荷兰默兹河多层次防洪方案 摘要:为保障默兹河沿岸防洪安全达到可接受的水平,采取了包括局部、地区与国际间合作等多层次的措施。通过这些措施,来共同确保大家一致认可的安全度。同时,所有这些措施都有其相应的技术、政治、社会和经济方面的限制条件,以及与此相对应的进程表。因此,防洪问题必须在不同层次上通过多种途径来解决,包括行政、立法和技术等层面。考虑到河流的多种功能,在所采取的措施中,必须兼顾河流未来发展的各个方面。河流防洪问题非常复杂,尤其对于流经不同行政边界的河流。本文介绍了默兹河荷兰境内河段在防洪措施方面的一些创新举措,同时考虑了在工程、政治、社会、生态和经济方面的限制条件和有利因素。这些举措包括拓宽河流横断面、营造和恢复生物栖息地、在国家生态网络建设中的作用,以及加大流域的水源涵养能力等。
摘要:为保障默兹河沿岸防洪安全达到可接受的水平,采取了包括局部、地区与国际间合作等多层次的措施。通过这些措施,来共同确保大家一致认可的安全度。同时,所有这些措施都有其相应的技术、政治、社会和经济方面的限制条件,以及与此相对应的进程表。因此,防洪问题必须在不同层次上通过多种途径来解决,包括行政、立法和技术等层面。考虑到河流的多种功能,在所采取的措施中,必须兼顾河流未来发展的各个方面。河流防洪问题非常复杂,尤其对于流经不同行政边界的河流。本文介绍了默兹河荷兰境内河段在防洪措施方面的一些创新举措,同时考虑了在工程、政治、社会、生态和经济方面的限制条件和有利因素。这些举措包括拓宽河流横断面、营造和恢复生物栖息地、在国家生态网络建设中的作用,以及加大流域的水源涵养能力等。
近来,人们应对洪水问题的理念已经发生了根本性转变,即由过去的河道治理转向促进河流的自然过程。上述的限制条件和有利因素为各种防洪措施提供了广阔空间,包括传统的解决方案和现代的、可持续的途径等。应对风险是防洪措施选择的主要部分,且其选择的艰难之处在于对风险、生态和经济的潜在可能进行权衡。因此我们面临着寻找双赢解决方案的挑战,必须在可利用的资金范围内,找到一个各方都能够接受的、优化的防洪解决方案,同时使防洪经费开支能够有一个较好的经济回报和生态效益回报。本文通过事例说明创新精神和坚持不懈的努力以求达到这一目标。
防洪问题是世界上许多河流系统共同面对的挑战。在20世纪的最后十年中,美国、中国、韩国、荷兰和芬兰等国家的很多河流都遭受了洪灾侵袭。尽管目前人们已经掌握了各种复杂的防洪技术,但伴随人类数个世纪的洪水问题,似乎将是一个永恒的话题。在这样的灾害面前,与洪水作斗争成为国家政治生活中的一件大事。在人们抗洪的经验和我们对河流系统的科学认识不断进步的基础上,人们在应对洪水灾害方面已经取得很大进步。同时,人们也逐渐开始从技术、社会、政治和经济层面,重新审视这一问题的复杂性。一个可行的解决方案必须是能够很好地平衡工程、社会、政治和经济等各方面因素的综合方案(Van Leussen,1999)。这就意味着没有一个简单的、通用的方法,而只有通过探索,在大量可能方案和限制条件中摸索出一条优化的途径,进而找到一个综合的平衡方法。本文概述了目前荷兰在默兹河防洪方面的探索实践。
荷兰人有着长期与洪水抗争的历史,这一点并不奇怪,因为荷兰有一半多国土在海平面以下。事实上,从这个国家出现以来,荷兰人就开始持续不断地与水作斗争。也正因为如此,荷兰有时被人们称为“泽国"(Waterland)。Verwey(1980)论证了荷兰文化是如何与大水灾的经历(cf.van de ven,1993;van Petersen,1978)交织在一起的。显然,这些洪水灾害对社会造成了深远影响。例如1926年,默兹河遭遇了3000m3/s流量的洪水,造成大面积土地淹没,多处大堤决口。洪灾过后,荷当成立了专门的工作委员会,针对今后如何防止类似灾害发生,提出了报告和建议(Lely,1926),尔后,政府决定实施这些建议,大规模整治河道,加高堤防,以确保河道能够将大流量洪水输送出去。
荷兰近年发生了两次特大洪水,即1993年洪水和1995年洪水。在1993年洪水中,默兹河流量达到3120m3/s,根据水文统计资料,相当于125年一遇洪水。1995年洪水的洪峰流量为2870m3/s,但由于连续不断的降雨,洪水持续时间很长。这两次洪水均造成巨大的经济损失:1993年损失超过2.5亿荷兰盾(1.25亿美元),1995年损失约2.0亿荷兰盾(1.0亿美元)。1995年洪灾损失较小,原因是在1993年洪灾后,当地居民的洪水风险意识大大提高,做了应对灾害的准备。虽然洪灾给人们带来的精神损失难于量化,但我们不应该忽略!
1993年和1995年洪水,以及1998年各地发生的高水位情况,成为荷兰短期和长期防洪理念转变的一个强大的促进因素。“第四版国家水管理政策文件"(the 4h National Policy Document on Water Management;Ministerie an Verkeer en Waterstaat,1998)出台后,一个专门的国家政策文件“洪水问题方案"(Approach to the High Water Problems;Ministerie an Verkeer en Waterstaal,1999)也已成文。这一文件中的战略方案主要包括以下几点:
本文总结了目前默兹河防洪方面的探索和实践,目标在于达到流域防御洪水的一定安全度。当地的、地区的、国家的以及各国之间各个不同层次的措施,都为目标的实现发挥了作用。每一个层次都有其特有的技术、政治、社会和经济方面的限制条件,也有各自的进程表。因此,应从不同层次上来解决洪水问题。本文第3节将讨论这个多层次的方法,在此之前,我们将在第2小节概述有关默兹河的基本情况。在第4小节将讨论未来的发展趋势,如气候变化等。
默兹河是一个典型的降雨补给型河流,发源于法国北部的朗格勒高原,源头海拔409m,河长约850km,从荷兰西部的哈灵水道注入北海。默兹河流域面积约33 000km2,包括法国境内9 000km2,比利时13 500km2,德国境内4000km2,卢森堡境内600km2,荷兰6000km2。默兹河在艾斯登从比利时流入荷兰,此地海拔45m,在马斯特里赫特城穿城而过后,成为比利时与荷兰两国的界河,此段河长47km,称为默兹界河(Border Meuse)。从斯泰芬斯韦特往下游,默兹河就完全流淌在荷兰国土上。
▲图2
默兹河1911~1991年多年平均年径流量过程线图典型丰水年1966年和典型干旱年1976年流量过程线图,多年平均径流量230m3/s
再往下游,为了改善航运条件,在河流上修建了堤坝。Lith以下为感潮河段。Berger(1992)根据水文特征将默兹河分为三个河段。上游段从源头(Pouilly-en-Bas-signy)开始,至希耶河口。在这一河段,流域形状为狭长型,河道坡度平缓,河槽较宽。中游段自希耶河至荷兰边界的艾斯登。这一段默兹河通过切割岩石地表,形成狭窄、坡度较大的河槽。这就导致了此河段在降雨后易形成较大洪水。下游段就是荷兰境内的默兹河。下游段默兹河的河流坡度依旧相对较陡,且为典型的卵石河床。但再往下游,由于堤坝的雍水作用,坡度逐渐变缓,河床沉积物由细沙组成。因此,这一河段被称为默兹沙河(Sandy Meuse)。
默兹河流量变幅较大。荷兰部分默兹河的代表水文站博尔哈伦水文站的径流量从极枯水期的10m3/s至流域遭遇暴雨的3 000m3/s,年平均径流量为230m3/s。1911~1991年多年平均年径流量过程线见图2。图中同时标明了典型丰水年的1966年和典型干旱年的1976年这两个极端年份的流量过程线。
表1为博尔哈伦水文站流量频率表。大堤防洪标准为1250年一遇洪水,而默兹河改善工程完工后河堤的防洪标准为250年一遇洪水(默兹工程,见3.2小节),现有防洪标准为50年一遇洪水。表中同时注明了1926年、1993年和1995年洪水流量。
当流量为800~1200m3/s时,拦河低坝闸门开启,河水不受约束地流向下游。对于荷兰段的默兹河来说,只有当流量大于1500m3/s的临界值时,才可称为“洪水”;因为当大于此流量时,河流沿岸滩地开始大面积淹没。
数百年来,人们应对洪水的方法,一是修建和加高大堤,二是挖深河道、裁弯取直,使河水能够尽快通过河床输送出去。同时,修建蓄滞洪区,以保护可能遭受更大损失的地区被洪水淹没。但是,近年来,人们逐渐认识到过去通过治理河道来防洪并不是一个可持续的解决方案。因此,加高堤防已不再是人们考虑防洪问题时的首选方案,而是其他方案均不可行情况下的最后选择。目前人们优先考虑的是自然过程的恢复,尤其是给河流创造更多的空间。这意味着河流洪泛区土地仅限于与河流有关的用途,同时必须采取措施,给河流更多扩展的空间。这些措施包括加深拓宽主河槽、降低冬季(高水期)河床高程、在滩地上开挖侧槽和泄洪河槽。一个更为根本性的、长期的解决洪水问题的方案应该是使洪水期的河水在流域内滞留更长时间,增加洪水期持续时间,进而降低洪峰流量。另外,应与洪泛区居民就洪水风险问题进行协商。
1993年和1995年大洪水的经历,荷兰易受洪涝灾害的事实,以及人们对于未来气候变化可能导致河流流量增加的意识,决定了不论是目前还是将来,可持续的防洪措施都是非常重要的。人们已经认识到,在过去数个世纪中,堤坝建设、泥沙沉积和滩地上的人类活动干扰,使河流流动的空间大幅度地减少。通常这一过程是缓慢的、渐进的,河流的洪泛区一点点地被其他的新的用途所侵占,使得洪水期水位不断增高。
为了遏制这一发展趋势,荷兰政府决定针对冬季河道的土地管理,引人更为严厉的政策。荷兰政府于1996年出台了一个“给河流以空间”的国家政策文件,并于1997年5月12日发布了这个政策文件的修订版。这个国家文件为河流管理提供了强有力的法律基础,明确仅为不可避免地与河流相关的新项目开绿灯。此外,任何一项被允许的人类活动都必须有与之配套的、针对水位变化造成后果的补偿措施,并且不会带来新的损害。它的目的定义为:“给河流更多空间,为人类和动物防御高水位洪水提供可持续的保护措施,并将物质损失限制在一定范围内”。这些措施具体实施根据的是“空间规划法(Spatial Planning Act)”和“河流法(Rivers Act)”。从原则上说,这些法规不允许任何发生在洪泛区的、并可能导致水位上升的新的人类活动,也不允许可能对今后增大河流流量的措施形成阻碍,或在高水期造成潜在损失的人类活动。一般情况下,它包括洪泛区内任何建设工程或障碍物,或现有建筑的扩建。
对于那些将不可避免地造成以上后果的项目,只有与河流密不可分的工程才可能得到批准,包括河道上的建设项目(桥梁、水闸、防御工程)、航运方面的规定(改善水道)、航运安全方面的规定、转运设施、大于25m船舶的造船厂,以及在洪泛区建设或恢复生物栖息地等。这些建于洪泛区的项目必须满足很严格的条件,包括:尽可能地减小项目建设所造成的水位抬高以及对未来降低水位措施的影响,对潜在的水位抬高必须有补偿措施,同时洪灾风险必须小于1250年一遇(荷兰政府规定,大于1250年一遇的洪水没有赔偿)。除此以外,将不允许在洪泛区进行新的开发活动,除非对社会发展有重要意义,并且未来对水位不造成影响。上述条件同样适用于这一例外。
通过未来的发展,我们将看到上述严格规定对洪泛区所有人类活动的重大影响。事实上,房地产业、旅游业、农业和生物栖息地的建立等都将服从于防洪安全的考虑。毫不奇怪,这项政策在当地引发了广泛的争议。尽管如此,我们可以从最近的一个“默兹河流域报告”(Maaswerken,1999a)得出这样的结论:上述政策文件仍为许多新的开发活动留有空间,只要这些项目的设计和实施体现了创新性。设计一个双赢的解决方案需要富有创新精神和所有参与者的通力合作。
在“大河三角洲计划"(Ministerie an Verkeer en Waterstaat,1995)中,有关默兹河的防洪标准是这样规定的:到1996年,林堡省默兹河洪泛区河堤外的洪水风险必须降低至50年一遇,且最终洪水风险降低至250年一遇。目前,50年一遇的防洪标准已经达到。
默兹河改善工程将在2015年之前将洪水风险降低至250年一遇,但80%的安全目标必须在2006年之前完成。
虽说这一工程的出发点是防洪,但它仍然是一个综合性的恢复项目,包括防洪、改善航运条件和建立生物柄息地等多个方面;
同时,还考虑了河道采砂、娱乐休闲、滩地农业活动、住房、地下水位、经济因素等。
事实上,项目的出发点是加大河道的输水能力。
通过诸如拓宽加深枯水季节河床、降低洪水季节河底高程、开挖侧槽和泄洪河槽,以及蓄滞洪区的临时蓄水等多项措施,给河流以更多的空间。
挖深夏季河槽是最行之有效的方法,可以通过河水水位降低的数值与每立方米疏浚土方量的关系来说明。
此外,河床采挖的沙石还是非常有价值的建筑材料。
拓宽夏季河槽需要更多疏浚工作量,以及河岸的施工量,而河岸开挖的泥土经济价值不高。
河滩地上的开挖效益更差,因为滩地上层的土壤常被污染(Schouten et al.,2000),致使成本提高。
但是,针对冬季河床所采取的措施,对自然保护有很大的影响,尤其是那些对可持续的河流生态恢复产生影响的措施。
河流流量的加大可能对下游造成较大的影响(Brookes,1988)。对于默兹河也是如此,如果使默兹河特大洪水流量对应的水位下降约0.8m,则下游的水位将升高几厘米。由于这并非不可接受的结果,因此可通过补充工程减小这一负面影响。
默兹河改善工程的实施包括国家级和地区级政府部门的合作(交通、公共工程和水管理部,农业、自然保护和渔业部,以及林堡省政府),1997年4月10日签署协议,规定项目于2015年完成。与此同时,沿默兹河的48个市、5个区域水委员会(Water Board)、自然保护团体、旅游者组织、农业组织、地区商会,以及一些特殊的当地利益团体一直保持密切接触。这个项目包括两个主要河段:默兹界河(Border Meuse)和默兹沙河(Sandy Meuse),有关两个河段的环境影响研究分别于1998年和1999年完成。
自然的默兹界河的特征是河道中的江心洲、沙卵石沙洲浅滩、斜坡河岸的河槽。但是,由于河道采砂、河流标准化以及上游取水口的建设,默兹界河逐渐演变成了一条主河槽深度下切、滩地只有在大洪水时才可能淹没的河流,因此也就失去了它的自然特征。默兹界河并不通航。船舶航行在与此河段平行的朱莉安娜(Juliana)运河上。
由于坡度相对较陡(平均为0.5m/km),这段默兹河为沙卵石河床。20世纪80年代,提出了一个恢复默兹河自然特征的计划,其资金来源于沙石开采的税收
(Helmer et al,1991)。
这个项目提出的口号是:
"还自然以沙石,一个值得我们做的交换",1995年大洪水后,这一自然恢复项目与降低洪水风险的目标结合起来。
自1997年以来,并入默兹河改善工程,成为其中的一部分。
(1)加宽主河槽。这项措施将降低洪水风险。在加宽的河槽内,河流可以按照天然的方式流淌,自然发育出江心洲、蜿蜒的河槽和沙卵石的沙洲浅滩。这样的河道演变同时也为典型河流生态单元的发育创造了理想条件,使原有植物和动物可以重返默兹河。
(2)降低滩地高程。这项措施将使得主河槽与原有较高的滩地之间形成一个过渡带,同时在频繁淹没的滩地与很少淹没的滩地之间形成一个梯度,有利于多样化生态栖息地的形成与发育。
(3)细颗粒泥沙沉积物的存储。开挖出来的细颗粒泥沙沉积物将存储在沙卵石开采形成的深坑内。在选择细颗粒泥沙存放位置时,考虑当细沙和黏土填满后,将形成一个透水性较小的地带,减小滩地外侧地下水位下降带来的不利影响(图3)。
▲ 图3 默兹界河工程的主要措施(来源:Maaswerken,1998)
默兹界河工程将对本项工程与未开挖区之间的连结给予了认真细致的考虑,使得这个项目能够为国家生态网络发挥一些作用。项目还将在默兹河两岸荷兰与比利时的合作方面开展工作。在1992年签署的一份意向书中,两国同意在这一河段上开展默兹流域的土地利用规划合作项目,旨在预防洪灾和促进河流的自然恢复过程。这一合作项目的名称是“默兹界河:生命之河”。
在20世纪20年代和30年代,通过挖深河槽、裁弯取直、修建低坝和水闸,使这一段默兹河变成了主要通航河道。因此也使这一河段失去了它原本的动态特征。图4为默兹沙河项目中提出的几项备选措施,最后采纳的措施将从其中选择出来。防御洪水和改善通航条件是此项目的主要目标,同时考虑了栖息地恢复,当然不及默兹界河工程那么重要。这些措施的目的是使250年一遇洪水的最大洪峰水位平均降低0.60m。
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图4
默兹沙河工程的主要措施(来源:Maaswerken,1999b)
各种措施结合起来形成的“综合解决方案”,包括加深主河槽和在沿河特定位置建造栖息地,位置的确定取决于当地的具体条件。其中有限的栖息地建造意在将各个自然保护区连成系列,并在国家生态网络中发挥重要作用。在项目中,将尽可能地为河岸冲蚀创造条件,形成一个75m宽、更为自然的沙洲浅滩,并与其他自然保护区连接起来,同时也为河流提供更多的空间。另外,综合方案中也包括洪水河槽与侧槽,以及位于鲁尔蒙德附近的蓄滞洪区建设(又名西侧运河,West Lateraalkanaal)。这项工程对蓄滞洪区的建设非常重视,因为蓄滞洪区可临时存储特大洪水期的大量洪水,降低下游的洪峰水位。当然,只有较大容量的蓄滞洪区才能发挥显著作用。西侧运河蓄洪区总容量为1900万m3(净容量约1300万m3)。当遭遇相当于250年一遇的、洪峰流量为3382m3/s的洪水时,此蓄洪区最大可降低洪水位0.06m。这一数据说明,在人口密集的默兹河流域,防洪问题不能仅靠建设蓄滞洪区来解决,但是可将此看作对下游地区影响的一项补充措施。相关研究正在进行中。
如今,人们越来越多地意识到河流干流与支流之间的相互联系。事实上,河流的干流与支流共同形成一个完整的水系,这个系统中的问题只有通过全面综合的方法,从流域角度出发,才能得到合理解决。针对一个实际问题,则可能会考虑从支流即次一级流域着手。河流与其支流的相互联系不仅是从流量、水位的角度来考虑,而且包舌生态功能和水质等方面。在默兹河支流区域发生强降雨时,将降雨径流在流域内滞留更长时间,则可以延缓支流河道内的洪峰过程,进而降低洪峰流量。因此,降低了的支流洪峰汇入默兹干流,形成的总的洪峰流量也就较低。当然,在考虑减少支流洪峰流量的同时,还应考虑到避免这些支流的洪峰流量在干流同时遭遇,即考虑将各支流的洪水进行错峰。
在林堡省汇人默兹河的支流可分为两类:一类是在全新世沙土沉积的低地上流淌的流速较小的溪流;另一类是源于阿登高原和林堡高原山丘地带的、流速较大的溪流。可以选择Tungelroyse Beek和赫尔河作为这两类支流的代表。在平缓低地的支流一般都已经渠化,以加大春季的输水能力,使地下水水位满足农业要求。山丘地带的溪流则都用石块进行了护岸,以防冲蚀。这两类溪流的特征都是暴雨易造成洪峰。表2列出了默兹河主要支流在极端高水位时的流量值。
默兹河在特大洪水时的流量为3000m3/s,虽然每一条支流对于特大洪水的贡献值很有限,但是所有支流的总量却不容忽视。显然,默兹河流域洪水的真正解决方案只有通过国际合作来实现。一个示范项目表明,一些支流的防洪措施对于默兹河防洪问题的解决发挥了有效作用,为这一地区洪水问题的解决提供了参考。
林堡省针对默兹河支流的防洪政策提出的目标是使最大流量减少20%(Provin-cie Limburg,1999)。在这一目标中,考虑了未来一个世纪由于气候变化导致的流量增加;同时,这些支流正在进行重新建设,以纳入国家生态网络,成为重要的连接地带。事实上,人们正在努力恢复这些支流的自然过程。
在分别代表平缓低地的Tungelroyse Beek溪和代表山丘地带的赫尔河,目前的工作已经取得了很大进展。在平缓低地的河溪,河床变得更为宽浅,河水婉蜒流淌在河床上,且在规划中考虑了洪水漫滩的空间。现有的沟渠都被填埋,尤其是在有透水层的地区。河流两岸的植被自然演替,在平缓河谷上形成了一个较为自然的景观。对于山丘地带的溪流,也采取了类似措施,但是同时结合考虑了坡地上的一些现代农业活动。在冬季,沿坡面进行了覆盖,且草地沿着与地形等高线平行的方式布置。坡度最大的地带是永久性的林地或草地,这些措施都是为了防止强降雨造成表土冲蚀。1998年的一场强降雨显示了这项措施的重要性,当时强降雨造成了一些地区较强的坡面泥流发生。这些都是农户在山丘地带土地利用方式改变的结果,他们将过去的草地变成了农田。
当然,比起仅在荷兰部分默兹河支流开展国际合作,在整个流域开展的合作方案将更富有成效。默兹河流域包括数个国家,各国间的合作是成功防洪措施的重要前提条件。
默兹河流域的国际合作可以“默兹河洪水行动计划”(Meuse High Water Action plan)为例,这个计划是在 1995年2月4日于Arles召开的环境部长会议上提出的,当时参加国有法国、德国、比利时、卢森堡和荷兰,当时一场洪灾正在发生。大家一致同意共同采取行动,减小未来河流大洪水的风险,这些行动将包括各国在水管理和土地规划管理两方面的共同努力。这一行动计划由“国际默兹河洪水工作组”制订,并于
1998年4月8日获得通过。
它的基本思路是:
将河流洪水尽可能长时间地存蓄在流域内,同时给河流及其支流更多的空间。
它是一个综合性的方案,因为这些措施与流域内许多团体的利益相关。
综合方案中的措施旨在通过增加洪水历时,达到延缓洪水过程和减缓洪峰流量的目的。
“默兹河洪水行动计划”探索在以下5项原则的基础上,实现可持续的洪水防御(Working Goup High Water Meuse,1998)。
(1)以为出发点,全面、综合跨学科和负责任的行动。这一条是行动计划成功的前提条件。我们提出全面综合,因为这一行动计划与流域内其他许多功能相关;跨学科的特征出自于所涉及的不同的政策领域和学科领域的考虑;而负责任意味着所采取的措施不应导致对上、下游的不可接受的影响。
(2)使人们意识到洪水风险。当地的居民必须认识到,不论采取何种措施,洪水的风险总是存在。
(3)从水的角度考虑土地的开发利用。整个流域涉及的所有政策必须充分考虑土地开发利用对水系统可能造成的影响。
(4)使洪水在流域内存蓄更长的时间,并使洪水过程加长。使洪水在流域内存蓄的时间尽可能增加,这样可以使洪水过程加长,洪峰水位降低。
(5)给河流及其支流更多的空间。应该给河流充分的空间,避免暂时存蓄在流域内的洪水产生一些负面效应。
这一流域尺度上的防洪方案是与欧盟的《水框架指令》相一致的。预期在未来几年内,这一指令将获得许多欧盟国家的批准。它旨在通过流域尺度的管理,实现水的保护和可持续利用。今后的工作包括在获得各方同意的监测计划的基础上,设立流域机构,提出并实施水管理计划,并进行评估。现已有数个项目正在进行中,如在赫尔河上开展的项目(与比利时有关方面合作)(Overmars,1999),和在尼尔斯河上开展的项目(Van den Brink&Lanphen,1999)。
防洪问题是一个全球范围的问题。尽管高新技术的应用和对河流过程的科学认识不断进步,我们却一次次因无法预测特大洪水事件而惊讶。从统计学观点来看,这些洪水事件本不应令人惊奇,应该说很多专家学者已经对这些灾难事件作出了预测,但普通百姓通常还是为事情的发生感到吃惊。问题在于没有人知道何时将发生特大洪水,且特大洪水的重现时间通常大于我们人类的寿命。虽然河流具有这些风险的特性,但同时它又对于一个地区的发展起着至关重要的作用,如航运、淡水水源、渔业生产、娱乐与旅游、港口和工业等。此外,河流也是景观的重要元素,因此许多人选择了依水而居。这就意味着对河流的干预将对周边区域许多活动产生影响,同时应考虑有关各方的利益。所以,河流问题与许多来自技术、社会、经济、生态和政治方面的限制与机遇是联系在一起的。在如此多的限制与机遇中,绘制一张路线图也就成了一项巨大的挑战。
首先,社会各方对降低洪水风险损失的资金投入应持有充分支持的态度。通常在一场造成巨大损失的特大洪水后,资金投人变得不成问题。但是数年之后,有时甚至仅在数月之后,与其他方面相比,公众对洪水的关注程度就开始下降了。因此,社会的关注是第一个动态限制条件。洪灾刚刚过后甚或是在洪灾期间,感情因素起到一个支配作用。人们强烈地感觉到应该有所作为。政治家通常将此作为一种动因,考虑采取一种或多种短期解决方案作为应对危机管理的一部分。在本文以上内容中,列举了允许在较短时期内实行某些方案的紧急情况法,以及如堤防建设等技术解决方案。因此,有限的时间与公众的感情因素这两方面的结合是重要的限制条件。尽管如此,机遇也会出现,而如果没有洪灾的危机,这样的机遇就可能不出现(cf. Rosenthal et al.,1989),尤其是关于政治家之间的协议。Arles宣言(Anonymous,1995)就是这样的一个例子。
近年来的特大洪水促进了人们关于洪水控制原则方法的广泛思考。我们可以说,在应对河流洪水的理念方面已经发生了重大转变。传统的加高堤防、裁弯取直和加深河道已经不再被看作为一个可持续的解决方案。取而代之的是人们更多地去探索“自然途径”。这种方法首先意味着应将洪水在流域内滞留更长时间,从而使洪峰流量降低。在河流支流采取的类似方法同时也为生态恢复提供了很好机会。
在一些特定情景下,“加大泄流能力”,如降低夏季河床高程,也是一种解决方案,但应对下游的影响给以补偿。此外,在紧急情况下的、传统的控制淹没区域的方案依然是一个可供选择的方案。加高大堤则仅是所有其他解决方案都不能奏效时的最后选择;尽管如此,它也仍然是可供选择的方案之一。我们可以得出这样的结论:针对具体情况,防御洪水有着多种可供选择的解决方案,从或多或少称之为传统的方法到现代的、可持续的解决途径。
对于一个特定的河流来说,洪水问题可出现在不同的空间和时间,以及各种不同的层次上。洪水将对当地产生影响,但是它的源头却可能来自于流域内的较远距离之外。特大洪水的频率远远小于其他令人关注的政治事件的发生频率。河流经常跨越不同的国界,涉及不同的法律体系和不同的利益相关方的权益。河流的每一个河段都有其固有的工程限制条件和有利的方面,如土壤性质的不同,或者是河流两岸空间的特点等。因此,一个实际解决方案需要不同层次的共同努力。以上就是关于这一多层次途径的阐述。
应对风险是防洪措施中应考虑的重要因素。保障抵御洪水的一定安全度是基于长系列洪水资料基础上的。定义可接受的风险程度并非易事,从一定程度来说,这是一个政治选择。难于快择的原因之一是如何权衡洪水风险与生态和经济的潜在影响。实施上,应该将洪水的风险以及减小风险的措施与生命质量的所有方面进行衡量。避免遭受洪水侵害是其中一个方面,且是一个重要方面。因此,这一问题的解决需要从整体角度来考虑,不同方案可能带来的环境、经济、社会和心理方面的影响都应包括在考虑之中。在这一方法中,风险排序并非一件简单的工作。
现在,人们已经普遍接受洪水控制的措施必须是可持续的。这就意味着所采取的措施不应给依赖河流生存的后代带来可能的不利影响。河流流域的开发不应对将来可能采取的防洪措施产生负面影响,而今后的防洪形势则可能变得更加严峻。另一方面,防洪措施不应妨碍重大的环境、社会和经济的发展。我们面临的挑战就是寻找双赢的解决方案,在现有资金基础上,使防洪效益得到优化,达到一个可接受的防洪安全度。同时,保证项目投资能够获得较好经济效益,并使生态和环境得到改善。以上阐述说明,创新精神和坚持不懈的努力可以使这一目标得到实现。由于默兹河流域的大部分并非在荷兰,改善防洪措施的很大潜力应来源于国外,因此国际合作非常重要。但是,法律体系方面的差异和相关利益方权益的差异,使得达成一致意见,尤其是执行相关协议,成为一个非常耗时的过程。因此,对于防洪来说,国际合作仍然是非常重要的方面,同时在当地和地区层次上采取的措施也是必要的。
应该认识到,默兹河是荷兰和欧盟生态网络的非常重要的组成部分。也就是说,在默兹河防御洪水所采取的措施中,同时应该考虑到河流这方面的功能。关于这一点,在默兹沙河项目中已有说明。当然,河流生态方面的重要性与河流的主要功能(输送洪水、冰和泥沙)之间的权衡也是人们争论的焦点。
除了技术和工程措施之外,还应该重视管理和法律方面的措施。这一点在“给河流以空间”政策文件中进行了阐述。我们的经验是,如默兹河改善工程这样的大型项目,需要一个新的法律机制,因为它将面临前所未有的情景,甚或是如没有新的法律机制,就不能找到一个切实可行的解决途径。这方面的示例出现在处理河流滩地污染土壤的情况中(Schouten et al.,2000)。一些洪泛滩地的表土含有污染严重的细颗粒沉积物。如果将这层沉积物完全搬移开,堆放在某个地方,则花费太大,项目也因此变得不可行了。而政府给予补贴,在严格的限制条件下,将这些被污染的沉积物通过一段短距离的搬运,在当地进行处理,从而使这个生态恢复项目得以继续进行
(Ministerie van Verkeer en Waterstaat et al,1998),事实上,泥沙沉积物还是在原来地方,因此也就不会对这个河段生态功能产生额外的影响。
河流恢复项目,例如默兹河改善工程,都是大型基础设施建设项目,这样的项目审批周期是一个重要的焦点。项目规模越大,则及时通过所有的法律程序,开始工程建设就越困难。此外,我们注意到,人们过去的老观念总是将一个项目看成是一个纯粹的技术问题,应该由技术专家来解决,然后将这个技术的解决方案呈现在公众面前,让大家来进行争论,这样的思维方式导致公众对项目持敌对态度,同时严重地影响了工程进程。这一点表明政治和社会的因素至少是像科学和技术的因素一样重要。因此,在项目的初期阶段,大量的时间就花费在了政治和社会问题的讨论上。默兹河工程甚至还设有一个专门的“联络小组”来处理有关事宜。
在目前复杂的决策过程中,政策的重叠、有限的资金、具有创新精神的合作伙伴是一个河流恢复项目在实施过程中的关键因素。默兹河工程以及默兹河各支流间的合作都是国家和地区间有关机构合作伙伴的范例,其中公共/私人伙伴关系都是默兹河工程的组成部分。这样的合作伙伴关系通常包括一些采矿企业,尤其是被称为“还自然以沙石:一个值得我们做的交换”的默兹沙河项目。
对于默兹河本身的防洪问题来说,如果仅从数量上衡量,默兹河支流项目贡献相对较小,但从示范工程角度来看,还是非常重要的,因为其中的原理在更大尺度上是可类比的。因此,应该强调项目的重要性,并且许多个这样的项目形成的累积效应对于减少干流洪水将起到显著作用。
比较1993年洪水和1998年洪水所造成的损失,表明洪泛区居民洪水风险意识的重要性。管理部门应该继续努力,将有关信息传播给公众,尤其是在多年没有发生大洪水情况下,应该将信息传播工作看得像工程建设一样重要。
由于默兹河是一条由降雨补给的河流,气候变化将对河流流量产生重要影响。如1995年2月发生的洪水,在一个相对较短时间内的较大降雨量导致了很高的洪峰水位。水文学的发展趋势如同气候变化的发展趋势,极端洪水流量和洪水水位的预测值都将比过去的预测值高(De Wildt&Konnen,1996)。人们预期到21世纪末,洪峰流量将增大20%。在林堡省,如何应对未来如此大的河流洪水流量是当今人们激烈争论的一个话题。人们认识到,必须将土地和水联系起来考虑,从中找到解决途径。这就意味着水管理和土地规划之间的联系将会进一步加强。正在研究的防御洪水的解决方案之一就是在河流沿岸保留充足的土地,当大洪水来临时,可将其淹没,用于存蓄洪水。实际上,这一问题应该在流域尺度上来解决,也就是说,它应该在国际合作议程中占有一个重要位置。这个问题是一个更为迫切需要解决的问题,因为相关的城镇发展规划应该提前更多时间就开展起来。
虽然如今河流工程方面的高新技术和科学得到了很大发展,但控制河流特大洪水仍然是一项艰巨的任务。首先,它的艰巨性表现在从洪水风险管理角度来看这个问题:一般来说,河流的流量是一个动态过程,它的极大值非常难于预测,而需要预测的流量极大值出现的频率通常又都小于人类的寿命。也就是说,我们决策的依据是根据有限数据系列的延伸得出来的。仅此一项,就引发了诸多争议,并且目前有关气候变化的可能影响使得这样的争议更具有不确定性。其次,河流具有多项功能(航运、娱乐、居住、生物栖息地、饮用水源等),这就意味着利益相关方都很关注对河流的各种可能的干预。第三,每一条河流都有其独特个性,有其特有的几何形态、土壤特性、水文和水力学特性等,以及它整个流域和流域内的支流。从工程角度来看,仅此一项就已经带来了许多限制条件和有利因素。第四,通常河流和整个流域涉及不同
层次的行政管辖区城,如当地、地区、国家和各国之间的各个层次,对于一项具体措施而言,可能需要有关各方协商取得一致才可能实施。
因此,一个各方共同的展望就成为了首要的必备条件。
最后,处于发生洪灾过程的危机状况或灾害过后的很短时段内,都会使人们对于河流以及洪水问题有一个完全不同的看法和认识,这就使得一些(短期的)解决方案成为可能,而这些解决方案在过去看来是不可想像的。
上述各个不同的观点和认识,以及人们的认识在不同时期和不同地域间的差异,使河流防洪问题变得极为复杂。不同的理解和相应的具体情况都会带来自然、政治社会和经济方面的限制条件,同时也带来了机遇。根据面临的问题,发现机遇,认识限制条件,是解决问题的第一步。在各种限制条件和有利因素中,改革创新是我们面对的一个巨大挑战。因为百分之百地防御洪灾是不可能达到的,因此控制特大河流洪水的目标可以描述成为保证一个特定的安全度。达到这一目标的努力可以休现在当地的、地区的、国家的和国际的各个层次上。每一个层次都呈现出各自技术、政治,社会和经济方面的限制条件,以及对应的进程表。正因为如此,洪水问题的解决必须在各个不同层面上进行。也正因为此,本篇论文提出了一个多层次的方案,并通过上述诸案例进行了说明。对于荷兰部分的默兹河来说,包括如下各项措施:
行政管理和法律措施(“给河流以空间”国家政策文件);
加大河流泄流能力(加大河流横断面),同时考虑对下游可能影响的补偿;
拓宽河槽,降低滩地高程(河流自然演变过程的恢复);
开挖侧槽和洪水河槽(改善泄流条件和国家生态网络);
支流上的措施(增加洪水存蓄在流域内的时间,延缓洪水过程);
整个流域范围的合作(国际间的合作)。
保护人们免受洪灾的措施应该是可持续的。这就意味着防洪方案不应对居住在流域内的后代生存机遇产生不利影响;河流地区的开发不应对未来的防洪措施形成阻碍(预计未来洪水可能会增加);同时也不应影响重要的环境、社会和经济发展的可能。从流域角度解决防洪问题的途径似乎是最合理的选择。对于默兹河来说,由于荷兰人口密集,且默兹河在荷兰境内所占部分相对较小,长期的解决方案必须是从全流域(国际间的)的层次出发。因此,国际合作非常重要,且从预计全球气候变化可能导致的洪峰流量增加的角度看,国际间的合作就显得更为必要了。
致谢:本文起初是为联合国欧盟委员会主办的“洪水预防与保护研讨会”(1999年10月7~8日,柏林)准备的会议论文。我们感谢得到许可,在此发表这篇论文的修改稿。