閻成璞,劉群義,謝永剛
(1.黑龍江省大慶地區防洪工程管理處,黑龍江 大慶 163311;2.黑龍江大學,哈爾濱 150080)
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基于大慶防洪工程的管理洪水的理論與實踐探索
閻成璞1,劉群義1,謝永剛2
(1.黑龍江省大慶地區防洪工程管理處,黑龍江 大慶 163311;2.黑龍江大學,哈爾濱 150080)
摘要:黑龍江省大慶地區防洪工程是以防洪排澇、工業及生活廢水排放為主要任務的大型水利工程體系。多年來,該工程為大慶油田、石化工業及周邊地區社會經濟的發展做出了重要貢獻。文章依據大慶地區防洪工程體系所面臨的新問題和挑戰,提出從以往單一控制洪水向管理與經營洪水轉變的理念,并通過理論研究與實踐探索,總結和梳理了洪水資源可持續利用及其管理模式,包括洪水風險控制管理與洪水保險相結合、洪水資源化的興利與雨洪污綜合調控、生態環境補水與生態補償統一調度的常態化等五大模式。
關鍵詞:防洪工程;控制供水;管理經營供水;供水資源化;防洪興利;聯合調度
0引言
目前有關滯洪區或洪泛區管理,處于領先地位的美國、英國等發達國家在研究或運用上,不僅局限在為了減少洪水帶來的經濟損失而實施的國家層面的控制目標,更重要的是探討洪水的如何利用問題,尤其是在工業發達、生態脆弱地區的可資源化的洪水利用。從美國洪水管理經歷及存在的問題來看,已經從過去的單一探討洪水的成因、特性及其控制方法,更多地研究解決生態效益與經濟效益之間的沖突,以及洪泛區管理的風險、資源利用和遠景規劃等。如《美國防洪減災總報告及研究規劃》、《美國21世紀洪泛區管理》等成果注重討論和調整洪水災害與減災行為、洪水控制與管理、防洪與經濟、社會等諸多領域的相互影響關系。這些觀點和思路對大慶地區防洪未來的洪水管理具有很大的啟發意義:即僅靠工程措施不能完全確保洪水的安全,必須因地制宜地將工程與非工程措施結合,同時,遇到枯水年份,還要考慮洪水的存蓄及跨年度調度問題,研究洪水資源化的有效利用,尤其是如何可持續的利用洪水資源。
上述這些觀點的啟發和理念的轉變以及要得到進一步付諸實施,也要得益于國家層面對于防洪策略的轉變。2011年中央一號文件明確提出2020年基本建成防洪抗旱減災體系、基本建成水資源合理配置和高效利用體系、基本建成水資源保護和河湖健康保障體系等目標;其亮點是:立足國情水情變化,從戰略和全局高度出發,明確了新時期的水利發展戰略定位,強調水是生命之源、生產之要、生態之基;在水生態文明建設方面,強調要加大自然生態系統和環境保護力度,推進荒漠化、水土流失綜合治理,擴大湖泊、濕地面積;在水利改革創新方面,強調要完善最嚴格的水資源管理制度,積極開展排污權、水權交易試點。這些目標的提出,都警示我們工作在基層水利防洪的管理部門必須對洪水問題進行了深刻的思考:針對經濟社會發展對防洪排澇、資源利用等提出的新要求,明確治水新思路,特別是對防洪工作重新做出戰略性的調整。即防洪工作要實現“從控制洪水向洪水管理轉變”的戰略性轉變,科學控制洪水、調蓄洪水、利用洪水,提高防御洪水災害的能力,實現區域性人與自然和諧相處,保障石油生產和人民生命財產安全以及區域經濟社會的可持續發展。
1大慶地區防洪工程特點及洪水調度存在的問題
大慶防洪工程體系于1994年建成,主要有排洪渠道和蓄滯洪區兩大部分組成,20余年為排除大慶地區洪水,消除水患起到不可替代的作用,防洪效益十分顯著;同時,為排除油田生產污水、濕地供水等也發揮了巨大的社會及生態效益。但隨著區域社會經濟發展,油田開發和城市規模的不斷擴張,工農業發展規模的擴大,基礎設施的修建,以及人口、資源和生態環境矛盾的日益突出,出現大慶防洪工程如蓄滯洪區調蓄洪水的能力下降等問題;同時,洪水年份汛期調度運用的難度也面臨著巨大挑戰。我們必須抓住防洪工程的特點及其存在的具體問題,才能更有效地尋找解決問題的最佳答案。
1.1滯洪區工程及其調度的特點
上下游串聯的六大蓄滯洪區是大慶防洪的骨干工程,但就其功能特點與國內各大流域規劃建設的蓄滯洪區意義不是完全相同,大慶防洪滯洪區的特點是:①滯洪區年年蓄水、排水,常年運行;②滯洪與補水相結合,即在汛期調蓄洪水,又在枯水時期為下游濕地補水,以維護自然生態環境需水;③排洪與排污相結合,不僅在汛期排除洪水,還要承擔油田生產的污水(達標)排泄。這些特點與國家規定和劃分的三類滯洪區明顯不同,原因是:
1)大慶防洪滯洪區工程在保障松花江、嫩江流域和區域整體防洪安全中的地位和作用十分突出,對大慶城市和石油生產設施極為重要。其作用與國家規定的第一類(重要滯洪區:運用概率較高)相似。
2)大慶滯洪區不僅承擔蓄、泄——閉流區內積水(包含明清截流溝、雙陽河來水),也承擔大慶油田污水儲存、凈化、排出的功能。不是臨時滯留江河分泄而來超額洪水,與滯洪區概念有所區別。
3)而一般意義的滯洪區(國家規定的第二、第三類),只有在發生一定頻率的洪水時,才啟用,運用概率低。而大慶滯洪區常年啟用,常年蓄水,常年放水,設置起調水位。由滯洪庫區、排洪渠道組成的一種具有“上吞下吐”的能力,其容量對明青坡水、雙陽河洪水及本地洪水起到削減洪峰,或短期阻滯洪水作用。歷史上是洪水淹沒和蓄洪的場所,由王花泡、北二十里泡、中內泡、老江身泡、庫里泡等6個湖泊和排水渠道連接而成。與上述三類有所區別。
4)目前,全國除少數蓄滯洪區外,大都沒有分洪閘、退洪閘,主要靠人工爆破或自動分洪蓄水,不僅影響蓄滯洪區與人民生命財產的安全,而且會對區內居民心理造成恐慌。分洪蓄水后,農田荒蕪,生產不能發展;而大慶滯洪區排水系統完善,洪水調度和管理較為規范,而且常年運行,屬于綜合防洪工程體系。
1.2滯洪區管理及其調度存在的問題
1)大慶防洪工程效益區內,人與水爭地的矛盾越來越突出,滯洪區水面被嚴重侵占的現象普遍存在。上下游串聯的王花泡等六大滯洪區(不含青肯泡)工程歸黑龍江省大慶地區防洪管理處管理,水面由當地鄉鎮管理,農民養魚池侵占水面、圍墾魚池,蓄滯洪水量不斷減少。經測量,六大滯洪區庫面積510.75 km2,魚池占了110.8 km2、耕地及其他占地139.93 km2,被侵占面積占總面積的48.95%,接近一半。給滯洪區調度產生了人為的難題。
2)滯洪區調度難度逐年加大,協調各方利益關系任務繁重。按著防洪工程規劃設計,大慶地區防洪調度原則的7條中,其中2條:①盡可能早泄多泄;②在安全運行的前提下,充分利用雨洪資源,建立生態環境,保護濕地。而目前的實際調度狀況是:汛前超過起調水位的水量盡量不泄水或少泄,因為泄多了地方鄉鎮養魚水面減少,矛盾沖突加大;若水量泄少了,汛期來水集中,淹了滯洪區周邊的莊稼,農民也會上訪;還存在要給濕地補水留有余地等問題。
3)近年來,隨著區域社會經濟快速發展,油田開發和城市規模的不斷擴張,基礎設施的修建,滯洪區土地利用問題的矛盾突出,如安肇新河沿線農民侵占河道、亂挖水塘(坑)。由于歷史原因(涉及補償、政府公告等)工程占地等確權問題沒有徹底解決,這些現實問題給滯洪區管理和調度帶來了困難。
4)隨著大慶市城市發展定位的調整,“百湖”之城建設和生態保護問題成為市民心目中的大事,保證濕地用水成為新常態,給滯洪區調度帶來了無形的壓力。特別是汛前滯洪區水位要降至起調水位,若汛期雨水小,濕地補水就會缺乏;尤其是枯水年份,泡沼水量銳減,生態需水嚴重,生物多樣性資源面臨危機,政府部門需要向濕地補水,以緩解生態環境用水,防洪管理處利用排水渠道向濕地供水,但供水成本沒有得到補償,如何能夠可持續地利用洪水資源,是我們無法回避的問題。
5)實現蓄水興利的有利條件日趨成熟,迫使我們必須考慮興利調度問題。首先,王花泡水庫按原設計承擔蓄泄的雙陽河南支來水的9 300 萬 m3,由于雙陽河水庫建設封閉了雙陽河南支,使得王花泡有了一定富余庫容;隨著工業和城市污水增多,日排水量約4.5 萬 m3處理過的污水進入北二十里泡,可利用的水資源量增加。
大慶地區防洪工程體系規劃建設是由國家水利部門、地方政府和油田生產管理部門共同出資修建,其目的是為了維護流域全局安全和保護油田安全生產,是一種社會公益性行為。防洪工程建設的占地以及洪水造成的一定損失是局部地區作出的一種犧牲,付出這種犧牲或代價這主要取決于減災效益的明顯。因此,作為防洪工程的國家管理部門即大慶防洪管理處也有責任積極為區內居民創造良好的生存空間和發展環境,針對蓄滯洪區存在的問題及其特點展開討論和研究,并依據《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國防洪法》、《關于加強蓄滯洪區建設與管理若干意見的通知》(國辦發[2006]45號)等有關法律法規,以統籌兼顧防洪保安與改善民生的理念,促進區內社會經濟發展的思路,從全局和戰略的高度,對蓄滯洪區的建設作出有效管理。根據蓄滯洪區的特點制定適宜的管理措施和采用不同的建設模式和標準,提出加強蓄滯洪區洪水管理的思路,完善相關法規、政策、制度的建議。
2對洪水管理的方式、內容探討
為了破解大慶地區洪水問題,還要緊緊抓住大慶防洪工程的特點,改變以往“單一地排除洪水”的理念向“管理洪水”,逐漸過渡到“經營洪水”轉變,最大限度地保障安全的前提下,充分地利用洪水,使其為城鄉水資源有效配置、水生態環境建設、油田生產和城市生活供水等服務。目前,根據大慶地區經濟發展和石油生產所面臨的形勢,大慶滯洪區必須實施在控制洪水的基礎上管理洪水,并且面臨4大挑戰:①流域防洪形勢發生了顯著變化,受自然因素和人類活動影響,流域內產匯流條件和水沙情勢發生變化,造成洪水量級和特性產生了一定改變;②部分蓄滯洪區內的過量開發利用或泥沙淤積等,使洪水蓄泄情勢發生了一定變化,同等量級洪水的洪水位抬高;③經濟社會狀況發生了深刻變化。隨著經濟社會的發展,特別是改革開放30多年來,大慶地區經濟發展迅速,財富積累很快,需要現有的綜合防洪能力與經濟社會發展的需要已不完全相適應,需要適度調整,注重從單一控制洪水向管理洪水轉變;四是蓄滯洪區綜合治理和開發保護有了更高要求,特別是黨的十八大以來,把強化發揮蓄滯洪區在改善居民生產、生活等方面的作用,同時也要重視視了蓄滯洪區在水資源利用、生態環境保護、生態文明建設等方面的綜合功能。為了戰勝這四大挑戰并爭取主動,首先必須進行洪水管理的方式轉變。
2.1洪水管理的方式
以往控制或排除洪水,注重對防洪工程的管理,注重工程的質量、標準管理和安全管理;實施從控制洪水向管理洪水轉變,首先要從方式上進行從微觀向宏觀、從工程向非工程、從局部向全局的轉變。
2.1.1加強滯洪區土地利用管理
大慶各個串聯滯洪區,每個都有農業耕作或從事漁業活動,滯洪區內養魚池面積越來越多。但每到汛期調度,常會出現一個“保上或保下”的問題。多滯少泄,對上游耕地造成淹沒;少滯多泄,又對漁業經營者或下游造成不應有的損失。兩者矛盾,最好的思路就是權衡利益,二者兼顧。如何調節這一矛盾,由于國家興建滯洪區其本身就是一項犧牲局部、保全整體的防洪工程措施。例如,王花泡滯洪區的任務,就是為下游耕地、草原免受洪水災害。在滯洪淹沒區進行農業耕作,是一項隨機性生產。耕作部位越低,淹沒機率越大,進行耕種植,勢必得不償失;土崗高坡,早熟搶收,或許有利可圖,但都應堅持能收則收,該淹就淹。在上下游利益無法兼顧的情況下,淹沒區耕作者或漁業生產者沒有理由提出保護上游耕地問題。因此,加強滯洪區土地和水面管理,制定滯洪區水土資源利用規劃和相應的法律法規建設是重中之重。
2.1.2滯洪區功能的重新定位
滯洪區工程,一般不考慮漁業和灌溉功能,但隨著社會經濟發展,滯洪區工程標準的提高,在保證滯洪能力的前提下,適當提高起調水位,增加越冬庫容,兼顧漁業和灌溉,對發揮工程現有效益,將大有好處。若把串聯的六大滯洪區視為相互串聯的梯級水庫群,并設置防洪安全與興利的特征水位,是發揮工程防洪效益、處理防洪與興利矛盾的一個關鍵指標。作為大慶地區防洪工程,有別于一般的滯洪區,它重點承擔保護油田生產、居民安全的重要任務。隨著上、下游流域水利設施變動狀況及人類活動(如興建雙陽河流域水利工程、城市開發占地、種地和養魚侵占水面等)對自然徑流的影響,進而影響滯洪區的調度。因此,大慶滯洪區的防洪功能要得到相應的調整。但這種功能的調整,同樣要把工程安全放在首位,同時需要防洪管理部門、地方政府、受益企事業及居民的共同努力,要有科學的依據,本著科學的態度,慎重而又留有余地。
2.1.3 防洪與興利的聯合調度
大慶地區洪水調度過程中,水文測報系統及監測手段是否科學、準確,直接影響防洪工程效益的發揮。目前隨著氣象預報的水平和精度的逐漸提高,加之水文測報系統的不斷完善,采用分期洪水調度,洪水分期的劃分原則,既要考慮工程設計中不同季節對防洪安全和分期蓄水的要求,又要使分期基本符合暴雨和洪水的季節性變化及成因特點。這需要得益于精準的洪水“量”的管理。如有人提出:由于滯洪區面積大,形如“盤底”,以往“水位觀測的微小誤差對推求入庫流量影響較大”,建議改進水位、泄量觀測設施,建立永久性觀測點等以力求減少風浪影響,讀數精度提高等。根據滯洪區上游侵占水面的情況,重新核實水位與容量、水位與面積關系曲線,力求減少誤差。考慮采用庫水位與入庫流量、洪量、降水實況、預報和泄洪情況相結合的方法,作出對洪水頻率的判定,為爭取主動力求能盡早初步判斷洪水的頻率標準,進而指導汛期洪水調度。
2.2洪水管理的主要內容
本文強調的洪水管理,主要是針對大慶地區洪水特征而進行的風險管理、洪水資源化管理和經營管理。根據大慶地區水資源狀況及工農業、生態等需水特征,水資源的利用必須堅持可持續利用的原則。
2.2.1洪水風險管理
大慶地區的治水思路可以嘗試探討洪水風險管理模式,即在深入細致地把握各水系洪水風險特性與演變趨向的基礎上,因地制宜,將工程與非工程措施有機地結合起來,以非工程措施來推動更加有利于全局與長遠利益的工程措施,輔以風險分擔與風險補償政策,形成與洪水共存的治水方略。
從防御洪水向洪水管理轉變,就是要增強系統觀念和風險意識。從試圖完全消除洪水災害,從“排水入江海”轉變為“適度承受風險”。在實踐探索中,大慶防洪工程管理中,采用網格化管理,對不同洪水淹沒范圍內的社會、經濟指標充分調查和了解,不同地區采用不同的洪水損失率評估損失,制定洪水損失評估網格圖,做到精細化的風險管理。
2.2.2洪水資源化管理
近十幾年來,一些國家通過對洪水災害的分析,反思防治洪水的策略和措施,逐步形成了一種新的治水文化,即洪水資源化管理。我國也確定了洪水管理中的治水新思路。“工程水利向資源水利轉變,傳統水利向現代水利轉變,向可持續發展水利轉變,以水資源可持續利用支撐國民經濟可持續發展”。同時,對水庫防洪調度和安全度汛提出了新的要求,在水庫洪水調度中,水庫安全至關重要。在確保水庫安全的情況下,應正確把握水庫安全度汛與水資源合理利用的關系,正確處理防洪與興利的關系,正確處理風險與效益的關系。洪水本身是一種自然現象,是否造成災害除了洪水的自然屬性外,在很大程度上還決定于人類活動的強度與方式。也就是說,并不是所有的洪水都會造成災害,當洪水的量級還未超過一定的臨界值時,它就是一種資源,通過一系列措施,洪水可以轉化為水資源。因此,大慶地區對待洪水的思路將有控制洪水向管理供水轉變,將洪水資源有效利用,因勢利導,因地制宜,趨利避害,化害為利,既滿足發展的需求,又保障可持續的發展。
大慶地區洪水資源化管理的一個重要內容是選擇正確的洪水資源化的有效途徑,即如何把資源化的洪水合理有效地配置到各用水戶中。大慶地區滯洪區可利用洪水主要包括農業用水、工業用水、生態環境用水和發展多種經營用水等。就拿農田灌溉用水為例,調查中發現,大慶防洪工程排水河道沿途的肇州、肇源等地,又利用排水河道洪水灌溉的積極性,由于目前工程、水質、管理等條件的制約而難以利用。但只要加強管理和部分工程的改進,完全可以實現。另外,洪水資源化利用來灌溉農田是改良土壤的一項有益措施。特別是大慶地區,用洪水灌溉農田有利于糧食增產,洪水所攜帶的泥沙可以使土壤變得更加肥沃,同時可以防止或減弱土壤的鹽堿化以增加糧食產量。但是,在用洪水進行農田灌溉時,必須做好前期的調查工作,在實施過程中禁止大水漫灌以防形成更嚴重的土壤鹽堿化。對于生態環境用水,大慶防洪工程管理處近年持續為北二十里泡濕地補水,使得濕地生態環境系統的功能就能得到很好的發揮,但在明晰水權等問題上還要繼續研究和探索。
2.2.3資源化洪水的經營管理
大慶防洪工程管理處與2012年立項研究“大慶地區洪水綜合利用的管理模式”課題,研究報告中提出“經營洪水”的概念。經營洪水是指在洪水資源化以后,運用經濟學的原理和方法,對資源化洪水進行籌劃和管理。這種籌劃和管理分為兩個部分:一是把資源化的洪水合理調配到不同用水部門;二是把資源化洪水產生的巨大經濟效益合理分配到利益相關的各方(如供水者、用水者、管理者、存在沖突的不同單位等),以此來調動各方積極性,在最大程度上利用洪水資源滿足人類生產、生活的需要。在此基礎上,劉森、王建麗等的文章“從控制洪水向管理洪水轉變的經濟學思考”進一步明確了洪水經營的方式和內容。
大慶地區資源化洪水利用,實踐上已經探索多年,主要是利用防洪工程給龍鳳濕地供水,恢復城區周邊濕地景觀和生物多樣性。如何能可持續地進行下去,使得洪水資源得到有效配置,資源化的洪水產權明晰問題至關重要,而且必須解決。否則,資源化的洪水被無限制地無償使用,沒有所有權的“公地悲劇”必將發生。這嚴重損害了洪水資源化過程中供水方的利益,打擊了他們的積極性,也使得一些利益無關者從中投機獲得“公地”利益。洪水資源化利用過程中的洪水資源如何避免“公地悲劇”,如何合理分配水權是我們面臨的主要問題之一,研究報告中針對大慶防洪工程供水的水權問題進行了深入探討。
3洪水管理與經營模式梳理
為了順利實現大慶地區洪水安全及水資源可持續利用,近年來,大慶地區防洪工程管理處不斷從理論上研究和實踐探索。提出大慶防洪要從過去的控制洪水向管理洪水過度,逐步提升到經營洪水,實現控制洪水、管理洪水、經營洪水三大模式相結合的綜合管理模式。這個模式的核心思想是以減輕洪水災害為宗旨;在此前提下,防洪調度要考慮排除洪水與興利相結合,盡可能的實現洪水的資源化利用;并使得這種水資源利用達到可持續性,要經營洪水,做到明晰水權、生態供水補償以及激勵各利益相關者的正的外部性行為。上述三大模式包含5個具體模式組成,其主要內容包括:
3.1洪水風險控制管理與洪水保險相結合模式
大慶防洪工程保護區內,有計劃有步驟地開展對洪水風險控制管理,根據滯洪區防洪能力變化,制定滯洪區管理的相應非工程措施,確定在不同洪水頻率下保護范圍內的不同財產損失率和經濟損失的評估方法;汲取國內外洪水保險的經驗和教訓,適時開展洪水保險制度的試點。
3.2洪水資源化的興利與雨、洪、污綜合調控模式
可以嘗試6個串聯滯洪區聯合調度,采用水庫防洪興利調度方式,設置興利水位。探討洪水資源化的有效途徑,結合生態環境用水、農業用水、工業用水,對雨水、工礦企業排放的污水,特別是對青肯泡污水庫等水源,加大凈化和處理力度,使得各種可利用的水資源綜合調控和運用。
3.3生態環境補水與生態補償統一調度的常態化模式
根據大慶地區泡沼眾多,但地處鹽堿地,生態環境脆弱的情況,利用排水河道逐步增加濕地補水。加強生態補償基礎工作的研究,評估利益相關者的權責及其相關的用水指標、標準、價格等。使得生態環境補水與生態補償統一調度成為常態化。
3.4水權交易模式
建立的水權分配模型將資源化的洪水定量分配到工業、農業和生態三大用水戶中。用水戶根據需水情況,可以通過水權交易來進行水權流轉,如將多余的生態水權交易給經濟用水,以實現洪水資源的最優配置。
3.5利益相關者風險共擔模式
利益相關者包括政府、供水單位、用水戶等。當滯洪區水量不足或發生水污染事件時,水資源的供給量不能滿足各用水戶的需求時,就會出現風險。供給量不足可能是由當年降雨量的減少或污染,也可能是由水資源配置效率低下等原因造成的。未來可以探討建立風險基金以彌補上述風險存在時帶來的損失。
4結語
從控制洪水向管理洪水的思路轉變以及在操作層面上過度,在我國仍處在初級階段,還需經歷一個理論深化和實踐探索的過程。尤其是像大慶地區防洪工程的功能的多樣化,使得其管理極具復雜性和挑戰性;要想進一步深入探索洪水管理及洪水綜合利用模式的不斷提高和完善,還需上級行政主管部門和業務部門的指導和幫助,并在確保防洪安全的前提下,從控制洪水向管理洪水過度和深化,并逐步躍升到經營洪水,充分發揮上述五大模式的效能,最大限度地減少洪水損失和風險,實現洪水資源化利用以達到水資源的有效利用和優化配置,為確保大慶地區人民群眾生命財產安全及農業發展、油田生產和生態環境建設做出努力。
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文章編號:1007-7596(2016)04-0062-06
[收稿日期]2016-03-03
[作者簡介]閆成璞(1964-),黑龍江海倫人,研究員級三級高級工程師。本刊編委;劉群義(1957-),黑龍江安達人,研究員級四級高級工程師,享受省政府特殊津貼專家;謝永剛(1964-),黑龍江海倫人,黑龍江大學教授,黑龍江省減災委員會專家委員。
中圖分類號:TV122
文獻標識碼:A