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天災還是人禍?專家模擬壽光水災揭開成因

《財經》記者 俞琴/文 編輯:朱弢

8月13至19日,“摩羯”、“溫比亞”台風接連肆虐山東,多地發生暴雨。截至29日11時,已造成山東全省526.48萬人受災,因災死亡26人、失蹤1人。濰坊壽光、青州、臨朐等地受災最重。

壽光大水是天災還是人禍?各方說法不一。災民認為水淹壽光是由上遊三個水庫同時泄洪所致;而國家防汛抗旱總指揮部辦公室專家組認為,一周內兩個台風疊加,連續的超強降雨是造成本次洪澇災害的主要原因,水庫調度符合調度方案規定。

一個獨立的專家團隊根據公開數據模擬了壽光水災,其結果部分證實了上述專家組的判斷,特大暴雨是壽光水災的主要成因;冶源水庫調度得當,略有優化調度的潛力;彌河下遊河道排洪能力衰退,從而造成了更大區域的洪澇損失。

水庫調度有優化太空

8月18日到19日,壽光市政府防汛抗旱指揮部辦公室連發四次通知,加大上游水庫泄洪量。19日晚7點29分,壽光市廣播電視台官方微博發出了壽光市委、市政府辦公室“關於做好防雨防災緊急工作的通知”,稱上遊冶源水庫、黑虎山水庫、嵩山水庫同時泄洪,加上區間來水,彌河泄洪流量預計超過800立方米/秒。

泄洪維持了兩天兩夜,直到8月21日下午6點15分,三座水庫才全部關閉溢洪閘,停止泄洪。8月19日8:00至8月22日0:00,冶源、黑虎山二座水庫下泄洪水1.54億立方米。

據中國水利水電科學研究院原副總工程師程曉陶介紹,防汛部門在汛期要根據汛情、工情、險情和氣象預報做好水庫調度工作,適時攔蓄洪水,調峰錯峰,盡可能減輕下遊抗洪搶險壓力。如果一個水庫既能在洪水來臨之前把水位控制在汛限水位以下,又能在洪水發生時合理調度,在保證大壩安全的前提下將泄洪量控制在下遊河道的行洪能力之內,那麽基本就可以判斷這個過程中不存在人為失誤。

那麽,是什麽原因造成壽光水災?上遊三座水庫是否調度不當?宜水環境科技(上海)有限公司總經理章衛軍表示,可利用電腦模擬來回答上述問題。近日,他的團隊借助多種途徑搜集了天氣、地形、水庫特徵、河道水位特徵等資料,建立了彌河流域的水文水動力學數值模型,對水庫調度與洪水演進進行了模擬分析。

該團隊繪製了三日雨量等值線圖(8月17日8:00至21日8:00),以及最大24小時雨量等值線圖(19日8:00至20日8:00)。結果顯示,降雨中心均位於壽光市上口鎮附近,三日最大累計雨量達到401毫米,而冶源水庫上遊面平均三日雨量為240毫米。根據壽光市防汛預警等級,當時的降雨量已達到I級紅色預警,形勢異常緊急。

章衛軍說,峰值雨量發生在降雨過程後期,前期土壤在小降雨下達到飽和狀態,後期大暴雨來臨後,下滲量少,徑流量大,屬於極不利情形。即壽光當地發生特大暴雨,已經啟動了“看海”模式,而上遊三座水庫同時泄洪也令壽光雪上加霜。

冶源水庫位於彌河上遊乾流,黑虎山水庫與嵩山水庫位於支流上。章衛軍團隊對三座水庫入庫流量的模擬顯示,8月18至20日,冶源水庫、黑虎山水庫和嵩山水庫的入庫最大流量分別約為1700、650和425立方米/秒,峰值流量出現時間大約在8月19日21:00-22:00。

據章衛軍介紹,對照泄洪情況來看,冶源水庫實現了下泄錯峰並攔截了近1000立方米/秒的入庫洪峰,防洪效果顯著。在降雨和水庫入流峰值段,黑虎山水庫大約下泄 900立方米/秒,而冶源水庫控制了下泄,實現了錯峰。嵩山水庫因缺少水位和出庫流量資料而無法判斷。

據媒體公開報導的冶源水庫庫容和水位資料,章衛軍團隊通過調洪演算模擬結果顯示,在暴雨到來前,冶源水庫水位實現預降至136.2m,相應庫容8200萬立方米;冶源水庫汛中最高水位達到138.5米。

章衛軍說,假定冶源水庫當時將下泄流量控制在300立方米/秒,理論上可繼續利用調洪庫容2000多萬立方米左右,但水位將達到140.2m,加重水庫上遊的淹沒損失。也就是說,冶源水庫略有優化調度的潛力,但前提是必須有至少未來 6-12小時天氣預報和先進的水庫流域洪水預警預報系統,否則決策風險極大。在無法預測降雨何時停止的情況下,預留2000多萬立方米調洪庫容,仍可認為調度得當。

河道被佔用擴大損失

根據《2018彌河防汛應急預案》,彌河的防洪標準為20年一遇,下遊河道在分流口斷面“一般洪水”流量小於2722立方米/秒;“現狀標準洪水”為2722~3943立方米/秒。

但本次泄洪進入彌河中下遊的最大洪峰流量約為2250立方米/秒,低於預案中的防洪標準流量,那為何彌河下遊仍發生潰壩?

模擬顯示,上遊洪水來到壽光市區附近時洪水進行了分流,其中約40%向西漫流,約20%向東漫流,剩餘約40%向下遊排去。模型分析表明,彌河壽光下遊排洪能力僅為1500m立方米/秒左右,未達到壽光市防洪預案II級橙色預警要求。章衛軍估計,導致洪水分流的原因主要是下遊河道萎縮,局部河段的束窄和礙洪建築物,導致河道行洪不暢,水位抬高,引起洪水漫溢與堤防潰口,從而造成更大區域的洪澇損失。

彌河壽光段嚴重受到養殖場、違章建築、采砂場的蠶食。一位壽光市民告訴《財經》記者,過去一年來,他曾多次沿彌河進行觀察,發現有多家采沙場在寬闊的河床上搭建障礙物和圍堰,之後他曾通過微博進行曝光,但並沒有引起當地注意。

兩個月前,壽光市水利局官網也曾發布資訊稱,壽光市地處彌河下遊,河道灘地較寬,加之壽光市農業產業結構特點,河道內蔬菜大棚種植較為普遍。該部門計劃對河道內的蔬菜大棚和種植拱棚進行集中清理,目前已對彌河沿河8個鎮(街)河道內的蔬菜大棚和種植拱棚進行了評估丈量,共計丈量河道兩岸灘地長度80公里,涉及747個蔬菜大棚和種植拱棚。

程曉陶認為,本次水庫調度是根據防汛應急預案與調度規則來操作的,無可指責。可吸取的教訓在於,防汛應急預案應考慮到河道萎縮的影響,進行必要的修編。如果當地能根據實際情況判斷河道的行洪能力,那麽在洪水當日,可以在嵩山水庫和黑虎山水庫兩座中型水庫被迫泄洪的情況下,要求冶源水庫適時適當減少下泄流量,使該庫高水位時間持續得稍長一些,甚至兩害相權取其輕,繼續動用2000多萬立方米的調洪庫容,充分發揮大型水庫調峰錯峰的作用,這樣更有助於減輕下遊的災情。

需要系統化地降低洪災風險

水庫是現代防洪工程體系的重要組成部分,章衛軍指出,中國多數大型水庫興建於上世紀五六十年代,許多水庫設施老化、防洪標準不高、壩身薄弱,加之下遊河道受人類經濟活動的影響,河湖、灘地及重要設施的布局被改變,使洪水風險越來越大。

據統計,2017年全國共出現43次大範圍強降雨過程,共造成全國6951.2萬人次受災,674人死亡,直接經濟損失1909.9億元。

“這盆水澆到誰頭上,誰的毛病就暴露出來了。”程曉陶稱,北方地區河道行洪能力萎縮的現象非常普遍,壽光並非個例。通過壽光洪水各地要總結經驗教訓。對於防汛部門而言,應及時根據河道、水庫等各個要素的變化情況調整防洪應急預案。對於民眾而言,利用河道灘塗時應考慮兩個問題:如何在不抬高洪水位的情況下進行利用;即使發生洪水損失也在可承受限度之內。

為了降低洪水發生時的風險,美國自上世紀50年代率先開始編制洪水風險圖。至今為止,美國聯邦政府和各州縣陸續完成了不同頻率(最高到500年一遇)洪水危險圖、100年一遇洪泛區的洪水保險費率圖和洪水區劃圖的編制,用於洪泛區土地管理、洪水保險、建築物建設管控、行洪通道保持、避洪轉移和公眾洪水風險意識普及等方面。

美國聯邦法律規定的洪水風險圖用途主要包括兩個方面:支撐洪水保險政策的實施和洪泛區土地開發及建設行為的管理。美國相關的聯邦法律要求,凡是在洪泛區內的房地產主,應當根據洪水保險費率圖購買洪水保險,分擔洪水風險。若不購買,一是得不到購房所需的貸款,二是一旦被淹將得不到政府的災害救助。

2005年,日本修改《水防法》,要求各級政府以指導避洪轉移為重點,編制洪水風險圖,並發送到每一住戶。

據程曉陶介紹,目前中國重點防洪區大部分已經編制了洪水風險圖,花費幾十億元。現在的問題是立法滯後,洪水風險圖不具備法律地位,沒有約束性,其使用者還局限於防汛指揮機構,應用範圍和領域都十分有限。

“國外洪水風險圖是向社會公布的,從而能夠在城市布局、太空規劃上做好避險措施。而我們的圖還只能限於內部使用,連規劃部門都看不到。”程曉陶因此建議修改《防洪法》,確認洪水風險圖的法律地位,並要求向社會公布,作為規劃與建設部門參照的依據,提高公眾的風險意識。

“以流域為單元的綜合管理規劃勢在必行,”章衛軍說,城市發展中,水資源利用、洪水安全、土地資源開發、河流生態等目標相互矛盾,同時又隨著經濟發展和水文條件交織而變化,只有在流域層面才能綜合性系統性地協調太空矛盾和目標矛盾,才能優化和平衡多方面因素,明確管理框架和手段。現實情況中,尤其城市管理部門製作某專項規劃時,對其他水利相關專業內容往往考慮不足,缺乏有機協調的手段,從而導致規劃缺乏系統性的約束,其科學性、權威性和可操作性就不夠了。

章衛軍建議,相關業務管理部門應科學編制洪水風險圖,制定特大洪水風險評估和應急預案,包括水庫優化調度預案、水庫潰壩風險識別、工程及非工程措施的應急預案管理、人員避險轉移辦法等,這是城市發展無法逾越的工作。同時,應利用充分現代資訊技術和模型手段,提高決策的智能化、可信度水準。

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