黃英琳，范小露，張新毅，陶蘇珍，胡 琪，楊紫琪

（阜陽師范大學歷史文化與旅游學院，安徽 阜陽 236037）

在全球氣候變暖的背景下，極端天氣頻發(fā)，如近期英國受極端高溫天氣影響，發(fā)布了有史以來第一次極端高溫紅色預警并宣布國家進入緊急狀態(tài)。我國為應對此類極端氣候的發(fā)生，國家修建了行蓄洪區(qū)等防洪工程設施。其中安徽省淮河流域行蓄洪區(qū)數(shù)量多、面積大、進洪頻繁，對沿淮城市的安全有著不可或缺的作用。

此前已有許多相關(guān)學者對行蓄洪區(qū)不同的專題進行了研究。關(guān)于行蓄洪區(qū)人口安置問題，學者們提出加快區(qū)內(nèi)人口外遷、現(xiàn)有莊臺擴容、保莊圩提標、低洼地人口安置工程建設等解決方案[1-2]。行蓄洪區(qū)管理存在著返遷問題突出、區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)設施薄弱、經(jīng)濟發(fā)展與防洪減災協(xié)調(diào)性差等問題[3]。運用水動力模型，研究多處行蓄洪區(qū)聯(lián)合調(diào)度問題[4-5]。目前淮河流域行蓄洪區(qū)綜合治理研究已經(jīng)取得較大成就，但是缺乏科學的對行蓄洪區(qū)調(diào)度情況進行的評價[6]。通過回顧行蓄洪區(qū)的啟用情況并分析歷年極端降水與啟用情況的關(guān)系，可以為將來科學調(diào)度行蓄洪區(qū)提供參考。本文將探究行蓄洪區(qū)的啟用情況和蓄洪區(qū)的啟用與極端降水的聯(lián)系，并通過分析耦合結(jié)果反映政府的應急管理能力。

1 安徽省淮河流域行蓄洪區(qū)概況

淮河流域地處我國東部地區(qū)，屬于季風氣候區(qū)，降水集中，地形平緩?；春恿饔蛟诖颂囟夂驐l件、地理位置影響下水患嚴重，據(jù)統(tǒng)計在16 世紀至新中國成立期間，每百年平均發(fā)生水災94 次[7]。在新中國成立后，我國為了應對水患的發(fā)生、保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全，開辟了行蓄洪區(qū)，形成了以水庫、行蓄洪區(qū)和各類堤防為主體的防洪工程體系[8]。

自淮河流域行蓄洪區(qū)建設以來，安徽省淮河流域行蓄洪區(qū)歷經(jīng)了多次規(guī)劃調(diào)整，安徽省境內(nèi)淮河流域現(xiàn)有16 處行蓄洪區(qū)及5 處防洪保護區(qū)，總面積2 813.3 km2，區(qū)內(nèi)人口99.07 萬人[9]。受行蓄洪區(qū)功能定位限制，區(qū)內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展落后，現(xiàn)有貧困人口較多，是安徽省深度貧困地區(qū)[10]。

安徽淮河流域行蓄洪區(qū)自1950 到2021 年運用行蓄洪區(qū)的年份有30 年，現(xiàn)有16 處行蓄洪區(qū)啟用的年份有22 年，現(xiàn)有行蓄洪區(qū)共啟用129 次。安徽省各行蓄洪區(qū)啟用次數(shù)情況見圖1。

圖1 安徽省各行蓄洪區(qū)啟用次數(shù)情況

借助圖1，可將安徽省行蓄洪區(qū)啟用點位時空分布特征可視化。除圖1 中所示的行蓄洪區(qū)外，荊山湖、花園湖、潘村洼、老汪湖也均屬于安徽省淮河流域行蓄洪區(qū)，其啟用次數(shù)分別為10 次、3 次、2 次、1 次。

2 數(shù)據(jù)與方法

本文降水數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)下載的“中國地面氣候資料日值數(shù)據(jù)集（V3.0）”。安徽省行蓄洪區(qū)的啟用情況數(shù)據(jù)由安徽省水利廳提供。受到部分數(shù)據(jù)可得性的影響，本文選取1954—2019 年作為研究時限，主要研究濛洼、城西湖、城東湖3 處蓄洪區(qū)。

安徽省淮河流域干流蓄洪區(qū)有濛洼、城西湖、城東湖、瓦埠湖、邱家湖、南潤段6 處，其中邱家湖、南潤段在2016 年之前為行洪區(qū)，2016 后才被調(diào)整為蓄洪區(qū)。其余3 處蓄洪區(qū)中，濛洼、城西湖、城東湖啟用次數(shù)較多，且啟用情況的數(shù)據(jù)較為詳實，因此選擇濛洼、城西湖、城東湖3 處蓄洪區(qū)作為行蓄洪區(qū)啟用數(shù)據(jù)。

聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC） 對極端天氣氣候事件的定義：對一特定地點和時間，極端天氣事件就是從概率分布的角度來看，發(fā)生概率極小的事件[11]。常見的極端氣候（以極端降水為例）閾值界定方法對比見表1。通過對比各個極端氣候閾值的優(yōu)缺點，采用較為適宜本次研究的局部百分位法，具體百分位為第90 百分位，即1951—2019淮河流域氣象站點所記錄的逐日數(shù)據(jù)中的前10%的濕日（日降水量≥0.1 mm） 作為極端降雨閾值，經(jīng)統(tǒng)計該區(qū)域極端降雨數(shù)據(jù)后，得出該區(qū)域的極端降雨閾值為23.9 mm。統(tǒng)計啟用行蓄洪區(qū)前及啟用期間的各站點極端降雨累計值，借助ArcGIS 軟件，使用普通克里金插值法，對站點的極端降雨累計值進行插值，得出區(qū)域平均累計極端降水量，作為極端降水的耦合數(shù)據(jù)。關(guān)于城東湖、城西湖、濛洼3 處蓄洪區(qū)的耦合數(shù)據(jù)，采用行蓄洪區(qū)的啟用天數(shù)與蓄洪量，作為關(guān)于行蓄洪區(qū)啟用的耦合指標。

表1 極端降水閾值界定方法對比

3 3處蓄洪區(qū)啟用分布特征

城東湖、城西湖及濛洼3 處蓄洪區(qū)在較大洪水年份均有1 處或多處啟用蓄洪（見圖2）。

圖2 3 處蓄洪區(qū)啟用情況

啟用蓄洪區(qū)起到了削減洪峰、減輕下游防洪壓力的作用。下面介紹城東湖、城西湖及濛洼3 處蓄洪區(qū)歷年啟用情況。

1954 年，江淮梅雨所造成的淮河洪水是是新中國成立后淮河流域最大洪水。城東湖、城西湖及濛洼蓄洪區(qū)開啟正陽關(guān)、潤河集、王家壩等進洪閘放水，進洪期間城東湖、城西湖、濛洼的最高蓄水位分別高達26.58 m、27.82 m、29.25 m，最大進洪量分別為1 450 m3/s、7 600 m3/s、1 150 m3/s，啟用天數(shù)分別為12 d、14 d、21 d，3 處蓄洪區(qū)蓄洪總量達55.5×108m3。

1956 年6 月，淮河流域發(fā)生洪水，本次洪水中，城東湖與濛洼兩處蓄洪區(qū)被啟用，兩處蓄洪區(qū)啟用天數(shù)分別為4 d、5 d，兩處的最大進洪量分別為1 550 m3/s，1 640 m3/s。

1960 年6 月末7 月初，發(fā)生極端降雨，本次洪水相對較小，3 處蓄洪區(qū)只有濛洼被啟用，啟用天數(shù)為3 d，最大進洪量為1 160 m3/s，蓄洪量為3×108m3。

1968 年7 月上旬，淮河上游豫東皖西地區(qū)連降暴雨，王家壩處淮河干流流量達到1.3 萬m3/s，在此情況下，城東湖、城西湖及濛洼蓄洪區(qū)均被啟用，3 處蓄洪區(qū)蓄洪量分別為3.36×108m3、35.2×108m3、11.08×108m3，3 處啟用天數(shù)分別為4 d、2 d、10 d，蓄洪總量達49.64×108m3。

1975 年8 月初，淮河中上游受臺風影響，發(fā)生了極端降水，濛洼和城東湖兩處蓄洪區(qū)被啟用，啟用天數(shù)分別為5 d、6 d，最大進洪量達1 420 m3/s、1 000 m3/s，兩處蓄洪總量達9.6×108m3。

1982 年，淮河中上游于7 月中旬和8 月下旬先后發(fā)生兩次極端降水，7 月中旬3 處蓄洪區(qū)均未被啟用，在8 月下旬濛洼蓄洪區(qū)被啟用，其啟用天數(shù)為5 d，最大進洪量達1 300 m3/s，蓄洪量達3.3×108m3。

1991 年夏季，淮河流域發(fā)生特大洪水，城東湖、城西湖及濛洼3 處蓄洪區(qū)均被啟用，其中濛洼在6 月、7 月均啟用，3 處蓄洪區(qū)啟用天數(shù)分別為2 d、4 d、7 d，3 處蓄洪量總量達15.39×108m3。

2003 年夏季，淮河發(fā)生僅次于1954 年的流域性大洪水，正陽關(guān)以下淮河段水位超過歷史最高水位[12]。本次洪水期間，城東湖、濛洼被啟用，啟用天數(shù)分別為3 d、5 d，兩處蓄洪區(qū)的蓄洪量分別為3.1×108m3、5.61×108m3。

2007 年汛期，淮河流域出現(xiàn)極端降水，汛期面平均降雨達370 mm，為常年同期的2～3 倍[13]。本次汛期期間，啟用濛洼蓄洪區(qū)蓄洪，其啟用天數(shù)為7 d，啟用期間蓄洪量達2.44×108m3。

4 3 處蓄洪區(qū)啟用與極端降水的耦合關(guān)系

通過參考已有的耦合研究，本文研究討論蓄洪區(qū)啟用與極端降水兩個子系統(tǒng)之間的關(guān)系[14-15]。由于極端降水與行蓄洪區(qū)啟用情況的各指標數(shù)據(jù)的量綱不同，必須對各項指標進行無量綱處理，本文采用的指標均為負向型指標，具體公式如下。

對于負向型指標，其標準化公式為

計算指標rij的比重pij，即計算第i年第j個指標經(jīng)標準化處理后的值，在所有被評價對象第j個指標經(jīng)標準化處理后的值總和中的比例，具體公式為

計算第j項指標的熵值ej，具體公式為

計算第j項指標的差異性系數(shù)λj，其值越大，則指標在綜合評價中就越重要。具體公式為

計算每個指標的權(quán)重，具體公式為

對于綜合模型構(gòu)建，采用線性加權(quán)法對2 個子系統(tǒng)進行綜合處理，具體公式為

式中：A1、A2為2 個子系統(tǒng)的綜合評價函數(shù)。

對于耦合度的計算，這里借鑒物理學中的容量耦合概念及容量耦合系數(shù)模型，進行推廣，得到多個系統(tǒng)（或要素） 相互作用的耦合度模型，即

通過式（7） 計算得出極端降水與行蓄洪區(qū)啟用情況兩個子系統(tǒng)的耦合度C（見表2）。

表2 耦合度及耦合協(xié)調(diào)度計算結(jié)果

參考已有研究，將3 處蓄洪區(qū)與極端降水量的耦合度C劃分為4 種耦合度類型，它們分別為：[0，0.4]，屬于耦合度極低的類型；（0.4，0.5]，屬于拮抗階段的類型；（0.5，0.8]，屬于磨合階段的類型；（0.8，1.0]，屬于耦合度極高的類型[16]。耦合度越高，說明極端降水與蓄洪區(qū)啟用情況在規(guī)模上一致性越高。大部分年份的極端降水與行蓄洪區(qū)啟用情況的耦合度在0.779 6～0.999 9 之間，耦合度較高，說明整體上行蓄洪區(qū)的啟用情況符合當時的極端降水量，行蓄洪區(qū)啟用合理，政府面對水災的應急能力強。

1954 年、1956 年、1968 年、2003 年4 個年份屬于耦合度極高的類型，通過分析發(fā)現(xiàn)4 個年份的極端降水量較大，這導致整體上行蓄洪區(qū)啟用率與啟用規(guī)模大，因此極端降水與蓄洪區(qū)啟用的一致性高。極端降水量高，不易出現(xiàn)由于極端降水量低只需啟用少量其他行蓄洪區(qū)，而3 處蓄洪區(qū)啟用情況與極端降水量不匹配的情況。

1960 年耦合度類型屬于耦合度極低的類型，1975 年和2007 年耦合度類型屬于磨合階段的類型，說明這3 個年份蓄洪區(qū)的啟用與極端降水量二者在規(guī)模的同步性上協(xié)調(diào)度低。其中，1960 年與1975年主要是由于淮河流域出現(xiàn)小范圍極端降水，大部分地區(qū)未出現(xiàn)極端降水，這導致將1960 年和1975年的累計極端降水量通過普通克里金插值法計算出的淮河流域平均極端降水值較小，與行蓄洪區(qū)啟用情況較不符；而2007 年耦合度類型屬于磨合階段的類型，這是由于啟用行蓄洪區(qū)較多，分散了城東湖、城西湖、濛洼的蓄洪壓力，減少了這3 處蓄洪區(qū)的蓄洪量與啟用天數(shù)。

運用物理學的耦合度公式，進行極端降水與蓄洪區(qū)的耦合度分析，能從數(shù)值分布的規(guī)律上看出二者在規(guī)模上的同步性，但很難從中看出其內(nèi)部的真正交互作用關(guān)系[17]。還需結(jié)合其他行蓄區(qū)的啟用情況與淮河流域具體的極端降水情況進行分析。結(jié)合其他信息分析淮河流域極端降水與3 處蓄洪區(qū)啟用情況的耦合關(guān)系，驗證了政府能在不同極端降水量下，通過及時準確地調(diào)控啟用天數(shù)與蓄洪量等，在規(guī)模上較合理地運用行蓄洪區(qū)，發(fā)揮了行蓄洪區(qū)的作用，減輕了淮河干流的洪水壓力。

淮河流域行蓄洪區(qū)對削減洪峰、保障沿淮人民生命安全起到了重要作用。同時，淮河流域行蓄洪區(qū)是區(qū)內(nèi)群眾賴以生產(chǎn)生活的基地，而淮河流域行蓄洪區(qū)的建設與啟用嚴重破壞當?shù)厝罕娚a(chǎn)生活的基地。隨著經(jīng)濟發(fā)展、人口增加，行蓄洪區(qū)內(nèi)人均居住面積少，居民生活質(zhì)量無法保證，行蓄洪區(qū)的防洪減災體系建設和管理問題日益突出。因此安徽省人民政府在科學調(diào)度行蓄洪區(qū)進行防洪規(guī)劃保障重點地區(qū)的安全，同時高度重視行蓄洪區(qū)內(nèi)的安全設施建設。2018 年安徽省人民政府根據(jù)行蓄洪區(qū)的風險級別、人口分布、安全設施建設等情況，實施“一區(qū)一策”，重點推進人口安置、莊臺構(gòu)筑、保莊圩修筑、保莊圩達標改造、行洪區(qū)調(diào)整等五大任務[18]。

在人口安置上，政府因地制宜對低洼地區(qū)群眾進行移民建鎮(zhèn)，同時嚴格控制區(qū)內(nèi)人口數(shù)量。政府加強莊臺構(gòu)筑，擴大莊臺面積，提高群眾的人均居住面積，改善居民的生活環(huán)境。針對以往保莊圩排澇標準低的問題，政府著力修筑保莊圩，并對保莊圩進行達標改造，提高防洪能力與防洪標準，加強對沿岸地區(qū)的保護。對于進洪頻繁的問題，政府加強行蓄洪區(qū)建設，精準調(diào)度，不斷提高啟用標準，以減少行蓄洪區(qū)內(nèi)居民受災次數(shù)。安徽省人民政府對淮河流域行蓄洪區(qū)調(diào)整與改造、扶貧與開發(fā)、建設與管理等綜合治理成效初步顯現(xiàn)。

5 結(jié)束語

1） 安徽省淮河流域的行蓄洪區(qū)自建設以來，經(jīng)歷了多次規(guī)劃，調(diào)整到現(xiàn)在的16 處行蓄洪區(qū)，調(diào)度啟用行蓄洪區(qū)事關(guān)淮河流域防洪和經(jīng)濟社會發(fā)展的大局，回顧行蓄洪區(qū)的發(fā)展歷程和分析其歷次運用情況尤為必要。本文將現(xiàn)行的行蓄洪區(qū)的歷年啟用的時空分布特征可視化，直觀呈現(xiàn)了行蓄洪區(qū)的運用情況，對于研究行蓄洪區(qū)的啟用情況具有現(xiàn)實意義。

2） 本文通過建立3 處蓄洪區(qū)啟用情況與極端降水綜合評價體系，運用耦合模型分析在不同量的極端降水下行蓄洪區(qū)啟用的情況，結(jié)果顯示大部分年份行蓄洪區(qū)啟用得合理得當。這反映了政府擁有對淮河流域雨情、水情、險情等信息準確判斷的能力，擁有防汛調(diào)度、決策和防洪減災的應急管理能力。受行蓄洪區(qū)功能定位限制，區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)薄弱滯后，產(chǎn)業(yè)布局受到嚴重制約，經(jīng)濟發(fā)展緩慢。為此安徽省人民政府在對突發(fā)事件具有科學的應急能力的同時，能通過對行蓄洪區(qū)進行調(diào)整與改造、扶貧與開發(fā)、建設與管理等綜合治理，以改善人居環(huán)境，并減少突發(fā)事件造成的生命財產(chǎn)損失。本文為評價行蓄洪區(qū)調(diào)度啟用的相關(guān)研究提供了參考，也使淮河流域的行蓄洪區(qū)調(diào)度啟用走上了更加科學的道路。