华北洪涝何以发生
“死亡33人,失踪18人。”这是今天(9日)北京市防汛救灾工作情况新闻发布会上披露的截至8月8日24时北京市内的因灾死亡与失踪数据。
天灾无情。7月28日到8月2日,贯穿华北平原的海河流域内,5大水系中21条河流发生超警以上洪水,其中6条河流超保证水位、8条河流发生有实测资料以来最大洪水。8月3日,水利部海河水利委员会官微“海河水利”发布,经水利部判定,海河发生流域性大洪水。
与此同时,京津冀洪水防御应急响应四天连升三级,从7月28日的III级应急响应,到8月1日升至I级。
北京房山、门头沟山洪暴发,曾经温顺的永定河巨浪咆哮,小清河桥坍塌,妙峰山镇等5个镇一度与外界失联;河北涿州洪涝严重,据澎湃新闻报道,集水区水深最高达6米,多个图书库房被淹……
这场暴虐的洪水,来自于7月21日在西北太平洋洋面生成的2023年5号台风“杜苏芮”,洪水在华北平原席卷而过,最终,它将沿着海河水系的末梢流入渤海。
7月26日-28日累计降水量实况图 / 图片来源:中央气象台
水从自然来,又复归于自然,而期间与人相联系的过程,既有始料不及的灾害,也有人为减轻灾害所做的努力。这更使我们产生关于防洪体系、关于人类活动如何与自然相适应和协调的思考。
目前,海河流域行洪已经进入下半程。据“海河水利”8月8日发布,本次洪涝中水情最为汹涌的子牙河、永定河、大清河,洪峰已进入天津境内,正陆续排入大海。
8月9日,北京市防汛救灾工作情况新闻发布会通报,此次洪涝灾害共造成近129万人受灾。此前,新华社8月5日报道,受强降雨影响,河北省已有98个县区883个乡镇遭受洪涝灾害,受灾人口222.29万人。
面临灾害,“减轻损失”是人类无可奈何又竭尽全力追求的目标。当洪涝已发生一周有余,我们不妨回顾:这场洪涝是如何发生的?面对下一次灾害,我们如何才能做得更好?
水从天上来
台风“杜苏芮”,在7月28日9时于福建省晋江市沿海登陆。当日,“杜苏芮强得离谱,路径妖得要命”登上热搜。
来到陆地的“杜苏芮”,其移动路径受大气气团和地形共同影响。每年7至8月,副热带高气压带移动至北纬25~30°,即我国江浙、湘赣一带。“杜苏芮”登陆后,将“副高”向北方挤压,也在后者西侧南风气流的引导下一路北上,并在与“副高”交汇处形成一股“急流”,正是这股“急流”源源不断地将大量水汽从海面输送到陆地。
华北平原的西北部是太行山和燕山山脉,东南侧面向海洋,这一特殊的地形,使“杜苏芮”急流深入华北地区后被迫抬升,水汽在高空冷凝形成降雨。
与此同时,中央气象台7月31日消息称,新的台风“卡努”向东海移动,两大台风的水汽接踵而至,并在北侧“副高”的阻拦下,长期阻滞在京津冀地区,导致此次强降水。
7月28日至8月2日,京津冀极端强降水成因示意图 / 图源:中央气象台
因而,本次降雨的中心区域位于太行山东侧沿线,由南向北为邢台东部、石家庄东部到保定,最后到北京西南部一带。
自7月29日20时开始,北京市门头沟、房山、昌平、延庆等区遭遇强降雨。据媒体报道,7月30日15时,房山区周口店北下寺村沟道涨水明显,发生山洪。
几乎同一时间,门头沟区妙峰山镇水峪嘴村山体塌陷,景区内的博物馆被淹,树木连片折断,柏油马路断裂。
北京市气象台原高级工程师张明英对媒体介绍,房山区与门头沟区的山脉呈东北-西南走向,此轮降雨中,东风、东南风显著,与山脉走向垂直交叉,充沛的水汽受到地势影响抬升,造成这两个区的降雨量最大。
京西山脉所涵育的,自上而下正是永定河、大石河(拒马河支流)与拒马河(大清河支流)3条主要河流。
在永定河上,官厅水库设计库容达41.6亿立方米,然而,此次降水雨量爆发点集中在水库下游的峡谷区,水库难以发挥调蓄作用。
而拒马河,由于常年水量较小,干流上并无水库,大石河也仅有一些小水库。
由于山区坡度陡,切割深,且无水库拦截,雨量较大时,山洪在河谷中迅速汇集,从山地直泻平原地区,门头沟就恰好处在洪水下泄的通道位置。
7月29日至7月31日,北京市降水量分布图 / 图源:气象北京
河流洪峰有多大?7月31日11时,永定河系、大清河系水文站流量分别涨至622立方米/秒和1610立方米/秒,编号为“永定河2023年第1号洪水”和“大清河2023年第1号洪水”。
7月31日晚,央视报道,拒马河洪峰流量达到了4020立方米/秒;大石河漫堤时流量3100立方米/秒,为五十年一遇。
此次洪峰不仅流量大,更关键的是上涨速度快。8月5日,永定河管理处主任陶海军告诉媒体,“测量水位用的水尺(显示),1分钟内水位升高3厘米,甚至有段时间1分钟内升高10厘米。”永定河洪峰从2000立方米/秒到4649立方米/秒仅用了1个半小时。
随着多条河流洪峰同时聚集,下游承担巨大压力。
河北涿州位于太行山山洪冲积扇地带,地势低洼,拒马河、大石河、小清河交汇于此,永定河亦从涿州东部流经。一组值得注意的数据是,从太行山到涿州市区,30 公里内,海拔从 1500 米急剧下降到 20 米;而从涿州到海边,160公里的距离内,海拔才从20米降至0米。这造成了,山洪来得猛,又排得慢,极易漫溢至陆地形成洪涝。
涿州地势低洼,河网密集
8月2日晚,河北省水利厅副厅长李娜在接受央视《新闻1+1》采访时介绍,此次涿州自身降雨量极大,全市平均降雨量为398毫米;同时多股河流汇入,北拒马河上游来水最大洪峰达到了4500立方米/秒,琉璃河、小清河来水也超过了3000立方米/秒,造成“水漫涿州”。
公众号“地理公社”分析,北拒马河与大石河洪峰叠加达7500立方米/秒以上,洪峰高峰时,涿州境内河道流量是黄河干流的7倍,超过金沙江干流。这对于河道流量素来较小的华北平原是无法承受的。
8月5日,海河水利委员会水文局情报预报处副处长杨邦表示,此次海河流域大洪水是1963年以来最大的一次洪水。流域总面积32万平方公里,全流域降水过程形成的平均高度是135毫米,水量达432亿立方米。考虑到海河年平均降雨量是525毫米,此次降雨相当于流域全年降雨的1/4。
洪水的出路
在洪峰到来前,京津冀已做出相应部署。7月29日15时,水利部海河水利委员会(以下简称“水利部海委”)向北京、天津、河北等六省市下发《海委关于做好河道闸坝调度的通知》,要求各省市抓紧调度闸坝预泄,为河道大流量行洪做好准备。
中国科学院地理科学与资源研究所研究员贾绍凤接受采访时说,我国的防洪体系可概括为“上拦、下排、中间蓄滞”。上游修建水库拦住洪水,下游加固堤防、疏浚河道注重加速排水入海,中间河道洪水万一超出河堤防洪能力,为了保险,就要分洪进入蓄滞洪区。
2023年,海河流域 ,受灾的村庄,蓄滞洪区启用
在防洪体系中,水库是“第一道关卡”。为应对持续强降雨及上游河道来水的增多,水库必须提前腾出库容,发挥拦蓄功能,尽量减低对下游河道的影响。
7月29日19时,北京市防汛指挥部启动全市防汛红色(一级)预警。7月31日洪峰形成后,北京市第一次动用了1998年建成的永定河滞洪水库蓄洪。当地媒体报道,截至8月1日8时,大宁水库和滞洪水库已分蓄洪水7500万立方米,最大限度发挥了蓄洪调峰作用。
据新京报报道,截至8月1日8时,北京市大中型水库蓄水量37.12亿立方米,较雨前增加蓄水量1.39亿立方米。央广网8月2日报道,据河北省水利厅消息,河北省大中型水库蓄水量44.63亿立方米,拦蓄洪水近30亿立方米。
而当汛期河流、湖泊水位持续上涨,将严重威胁堤防安全时,则对洪水进行有计划地分泄,以减低洪水对河道两岸堤坝的压力。
本次海河流域大洪水中,水情最为严重的三个水系自南向北分别为子牙河、大清河、永定河水系。其中子牙河主要流经河北南部,离北京较远,大清河与永定河主要流经北京、河北区域,为本次防洪的重点。
结合河流水情与上游来水情况,新华社8月1日报道,自7月30日起,河北省陆续启用7处蓄滞洪区,分别为宁晋泊和大陆泽蓄滞洪区,小清河分洪区,兰沟洼蓄滞洪区,东淀蓄滞洪区,献县泛区,以及永定河泛区。
其中,小清河与兰沟洼分洪区位于涿州周围,用于大清河水系防洪。它们将白沟河、南拒马河的来水通过雄安的新盖房分洪道汇入东淀,再通过东淀蓄滞洪区经过天津独流减河,最后汇集到渤海。
而永定河泛区则用于调蓄永定河洪水,洪水流入泛区后,经屈家店枢纽退入下游的永定新河,从北塘入海。
8月1日,随着华北强降雨过程接近尾声,海河流域防洪进入洪水演进关键期。下游天津地区如何平稳保障洪水入海成为焦点。
水利部海委水旱灾害防御处处长杨志刚在接受采访时介绍,整个海河流域呈扇形,西高东低,西边的山脉支流众多,构成“扇面”,然后慢慢汇聚到“扇柄”。这里的“扇柄”,指的就是支流汇集后的干流海河。也因此,作为海河入海口的天津,素有“九河下梢”之名。
在上述蓄滞洪区中,东淀蓄滞洪区与永定河泛区,就分别是大清河与永定河在天津入海前实现洪水调蓄的“最后一站”。
“水进了平原以后,流速就变得很慢,通过调蓄洪水,可以减轻下游天津的压力。此外,河北境内的部分河流已经开辟了新的入海通道,并不是只能走天津了。”中国水利水电科学研究院原副总工程师、防洪减灾研究所原所长程晓陶对新京智库指出。
程晓陶所提到的人工入海通道,来自于20世纪华北地区展开的“根治海河”运动。由于海河流域山区与平原过渡带短,汇流时间短,造成的洪水非常急,天津曾饱受洪涝侵扰。1965至1973年,经过将近20年的水利建设,海河五大水系全部开辟了单独的人工入海通道,包括永定新河、独流减河、子牙新河等,解决了海河的洪水出路问题。
天津:永定新河防潮闸开闸泄洪
8月1日,永定河洪水水头到达天津,永定河泛区天津境内水位持续上涨。“此次永定河洪水的总体水量在2亿立方米。由于永定河泛区面积比较大,洪水在泛区内慢慢衰退,总体而言,永定河洪水可控,行洪安全。”8月4日,杨志刚在上述采访中表示。
杨志刚还指出,目前天津盯防的关键是大清河的洪水。经预测,总共至少10亿立方米的水将进入东淀蓄滞洪区。
水利部海委公众号“海河水利”发布,截至8月7日8时,永定河泛区洪水通过永定新河汇入渤海。子牙河系洪水正通过子牙新河入海。大清河东淀蓄滞洪区滞洪水量达到8.40亿立方米,目前洪水水头已进入独流减河(大清河入海通道)。
“如果不再降雨的话,大清河东淀洪水需要2个月以上才能消退。永定河虽然水量相比大清河少,但是蓄滞洪区主河槽过流能力有限,预计也需要两周以上的时间。”8月4日,海委水文局情报预报处副处长杨邦在接受津云新闻采访时介绍。
最后一道防线
7月30日至8月2日,河北先后启用大陆泽、宁晋泊、兰沟洼在内的7处蓄滞洪区。根据《国家蓄滞洪区修订名录》,我国共有国家蓄滞洪区98处,海河流域有28处,其中北京市1处,天津市13处,河北省13处。
在防洪工程中,蓄滞洪区与水库、河道及堤防等都承担防控洪水的功能。根据“中国水利”官微介绍,洪水来袭,首先是利用堤防和河道泄洪,运用水库拦蓄洪水,如果仍然不能够控制洪水,蓄滞洪区才开始启用。蓄滞洪区往往是确保流域防洪安全的“底牌”。
同样是暴雨,在2021年河南的“7·20”洪灾中,海河流域也曾启用过蓄滞洪区,位于河南省卫河水系的9大蓄滞洪区一共启用了8个。
2021年7月21日,河南平顶山,鲁山昭平湖水库开闸泄洪。
何时启用蓄滞洪区,这背后有着一套规定的流程。
从这次京津冀暴雨来看,8月3日,海河流域被判定为发生流域性大洪水。水利部2021年印发的《全国流域性洪水划分规定(试行)》指出,流域性洪水是指洪水来源区覆盖流域全部或大部,干支流洪水遭遇,形成流域较大以上量级的洪水。
按照水利部水旱灾害防御应急响应的四个级别(从低到高: Ⅳ级、Ⅲ级、Ⅱ级和Ⅰ级),倘若出现了“预报七大流域中某一流域可能发生流域性大洪水”与“预报国家防汛抗旱总指挥部调度国家蓄滞洪区”,就可启动Ⅱ级应急响应。随着响应级别的增高,国家蓄滞洪区启用的调度部门级别也会相应越高。
水利部针对京津冀等六省市启动水旱灾害防御Ⅲ级应急响应
对于国家蓄滞洪区,运用几率实际也有较大差别,有的常年使用来应对洪灾,有的则一直准备用于应对超标准洪水。根据公开资料,新中国成立以来,海河流域蓄滞洪区共启用146次,2000年后共启用6次,最近一次则是2021年河南“7·20”暴雨期间。
由于其关键的防洪作用,蓄滞洪区内土地利用、开发和各项建设必须符合防洪的要求,保证蓄滞洪容积,以减少洪灾损失。
《中华人民共和国防洪法》第33条明确规定,在蓄滞洪区内建设非防洪建设项目,应当就洪水对建设项目可能产生的影响和建设项目对防洪可能产生的影响作出评价,编制洪水影响评价报告,提出防御措施。
本次受灾最严重的地区之一北京,就曾在相关文件中进一步规定,禁止在蓄滞洪区分洪口门300米范围内建设妨碍行洪的建筑物和构筑物。
蓄滞洪区内还需调整产业结构,控制人口增长,并有计划地组织人口外迁,有关部门也要对蓄滞洪区内的单位和居民进行防洪教育和避险演习。
水利部等部门2006年发布的《关于加强蓄滞洪区建设与管理的若干意见》明确提出:蓄滞洪区内应积极发展农牧业、林业、水产业等,因地制宜发展第二、三产业,鼓励当地群众外出务工。限制蓄滞洪区内高风险区的经济开发活动,鼓励企业向低风险区转移或向外搬迁。
国家发展和改革委员会2012年发布的《全国蓄滞洪区建设与管理规划》中也提到,轻度风险区可适当放宽限制条件,在符合防洪安全的情况下,适当扶持、发展二、三产业,还可结合当地水土资源优势,积极发展特色观光旅游业等。
本轮京津冀暴雨中,图书出版业库房重镇涿州蒙受巨大损失,中图网称预计至少400多万册书籍报废,业内初步估算受灾总损失已有数亿元。而小清河、兰沟洼蓄滞洪区,正位于涿州。
从水利部海委提供的海河流域蓄滞洪区分布图来看,本次受灾最严重的图书仓储基地北京西南物流中心(涿州园)所在的码头镇并不位于蓄滞洪区以内,但问题是,为何这些“怕水”的图书产业出现在了蓄滞洪区附近?
南风窗此前报道:水淹图书千万册,绝版书也毁了 (点击图片查看)
中国水利水电科学研究院正高级工程师刘家宏向南风窗解释,县级以上城镇属于保护区,一般不会被划为蓄滞洪区,当然也有少数例外,例如湖北省荆州市公安县位于荆江分洪区内,但是为了保护该县城,周边设有堤防设施。根据蓄滞洪区管理办法,在蓄滞洪区内严格控制非防洪建设项目。因此,蓄滞洪区内一般不会出现工业园聚集的情况。
但同时,他也表示,很难简单地用“不合理”来回答诸如涿州图书产业集群出现在蓄滞洪区周边的情况:“在没有遇到这种自然灾害之前,它的存在有其自身的合理性。比如,这个合理性可能体现在它离北京比较近,用地成本较低,当地有比较好的配套产业,等等。”
蓄滞洪区一旦启用,当地居民生活和生产都会受到巨大影响。
天问库房,书淹在水中
国务院2000年颁布的《蓄滞洪区运用补偿暂行办法》和财政部2006年颁布的《国家蓄滞洪区运用财政补偿资金管理规定》都提到,蓄滞洪区内具有常住户口的居民在启用蓄滞洪区后会得到一定补偿。
农作物、专业养殖和经济林水毁损失分别按照蓄滞洪前三年平均年产值的50—70%、40—50%、40—50%补偿;住房按照水毁损失的70%补偿,但只补偿居民住房主体部分的水毁损失;家庭农业生产机械、役畜和家庭主要耐用消费品,按水毁损失的50%补偿,但登记总价值在2000元以下的,按照水毁损失的100%补偿,水毁损失超过2000元不足4000元的,按照2000元补偿。
此次河北省启用的大陆泽、宁晋泊蓄滞洪区建成以来曾有过两次补偿,实际发放资金共计2.07亿元。2021年河南发生暴雨后,相关部门也在当年公开补偿标准,细致到每亩玉米补偿多少,不同家畜每只补偿多少。
本次洪灾中的最新消息是,据公众号“国家金融监督管理总局”8月9日发布,截至8月8日上午10时,河北等16个受灾地区的保险机构赔付金额4.32亿元。其中,保险机构共收到保险报案20.79万件,估损金额71.31亿元,目前已赔付案件6.86万件。
缺水的思维定势
“这次洪水,人是很难挡住的。”刘家宏说。
永定河变“无定河”,不少媒体称本次洪水为“百年一遇”。在水文领域中,如某个量级的洪水在很长时期内平均每百年出现一次,则称为百年一遇洪水。需要明确的是,百年一遇洪水并非每隔100年就会发生一次。
蓄洪区周边区域的建设,往往需要综合考虑过去几十年,乃至上百年内的历史洪水记录和水文序列值进行规划,而本次京津冀地区的极端降雨,已经超过了北京有仪器监测记录140年以来的最大降雨量。正因为本次京津冀地区降水量十分罕见,洪水已经超出了防洪工程的防御标准,才出现了河洪漫溢等现象。
2023年8月1日,北京,丰台区小清河桥被暴雨冲垮,一辆车被留在桥上。
除了人力很难改变的自然因素,刘家宏也特别提到,近些年来北方地区以干旱缺水为主,地方政府在防洪建设的投资可能有限,导致一些中小河流的行洪功能难以正常发挥。
例如涿州,市内有永定河、白沟河、北拒马河等6条河流经过,主城区靠近北拒马河,学者周丹等在2021年的一项研究中将其称为一座“不设防的城市”。也有学者认为,涿州城区的防洪工程主要由西侧北拒马河南支右堤与北侧的北拒马河右堤组成,由于堤防高程不足,会出现洪水漫过堤防淹没涿州城区的情况。
河海大学教授方国华在2008年的一项研究中指出,一些城市的防洪标准滞后于自身快速增长的社会经济需求,特别是在遭遇大洪水时,由于城市规模扩大,经济体量增长,损失也在成倍增加。加之国内部分城市管网配套设施落后,建设年代久远、排放能力不够、排水标准较低,面对潜在的洪涝风险更是雪上加霜。
刘家宏也强调,我国一些中小城市防洪标准偏低,随着城镇经济社会的发展,承灾体的暴露度增加,这些城市的边界可能延伸到了蓄滞洪区边缘等风险区域,因而存在一定的受灾风险。
但是,一味地提高城市的防洪标准并不是最佳选择。在决策过程中,还要综合考虑防洪工程的投资与减灾效益的比值,以及工程运行的年限。“比如修建一个300年一遇的防洪泵站,假如这个泵站的寿命是100年;如果它的寿命到期了,依旧遇不上一次300年一遇的洪水,这就意味着大量的投资难以发挥应有的减灾效益,从性价比上分析就不合适。”
防洪泵站
胡畔等人曾在相关研究中对1984~2007年间的中国暴雨洪涝灾情进行统计分析,结果发现,虽然长江流域、珠江流域以及东南沿海地区的洪涝频次明显增加,但受灾人口死亡率却呈现下降趋势;而西北地区因灾死亡人数和人口受灾率、经济损失等都在增加。
也就是说,虽然南方地区的洪涝灾害频率在增加,但由于防洪减灾工作得到重视,能够在一定程度上避免了人员伤亡和财产损失。与之相对,西北地区在1990年代后经历了快速城市化的过程,但受气候和历史等因素影响,在城市发展过程中并没有充分考虑暴雨洪水灾害的影响,导致在应对时缺乏经验和准备。
该研究从侧面反映出——
在气候变暖以及极端天气频发的背景下,面对有可能越来越频繁的洪涝灾害,北方地区的旱区思维亟需转变。
水利部海委在2010年颁布的《海河流域蓄滞洪区建设与管理规划》明确规定,涿州市城区防洪标准为50年一遇。
河北涿州救援力量已赶到 橡皮艇川流不息不断救出被困人员
“以前华北地区面临的更多是缺水,可能防洪工程在城市建设投资的优先顺序中处于比较靠后的位置。由于投入不足,涿州可能也没有达到预防50年一遇洪水的标准。一些中小城市的防洪达标情况不容乐观,尤其是对于北方城市来说,这是一个普遍的现象。”刘家宏表示。
继2021年河南“7·20”特大暴雨之后,本次京津冀洪涝灾害再一次为我们敲响了警钟:从未来的统筹发展和城市安全角度出发,城市的高质量发展需要更加重视洪涝等风险的管理,水利专业人士要更多参与到城市规划的前端。据刘家宏介绍,近些年来,许多城市在城市总体规划方面已经不断强调水利专业人员的参与度。
近日,受“杜苏芮”残余水汽持续北上影响,为吉林、黑龙江带去入汛以来最强降水过程。据中国天气网报道,8月10至12日,受西风槽和台风“卡努”的共同影响,东北地区东部和北部又将有大雨或暴雨,局地大暴雨。
面对台风“卡努”可能带来的影响,刘家宏也提出了水利部在雨水情监测预报方面的“三道防线”:一是,从气象层面通过卫星雷达做好降水监测和灾害天气预报;二是,在降雨过程开始后,依靠雨量站的监测数据进行径流和洪水过程预报,通过阈值分析制定应急方案;三是,通过水文站网实时监测江河、湖泊、水库的水位、流量等水文要素,依托数字孪生流域平台推演洪水的发展过程,明确哪些地方可能会被淹没,及早地制定必要的撤离方案以减少人员伤亡和财产损失。
值得关注的是,在本轮华北暴雨中,从7月29日8时到30日20时,36小时内河北石家庄、邢台局部地区降雨量达500~630毫米,其中最大累计降雨量出现在河北邢台临城县,达814毫米。
考虑到太行山雨极(年降雨量最大处)年均降雨量为700毫米,河北临城在一天半内下了一年的雨量。
然而,临城县的受灾程度却远低于门头沟、涿州等地。山洪肆虐下,全县8个乡镇220个村19.9万人无一伤亡。
根据“临城发布”,临城县充分吸取2016年7月华北大暴雨的经验教训,重新加固护村坝,在今年汛期来临前,又对梁家庄村所在的“槐河蝎子沟段”主河道进行加深加宽,最大程度上减小了洪水可能造成的损失。
2023年8月2日,河北保定,救援人员救出涿州被困群众
在自然灾害面前,人类总是显得渺小。当极端天气成为常态,以前我们认为百年一遇、千年一遇的自然灾难,未来极可能会以更高频率发生。在难以改变的自然环境下,不断优化防洪体系建设、完善灾害预警及应急管理机制,一直是人类面临灾害时最优的出路。
而这条路,我们还要花很长时间去走。
文中配图部分来源于视觉中国,部分来源于网络
编辑 | 向由
排版 | 风间
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