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洪水的故事

每年7-8月份,长江中下游的防洪汛期如期而至。2020年也不例外,各地水旱灾害防御应急响应级别正在不断提升:重庆、武汉、南昌等地都在不断出现超警戒线以上洪水,中下游各大湖泊也险情不断:鄱阳湖告急、洞庭湖告急、太湖也告急了……。

这不禁让人想起了1998年的长江全流域的洪水,自那时起,各方也开始在流域层面思考人与水的关系。国务院颁布的根治长江水患32字方针:“封山育林、退耕还林;退田还湖、平垸行洪;以工代赈、移民建镇;加固干堤、疏浚河道。”

1998年洪水之后,WWF也开始在流域层面思考生命长江的保护,特别是在湿地保护、江湖连通、生态调度、流域综合管理政策倡导等方面持续发力,希望与政府、企业、公众一起能够重塑长江作为一条“生命之河”的活力。

 

01

从神话中对洪水恐惧,到古人治水并学会洪水共处,到现代人对洪水的管理

大洪水在全世界许多文化和民族都流传着各种传说,两河流域的美索不达米亚、恒河流域的古印度、黄河流域的华夏文明等都有不同时间出现的超级洪水的传说。其中最著名的莫过于圣经中记载的躲入“诺亚方舟”才能逃过的洪水,及中国历史记载的大禹治水时期的洪水。

除了神话中的躲避洪水和治理洪水,在有文献记载的古人治理洪水历史中,人们也发现洪水在为人类创造利益,如富含泥沙的洪水流经洪泛区,为农业带来了肥沃的土地,为动物提供了栖息地,游牧时期的人类学会顺应偶尔发生的洪水。

随着人口数量的不断增长,越来越多的人开始在洪泛区内永久定居了,并开始建立城市和集市,这时候洪水对人类的负面作用便开始显现,于是人类开始逐步采取措施,削减洪水的影响。

起初所采取的措施极为简单,仅限于调整生活方式。随着洪泛区人口的增长和经济的不断发展,人类开始采取工程措施将洪水阻挡于居住区之外。但这些措施通常难以维护,而且总是会有更大的洪水摧毁这些工程。千百年之后的今天,这些挑战依然存在。

洪水管理实践的历史演变图(图:《现代洪水风险管理》,李原园等著)

从人类应对洪水最早的历史记录,直到20世纪后期,削减洪水影响的主要途径仍是试图控制洪水。人类修建堤防、泄洪渠道、大坝以及其他工程,控制由大暴雨和潮汐顶托引起的河道水位上升。

20世纪中叶,出现了一种新的方法,即通过采用工程和非工程措施,在预防洪水的同时减轻洪水带来的灾害。随着这个时期的人口增长和社会发展,洪灾损失持续上升,同时优化防洪投资的呼声也越发强烈。这时便需要一种新的理念,它不仅能够识别出社会所面临的灾害和后果,同时也能评估出所面临风险的严重程度。

目前,这一新的理念,即洪水风险管理理念仍在不断完善,但在短短不到30年的时间内,这一理念已经被广泛接受,成为应对洪水风险 (世界面临的最大挑战之一)的合理途径。

 

02

气候变化与洪水的故事

洪水的发生与气候变化密不可分,一万多年前,地球开始从第四季冰川走出进入气候温暖的全新世以来,世界各地冰川逐渐融化,气候转暖,冰河大量融化泛滥,而且早期几千年经常还伴随大雨滂沱,导致海平面上升了一百多米。在人类从漫长的新石器时期走向农耕社会时,面临的第一个挑战就是洪水。

据《科学》杂志报道,中国历史的大禹治水期间发生的特大洪水是可能真实的,经过调查和研究,中国古代曾经发生过大洪水的说法是正确的。在世界范围内,这算是最可怕的洪灾之一,其规模在近一万年来是极为罕见的。

谈气候变化之前,我们首先要了解什么是气候变化,它与天气变化有何不同。马克·吐温曾说过:气候是一直持续不断的,而天气仅能延续几天的时间;而另一位作家海因莱因也说到:气候是你所能期待的,而天气是你所能感受的。这些描述都是文学的语言,那么科学语言是如何描述的呢?最简单的说,天气是指特定时间大气的活动情况;气候则是对月、季或年时间尺度上大气状况的一种估计,是对多年观察的统计结果。

 

气候变化的三种模式 ©️IPCC(2001)

 


不同气候变化模式下引起“干旱-洪涝”的震荡幅度大小不一

 

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)在2018年发布的特别报告中提出警告,全球温度已高于工业化前水平1.5°C,全球升温会导致极端天气和气候事件的频率和强度增加。

全球气候变暖,从而使得地表蒸发加剧、水循环加快,大气持有水的能力增加。根据科学研究,地表温度每升高1°C,空气中就会增加大约7%的额外水蒸气,这会导致降水强度、持续时间、频率等都会不同程度增加。

2019年《中国气候变化蓝皮书》也指出,过去50多年,中国极端日降水量事件的频次呈增加趋势,气候风险指数总体也呈升高趋势;干旱和洪水等与气候有关的灾害的发生也有所增加,而且其幅度还在扩大。气候变化使得我们经常听到的“百年一遇”的洪水似乎不再那么难得一见了。

 

03

人类活动与气候变化双重压力下的科学防洪治水

当然,气候变化不是洪水产生的唯一因素,人类活动的影响也不容小觑,如一些不合理的堤坝对河湖生态系统的结构破坏、不科学的排水系统设计以及过度城市化及大规模的农业开发导致的土地覆盖的变化。

城市化过程会产生大面积的硬质不透水下垫面,如道路,房屋、停车场等,短时间的降水会超过城市管道的负荷,从而导致城市洪水泛滥;无序的农业或林业开发,也使得水土流失,土壤侵蚀使得水库和湖泊泥沙淤积,致使河床抬高,水位升高;过度放牧、围湖造田等活动使得草原和湿地的破坏与退化,地下贮水能力严重下降,也会削弱生态系统蓄洪防涝的能力;在河流上游地区滥砍滥伐造成水土流失,使山坡丧失蓄水固土能力,诱发特大洪灾。

国内外治水实践以及防洪减灾策略的发展与演变历程,有许多共同之处,都经历了以修建水库、构筑堤防、整治河道、设置滞洪区、开辟泄洪道等各种工程措施以图控制洪水、减轻洪水灾害的历史阶段。随着治水实践的深入和对洪水及其灾害成因认知水平的提高,人们逐渐认识到再高标准的防洪工程仍会面临失事的风险,反思以 “控制洪水”为目标的工程防洪减灾策略的局限性,开始理性地寻求更为科学合理的防洪减灾方略,逐步形成了以在控制洪水的基础上,加强对人类自身行为、活动的规范约束,给洪水以出路,平衡协调人水关系的治水思路。

2003年,水利部针对我国新时期经济社会的快速发展和新时期防洪形势的深刻变化,提出了“防洪要从控制洪水,向洪水管理转变”、“抗旱工作要从以农业抗旱为主向城乡生活、生产和生态的全面抗旱转变”的两大战略转变,开始了中国新时期防洪方略革新和治水思路的调整,把以适度承担洪水风险、人与洪水和谐共处为核心思想的治水理念贯彻到实际工作中。通过实施洪水风险管理,克服单纯控制洪水的缺陷和不足,建立综合防洪减灾体系,化解和合理承受洪水风险,实现资源、生态、环境相互协调发展,支撑经济社会可持续发展的目标。


洪水风险管理规划与国家水资源总体规划、 流域水资源总体规划的关系图

(图片:《现代洪水风险管理》,李原园等著)

 

中国是洪涝灾害频繁而又严重的国家,同时又是土地资源匮乏,人水关系十分复杂的国家,实施洪水风险管理尤为迫切和重要。

当前,中国正处于从控制洪水向洪水管理转变的重要时期,随着防洪形势的变化以及洪水风险意识的不断增强,对洪水风险管理的思路、方法和技术等各个方面都有了更高要求,需要针对社会经济快速发展阶段所面临的治水新问题,在规划、设计、建设、管理等多个领域,从政策、法规、制度和技术等不同层面有效平衡协调利益与风险,建立和完善防洪减灾风险管理理论体系、技术体系、工程体系等体系以支撑和推进中国洪水风险管理的有效实施。

防洪从控制洪水向洪水管理的战略转变是社会可持续发展阶段的历史必然,先进发达国家已先行一步,有诸多成功经验和有益教训,对中国从实现控制洪水向洪水管理的转变有重要的借鉴和参考价值。

 

04

借古鉴今,道法自然

—— 未来寻求“基于自然的解决方案”

 

几千年前,持续的适应过程使得个人和小团体在集体的努力下得以与洪水和不断变化的海平面和谐相处。人类和自然环境间的亲密关系创造了一个可持续生存的环境,河流继续哺育着大地和人类,有着丰富的鱼类与野生动物。

洪泛区内第一批定居者很快意识到应对偶尔发生的洪水,最好的方法是将其住所建在河岸 (海岸)或洪泛区内的高地上。这些高地通常是自然形成的,比如岩石或者河流泛滥后泥沙沉积形成的高地。但其中一些高地的高度有限,洪水来临时居民仍然无法进行日常活动。因此居民需要暂时前往洪泛区外更高的地方,直至洪水退去。

某些情况下,由于高地距离较远,居民便垫高房屋让洪水从底部流过,这样居民就可以正常生活了。荷兰的沿海地带 (泽兰省、弗里斯兰省和格罗宁根省)、丹麦南部和德国在洪泛区内修建了人工土墩(即所谓的“龟形土墩”)。这些土墩在洪水期便成了安全的避难所。历史上,一些弗里斯兰居民根据观测到的海平面高度,在洪泛区内修建了高出洪平原15米左右的人工土墩。

无独有偶,北美洲也有证据表明,早在公元前100年,人们就曾在洪泛区内修建过大型土墩,尤其是在密西西比河流域。这种土墩平时只是举办仪式的场所,洪水期间则可以作为避难所。这一龟形建筑的时期可追溯到公元前500年以前, 并一直作为主要的洪水风险管理方法,直到1200年用堤坝保护低洼地域这一方法被广泛使用。

随着人口的增长, 人类开始在更大的村庄、城镇和城市里聚居,粮食生产需求日益增加。由于作物种植和居民增多,洪泛区变得更加拥挤,无法承受周期性的洪水入侵。过去洪水只会对生活造成一些不便,但现在却成为社会的一大挑战。但由于洪水也为人类带来巨大效益,所以人类仍然使用洪泛区,如古埃及的农业和灌溉。

尼罗河对早期埃及文明的重要性不言而喻, 尼罗河两岸成熟的灌溉系统便是很好的佐证。这些灌溉工程的主要作用是引水灌溉,但其中很多兼有排泄尼罗河洪水的作用。政府部门负责招募劳工,进行灌溉系统的建设,并且开展科学研究以便更好地了解洪水和干旱的发生规律及特点。

同一时期,在美索不达米亚、巴基斯坦和印度北部,发生着同样的事情,目的都是为了保障人口增长带来的用水需求,适当时候也会尝试利用灌溉工程来削减周期性的洪水。

比如在很多情况下,尼罗河两岸修建了小型的堤防来保护农作物和人口聚居地。但很快人们便意识到,堤防需要进行充分地维护以防止其快速老化。

此外,泥沙管理也很重要,这直接关系到渠道的过水能力和洪泛区营养沉积物的供应。预防洪水和保持自然泥沙状态之间矛盾的协调问题从此便成为了一个永久的挑战。

河流不是水渠,它蜿蜒曲折有自己的生命节奏 ©️WWF

 

现在虽然科技日益发达,但人类面临的威胁也越来越大:气候变化、生物多样性丧失、食物短缺等等。

回顾古人的做法,我们发现其充满了生态智慧:不管是4000年前中国古人——大禹“治水”时采用“疏”的策略(疏通河道,拓宽峡口,让洪水能更快的通),还是古代荷兰人“避水”修筑的“龟形土墩”及古埃及在河泛平原“利水”而建的灌溉系统,都是在学会与水和谐相处,给水以空间,给水以出路。

这些基于自然的解决之道(nature based solution)正是我们解决目前几大危机的良方,在应对洪水风险的同时,提高气候应对的韧性、为生物多样性提供更大的栖息地,也为依水而居的社区提供天然的食物……

古人这些与水相处之道,对今天我们的水资源管理,特别是未来应对洪水管理可以提供非常有价值的借鉴。

由于全球人口不断增长,在河流两岸,包括一些蓄滞洪区也经常住满常住居民,在这些地区,修筑一定的大堤是维护这些居民生命财产安全的重要保障,但如果考虑河流/湖泊自身的水文特征、洪泛平原的湿地生态系统特点及生态服务功能、防洪的特殊要求等要素,如何优化大堤的修建,在哪里修,以及修好大堤之后如何管理蓄滞洪区是一个值得深入研究的重大课题。目前国际上也有不少国家,如荷兰、英国、南非等已开展了这方面的实践。

2020年原本会召开多个与自然和环境相关的全球会议,因新冠疫情顺延至2021举行。因此,全球政府部门有诸多机会来评估生物多样性及生态系统的现状及人类如何应对生物多样性丧失、生态系统退化及气候变化的政策。

WWF作为全球最大的非政府环保组织之一,也在思考并探索“人与自然和谐新共识”(New Deal for Nature and People),“给水以空间”不仅仅是一种洪水管理的新思路,也是生物多样性修复和管理的新模式,我们希望这种新的思路和模式能在昆明的《生物多样性公约》第15次缔约方大会、武汉举行的《国际湿地公约》第14次缔约方大会上,能推动各界达成相关协议,共同实现“人与自然和谐新共识”。


本文作者 任文伟

WWF北京代表处淡水项目主任。2000年毕业于复旦大学,获生态学博士学位。2001~2003年于东京大学从事博士后研究。发表专著6部,论文40余篇。



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