英格蘭肯特郡雷伊蓄滯洪區的重要作用

[英國] S. 普里查德 等

英格蘭肯特郡雷伊蓄滯洪區的重要作用

[英國] S. 普里查德 等

2013年圣誕節期間,英格蘭肯特(Kent)郡和倫敦南部地區遭遇了特大洪水。此次洪水是由異常的天氣引起的，對當地造成了極大的影響。環境局洪水與沿海風險管理部討論了洪水期梅德韋(Medway)河雷伊(Leigh)蓄滯洪區的重要性。詳細敘述了環境局員工是如何應對此次大洪水的。

潮汐水;洪水;蓄滯洪區;風險分析;肯特郡雷伊;英格蘭

自2013年12月初以來，英格蘭環境局即將防洪作為其首位任務，保護了140多萬居民和商家免遭洪水威脅。但是，在潮汐水與河道洪水的共同作用下，仍有6 500多處房產被淹沒。

環境局正在處理災后事宜，如清理障礙物、進行防洪加固、在受洪水威脅的地方設置可拆卸的防洪設施等。此外，自2013年12月初起，環境局已向受災居民發送了250多萬條預警信息。

由于2013年12月英格蘭的肯特郡郡和倫敦南部發生強降水，致使當月成為了英格蘭79 a以來雨量最大的月份。持續降水使流域積水飽和，從而導致河流對降水十分敏感。肯特郡和倫敦南部的12月是自1910年有記錄以來第5個強降雨月份。據相關雨量站數據，2013年12月降水量達217 mm。2013年12月1日～2014年2月28日,梅德韋流域上游的降水已超過多年平均值275%。2013年12月1日～2014年3月1日，環境局向肯特郡和倫敦南部地區發送了近50萬條洪水預警信息。

1 雷伊蓄滯洪區

位于肯特郡的雷伊蓄滯洪區，在冬季防洪中發揮了重要作用。蓄滯洪區修建于1982年，是為了保護湯布里奇(Tonbridge)鎮的965戶居民和300個商家的安全，使其不受梅德韋河洪水威脅而建。1968年的大洪水曾摧毀湯布里奇鎮，并嚴重影響到下游的梅德斯通(Maidstone)地區。隨后，根據建議修建了該蓄洪區。

雷伊蓄滯洪區蓄水容量為556萬m3，根據1975年頒布實施的《水庫法》的相關規定進行管理。河堤長1.3 km，通過3個弧形閘門調節流量。蓄滯洪區面積為278 hm2，包括上游的雷伊到彭斯赫斯特(Penshurst)村的區域。環境局給蓄滯洪區上游土地所有者及當地工作人員發布了蓄水預警信息。

在洪水期,蓄滯洪區的主要作用是攔蓄洪峰流量。為防御洪水，在村鎮中央修建了防洪標準50～100 a一遇的防洪墻。

當外部閘門開度不到1 m，即流量小于40 m3/s時，蓄滯洪區可進行自動調節。當流量較大時，則需進行人工調節。當上游水位達到24.7 m、流量達到75 m3/s時，開始蓄水。

為了盡可能保護下游地區，當洪峰水位高于堤壩高度時，蓄滯洪區才開始泄洪。當洪峰過去、上游水位降低時，再按照控制流量泄流，盡量減少下游受災面積。

蓄滯洪區不能攔蓄洪水期的所有洪峰流量，因此,下游發洪水也是不可避免的，但蓄滯洪區能減少受災的面積。面對洪災，比如2013年的圣誕節洪災，環境局的目標是在保證蓄洪區和河堤安全的情況下，盡量減少下游的泄洪量;同時還必須保證蓄洪區能在兩場強降水的間隔期將蓄水排空，從而騰出足夠的庫容來容納后續洪水。

2 肯特郡的圣誕節

2013年12月19～22日,梅德韋河上游流域降水量為45 mm。12月23～24日,一股強低壓天氣系統橫跨整個英國。起初，氣象部門預測肯特郡和倫敦南部地區24 h內的平均降水泄洪量將達到30 mm，局部地區降水量將達到55 mm。但是在12月23～24日的24 h內，梅德韋河上游流域的降水量卻已達65 mm。

12月24日星期二早上5∶00，雷伊蓄滯洪區未蓄水，沒有對梅德韋河的流量加以限制，其仍在常規河道流動，流量為68 m3/s。隨后，環境局監測到流量在不斷增大，但是直到上午6∶00才開始攔蓄水流，而此時流量已達到75 m3/s。由于圣誕前夕上午的流量增長速度比預期的快，因此調整原來的調度計劃至關重要。圣誕前夕的相關記錄顯示，278 hm3庫區水位增長速率達到了68.4 cm/h，足見洪水之嚴重及規模之大。環境局不得不增大泄流量，為此采用了一切措施以使泄流量最小，并保證庫水位不超過允許的最大洪水位，以保護蓄滯洪區及堤壩的安全。

12月24日晚上8∶00降水強度達到了最大，水庫水位僅比最高洪水位低10 mm，蓄水量已達到550萬m3。

12月25日天氣預報稱,第2天還將會有30 mm的降水量。考慮可利用庫容及流域的響應問題，環境局利用預測模型和操作工具展開了分析，結果表明，蓄水量將超過其最大蓄水量。隨著入流量和水庫水位的下降，最好的調度方式是讓水庫排水，只有排空水庫的水，才能攔蓄預計12月26日將會產生的強降水水量。

環境局按照調度計劃對蓄洪區實施管理，通過攔蓄洪峰使最大下泄流量減少到了161 m3/s，但下游仍有部分地區還是被淹沒了。根據目前收集到的數據，希爾登伯勒(Hildenborough)的150多處房產和湯布里奇的超過87處的房產被洪水淹沒，梅德韋河流域的許多社區，比如東佩卡姆(East Peckham)和耶爾丁(Yalding)也難以幸免。

1968年洪水的洪峰流量為250 m3/s，湯布里奇主干道積水達1 m高。倘若沒有雷伊蓄滯洪區，這次洪水可能會淹沒800多座房產，洪災損失將比1968年更嚴重。對這次洪峰流量進行了核算，結果表明,若沒有該蓄滯洪區，則下游的泄流量將達到342 m3/s。2013年12月,洪水的流速和水深極有可能威脅到居民的生命財產安全，并將破壞當地的河道、橋梁等建筑物。

雷伊蓄滯洪區攔蓄了550萬m3的水量，大大降低了下游湯布里奇的洪水位。雷伊蓄滯洪區的下泄流量是逐漸減少的，這樣可以避免突然同時打開3座閘門。在整個洪水期，環境局采取的措施主要是為了充分利用蓄滯洪區的庫容并盡可能地保護下游地區。

12月的洪水之后，2014年1月和2月的天氣狀況仍不穩定。在整個洪水階段，雷伊蓄滯洪區共攔蓄了5次洪水。

3 有效性檢驗

攔蓄洪水時，環境局每天都會對河堤及防洪建筑物進行2次安全監測。在整個冬季洪水期間，建筑物狀況良好，無需轉移設備。此外，控制建筑物和遙感、電子設備、軟件等都運行正常，提供了良好的技術設備支撐。

在12月23～24日，進行了蓄后監測工作，不斷關注蓄滯洪區狀況。洪水后,對湯布里奇鎮的防洪墻進行了檢驗，并計劃在2014年冬季完成維修工作。但這些防洪墻并未遭到嚴重破壞，整個冬季仍可發揮其功能。

4 認識誤區

在洪水暴發前的3～16 h，環境局根據洪水可能產生的影響，向公眾發送了不同等級的預警信息，保證居民能做好充分的防洪準備。洪水暴發后，建議且安排當地居民撤離，并與受災群眾交流溝通，了解他們的需求，還與當地政府合作處理災后事宜。此外，環境局也在不斷熟悉、檢查相關設施或設備的性能，以改進公共服務。

與歷史洪水相比，雷伊蓄滯洪區保護了幾百座房屋。洪水事件也提醒大家,為了避免洪水風險,應做好相應的防洪準備及安排。遺憾的是,此次洪水來臨時,未能完全攔蓄洪水，但是環境局已竭盡全力降低洪水影響，讓公眾了解洪水風險，并及時發出了洪水預警。

在特大洪水期，雷伊蓄滯洪區的管理是面臨的一個極大的挑戰。初始調度方式是根據天氣預報狀況制定的，一旦河流開始響應降水，就需要修改計劃。在調度過程中使用的工具，有助于充分利用蓄滯洪區。調度目標是在不超過允許的最大洪水位情況下,使下泄流量最小，實現該目標的挑戰難度大。

幸運的是,相關工具和合理的調度流程給工作人員提供了支撐。蓄滯洪區上游有10個河道監測站，下游到湯布里奇上游有6個河道監測站，肯特郡的西部有20個雨量監測站，對所有站點實施每小時監測一次，以獲得實時數據，并通過遙感系統傳輸這些數據。在洪水來臨前,先將天氣預報數據輸入計算模型，以制定調度計劃。隨后，每15 min對上下游的降水狀態進行監測，并將監測到的數據重新輸入模型以確定最優調度方式。此外，還與洪水預報中心合作，獲得了完整的全國洪水風險圖及詳細的天氣預報信息。這些都為實施最優調度方式提供了保障。在大洪水期間,重要的建筑物管理壓力巨大，但是工作人員訓練有素，同時也得到了同行及其他員工的幫助與支持。

面對這場暴風雨及強降水，環境局已充分利用了蓄滯洪區。實際上，圣誕節期間的降水落在水已飽和的地面,往往會引起洪災。這場降水使梅德韋河上游水位達到了歷史新高。

在冬季洪水期，環境局開始利用大眾傳媒告知居民雷伊蓄滯洪區現階段的調度情況。人們對于建筑物調度方式的認識存在很多誤區,最常見的誤區是，人們認為洪水發生之前蓄滯洪區已蓄水。其實，在洪水期需要蓄水之前，蓄滯洪區往往是不蓄水的。在正常流量期間，梅德韋河的河水在其常規河道內流動。未來，環境局會積極利用大眾傳媒，保證當地居民及時了解蓄滯洪區的調度情況。

雷伊蓄滯洪區建筑物最初被稱做閘壩，人們往往認為應該先蓄滿水庫，再開閘放水，這是另一個誤區。實際上,平時會開一座或多座閘門，不會突然大流量泄水。在蓄水的同時，還會利用一系列工具,每15 min監測一次水庫入流量、水庫水位以及泄流量。然后利用這些信息對正在發生的洪水事件進行決策，而不是僅僅根據蓄水量進行決策。

5 延遲蓄水

雷伊蓄滯洪區是繼2000年強降水之后，第2次充分發揮蓄洪作用，為了充分利用庫容，對調度方式也進行了一些修改。一種方式就是在洪水發生之后再蓄水。

2000/2001年,蓄滯洪區是在35 m3/s的流量時開始蓄水。但是對過去13 a的大量數據展開了分析，還開發了一個更合適的流域模型和調度工具，認為對于75 m3/s的小洪水，可以延遲蓄水，以保證實現蓄滯洪區蓄水量最大、出流量最小的目標。

可以根據天氣預報進行決策，以確定選用適宜的工具;還可以根據洪水期的實時數據來修改調度方式。工作人員與地區管理者、決策者通過共同協商來修改調度方式，保證調度方式準確無誤。近期正在不斷與專業人士聯系協商，以制定出應對洪水及其他事件的有效調度計劃。由于這場洪水，環境局與專業人員在近期召開了多次有關惡劣天氣的咨詢會，為他們提供有效信息，以便對洪水實施多機構聯合響應，通知當地政府和緊急服務部門可能發生的不利天氣及其影響，并提供參考建議。

6 歷史事件比較

2013年12月的強降水,使雷伊蓄滯洪區的入流量創下了歷史新高(342 m3/s)。而在2000年10月的降水期間，蓄滯洪區的最大流量僅為260 m3/s。對比下泄流量，2013年圣誕期間的最大泄流量為161 m3/s，而2000年為150 m3/s。1968年還未修建蓄滯洪區，估算下泄流量為250 m3/s。

1960、1963、2000年和2013年,該流域洪水量都是流域尺度的(降水范圍包括上游整個梅德韋河及伊登集雨區)，而1968年的洪水僅僅是發生在伊登河。

上游流域的強降水迅速匯集到了已飽和的地面上，且當時河水位已較高，這是2013年12月洪水暴發的原因。河流對此響應迅速，因而產生了流域內有史以來的最大流量。

這次大流量(洪水水量)持續時間很長。與2000年洪水流量進行對比，由于河流響應程度不同，因此需要考慮降水強度和洪水持續時間的差別。

對于洪水范圍，2013年洪水對湯布里奇和希爾登巴勒的影響要大于2000年,此次湯布里奇洪水受到了地表水和下水道洪水的共同影響。在考慮大洪水淹沒的范圍時，不能僅僅考慮洪峰的流量，還要考慮洪峰的持續時間、洪泛區的水量。短期高峰流量比長期低峰流量產生的影響小,洪水期水量比洪峰的流量更重要。圣誕洪水期間，直到可容納100萬～200萬m3水量的洪泛區蓄滿，希爾登巴勒和湯布里奇才受到河道洪水影響。

7 事后情況說明

在洪水發生后，環境局通常會對其進行全面總結。首先會進行內部總結，回顧調度過程，以改進對洪水的響應方式。

在12月洪水發生后的2014年1月，對雷伊蓄滯洪區調度做了一個完整的事后情況說明。目前，環境局正在準備2013/2014年肯特郡和倫敦南部地區冬季洪水報告。該報告包括整個冬季梅德韋河流域淹沒時雷伊蓄滯洪區的調度方式、教訓及對未來的建議。災后初期，將上游重要站點監測到的數據輸入到了梅德韋河模型，以進行等級審查，這項工作仍在進行中，其結果將有助于改善洪水預報系統。

下一步將對蓄滯洪區的一些機械、電子系統實施維修改造，以保證其在2035年之前都能穩定地運行，該項計劃擬在2014～2016年實施。在梅德韋河中部地區實施的相關策略中建議，為應對氣候變化，2035年應增加30%的庫區面積。此外，開始了對希爾登巴勒、湯布里奇和耶爾丁地區的防洪研究工作，并著手為東佩卡姆地區制定新的防洪設計方案。

(郭 唯 蔡建清 編譯)

2014-12-23

水文水資源

1006-0081(2015)02-0003-03

P333.2

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