997 年莱茵河洪水以及英国 1998 年洪水暋 2004 年印度洋海啸 ( 节礼日 ) 暋 2005 年美国新奥尔良洪水暋 2007 年, 英国船壳洪水暋 2010 年巴基斯坦洪水,2011 年日本海啸,2011 年美国密西西比河洪水 对理念 政策和实践的影响暋增强了建设流域性工程和协调的必要暋增强了建设流域性工程和协调的必要暋国家责任的必要性暋粮食安全问题, 明确职责和采用预警系统的必要暋重新审视洪水问题 : 如何更高效地实施减灾方法暋从经济角度而言,1993 年密西西比河流域发生的洪水是 20 世纪美国最严重的洪水 洪水过后, 美国陆军工程师兵团在 1996 年发布一份新条例, 制定了进行水文和经济研究的导则, 以评估新防洪工程的可行性暋导致对综合运用工程和非工程措施的流域性 战略性洪水管理方法的需求暋认识到沿海社区的脆弱性, 以及采取更好的预警 应急规划和区域规划的必要性暋广泛认识到堤防会溃决, 更好地了解堤防运行情况的必要性和广泛接受洪水管理方法的必要性, 以及针对剩余风险展开交流的重要性暋考虑所有洪水来源和洪水空间范围的必要性, 如综合考虑降雨 河道和潮汐暋重新评估洪泛区使用 工程系统局限性的必要性 提高重要基础设施复原能力和预防二次和三次灾害产生的必要性 1 灡 8 暋主要经验总结 面临持续挑战及主要存在问题 洪水风险管理不断变化, 管理方面的挑战依然存在 洪水管理者没有标准可以遵循, 但可以学习他人的经验 毫无疑问, 一些新兴的问题和面临的挑战将会影响洪水风险管理的方式, 下面将详细介绍 1 灡 8 灡 1 暋从国际案例中总结出的经验总体而言, 洪水风险管理已被视为管理人类 经济和环境间竞争性需求的良好基础 为编写本书, 作者搜集和分析了一些实施洪水风险管理的国际案例 实施洪水风险管理的技术方法仍在继续发展, 国际上也涌现出好的和不好的案例 根据已有的案例, 可以总结出下列经验教训 : (1) 谨慎地对待不确定性可以保证方案在未来较长时期内的合理性 规划人员需要考虑的不确定性包括两方面 : 一是已有数据的不确定性, 如已有工程设施的信息 人口信息等 ; 二是未来的情况 预测未来可能情景时, 必须同时考虑所有可能的情况, 比如海平面上升 更高标准的洪水 河道径流量变化和社会发展等 (2) 与以前的方法相比, 基于风险的方法并不一定需要更多的数据, 但是可以让人们 19

39 更明确地认识不确定性 同时, 不确定性相关信息的缺乏对决策会有重要的影响, 基于风险的方法有助于确定数据收集的优先顺序, 解决这些不确定性信息的缺乏问题 (3) 气候是非静态的, 更通俗地说洪水风险是动态的, 这给概率模型的验证带来了困难, 而基于风险的模型验证则更是难上加难 不管是预测未来的水文趋势还是分析过去的, 缺乏数据都会造成困难, 但却不得不克服 (4) 当规划人员考虑到洪水的多种来源时, 洪水风险管理便会最有效果 通常, 设计工程时只考虑一定来源的威胁, 但实际情况是威胁呈多样性 规划人员必须同时考虑海平面上升 暴雨 飓风 龙卷风和河道洪水的可能性 (5) 以流域为单元统一进行洪水风险管理规划可以增强管理的效果 全面考虑流域内所有的涉水活动, 以及水资源规划与其他行业规划如经济 环境和社会发展规划等之间的关系, 可以确保洪水管理的全面性 洪水风险管理的目标是优化洪水系统的整体利益, 提高流域或沿海区域的洪水管理水平 (6) 虽然用于洪水风险管理规划的众多模型之间存在差异, 但都可以进行协调 通过建立透明程序, 便可以找出模型之间的差异并加以协调 广泛而深入的进行风险沟通, 能够显著降低洪水带来的焦虑情绪并有助于支持正在进行中的保护互动 同时, 让公众参与了解这些为了降低洪水威胁而采取的行动有助于问题最小化 当缺乏官方沟通时, 错误的信息会代替正确信息的位置并引发公众格外的焦虑 (7) 在制定洪水风险管理规划时, 需要借助一套方法组合来实现高效的洪水风险管理 有效地洪水风险管理需要充分利用各种减灾手段来降低风险 长期以来, 综合使用工程措施和非工程措施是应对洪水挑战最强有力 最具弹性和最可持续的方法 如果未对城市发展进行适当控制, 人员伤亡数和经济损失量会有显著增加 适当的分区和建筑监管是反馈的一个重要组成部分 (8) 土地资源的利用增加了人类面临洪灾的风险, 削弱了洪水风险管理的效果, 在很大程度上增大了人员伤亡和经济损失 给洪水以出路, 将堤防内的部分土地还给河流, 能够减小流域的整体风险和损失 (9) 倘若国家层面 区域层面和地方层面对待洪水风险管理的态度不同, 各级政府之间又缺乏密切沟通, 推进洪水风险管理就会异常困难 国家制定了一些高层次的规划和理念, 地方政府表面上接受这些规划和概念, 但实际上却不情愿, 这会引起国家和地方政府之间的不信任, 甚至是敌对 各级政府间必然会有不同意见, 在风险管理的早期对该问题加以解决至关重要 (10) 如果洪水风险管理规划中的工程措施未能得到良好的维护, 整个系统的效果就会受到威胁 因此, 必须通过定期检查和升级, 来维护或者改造工程体系 在很多情况下, 工程缺乏维护和工程老化会导致洪灾损失增大 (11) 洪水风险管理规划必须便于修改, 以便适应不断变化的情况 因为未来无法预知, 这意味着不可能对未来预期达成一致, 从而制定出相应的管理方案, 然后等待这种未来如期而至 (12) 制定洪水风险管理规划时, 必须特别关注项目实施的可行性 必须分析工程措施和非工程措施生命周期内的所有费用, 并分析相关机构是否有能力提供必需的资 20

40 金 如果无法保证足够的资金用于项目建设和后期的维护升级, 则所采取的措施就存在风险 (13) 基于标准的规划不能仅仅针对某一区域面临的具体风险来确定保护级别 随意地确定保护级别, 或者所有区域都采取同样的保护级别, 而不考虑各地存在风险的差异, 这些做法都是没有效率的, 也会导致有限资源的无谓消耗 1 灡 8 灡 2 暋现有挑战和新问题并非所有的挑战都已经得到解决, 而且每天都会有新问题出现 世界各地的水利专家努力寻求解决这些挑战的途径, 但这并非易事 由于不断出现的新问题, 找出解决问题的最佳方案也变得异常艰难, 很多问题仍待解决 1 灡 8 灡 3 暋如何实现洪水风险管理与水资源规划及空间规划的整合洪水正日益成为水资源管理过程中重要的一环 然而从全球范围内看, 实际工作仍旧比较关注工程措施, 对综合解决方案的运用较少 人们开始重视综合措施的必要性 例如,2005 年 5 月召开的第三届防洪减灾国际研讨会 (ISFD3) 便提出了需要从洪水防御向洪水管理转变, 而洪水管理方法的核心就是以风险为导向的综合方法 2005 年, 泰国曼谷的亚洲备灾中心发布了 洪水风险综合管理指南 该指南指出, 现代的洪水风险综合管理方法要与水资源综合管理相结合, 目标是优化洪泛区的使用, 同时将人员伤亡及生物多样性丧失降到最低 洪水风险综合管理指南 还提到, 单个的防洪措施会对整个系统产生影响 在实际工作中, 实行综合管理会面临困难, 但并不是无法实现 为解决全球和区域的水安全问题及其他与水相关的挑战, 联合国教科文组织于 2010 年在美国成立了国际水资源综合管理中心 (ICIWARM), 推动水资源综合管理 (IWRM) 的知识与实践 国际水资源综合管理中心最初发展构想的重要部分是确定各国政府在制定洪水风险管理计划中的作用, 并总结出现有的最佳案例 对于总结最佳案例的工作, 位于日本的联合国教科文组织国际水灾害与风险管理中心 (ICHARM) 做出了很大贡献, 该机构目前也在积极研究有效的洪水管理方法 近年来, 中国非常重视防洪抗旱等减灾活动, 将其视为提高居民生活计划的重要组成部分 中国努力尝试结合工程措施和非工程措施以取得更高的综合效益, 为此所采取的措施包括给予抗旱和防洪同等重视, 实现从控制洪水向洪水管理的转变, 从单一抗旱向全面抗旱的转变 1 灡 8 灡 4 暋如何更好地组织洪水风险管理以确保更全面的多功能规划和更安全持久的资金来源暋暋谁负有这个责任? 20 世纪下半叶, 全球产生了新的转变, 即在决策过程中全面引进公众参与, 确定各级政府在实施和资助洪水风险管理活动中的责任 进入到 21 世纪, 现代洪水风险管理仍然延续了这种合作机制 中国建立了国家层面 流域层面和地方层面的防洪减灾控制体系, 欧盟的洪水风险管理框架得到了所有成员国的一致认同 美国没有清楚地界定各级政府或不同组织的职责, 这也成为美国洪水风险管理的障碍之一, 尤其是空间规划由州级政府负责编制实施, 而洪水风险管理活动则由联邦政府主导, 很多其他国家 21

41 其实也存在这种情况 能做些什么来提高工程设施在服务期内的可靠度呢? 根据大部分历史记载, 各国都采用过原始的手段防洪 在过去 4000 多年里, 中国修建的堤防超过 29 万 km, 水库超过 座, 重要的蓄滞洪区有 96 个, 这些设施都需要持续的维护 其他很多国家也都采取过同样激进的工程建设手段 自从开始建设防洪措施那天起, 工程的维护就是一个致命的问题 人们通常会在工程的前期建设上投入较多的资源, 但却较少关注这些设施的后期维护和必要更新 如果缺乏足够的资源支撑, 新工程会很快老化, 不能按照设计方案发挥作用, 从而影响全盘计划 中国已经清楚地认识到这个问题, 并通过一系列政策 条例和行动加强防洪工程的维护和加固, 保证整个防洪体系的正常运行 卡特里娜飓风发生后, 美国着重制定相关规划方案, 加大对政府和地方出资建设工程的检查和维护力度 随着越来越多以社区为基础的工程设施 ( 可持续的城市排水系统 临时性和可拆卸防洪设施等 ) 的出现, 新的问题接踵而至, 谁将负责监督这些方案, 并提供资源对这些工程设施进行长期维护 ( 包括拆卸和移除 ), 这个问题仍然是一个很大的挑战 非工程措施的运用 采取何种步骤促进和保证非工程措施的运用? 经验表明工程措施存在失败的风险, 工程通常在遭遇超标准洪水时无法发挥作用 因此,20 世纪中叶至下半叶, 人们越来越倾向于将人员和财产转移出受灾地区, 或者不转移, 但发生洪灾时保证人员 财产和自然环境只遭受最小损害 这个理念是洪水风险管理的标志性理念, 已经在全球范围有所普及, 中国和美国尤其重视 中国利用蓄滞洪区和分洪道的历史已经超过 4000 年, 蓄滞洪区可以暂时滞蓄无法排泄的洪水, 分洪道则可以让拥堵在河流淤塞点的洪水通过, 而美国运用该方法的历史也有近一个世纪 随着人口和农业生产的压力越来越大, 为减轻洪灾而频繁淹没这些有价值的土地已经成为一个问题 为了防洪而淹没这些人口密集或农业生产状况良好的蓄滞洪区或分洪道区域, 将引发一系列政治 社会和经济问题 ( 包括补偿 ), 而且这些问题正愈演愈烈 1 灡 8 灡 5 暋新的法律 政策和规划如何共同发挥作用支持洪水风险管理法律 政策和规划是进行洪水风险管理的基础 在很多国家, 投资洪水风险管理的决定是如何做出的, 可接受剩余风险的准确定义是什么, 这些都是还在争论的问题 随着洪水风险管理的不断发展, 在决定是否为降低风险而进行投资时, 采取清楚透明的决策过程将是关键的要素之一 随着重点从控制洪水转向洪水管理, 人们更加关注防洪或水资源利用和水生态系统之间的关系 在实际工作中, 如果开始采取措施来降低对环境的负面影响, 优化其正面影响, 就需要采取更强有力的手段来协调和统一各种与洪水风险管理有关或无关的措施 为保证长期的资金来源, 需要制定新的法律和政策 例如, 一些中国学者开始研究改进中国的投资机制, 试图使投资更加向公共利益领域倾斜 美国正在研究利用公共 私人合作关系来支持降低洪水风险的计划 根据这些建议, 社区可能允许私人资金建设 维护和运行防洪设施, 并允许其收取一定费用 一些政策建议也正在编写过程中, 比如成立洪水管理的常设基金会 提高管理费等 英国和其他一些国家已经开始引进受益者付费的概念 但如何分解每一设施的具体效益, 如何确定每个受益人所受的效益, 这些都还是有待解决的问题 22

42 1 灡 8 灡 6 暋洪水管理者是否有能力利用数据 科技和技术的进步已有哪些数据? 数据精度如何? 该如何获得这些数据? 洪水风险管理者总是根据有限的数据进行决策 数据系列短 覆盖范围小或者精度低 近年来, 获得高质量数据的途径大大增加了 ( 例如, 激光雷达的出现颠覆了评估潜在淹没区域的能力 ), 这个趋势还将延续, 而洪水风险管理者如何利用日益丰富的数据将在很大程度上改变洪水风险管理的手段 通信技术的发展, 如手机和平板电脑, 使得公众 企业和政府可以拥有便捷的通信工具 制定各级政府的战略时, 可以利用云计算运行更为复杂的模拟模型 密集的实时网络可以有效提高预警效果 因此, 如何利用 管理和获得这些数据将是一个重要又令人兴奋的挑战 例如, 上游国家与下游国家共享数据在一些跨国盆地地区仍受到严重阻碍 克服政治和实践中的障碍实现数据共享, 并进一步分享河流治理经验可被视为一个重要的机会 好的实践案例的确存在, 并且也在增加 ( 例如多瑙河的带动 ) 什么样的信息和知识库可以指导活动? 人们将研究出越来越复杂的分析技术帮助理解洪水风险 毫无疑问这些技术的进步还将继续, 包括通过遍布的传感器对水库实施实时运行调度 ( 从以街道为基础监测洪水传播到实时监测堤防的情况 ) 和全系统模拟等 这些技术有助于更好地了解系统的真实运行状况, 以及与边际性能相关的风险 在气候变化的背景下, 随着经济社会的快速发展, 模拟模型可以更好地预测未来变化, 有助于洪水风险管理者制定出完善有力的洪水风险管理方案 然而, 严峻的挑战仍然存在 例如, 当预测和模拟暴雨事件或需要了解全系统时 ( 考虑各种洪水来源以及人与生态的综合模拟 ), 技术和模型方面的不足就凸现出来了 未来洪水风险管理者如何利用这些先进的工具非常关键, 将直接决定全系统的理解和综合管理是否能够付诸实践 1 灡 8 灡 7 暋公众和其他利益相关方如何更加直接地影响决策直到 20 世纪末期, 除农民之外, 居住在洪泛区内的人很少能够参与防洪减灾方案的制订 如今公众参与已被普遍视为洪水风险管理的核心要素, 未来也将发挥越来越大的作用 欧洲和美国尤其重视公众参与, 利用先进手段, 如共享愿景规划及类似方法, 让公众以合作的方式参与到决策过程中 中国政府成功地组织军队和全社会参与到洪水管理中, 参与规模之广是世界上其他国家不能比拟的, 而且针对当地生态系统进行恢复和重建的行动正在中国出现, 比如退耕还林 植树造林 水土保持, 以恢复生态的原本面貌, 同时让公众参与河道和堤防监测 接下来的几十年, 多媒体技术将使得信息获取更加方便及时, 公众参与决策的需求会越来越高, 既包括受洪水影响的人, 也包括对洪水风险管理感兴趣的人 防洪专家需要寻找更好的方法教育公众, 让公众参与到新的风险管理过程中, 并保证他们积极参与地方和国家层面的规划制定过程 通过公众参与, 有可能大幅度增加资金来源 1 灡 8 灡 8 暋如何减少影响并让机会最大化过去几个世纪, 工程防护措施对洪泛区内的自然环境产生了严重损害, 降低了生态系统的服务价值 社会对洪水影响的认识不断发展, 渐渐会要求洪水管理取得以下效果 : (1) 多重效益以及推动河流和海洋的多重利用 19 世纪和 20 世纪时, 大多数河流管 23

43 理的目的单一, 如航运 防洪 发电或者供水 如今和未来的发展趋势是越来越重视河流的多目标利用 河流和海洋管理对综合利用及多重效益而言, 既是机遇也是挑战 例如水库蓄存的洪水可以卖给水电站用来发电, 而创造的财政收益可以用于补偿洪泛区内受影响的人群 某些河段的航运功能因为发电或供水受限, 可以在别的河段进行平衡 如何以最有效可行的方式统一这些需求将是长期的挑战, 这就需要制定更加具有战略性的流域规划 (2) 保护和改善自然环境 过去几十年内, 河流和海洋承受着越来越大的压力 某些地区已经开始利用良好的管理来改善生态系统服务 ( 发达地区很多河流和海洋比以前变得干净了 ) 提高生态系统健康状况的趋势仍将继续, 很多地区已经投资了数十亿美元开展环境修复项目, 例如欧洲多瑙河流域和美国佛罗里达大沼泽地区修复项目, 此外还有很多其他正在进行或规划的修复项目 ( 大型和小型的 ) 很多机构正在研究怎样利用修复工程恢复濒危的生态系统, 同时将修复工程变为洪水风险管理的重要组成部分 修复后的湿地确实能够起到滞蓄洪水的作用 合理利用受堤防保护的蓄滞洪区可以同时起到减轻洪水灾害和创造环境效益的效果 随着对环境保护和受损文化遗产修复的逐渐重视, 新的洪水风险管理工具将会应运而生 (3) 无碳捕获 全世界都认识到应对气候变化的必要性, 因此各国减少国内碳足迹的压力也与日俱增 洪泛区是种植农作物的理想地点, 而农作物具有固碳的作用 全世界正在从物理 经济和财政角度研究如何制定类似的项目 利用已有湿地和修复后的湿地对于碳银行方案极其重要 目前有关洪泛区利用的正反面作用以及对洪水风险管理活动影响的研究非常少 恐怖分子总是会将一个国家的防洪工程作为实施恐怖活动的目标 长距离的堤防很难进行防护或监测, 大坝也会成为恐怖分子的潜在目标 在安全问题逐渐严重的情况下, 如何保证避免受到恶意袭击成为洪水风险管理者需要考虑的新的重要因素 1 灡 8 灡 9 暋怎样制定既能解决当地问题又能在更大流域范围内发挥作用的防洪减灾战略如何促进各种理念的整合和合作? 政府和企业都倾向于在以下组织机构中运转, 即所进行的活动与本地区利益相关的组织机构 尽管现在已经普遍认识到洪水管理应该在整个流域层面或海洋区域内, 甚至是整个国家层面加以实施, 但真正做到这点需要充分的合作 将思想禁锢在行业或部门内的 孤岛暠或 烟囱暠里, 限制横向和纵向层面的融合及交流, 不仅会对现有的功能关系造成不便和威胁, 还可能带来额外的负担 改变这些观念仍然是未来实际的重大挑战 尽管有的国家会从国家层面监督防洪减灾活动, 但行政程序会限制防洪减灾规划制定者在流域层面实施规划的能力 欧洲的 水框架指令 和 洪水评估及管理指令 中就提出要加强流域层面规划, 面对跨行政界情况时要增强合作 解决上下游的冲突 在洪水风险管理领域, 人们清楚地认识到通过流域层面的规划避免上下矛盾的必要性 但这如何影响更广泛的规划程序和活动尚不明朗 未来, 统筹协调洪水风险规划与其他诸如土地利用 工业发展和国家战略规划等将是一个重大的挑战 24

44 随着洪水风险的不断增大, 人们逐渐认识到给洪水以空间的必要性, 并重新学习如何利用河流和海洋的自然功能进行生活 风险管理已被广泛视为有效洪水管理决策的核心要素 目前基于风险的综合性洪水管理概念已经建立 ( 美国陆军工程师兵团,1996; 国家工程院, 2000; 国家研究理事会,2000;Sayers 等,2002;Hal 等,2003; Galoway,2008) 本书这个部分 ( 第 2~7 章 ) 介绍了现代洪水风险管理的驱动因素, 以及现代洪水风险管理与传统防洪方法的区别 此外, 本部分还介绍了战略性洪水风险管理的重要程序和因素

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46 2 暋现代洪水风险管理的理念 2 灡 1 暋总体介绍 现代洪水风险管理逐渐意识到依靠单一手段无法解决洪水带来的挑战, 相反, 应该利用洪水风险管理方法及工具组合来解决 这个组合集中了一系列手段, 尝试以高效和可持续的方式来降低风险, 主要包括 : 栙硬件工程措施 ( 如修建堤坝 堤防和大坝等 ); 栚软件工程措施 ( 如利用湿地蓄水 ); 栛非工程措施 ( 如提高洪水预报和预警水平 ); 栜政策手段 ( 如土地利用规划 保险和其他财政刺激因素, 例如对采用防洪材料的家庭进行补贴 ) 评估洪水风险管理战略的标准不再只是单纯考虑经济要素, 而是考虑一系列更广泛的后果, 包括社会公平和生态系统健康等 同时, 人们越来越认识到洪水系统内部的非静态性 ( 气候 地形和社会经济的改变 ), 从而不得不明确考虑未来洪水风险改变的各种可能性 这种不断适应的过程与传统防洪方法中的 实施和维护暠理念存在明显的区别 洪水风险管理的实施对相关利益方的要求很高, 需要各级政府部门和非政府部门如公众和企业的共同参与 因此, 有效地沟通变得越来越重要 同时, 由于各方都会有不同的观点, 可能导致决策时的短视行为, 因此拥有一个既能避免短视行为又能达成共识的机制也同样重要 向洪水风险管理转变的趋势也逐渐在国家和政府政策中得到体现 例如, 英国制定的 给洪水以空间 ( 环境粮食和农村事务部,2005), 欧洲洪水风险评估和管理指令 ( 欧盟,2007), 以及美国洪泛区管理不断演变等 ( 跨部门洪泛区管理审查委员会, 1994;Galoway,2005;Kahan 等,2006) 现代的综合性洪水风险管理受人关注, 要实现这一理念当然不容易 然而, 这一管理理念所能带来的潜在效益是巨大的 2 灡 2 暋风险的概念 在详细探究现代洪水风险管理特点之前, 本节将介绍理解风险所需的一些重要概念, 并解释如何将这些概念运用到洪水风险管理决策的程序和背景中 其中最重要的一个概念就是理解风险维数的多元性和微妙性 2 灡 2 灡 1 暋理解风险要素风险具有两个要素 事件发生的机会 ( 或者概率 ) 和事件产生的影响 ( 或结果 ), 27

47 因此洪水风险可以表示为 : 风险 =f ( 洪水发生率, 相应结果 ) 概率和结果的基本组成部分还可进一步分解, 以下将进行介绍, 见图 2 灡 1 图 2 灡 1 暋风险的组成要素 (1) 洪水发生率 这个概念反映了触发事件的概率 ( 洪水来源, 如降雨或海洋风暴等 ) 及洪水进入洪泛区某一特定地点的概率, 这其中考虑了湿地 河道 大坝 堤防 防洪墙和其他设施 ( 洪水路径 ) 组成的相互干预的系统的运行状况 (2) 洪水产生的结果 这个概念既反映了承灾体的脆弱性, 同时又体现了某一承灾体受灾的可能性, 主要包括以下内容 : 1) 暴露度 在洪水事件中, 可能受灾的人员或财产 栖息地面积等的数量 然而暴露度并不像字面理解那么简单, 比如有些承灾体如居住场所可看作是静态的, 但有些承灾体如人 汽车和野生生物可能是动态的, 在洪水发生时可能会 也可能不会身处现场 暴露度的程度会影响风险, 比如洪水发生的时间 ( 高峰时间 夜间等 ) 2) 脆弱性 某一特定承灾体在洪水事件中受灾的潜在情况 为帮助进一步理解脆弱性, 需要了解脆弱性的以下三方面内容 : 栙敏感性 某一承灾体在洪水事件中受灾的可能性 ( 例如, 从物体毁坏 如地毯的损坏 到特定物种的消失, 再到人员伤亡等 ) 栚复原能力 某一承灾体在洪水事件中受灾后, 在没有外力帮助的情况下自我恢复的能力 栛价值 将价值体系具体化以表示承灾体受灾的程度 例如, 以发展或福利经济为基础量化受到的影响 ( 本章后面会详细介绍 ) 28

48 为了认识洪水可能带来的后果, 理解承灾体性质以及洪水将如何影响承灾体显得非常重要 2 灡 2 灡 2 暋理解风险的意义通常直观地认为, 数值大小相同的风险具有同等的意义, 但情况一般并非如此 理解风险的本质非常重要, 要区分出特大事件 严重事件和频繁小灾害事件 尽管计算出来的风险数值可能一样, 但处理小概率高风险事件和大概率低风险事件的方法可能会有所不同 社会或个人看待风险的态度受到很多其他因素的影响, 比如是否拥有保险 公众信任等 2 灡 2 灡 3 暋接受风险的非静态性随着时间的推移, 气候变化 土地利用方式改变 工程设施损坏等都会影响洪灾发生的概率 城市人口的增长和集约化发展会在很大程度上增大相关的后果, 在任何一种情况下, 风险会随时间变化而变化 2 灡 2 灡 4 暋理解风险的传递 从一次风险到二次和三次风险无数自然灾害事件已经表明基础设施之间的高度关联和相互依赖特征 (Litle, 2002) 例如, 污水处理工程在被洪水淹没后再次释放出污染物, 可能会干扰供水, 堵塞道路等 即每次事件中, 都会产生二次风险 ( 跟直接受洪水影响相比, 某些时候二次风险影响的危害程度更严重更持久 ) 了解风险如何传递, 可能的扩大程度, 对形成全系统观大有裨益 风险也会在商业供应链甚至全球供应链中逐级传递 最近日本和泰国受到海啸影响的事件就是典型的案例 有越来越多的远离洪水的企业依赖于那些受洪水影响的企业的产品 因此, 产品的价格随之上涨, 替代供应商看到产品需求的增加, 或在这种情况下唯一的供应商因受水灾影响, 就会导致整个生产运作过程受到损失 了解风险如何传递并理解其相互间的关联如何使风险升级, 并建立全系统观, 是有效管理风险的核心要求 2 灡 2 灡 5 暋实施恰当的复杂性分析风险管理中很好地定义了 恰当暠这个概念 ( 即在不知情决策和分析型瘫痪之间寻找平衡 ) 该概念也被运用到洪水风险分级评估方法中, 根据某一具体决策制定的条件和可能带来的结果, 洪水风险分级评估方法的详细程度是不一样的 例如, 与制定区域 ( 如子流域 ) 政策和社区规定相比, 制定国家政策及发展重点时需要的资料和解决方案有所不同 2 灡 2 灡 6 暋更完整的全系统观点尽管出现了 恰当暠的概念, 但与传统方法相比, 风险方法还是对分析者提出了更高的要求 特别是要理解和准确表达以下内容 : (1) 极端事件的重合性 多种事件同时发生的可能性有多大? 例如, 风暴潮和当地降雨 ( 比如由台风引起的 ), 或地震 ( 地基的液化 ) 和海啸波浪 (2011 年日本沿海海堤就曾遭遇这种情况 ) 水库在满库容的时候是否会更容易引发地震? 29

49 (2) 洪水事件的空间联系性 单一事件的传播范围有多大? 洪水影响整个地区或流域的可能性是多大 ( 如巴基斯坦 2010 年刚发生的洪水 ), 还是影响范围仅仅局限于某个区域 ( 如暴雨引起的山体滑坡或者山洪 )? (3) 洪水事件的时间联系性 一连串事件的影响是比大型单一事件大还是小? 例如, 一系列连续事件的发生对以下内容的重要性如何 : 栙水库的运行和供水防洪能力 ; 栚自然防御体系的防护能力, 如沙丘和湿地, 一场最近发生且强度不大的雨水事件可能会冲刷掉这些沙丘和湿地上的泥沙, 致其裸露 (4) 全系统行为 理解风险的整个体系, 以及洪水来源 洪水下泄通道和承灾体之间的相互关系, 特别是干预性工程设施的运行状况 2 灡 2 灡 7 暋决策过程中考虑风险和不确定性理解风险有助于对不同的方案进行比较, 并做出优选 通过评估风险和不确定性, 在进行分析和采用方法组合时, 可以更加贴合一定会面临的风险 有了风险评估, 决策者可以准确了解采取一定的行动后, 所能减少的风险 取得的效益以及丧失的机会 2 灡 2 灡 8 暋切记总会有剩余风险风险不可能完全消除, 正如有人所说, 现实中只有两种类型的堤防 : 已经坍塌的和将要坍塌的 暠不管现有的堤防多么牢固, 未来总会有更大的洪水将其冲垮, 最先进的预警系统也可能会失灵 因此, 针对剩余风险进行探讨是洪水风险管理中的重要部分 只有掌握充分的知识, 个人和组织才能采取适当的手段, 确定出他们能够接受的剩余风险 2 灡 3 暋洪水风险管理的驱动力 洪水风险管理主要的驱动力是为更广泛的可持续发展目标提供支持 ( 见方框 2 灡 1) 洪水风险管理位于众多管理计划的交叉处, 同时也处在一个重要的位置, 它能够积极推动期望中的社会 环境和经济目标的实现 ( 图 2 灡 2) 在制定洪水风险管理规划以及评价规划成功与否时, 应将实现可持续性视为更重要的标准, 而不只是考虑工程设施是否长期保持完整和其他防洪措施是否保持防御能力等 此外, 还需要采取措施以保证相关生态系统 社会和经济的长期健康 图 2 灡 2 暋洪水风险管理与其他领域的管理的关系 30

50 方框 2 灡1暋 可持续发展的三大要素 布伦特兰报告 暋暋1987 年联合国发布了 布伦特兰报告,首次对可 持 续 发 展 做 出 了 定 义, 可 持 续 发展既要满足当代人的需求,同时又不能 损 害 下 一 代 人 的 利 益暠 这 是 一 个 简 单 但 又 强 大的概念 值得注意的是,这个概念强调了经济发展 环境健康和社会福利之间的内在 联系 这三者不是各自独立,而是一个整体 因此,可持续发展政策和实践致力于解 决不同目标之间的矛盾,以实现经济繁荣 生态系统福祉和社会和谐 1992 年,联合国环境与发展 大 会 (地 球 首 脑 会 议) 在 里 约 热 内 卢 举 行, 确 定 了 实 现可持续发展的实践蓝图 ( 21 世纪议程) 21 世纪议程强调了综合的概念,指出有必要 转变之前以行业为中心的工 作 方 式,采 用 各 部 门 沟 通 协 作 的 新 方 法 此 外,21 世 纪 议 程还强调了实 现 可 持 续 发 展 的 基 本 前提条件,即在 决 策 过 程 中 进 行 广 泛的公众参与 这些有关可持续发展的新原 则是转 变 洪 水 管 理 理 念 革 命 的 关 键因素 这 些 原 则 认 为 可 持 续 发 展的关 注 重 点 是 人 类, 人 类 只 有 与自然 和 谐 共 处, 才 能 健 康 地 生 存和 繁 衍 因 此, 洪 水 风 险 管 理 与可持 续 发 展 问 题 有 着 千 丝 万 缕 的联系 通 过 修 建 防 洪 设 施 和 进 行空间 规 划, 洪 水 风 险 管 理 不 仅 会影响 自 然 的 物 理 环 境, 而 且 从 可持续发展需要平衡经济繁荣 生态系统 健康和社会和谐之间的关系 长远来看还会为人类活动和自然行为提供机会或设置障碍 暋暋 与传统的洪水防御或洪水控制相反,洪水风险管理是一个不断尝试利用有限资源,如 时间资源 社会资源 环境资源和资金资源,以获取多重效益的过程 (图 2 灡3) 为实现这些目标,现代洪水风险管理者不再单纯依赖工程性防洪设施,而是利用一系 列其他手段和工具来达成既定目标 从工程设计和安全标准转变为风险管理,将对洪水管 理的确定和实施方式产生深远影响 要充分理解这一转变的重要性并不容易,但这却是实 践中实现良好洪水风险管理的先决条件 为 了 突 出 这 一 转 变 在 需 求 方 面 的 主 要 不 同, 表2 灡1 对 不 同 的 管 理 方 法 及 其 产 生 影 响 进行了比较 需要特别 指 出 的 是,洪 水 风 险 管 理 更 加 注 重 利 用 所 选 定 的 方 法 组 合 以 提 高 多 方 面 的 效 益 (如 生 态 社 会 和 经 济), 有 效 减 少 风 险, 扩 大 机 遇 这 与 传 统 模 式 有 所不同,传统模式通常 只 关 注 单 一 目 标,所 采 用 的 手 段 也 是 一 系 列 有 限 的 管 理 或 工 程 措施 当遭遇更大的暴雨事件或者有其他要 求 出 现 时,以 工 程 设 计/安 全 标 准 为 特 征 的 反 应 方法就需要进行计划外的调整活动 这种调整活动通常是未经规划的,而且代价高昂,泰 晤士河河口的防洪墙上清晰的改建痕迹便是这种调整活动的证明 (图 2 灡4) 31

51 图 2 灡 3 暋洪水风险管理的主要目标 表 2 灡 1 模式转变 从洪水控制到洪水风险管理 管理模式基暋暋础主要驱动力目标示例 暋历史事件 暋预防特定历史洪水的重现 暋防洪设施的设计标准是抵挡 1822 年大洪水 概率 暋单目标设计事件 暋预防某一具体重现期的暴雨 事件 暋防洪设施的设计标准是抵挡 100 年一遇洪水 工程设计 / 安全标准 ( 传统方法 ) 暋多目标设计事件 暋根据所保护土地或财产的性 质, 预防某一特定设计暴雨事 件引发的洪水 暋在高度城市化地区, 防洪设施的设计标准是抵挡 200 年一遇洪水 在农村地区, 防洪设施的设计标准则是抵挡 20 年一遇洪水 结果 暋安全监管 暋不管付出何种代价, 要将某 一特定设计洪水事件的结果限 制在指定范围内 ( 安全标准 ) 暋在面对可能最大流量时, 确保每个人因洪灾死亡的几率小于 10-4, 确保死亡人数大于 1000 人的几率小于 10-7 暋综合利用实施方法和工具以有效 风险管理 ( 现代方法 ) 风险 暋资源优化和多准则 暋实施的一系列措施可以将效 益最大化 ( 通过多准则 ), 并将 规划周期的资源投入降到最低 降低风险, 同时实现社会公平 安全和生态系统健康 为了更好地降低风险, 需要投入的资源会逐渐增长, 但增加的投入应该与保护的额 外收益相匹配 32

52 图 2 灡 4 暋泰晤士河地区受一系列洪水事件影响而不断加高的防洪墙 2 灡 4 暋洪水风险管理的特征 良好洪水风险管理决策过程的特征如下 : (1) 基于对全系统行为和社会目标的理解 图 2 灡 5 暋良好的洪水风险管理的四大特征 33

53 (2) 在决策中考虑风险和不确定性 (3) 运用方法和工具组合 (4) 根据未来的实际情况, 不断调整运行程序 图 2 灡 5 总结了这四大特征, 下面进行详细介绍 特征 1: 理解全盘行为和社会目标人们逐渐认识到, 对全洪水系统 ( 如流域 子流域 海洋和社区 ) 的正确理解是良好洪水风险管理的基础 理解全洪水系统应按照以下方式, 首先要正确解释引起改变的所有外界驱动力 ( 如气候变化和人口结构变化 ); 其次是要了解可能改变现在和未来风险的潜在管理方案 ( 工程措施 非工程措施和政策 ) 然而, 建立这种理解并非易事 仅仅升级传统的模型工具和技术通常并不奏效, 分析过程也过于复杂, 而且需要一系列详细的数据, 但实践中这些数据常常无法获得 近年来, 大尺度模型和嵌套模型方法已被成功运用, 以帮助理解全系统行为 ( 例如,Hal, 2003;Evans 等,2004) 这些成功的方法通常采用固定的思维框架结构, 这种结构框架中会明确指出不确定性 ( 如果在决策过程中不确定性并未发挥重要的作用, 就可以不采取行动降低不确定性带来的风险 ) 如果该框架能够成功运用, 这些方法本质上是分层次的 ( 从下至上和从上至下传播信息 ), 并利用当地的知识在更大尺度上和更长时间内理解 (Sayers 和 Meadowcroft,2005) 由于采取该框架而衍生出来的方法要求综合考虑洪水系统的所有方面 ( 包括洪水源 洪水路径和承灾体 ) 以及这些方面可能产生的变化 ( 变化原因可能是自然驱动力如气候变化, 也可能是针对性的管理方案, 如通过空间规划控制发展 ), 基于对风险源头 风险路径和承灾体的理解建立的全系统理念结构性框架如图 2 灡 6 所示 34 图 2 灡 6 暋全系统理念结构性框架图 ( 摘自 Evans 等, 2004)

54 为更加合理地理解全系统风险, 必须要考虑以下几个方面 : (1) 考虑所有重要洪水源头 洪水路径和承灾体以及三者相互关系的必要性 洪灾通常是几种情况组合的结果, 例如由极端气候事件引起, 堤防漫堤或坍塌, 易受伤害的人员和财产被淹 为了保证可靠的结果和效果, 理解风险需要考虑所有的风险来源 ( 包括多种暴雨情况和重现期 ) 洪水流经的路径 ( 包括决口和堵塞的可能性 ) 和受影响的承灾体 这种全面的考虑方式与传统防洪方法采用的局限性观点有所不同, 传统的防洪方法采取行动时只考虑单一类型或单一量级的洪水事件 (2) 在多时空尺度内采取行动的必要性 洪水风险管理决策会在不同的空间范围内实施 ( 从国家层面的高级决策下达到流域或区域层面, 最终落实到单个社区 ), 也会与时间范围有关, 有的政策和战略决策是实现长期的可持续发展目标 ( 例如为一个城市或流域制定管理政策 ), 有的决策则只是短期行为 ( 例如在一场暴雨期间决定开启或关闭闸门 ) 理解这些相互关系有助于让风险分析和所采取的方法组合与实际面临的风险更加吻合 特征 2: 在决策中考虑风险和不确定性良好的洪水风险管理依赖于确凿可信和透明的信息, 包括以下方面的信息 : (1) 风险 1) 风险是什么? 2) 哪些地方的风险最大? 3) 这些地区产生风险的原因是什么? (2) 不确定性 1) 有哪些措施可以应对现在和未来可能面临的风险? 2) 应对不确定性战略的敏感程度? (3) 期望达到或已经达到的效果 1) 风险降低已经取得了何种效果? 2) 已经利用了哪些机会? 3) 资金的使用是否兼具效率 效果和公平? 洪水风险管理决策的特征是需要足够的信息, 下面将详细介绍这一决策方式 : (4) 考虑风险 由定义可知洪水风险管理中需要考虑风险, 即考虑一系列洪水事件发生的概率和这些事件的结果 风险能够让人清楚和详细地理解系统行为, 同时风险具有很多微小的方面 ( 见方框 2 灡 2) 然而, 可能最重要的一点是, 风险为制定并比较不同的管理战略提供了合理的基础 方框 2 灡 2 暋了解全系统行为以改变我们的选择 以太湖流域为例暋暋理解全系统行为和综合了解风险的产生过程是良好管理的前提 工程和实际发生的事件已经多次体现了理解 恰当暠的重要性 下面将介绍相关内容 (1) 缺乏理解洪水的所有来源 (Coultard 和 Frostick,2010) 2007 年 6 月 25 日英国约克郡发生了洪水, 这是自 1882 年以来雨水最多的月份 在约克郡的赫尔市, 大部分洪水归因于长时间的强降雨, 即由于流域下垫面含水量饱和而形成洪水 ( 雨洪 ) 因 35

55 为洪水源头是雨水, 地面坡度又很平缓, 城市洪水水位上涨速度比较缓慢, 所以赫尔市只是根据以往经验在所淹没的河道和开阔土地上, 建有一道结合景观的堤防用于防洪 但与雨洪相反的是, 由于防洪堤决口引起的溃堤洪水往往会导致水位快速上涨而形成淹没 在很多情况下, 当洪水已经涨至房屋的地下室和地基时, 即使广泛采用沙袋防御也只能发挥有限的作用 同时, 某些地区的内涝水深已经达到 3m 英国 2007 年 6 月这场洪灾主要是由地表洪水引起的, 这让人们始料未及, 也暴露出英国防洪战略存在的重大问题, 即预测和预警暴雨洪水的能力仍有待提高 由于不同类型洪水由不同部门负责管理, 没有一个机构牵头负责管理所有洪水的诱因, 进一步使得问题变得复杂 (2) 没有理解系统的连通性 (Thorne 等,2011) 河流和海洋系统都存在空间上的相互联系 人们已经认识到, 在上游修建防洪设施会抬高下游的水位 同样地, 工程设施拦截泥沙会对下游产生深远的影响, 不管这种拦截活动是设计好的还是意料之外的 将海洋和河流形态作为洪水系统的重要组成部分进行管理, 而不仅仅是生态系统的一部分, 已经逐渐成为一个重要的命题 (3) 量化的全系统风险分析能够推动政策变革 (Evans 等,2004a,b;Cheng 等, 2010) 全系统模型 ( 包括所有的时空互动 ) 在全世界开始涌现 例如, 英国 未来洪水展望暠研究项目提供一种工具, 以改变政府政策使其向更加综合性的长期风险方法转变 该项目还针对太湖流域开展了相关分析 [ 太湖流域位于中国东部的长江三角洲区域,2003 年人口数量为 368 万人,GDP 为 亿元 (100 亿英镑 )] 太湖流域 展望计划暠采用了完整的 终端到终端暠的洪水风险分析方法, 从分析制定气候和社会经济发展情景, 通过一系列水文 水力学和灾害模型模拟, 再到最终的 GIS 系统, 即太湖流域风险评估系统 (TBRAS) 太湖流域风险评估系统模拟了洪水灾害的所有来源, 并针对洪水风险提出了综合性的观点, 以此作为制定长期性有复原能力管理政策的前提条件 描述太湖流域未来洪水风险的气候和社会经济因素之间相互关系的概念模型 (5) 考虑不确定性 洪水风险管理的特征是需要不断地应对不确定性 暴雨发生的时间和强度 工程措施的情况以及个人和社区对洪水事件的反应都存在不确定性 风险方法能够保证在决策过程中明确认识到不确定性, 从而保证所做出的决定能够更好的应对不确定性 例如, 比较常见的一个误解是, 有必要消除数据和模型中的不确定性, 为保证成功地管理洪水风险需要收集更加精确完善的数据, 运用更加复杂的模型 但实际情况不是这样的 只有在影响决策时, 不确定性才是重要的, 否则就无关紧要, 这时在数据和分析上投入多余的费用便是一种浪费 然而, 有些不确定性确实会对决策产生重要的影响 只有在制定具体的决策时, 才能评估某一不确定性的重要性 ( 例如由于未来气候或人口统计方面存在不确定性, 人类居住区或生态系统分布区将变得脆弱 ) 在洪水风险管理的框架中, 可以直观地识别不确定性并加以管理 ( 例如制定的战略能够很好地适应未来变化, 面对各种可能的未来都能运行良好, 能够根据新获得的信息做出调整 ) 通过直观地识别不确定性, 洪水风险管理者所做出的决策便能够最好地应对这些不确定性 (6) 注重结果 风险方法的优势, 或者称作将其与其他决策方法区分开来的特点, 是 36

56 关注结果, 如所降低的风险和所取得的机会 这就使得可以在长期或短期时间内, 根据各种工程措施和非工程措施对风险的影响 ( 对洪水发生频率和相应结果的改变 ), 来比较它们的效益和成本 当然, 拥有透明翔实的信息仅仅只是第一步, 最终的决策还要由人来决定 因此, 一个公开的参与过程对成功达成预期结果非常重要 [ 奥胡斯公约, 欧盟 (1998)] 参与过程的效果, 以及针对制定 资助和执行风险管理与社区开展的对话等都有了较大变化, 而这正是得益于风险方法提供的信息 特征 3: 运用方法和工具组合洪水风险管理是一个高目标的方法, 它将众多利益相关方的承诺纳入到战略中, 而这个战略则是一系列方案的组合 ( 包括利用科技 工程 体制或社会方法和工具, 如政策激励 新机构设置和新技术等 ) 只有通过广泛的公众参与和多学科参与, 才能制定出多元化的方法组合, 才能突破传统的自然科学和工程学科, 而这些通常是当前防洪的唯一途径 通过采用方法组合, 以下特征将得到加强 : (1) 效率和效果 一个方法的优势可以弥补另一个方法的不足, 从而将风险降到最低, 机会实现最大化 ; 或者多种方法统筹协调后, 总效果要优于单个方法取得的效果 (2) 可逆性和灵活性 与采取单一大型干预方法相比, 同时采用多种方法通常能够更具灵活性, 更容易对其中的一些方法进行修改 调整, 甚至是废止 (3) 适应性 当计划中的调整方案变成常态时 ( 这种常态方案取代了在应对历史上曾出现过的极端洪水时不起作用乃至起了反作用的方案 ), 应多采用能及时修改以适应未来的变化的方案 (4) 稳健性 确定出方法组合, 不管未来情况如何, 这些方法组合都可能有不错的表现 因此, 良好的洪水风险管理需采取多种方法 ( 表 2 灡 2) 表 2 灡暋暋洪水风险管理采取的多种方法 2 ( 为基于方法组合的洪水风险管理战略提供了基础 ) 风险管理的措施分类 暋减小洪水发生的几率 方暋法暋示暋例 (1) 影响洪水来源 : 暋例如, 通过影响源头或靠近源头区的蓄水情况 [ 内陆水体和泻湖 水库 地下水补给 不同类型的沼泽 可持续的城市排水系统 (SuDS)] 土地管理: 森林 / 洪泛区林地, 池塘和湿地, 雨水冲刷 / 下渗渠道, 土壤管理, 滨河缓冲带等 (2) 影响洪水路径 : 暋例如, 通过影响地貌形态, 管理沙石和植被, 建设湿地和河漫滩, 修建永久性和临时性的防御工程, 如泵站和屏障 暋减少洪水可能产生的影响 (1) 影响承灾体的暴露度 : 暋例如, 控制发展, 在制定土地利用规划时考虑洪水的影响 ; 制定疏散计划, 包括利用安全避难所和清晰的疏散路线 (2) 影响承灾体的脆弱性 : 暋例如, 通过提高居民和企业的意识, 完善灾前准备情况, 建立灾后恢复系统 ( 利用保险和国家救助 ) 37