方應(yīng)波,李長安,易文芳,汪 微,胡建團(tuán)
(1.中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,武漢 430074;2.湛江師范學(xué)院附屬中學(xué),廣東湛江 524048;3.教育部三峽地質(zhì)災(zāi)害研究中心,武漢 430074;4.華中師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,武漢 430079)
“人-水-地”和諧的治水理念
——以江漢平原防洪減災(zāi)為例
方應(yīng)波1,2,李長安1,3,易文芳1,汪 微4,胡建團(tuán)1
(1.中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,武漢 430074;2.湛江師范學(xué)院附屬中學(xué),廣東湛江 524048;3.教育部三峽地質(zhì)災(zāi)害研究中心,武漢 430074;4.華中師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,武漢 430079)
從狹義和廣義兩個(gè)角度對“人-水-地”和諧的治水理念進(jìn)行了概述;結(jié)合江漢平原防洪減災(zāi)的實(shí)際,分別從我國國情、江河治理的基礎(chǔ)、洪水發(fā)生的原因3個(gè)方面闡述了“人-水-地”和諧是實(shí)現(xiàn)科學(xué)治水的需要。基于新的治水理念,對“人-水-地”和諧思想在防洪減災(zāi)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討,提出治水的關(guān)鍵是協(xié)調(diào)人類活動與洪水儲蓄的空間關(guān)系,治水的前提是查明流域地質(zhì)環(huán)境與水文演化規(guī)律。
“人-水-地”和諧;江漢平原;防洪
縱觀人類對洪水的認(rèn)識,可分為3個(gè)階段:①人懼水階段,表現(xiàn)為躲避洪水(Flood escape),躲避洪水是人水和諧的雛形,該階段人類改變自然的能力低下,只能消極地適應(yīng)洪水,采取避讓之策;②人水對抗階段,表現(xiàn)為抗拒洪水(Keep the flood away),單純依靠工程措施抵御洪水侵犯,但此階段人與自然相對抗的治水模式,已開始受到質(zhì)疑;③人水和諧階段,表現(xiàn)為給洪水讓路(Give the flood way),即在現(xiàn)有土地面積的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)人類活動與洪水儲蓄的空間,適當(dāng)給洪水以出路。由于巨大的人口壓力和發(fā)展中國家的特點(diǎn),我們難以像地廣人稀的美國那樣采取回避洪水風(fēng)險(xiǎn)的措施。在洪水高風(fēng)險(xiǎn)中謀生存、求發(fā)展是我國不可避免的國情[1,2]。
以上各階段的治水思想及策略只強(qiáng)調(diào)人對水態(tài)度的轉(zhuǎn)變,而弱化地學(xué)基礎(chǔ)及水文環(huán)境對洪水發(fā)生的影響?!?8”洪水后,地學(xué)界開始關(guān)注洪水發(fā)生的地質(zhì)環(huán)境。張人權(quán),梁杏[3]等以洞庭湖區(qū)防洪減災(zāi)為例闡述了地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)的概念與特征;劉國緯[4]以長江中游洪水為例,闡述了長江中游治理的地學(xué)基礎(chǔ);李長安[5-9]教授在多年從事長江中游主要水患區(qū)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上,認(rèn)識到地質(zhì)與水文環(huán)境對洪澇災(zāi)害的控制作用。他認(rèn)為僅“就水論水”是存在局限性的,防洪減災(zāi)應(yīng)該堅(jiān)持“人-水-地”和諧基本原則,在充分認(rèn)識洪水發(fā)生的地質(zhì)環(huán)境和水文環(huán)境的基礎(chǔ)上,協(xié)調(diào)洪水(Flood harmonization)才是治水的正確出路。因此“人-水-地”和諧理念是人水和諧思想在防洪減災(zāi)領(lǐng)域的拓展和延伸。
2.1 “人-水-地”的關(guān)系概述
根據(jù)李長安教授的表述,“人”、“水”、“地”的內(nèi)涵,可以從狹義和廣義2個(gè)角度分析。從狹義的角度考慮,“人”與“水”共處于有限的“地”之中,隨著人口不斷增長,人類需要更多的生存與發(fā)展空間,于是,“人”占據(jù)了過多的“地”,擠占了“水”的活動空間,這是洪災(zāi)發(fā)展的根源。到了現(xiàn)在,“人”重新將“地”完全退回給“水”,恢復(fù)到自然狀態(tài),是不可能、也是不必要的;然而,“人”必須給“水”以必要的“地”作為活動空間,從而達(dá)到“人”與“水”在有限的“地”中能夠最大程度地和諧共處。
從廣義的角度考慮,“人”是指“人類的生活、生產(chǎn)活動與防洪工程活動”,“地”是指“影響洪水態(tài)勢的各種地質(zhì)作用”,如構(gòu)造沉降、構(gòu)造隆升、泥沙沖淤、危及堤防與岸坡安全的地質(zhì)作用(管涌、崩塌)等?!八笔侵浮昂哟惭莼卣骷昂恿鞯乃畡恿l件”,包括河型特征、岸帶類型、岸線演變規(guī)律、水利工程對河床泥沙沖淤的影響、流域徑流特征、洪峰特征等一系列影響水利工程科學(xué)性的水文作用。人類的生活、生產(chǎn)活動與防洪工程活動,必須考慮各種地質(zhì)作用及水文環(huán)境的影響,順應(yīng)地質(zhì)、水文環(huán)境,與“水”、“地”相和諧。
2.2 “人-水-地”互動模式
人、水、地是人類與自然環(huán)境相互作用的子系統(tǒng),人類活動(圍湖造田、圍灘建垸、興修堤防)通過系統(tǒng)內(nèi)水、地各種因素相互作用聯(lián)系,不同程度地作用于環(huán)境狀態(tài)及過程,誘發(fā)、影響或控制了環(huán)境的各種漸變與突變,如不合理的圍湖造田造成湖容損失,分蓄洪水調(diào)節(jié)作用減弱;堤防約束洪水、形成地上河,泄洪不暢;不合理的坡耕引起嚴(yán)重的水土流失,加重了洪旱災(zāi)害;亂砍濫伐使林區(qū)涵養(yǎng)水源、保持水土的能力下降。自然環(huán)境狀態(tài)的漸變與突變(驅(qū)動力)也通過水、地之間的相互聯(lián)系反作用于人類活動(響應(yīng)——防洪活動),在一定程度上影響人類活動的方式與軌跡(退——還洪水以空間,治——協(xié)調(diào)洪水)(圖1)。在“人-水-地”相互作用的過程中人是主導(dǎo)因素,具有主觀能動性,是水、地關(guān)系的調(diào)控者,水與地是人類調(diào)控的直接內(nèi)容和對象,同時(shí)也是制約人類活動方式與軌跡的客觀規(guī)律。人們根據(jù)自己的意愿以各種方式不同程度地作用于河流(平灘行洪、退田還湖、開垸放淤、退耕還林、河湖治理、建分蓄洪區(qū)、興建水庫、加固堤防、開辟分流河道),這種作用正與日俱增。然而,河流的地質(zhì)環(huán)境及水文環(huán)境(制約因素)不以人的意志為轉(zhuǎn)移,違背自然規(guī)律的江河治理行為必然要遭到河流的報(bào)復(fù)[4,8,9]。
圖1 “人-水-地”互動模式Fig.1 Interactivemodel ofman-water-land
江漢平原人多地少,早就沒有洪患區(qū)的概念。所謂的灘區(qū)、行洪區(qū)、蓄洪區(qū)、滯洪區(qū)等,也都是指有人居住、被堤圍護(hù)的地區(qū)。在洪水高風(fēng)險(xiǎn)中謀生存、求發(fā)展是歷史留下的現(xiàn)實(shí),是我國不可回避的國情。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),荊江段河漫灘共有民垸84個(gè),總面積為4 895.95 km2。其中大于100 km2有19個(gè),面積3 492.04 km2。荊江分洪區(qū)在1954年分洪前,經(jīng)過移民,分洪區(qū)人口僅16.4萬,平均密度178.5人/km2;1986年42.78萬人,平均密度464人/km2。目前,分洪區(qū)內(nèi)人口已達(dá)55萬余人,密度達(dá)600人/km2,是分洪前的3倍多。由于巨大的人口壓力,我們難以像地廣人稀的美國那樣使“人群遠(yuǎn)離洪水”,不斷增長的人口仍需要占用相當(dāng)多的洪泛平原。雖然中國、日本兩國同在洪水風(fēng)險(xiǎn)中求發(fā)展,日本占土地總面積10%的洪水威脅區(qū)集中了全國人口的50%和資產(chǎn)的70%。但是日本的綜合治水是建立在高投入、高技術(shù)的基礎(chǔ)之上,而我國的江河治理尚不具備這樣的條件[2,6,10]。
在巨大的人口與糧食需求的壓力下,在經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展水平的約束之下,我國不可能完全放棄高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的開發(fā)與利用。在未來相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi),以工程手段加強(qiáng)江河治理的工程措施依然是我國治理洪水的主要手段。因此,“人-水-地”和諧的防洪思路適合中國的國情。
4.1 地質(zhì)與水文環(huán)境是江河治理的基礎(chǔ)
4.1.1 堤防建設(shè)需考慮地質(zhì)穩(wěn)定性
長江中游干堤大都建在具二元結(jié)構(gòu)的全新世沖積層之上,且大部分江段的河漫灘相(亞黏土和黏土)都已被切穿,江水已與兩岸平原地下水呈連通狀態(tài),在堤內(nèi)堤外水位差的壓力作用下,江水必然通過河床相(砂層)透水層向堤內(nèi)滲透,一旦遇到相對薄弱的地方就會刺穿上覆河漫灘層,形成管涌,這是影響大堤安全的主要隱患。同時(shí)該區(qū)地下隱伏一系列第四紀(jì)活動斷裂,且江漢-洞庭盆地邊緣地震烈度較高,使堤防的工程穩(wěn)定性變得復(fù)雜[11]。
4.1.2 分蓄洪區(qū),退垸需考慮地面沉降
荊江兩岸的地面沉降存在著明顯的差異。如荊江分洪區(qū),屬弱隆升區(qū),地勢相對高亢,地面高程32~39 m,比江北(沉降區(qū))地面(高程25~29 m)高4~8 m。盡管構(gòu)造運(yùn)動的年差異運(yùn)動量很小,但其累積結(jié)果是不可忽視的,分洪區(qū)建立50年以來,其量值至少在1 m以上。同時(shí),隨著分洪區(qū)的使用,泥沙的淤積,還會不斷地人為加高江南地面[6]。
洞庭盆地處于新華夏第二沉降帶,由于洪道和湖泊內(nèi)淤積的速率遠(yuǎn)大于沉降的速率,使洪道、湖泊地勢因淤積逐年抬高,而民垸內(nèi)地勢沉降卻因得不到淤積補(bǔ)償而逐年降低,久而久之,洪道、湖泊形成了今天的“懸湖”、“懸河”景觀,成為洞庭盆地洪澇災(zāi)害的重要原因[8]。因此,退田還湖、退垸還湖應(yīng)該考慮構(gòu)造沉降的差異性。
4.1.3 江河治理要充分考慮河道演化過程和規(guī)律
關(guān)于長江中游的地質(zhì)環(huán)境研究指出[5,9,12,13],在桐柏-大別山的新構(gòu)造運(yùn)動和科氏力的共同作用下,主河道總體南遷。對比先秦與明清的河道,可以看出十分明顯的向南遷移,或者說向右側(cè)擺動。鄂州至武穴,長江兩側(cè)均為山地,擺動受到限制;鄂州以上,長江發(fā)育于廣闊的江漢-洞庭平原,南遷幅度很大。武穴至安慶以西,長江發(fā)育于寬度近40 km的寬谷中,南遷幅度次之;安慶以東,長江河谷寬度為10~20 km;河道南遷與邊界綜合影響的結(jié)果,在此范圍內(nèi)形成一系列鵝頭形汊道,主河道總體南遷趨勢是不可逆轉(zhuǎn)的。李長安教授在從事河道岸線變化的調(diào)查研究中指出[7],蜿蜒河段為一個(gè)相對完整的河流系統(tǒng),其演化具有連鎖性;分汊河段因磯頭分隔成一系列相對獨(dú)立的子系統(tǒng),相對于節(jié)點(diǎn)以外的岸線是獨(dú)立變化的,一般不會連鎖變化;蜿蜒性河道的護(hù)岸整治應(yīng)著眼于整個(gè)系統(tǒng),分汊河道可以磯頭為界分段治理。因此在江河治理中應(yīng)該充分重視主河道演化過程以及河岸類型,實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策。
4.2 “人-水-地”不良耦合是洪災(zāi)發(fā)生的原因
4.2.1 構(gòu)造地貌、水文環(huán)境是洪災(zāi)發(fā)生的背景
從地學(xué)基礎(chǔ)看,長江中游處于東亞新華夏第二構(gòu)造沉降帶的南部,地勢低洼,其東側(cè)為大別山和東南丘陵構(gòu)成的新華夏第一構(gòu)造隆起帶,西側(cè)為大巴山、武陵山、雪峰山等構(gòu)成的新華夏第二構(gòu)造隆起帶。這一構(gòu)造地貌特征,使第二構(gòu)造隆起帶的大巴山、武陵山、雪峰山等山脈的東麓成為東亞夏季風(fēng)的迎風(fēng)坡,是我國最大的暴雨區(qū)。另一方面,第一構(gòu)造隆起帶妨礙洪水向東排泄,因此在東西兩側(cè)第一和第二構(gòu)造隆起帶的挾持下,使中游洪水處于易吞難吐的境地。并且,長江1 800×103km2的流域面積,有約1 500×103km2匯水區(qū)的洪水通過多條水系注入江漢平原。在自然狀態(tài)下,洪水是由多條河道流經(jīng)江漢平原的。隨著水文網(wǎng)歸并,僅有一條長江顯然是難以容納的。由此可見,特定的構(gòu)造地貌環(huán)境及其與水文環(huán)境的共同作用是形成中游嚴(yán)峻洪水形勢的背景[4,10]。
4.2.2 構(gòu)造沉降是災(zāi)害發(fā)生的根本原因
長江中游以江漢-洞庭盆地為主,這是一個(gè)長期處于強(qiáng)烈構(gòu)造沉降的地區(qū),第四紀(jì)河-湖相堆積層的厚度約300 m,其東緣(下游)為大別山田家鎮(zhèn)隆起。這樣的地質(zhì)環(huán)境使該段河道呈現(xiàn)出與其上下游極不協(xié)調(diào)的老年期地貌特點(diǎn):河床坡降和水面坡降小,河道蜿蜒,流速緩慢。導(dǎo)致長江上游來沙大量沉積,河湖淤塞,行洪不暢[5]。
據(jù)最近3年的GPS監(jiān)測結(jié)果表明,江漢平原構(gòu)造沉降速率平均為10.7 mm/a;洞庭湖平原構(gòu)造沉降速率平均為12.2 mm/a。構(gòu)造沉降是江湖演變的控制因素:江漢-洞庭湖平原是長江中游構(gòu)造沉降最為強(qiáng)烈的地區(qū),構(gòu)成了江漢-洞庭強(qiáng)烈沉降帶,其掀斜式構(gòu)造沉降對本區(qū)江湖演變具有重要的控制作用,主要表現(xiàn)在云夢澤消亡,荊江南遷,洞庭湖擴(kuò)大。江湖關(guān)系的演變,導(dǎo)致洪災(zāi)加劇,構(gòu)造沉降也是水患形成的控制因素:構(gòu)造沉降區(qū),地勢低洼,易于發(fā)生洪澇,構(gòu)造沉降愈是強(qiáng)烈的地區(qū),水患便愈嚴(yán)重;構(gòu)造沉降導(dǎo)致堤防高程降低、洪水位與堤內(nèi)地面高差增大;構(gòu)造沉降與泥沙淤積對比關(guān)系影響通江湖泊調(diào)洪能力,當(dāng)泥沙淤積量大于構(gòu)造沉降量時(shí),湖域和湖容將持續(xù)減少,調(diào)洪能力降低;構(gòu)造沉降與泥沙淤積對比關(guān)系影響河道泄洪能力,當(dāng)泥沙淤積量大于構(gòu)造沉降時(shí),河道容量減少,泄洪能力降低,同等來洪量時(shí)洪水位抬升[4,9]。
4.2.3 人類活動與自然不良耦合是洪災(zāi)發(fā)生的直接原因
張人權(quán)、梁杏等教授[3]以洞庭湖區(qū)地質(zhì)演變與洪澇災(zāi)害的關(guān)系為例,探討了地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)的概念與特征。他認(rèn)為地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)是指在一定范圍內(nèi),地質(zhì)環(huán)境對人類經(jīng)濟(jì)技術(shù)活動作出共同響應(yīng)的有機(jī)整體。地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)任一組分的改變,都打破原有的平衡狀態(tài),使各子系統(tǒng)及其相互作用變化,從而改變系統(tǒng)的整體行為與功能。洪水潰堤成災(zāi),正是系統(tǒng)力圖恢復(fù)其固有的構(gòu)造沉降泥沙淤積動態(tài)平衡所做的努力。湯建中教授[12]從地理學(xué)的角度分析了長江中下游洪澇災(zāi)害認(rèn)知,他認(rèn)為人類的活動從根本上扭曲了河流的自然發(fā)育過程,迫使河流迅速老化,從一條與自然力基本相適應(yīng)的河流演變成一條桀驁不馴、洪澇災(zāi)害頻繁的河流。
在常態(tài)下,水沙互動對河流縱、橫剖面的塑造并未起到重要作用。洪水,尤其是特大洪水,作為一種非常態(tài)自然災(zāi)害,是一種超常的自然力,挾帶大量泥沙的滔滔洪水,以其巨大的能量和充沛的物質(zhì),重塑所到之處的河床、邊坡、岸灘,因此汛期洪水是塑造河床的主要?jiǎng)恿?。其次,在自然狀態(tài)下洪水與泛濫如影隨形,河床的淤積與天然堤、漫灘等的淤積同步進(jìn)行,因此,河床底部的淤高速度與天然堤、河漫灘的淤高速度同步,使河流橫剖面始終處于均衡發(fā)育狀態(tài),河床難以老化。再次,在自然狀態(tài)下,構(gòu)造沉降、泥沙淤積及氣候變化決定著河湖演變格局,構(gòu)造沉降與沉積補(bǔ)償這一對內(nèi)外營力處于動平衡狀態(tài)[3,12-14]。構(gòu)造沉降、洪水刷槽、洪水泛濫分沙與泥沙淤積相互作用,大堤內(nèi)外通過洪水進(jìn)行物質(zhì)與能量交換,最終實(shí)現(xiàn)了河床沖淤平衡,避免出現(xiàn)地上河(圖2)。
人類活動主要表現(xiàn)為圍湖造田、圍灘建垸、修筑堤防,其結(jié)果是使江漢平原自然演化過程中斷,堤內(nèi)外形成兩種不同的演化方式(圖3)。圍湖造田、圍灘建垸、修筑堤防打破了原有的構(gòu)造沉降、泥沙淤積的平衡,從而產(chǎn)生一系列變化:堤內(nèi)垸地,由于圍湖圍灘,洪水失去分沙的機(jī)會,泥沙補(bǔ)給中斷,在構(gòu)造沉降的大背景下,垸田高程持續(xù)降低;堤外水域,因修筑堤防使長江泥沙全部封堵在河床內(nèi),河床淤積加快,提前進(jìn)入“老年期”,同時(shí)河床洪水不斷升高。垸地與河床洪水位之間的勢差不斷增加,洪災(zāi)隨之不斷加劇。洪水潰堤成災(zāi),正是自然系統(tǒng)力圖恢復(fù)構(gòu)造沉降、泥沙淤積兩者間動態(tài)平衡的結(jié)果。
圖2 水-地耦合下的河流環(huán)境演化Fig.2 The river environ-ment evolution of water-land coup ling
圖3 “人-水-地”耦合下的河流環(huán)境演化Fig.3 The river environ-ment evolution ofman-water-land coup ling
按照“人-水-地”和諧的治水理論,作者認(rèn)為“協(xié)調(diào)人類活動與洪水的空間”是科學(xué)治水的核心;“查明流域地質(zhì)環(huán)境與水文環(huán)境演化規(guī)律”是科學(xué)治水的前提。
5.1 協(xié)調(diào)人類活動與洪水的空間關(guān)系
協(xié)調(diào)人類活動與洪水的空間是指在已知洪水風(fēng)險(xiǎn)的前提下,合理分配“人”和“水”的空間,其最終目的是實(shí)現(xiàn)人與洪水互不侵犯、各得其所。協(xié)調(diào)人水關(guān)系包括確定合理的堤防高度、合理的湖泊容積、合理的分蓄洪區(qū)空間、洪泛區(qū)內(nèi)合理的土地利用方式和人口密度4個(gè)方面,各要點(diǎn)如下:
(1)堤防宜固不宜高[11,15]。清代治黃名臣吳大微早就提出“守堤不如守灘,固岸勝于筑堤”,灘、堤猶如唇齒,灘給沖了,大堤的安全就難保;其次,堤防都是經(jīng)過很長時(shí)間逐漸形成的,過去的堤防質(zhì)量千差萬別,地質(zhì)條件復(fù)雜。根基不穩(wěn),加高堤防反而放大了潰堤的風(fēng)險(xiǎn);再次,我們所說的100年一遇洪水就自然災(zāi)害而言屬于小概率事件,減災(zāi)應(yīng)該以非工程措施為主,以意外保險(xiǎn)的方式減輕小概率事件的損失值得借鑒。
(2)劃定區(qū)域湖泊預(yù)警線。湖泊是過量洪水儲蓄的場所,特別是通江湖泊,隨江水漲跌自然調(diào)蓄。所謂湖泊“預(yù)警線”是指根據(jù)湖泊水面率(湖泊水面率指湖泊面積與湖泊集水區(qū)域面積的比值,比值越大,發(fā)育越好,說明湖泊調(diào)蓄能力越強(qiáng)。根據(jù)沿江各省市經(jīng)驗(yàn),湖泊水面率在8%~12%之間較好[16])確定的區(qū)域湖泊面積,即湖泊積水區(qū)的湖泊面積小于總積水區(qū)面積的8%~12%時(shí),應(yīng)予以警告。湖泊預(yù)警線也是決定退田(垸)還湖在哪退、退多少的依據(jù)。
(3)分蓄洪區(qū)建設(shè)落到實(shí)處。分蓄洪區(qū)是彌補(bǔ)原河漫灘的蓄洪空間,河漫灘原本為洪水行洪的場所,但現(xiàn)在的河漫灘已經(jīng)成為人類活動的場所,人口財(cái)富集中,全部恢復(fù)河漫灘的原態(tài)是不可能、也是不必要的。然而,“人”必須給“水”以必要的“地”作為蓄洪空間,因此分蓄洪區(qū)應(yīng)運(yùn)而生??茖W(xué)分蓄洪區(qū)容積的確定以洪水量級、主河道過水能力、通江湖泊蓄水量共同決定,同時(shí)分蓄洪區(qū)容積還需考慮上下游、左右岸的來水量及泄洪能力。分蓄洪區(qū)建設(shè)落到實(shí)處包括兩各方面:一為加大硬件投入,我國分蓄洪區(qū)建設(shè)存在工程設(shè)施數(shù)量少、標(biāo)準(zhǔn)低,因此應(yīng)該加大對分洪區(qū)資金的傾斜力度;二為加強(qiáng)管理,人口眾多且防患意識薄弱,土地高度開發(fā)卻缺乏防洪措施,分洪損失高卻缺乏保險(xiǎn)補(bǔ)償制度等是分蓄洪區(qū)面臨的一系列管理問題[17]。1998年荊江分蓄洪區(qū)曾實(shí)施3次人口大轉(zhuǎn)移,但礙于區(qū)內(nèi)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況,最終未能實(shí)施計(jì)劃分洪。
(4)規(guī)范洪泛區(qū)內(nèi)人類行為。洪泛區(qū)地面高程與高河漫灘接近,分布范圍取決于洪水漫溢的范圍。洪泛區(qū)地勢平坦、土質(zhì)肥沃且水資源豐富,吸引人類由“擇高地而居”到“逐水草而居”[18]。洪水對社會經(jīng)濟(jì)危害的程度與人口分布和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平密切相關(guān),因此合理規(guī)范洪泛區(qū)人類活動行為方式,控制洪泛區(qū)人口和財(cái)產(chǎn)的無序增長,對于減輕洪水的潛在損失極為關(guān)鍵。關(guān)于控制洪泛區(qū)人口和財(cái)產(chǎn)增長,我國尚未提出議案,建議在區(qū)域洪水風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行洪泛區(qū)適度人口研究。關(guān)于洪泛區(qū)土地利用方式應(yīng)因地制宜,李長安教授[11]提出的“挖泥還湖”、“變分蓄洪墾殖區(qū)”為“分蓄洪墾殖養(yǎng)殖區(qū)”等思想,對規(guī)劃洪泛區(qū)土地利用具有指導(dǎo)意義。
5.2 查明流域地質(zhì)環(huán)境與水文環(huán)境演化規(guī)律
流域地質(zhì)環(huán)境與水文環(huán)境既是洪水發(fā)生的基礎(chǔ),也是江河治理的依據(jù)。它們是自然界固有的客觀規(guī)律,制約人類的生產(chǎn)活動與防洪工程活動。因此查明流域地質(zhì)環(huán)境和水文環(huán)境的演化規(guī)律,使人類防洪活動順應(yīng)地質(zhì)環(huán)境和水文環(huán)境,實(shí)現(xiàn)“人”、“水”、“地”相和諧,直接影響著防洪活動的科學(xué)性。建議從以下方面加強(qiáng)流域環(huán)境地質(zhì)調(diào)查:
(1)洪水蓄泄環(huán)境。洪水蓄泄環(huán)境是指洪水生成、匯集與排泄環(huán)境[4],它是由流域特定構(gòu)造環(huán)境和地貌共同形成的。流域蓄泄環(huán)境調(diào)查包括構(gòu)造背景、地貌特征、沉積環(huán)境、堤防地質(zhì)條件。以江漢平原為例,桐柏-大別山的構(gòu)造隆升導(dǎo)致長江水系在江漢平原的彎曲,主河道不斷南遷,江漢平原沉積中心不斷南遷,湖泊的范圍逐且湖盆不斷南遷[19];荊江河道兩岸的河漫灘和階地地貌單元的古河道、牛軛湖、潰口扇、沖刷坑(槽)等隱伏地貌,威脅著堤防安全;江漢-洞庭盆地差異構(gòu)造沉降控制水患的形成與發(fā)展;第四紀(jì)活動斷裂、江漢-洞庭盆地內(nèi)地震分布、長江中游干堤巖性組成、結(jié)構(gòu)等地質(zhì)條件是加固堤防的基礎(chǔ)。
(2)河道演化規(guī)律。河道演化受沿程地質(zhì)、地貌控制,并在水沙動力因子作用下形成,不同河段的地質(zhì)地貌條件不同,因而各河段發(fā)育的主要控制因素與機(jī)理也不同。認(rèn)識河道演化規(guī)律及演化趨勢對防洪、河岸規(guī)劃具有重要意義。河道演化規(guī)律研究包括河道類型、河道遷移規(guī)律、河道岸線調(diào)查三方面。以荊江為例,就河床類型而言,上荊江河段的河岸抗沖能力也較強(qiáng),洲灘朝縱向延伸,呈現(xiàn)順直分汊河道的特點(diǎn),下荊江河段的河岸物質(zhì)抗沖能力差,河道迂回曲折,屬典型的蜿蜒性河道;從河道遷移規(guī)律看,荊江的主泓向南偏移,制約著河道內(nèi)沙洲分布和影響下荊江河曲的發(fā)展[4];從河道岸線看,汊道河段岸線變化強(qiáng)烈且易發(fā)生岸崩,鵝頭形分汊河段演變具周期性[20]。因此河岸治理應(yīng)根據(jù)不同河段的河道類型及岸線規(guī)律,區(qū)別治理。
(3)洪水發(fā)生的時(shí)間分布規(guī)律與水文特性。洪水發(fā)生具有周期性,對洪水及降水進(jìn)行預(yù)測可為分洪區(qū)人口財(cái)產(chǎn)轉(zhuǎn)移爭取時(shí)間。洪水水文特征包括水流特征、洪峰特征,其中水流特征中水流的沖蝕作用、橫向環(huán)流的掏蝕作用、水位的波動變化均易導(dǎo)致岸崩[20],因此崩岸治理應(yīng)該了解各河段水流特征。洪峰特征不僅能反映洪水大小,而且能較準(zhǔn)確地反映洪水風(fēng)險(xiǎn)程度,可以為洪水警報(bào)系統(tǒng)和防洪指揮、調(diào)度系統(tǒng)提供依據(jù),特別是為分蓄洪區(qū)的啟用方案提供決策。
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(編輯:周曉雁)
Harmonious Relationship among M an,Water and Land in W ater Control——A Case Study of Flood Control Disaster Reduction in Jianghan Plain
FANG Ying-bo1,LIChang-an1,2,YIWen-fang1,WANGWei3,HU Jian-tuan1
(1.Faculty of Earth Science,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China;2.Zhanjiang Normal University Middle School,Zhanjiang 524048,China;3.Urban and Environment Sciences College,Central China Normal University,Wuhan 430079,China)
The flood control conceptwhich is a harmonious relationship amongman,water and land was summarized from both a narrow and a broad perspective.In combination with the reality of flood prevention disaster reduction in Jianghan plain,thewater control conceptof the harmonious relationship amongman,water and land was expounded from our national condition,the bases of harnessing rivers and flood occurrence causes.On the basis of the new flood control concept,itwas discussed that the concept of the harmonious relationship amongman,water and land was applied in flood control and disaster reduction,the key is to coordinate people’s activities and the flood space,the precondition of flood control is to find out basin’s geo-environment and hydrological evolution regularity.
harmony ofman;water and land;Jianghan Plain; flood prevention
TV87
A
2009-03-02;
2009-04-22
項(xiàng)目資助:湖北水利科技項(xiàng)目(HBSHLKJ2007Y005)
方應(yīng)波(1981-),男,湖北孝感人,碩士,主要從事流域資源環(huán)境評價(jià)與管理研究,(電話)027-61302987(電子信箱)fangyingbo@yahoo.com.cn。