1 防洪抗旱研究背景
防洪抗旱減災是中國水利水電科學研究院重要的研究領域之一, 幾代專家辛勤耕耘, 爲此研究領域的發展奠定了堅實基礎。自80 年代中期起, 在劉樹坤等專家的積極推動下, 水力學模型被運用於蓄滯洪區、城市與河道洪水的計算, 利用水深、流速、洪水到達時間與淹沒歷時等參數, 開展了洪水風險區劃與防洪工程方案的評價等研究, 模型的功能也不斷擴展與完善;同時, 劉樹坤等專家還大力倡導建立現代災害科學———災害學與防災學。90 年代中期, 周魁一積多年研究的心得, 提出災害具有“自然與社會雙重屬性”的概念, 進而論述了這一概念的實質及其哲學基礎。諸如此類的成果對於後續研究起到了很好的指導作用。2001 年, 作爲我院科技體制改革中新組建的公益型研究所———防洪減災研究所誕生了。
2002 年在水利部領導的關心與支持下, 以該所爲實體, 又成立了水利部防洪抗旱減災工程技術研究中心, 創建了科研與管理緊密結合的發展模式, 加速了科技成果的轉換。2008 年防洪減災研究所正式更名爲防洪抗旱減災研究所, 水利部防洪抗旱減災研究中心(以下簡稱減災中心)的規模也有所擴展, 研究力量進一步加強。近年來, 減災中心在防洪抗旱減災領域的學科建設中取得了一系列新進展, 對於推進新時期防汛抗旱工作向“洪水管理”與“全面抗旱”的兩個轉變提供了有力的科技支撐
21 世紀中, 防洪抗旱減災領域的科技發展必然體現出兩大趨向:自然科學中相關學科的深入與綜合;自然科學與社會科學(法學、經濟學、社會學、管理學、心理學等)在交叉領域的開拓與交融。不同國家不同區域, 自然地理條件不同, 經濟社會處於不同的發展階段, 洪水與乾旱災害的風險特性必然會有顯著的差異。因此, 在治水方略的制定與技術方案的選擇上, 必須因地制宜, 既要遵循自然規律, 也要順應經濟社會的發展規律。
2 防洪抗旱減災領域災害學的研究進展
災害學是將加害與被害的各種因素及其狀態作爲現象, 研究災害的成因、變化及其可能導致的各種影響, 探索災害風險構成與演變的規律性。其涉及到洪水與乾旱的基本特性、水旱災害的時空分佈與演變的規律, 水旱災害孕育、發生、與人類社會交互作用的機理及其與相關災害間相互誘發的災害系列, 水旱災害的分級標準及影響評價, 水旱災害的信息管理、風險分析與區劃等。
2.1 深化對洪水基本特性的認識
洪水是自然界中水循環的一種基本現象, 也是維持自然界生態系統平衡的環境要素。我國受季風影響的廣大地區, 每年汛期的幾場暴雨洪水往往是區域淡水資源的主要補給形式。隨着人口的增長, 天然調蓄洪水的場所逐步被開發利用, 一旦洪水氾濫, 便會造成嚴重的生命財產損失。
因此, 人們直接感受到的往往是其災害特性。在水土資源的開發利用與提高安全保障標準的過程中, 人與自然之間的矛盾不斷激化。爲了構建人與自然和諧的發展模式, 必須深刻領會洪水的利害兩重性。通過近年來一些基礎與戰略規劃項目的研究, 我們對洪水的災害特性、資源特性與環境特性, 以及三者之間複雜的交互影響與利害轉化關係有了更加全面而深入的認識。
值得注意的是, 洪水的利害兩重性與其轉換關係因區域、洪水規模量級而異。不同地理氣候與經濟社會條件的區域, 洪水錶現出的利害關係會有顯著的不同, 而同一區域遭受不同規模的洪水時, 洪水的利害轉換關係也有明顯的差異。因此, 人類治水活動成敗的關鍵是如何順應自然、遵循規律、因勢利導、因地制宜、趨利避害、化害爲利, 形成人與自然之間、區域與區域之間的良性互動, 逐步提高安全保障水平, 並有利於支撐可持續的發展。
2.2 全面探討洪水的風險特性
洪水風險是20 世紀80 年代起才逐步引入我國。由於風險存在於事件發展過程中的各個環節, 且表現形式各異, 不同學科專家從不同視角給出了用途不一的定義與評估方法。水力學家強調洪水危險性空間分佈的不均勻性, 水文學家看重的是洪水發生時間與規模的不確定性;從社會經濟學的角度看, 風險(risk)是損失的可能性, 而從工程安全的角度看, 風險是各種工程事故發生的概率與可能造成的後果。這些理念在洪水風險圖的繪製、流域洪水風險評價與損失評估系統的研發, 以及工程安全評價等方面已得到廣泛應用。
3 防洪抗旱減災領域防災學的研究進展
防災學是基於對災害風險的規律性認識與可利用的防災體系, 研究如何預防災害, 在災害發生時如何減少損失, 除害興利, 以及在災後如何儘快恢復重建的科學。防洪抗旱減災領域防災學的研究, 涉及到與經濟社會發展需求相適應的減災體系、管理模式、運作機制、治水方略與對策措施等, 因地制宜制定災前、災中、災後防災減災適宜的對策措施, 以及相關的法規政策等。防災學的研究旨在保證這些措施的合理性與有效性。
3.1 探討適合我國國情的治水理念與方略 在我國人多地少, 糧食、土地與水資源需求壓力極大, 經濟底子薄弱且發展不平衡, 生態環境相對脆弱的國情下, 靠短期高投入一舉“根治洪水” , 或將洪水高風險區中的人口資產都遷出去,“還洪水以空間” , 不僅難以實現, 而且在人與自然之間易於形成惡性的互動,在發展與防災之間構成難以協調的矛盾。洪水管理成敗的關鍵在於把握適度。
近年來, 圍繞水利部海河委員會《海河流域防洪戰略規劃研究》、水利部科技創新項目《我國防洪安全保障體系與洪水風險管理的基礎研究》、國家自然科學基金重大項目《洪水行爲與減災方法研究》第4 課題第2 專題“洪泛區和分蓄洪區的洪澇災害風險分析和管理體系” 、《國家中長期科技發展戰略規劃研究》“公共安全專題” 、水利部《水利科技發展戰略研究》、部規劃院十五規劃項目《中外治水方略比較研究》、全國水利發展“十一五”規劃重大研究課題《防洪安全保障重點對策研究》、亞行贈款《洪水管理戰略研究》等宏觀戰略研究項目,從可持續發展治水原則、人與自然和諧的治水理念、防洪工程體系在洪水管理中的地位及應注重的問題、增強應急反應能力與自身適應洪水的能力、形成氾濫允許型的發展模式、發揮洪水的.資源特性與環境特性等方面產出了一系列的研究成果。
3.2 城市防洪抗旱領域的研究不斷取得進展 由“水災害加劇、水資源緊缺、水環境惡化”所構成的城市型水危機已露端倪, 並呈加重趨勢。城市防洪與供水安全保障是新世紀我國防洪抗旱減災領域極具挑戰性的課題。近年來, 減災中心相繼承擔水利部重點專項、自然科學基金重點項目、國家防辦專項以及北京、上海、哈爾濱等城市的相關課題, 並對2006 年重慶市重大幹旱、2007 年濟南市暴雨洪水等災害事件組織了專項調查。研究表明, 城市型水災害對傳統的治水理念與模式提出了新的挑戰;同時在城市化進程中, 經濟技術實力的增強、對自然演化規律認識的深入、人類自我約束能力的提高等, 又爲實施城市治水新對策創造了條件。
爲此, 特別強調了城市防洪排澇工程體系的規劃與城市發展規劃相結合, 形成雨、污分流系統, 在保障生命安全的前提下, 合理選擇防洪標準, 適度承受一定的風險, 以綜合治水帶動城市功能、環境、景觀的改善;要採取各種雨水滲透與雨水蓄滯措施, 以立法形式要求新建、改建小區必須設置相應容積的雨水調節池, 改變讓雨水儘快排入河道的傳統思路;對擴大行蓄洪能力之後仍可能氾濫的洪水, 要靠建築物的耐淹化、平時的防災準備與應急時的警報、避難系統來減輕災害的損失;要建設城市防災減災信息系統, 對水災風險進行評估, 以風險圖的形式向社會公佈評估的信息, 以便採取必要的防範措施;對於城市乾旱缺水問題, 一方面通過法律、行政、經濟、技術等手段, 加強節水型社會的建設;另一方面加強旱情的監測與評估, 適時啓用備用水源或長距離、跨流域的調水方案。
4 防洪抗旱減災領域防災減災技術的研究進展
防洪抗旱減災領域防災技術研究的是除害興利、增強人類理性調控洪水、抗禦乾旱與增強自適應能力的新技術、新設備、新材料、新工藝等。其中, 水情旱情的監測、預報、預警、風險評估, 以及防洪工程體系的隱患監測、安全評價、除險加固與決策支持等方面是高新技術運用、發展十分活躍的領域。
4.1 防洪抗旱決策支持技術
洪水災害的形成有孕育、發生、發展、消退的過程, 相應的人類的防洪減災活動也有預防、預報、預警、抗洪、搶險、救災與災後恢復重建等各個環節。在此過程中有許多風險與不確定因素會對決策產生影響。爲配合國家防汛指揮系統的建設, 防洪減災研究所成立之初就設立了“防洪決策支持技術研究室” 。該室與相關研究室及外圍合作單位協作, 承擔完成了一批不同層次的決策支持系統的研發, 並形成了相應的技術體系。
5 結語
新世紀初期, 我國正處於社會轉型與經濟快速發展的階段, 防洪抗旱形勢的顯著變化決定了我們不能一味延用傳統的治水手段, 而國情的差異又使得我們不能簡單照搬發達國家的治水理念與模式。防洪抗旱減災只有充分依賴科技與管理的進步, 才能更好地應對新的挑戰。
作爲國內防洪抗旱減災領域最高層次的科研單位, 必須要針對國家的發展需求與部門的行動計劃, 大力加強學科建設與人才培養,圍繞防洪抗旱減災的難點、熱點及深層次問題, 踏實做好科研工作, 形成有實用價值的成果。
