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防洪观念的变迁

时间:2023-10-10 百科知识 版权反馈
【摘要】:在地震频发的东汉时期,工匠们完善了适于防震的木结构技术,使之“以柔克刚”,这正是工程适灾设计思想的重要体现。对于自然洪水灾害,都江堰人并不强调将其完全置于控制之下。

七、防洪观念的变迁

1.防灾从来不是一个单纯的技术问题

灾害是一种超过社会正常承受能力、作用于人类社会的破坏,是人居环境中极端不利因素之一,其严重影响与制约着人类的生存与发展。“5.12”汶川大地震又一次提醒我们:人类对一些重大灾害的预报与抵抗依然无能为力。我们能做的,只能是未雨绸缪,通过各种措施和手段提早防范,从而将灾害的损失降到最低。可是,如果换一个角度,我们会发现,如何防灾从来就不是一个单纯的技术问题。以洪水为例,怎样防范洪水从来就不仅仅是一个水利学或工程技术学的问题,它往往与人们对待洪水的认知观念以及时代精神紧密地结合在一起。可以说,有什么样的认知观念,就有怎样的防洪举措;有什么样的时代精神,往往便有怎样的治水方略。

2.观念一:躲避——生产力与科技水平低下时的被动策略

在人类文明形成的早期,由于生产力以及技术水平的低下,在大的洪水灾害面前,人们只能避自然之害,趋自然之利,在来回迁徙、躲避之中获得生命与财产的安全。在黄河流域以及尼罗河流域,生长于斯的人类先民们都经历了如此的生活方式,水来人退,水退人进。在较小的人口规模以及较低的资源消耗基础之上,人类与自然生态之间长时间保持着稳定的动态平衡。

人类生存与发展的历史,也是一部与洪水相抗衡的历史。面对灾害的发生,在人类社会的早期,人们往往如临大敌,有时候尽管付出了巨大代价,却依然无法躲避灾害的发生,自然之力所拥有的能量远超过他们的想象,于是,江河湖海往往被神秘化、甚至妖魔化起来,迫使人们去为之祈祷、供奉、遵从或者畏惧。

3.观念二:适应——生产力与科技水平获得一定发展之下的主动应对策略

随着科学技术的发展和人类对自然规律认识的深入,面对自然灾害,人们从最初的消极躲避逐渐转向积极抵抗与预防。从传统聚落的发展与演变过程中,我们可以发现许多人们如何在极为不利、甚至于恶劣的环境下,取自然之利,避自然之害,巧妙地借自然之道消灾、减灾,营建与自然环境相和谐共处的居所。在与灾害长期的斗争中,人们总结出一系列的经验,例如:防洪的“防、导、蓄、高、坚、迁”六字方略1;防火的“围、隔、封、包、非燃、排烟、疏散、避难、救护、控制起因”2等技术措施;防震设计中的“择基址、稳态形体、以柔克刚、刚柔相济”3;防风则采用从规划选址、组群布局、建筑形式到结构、材料等一系列对策4。这些措施经过长期实践的检验,具有十分明显的作用。仔细分析这些措施,我们会发现它们大多具有一种通过顺应事物的原本规律来消灾减灾的手段,显示出一种“适灾”的思想。

其实,“适灾”的规划设计思想可以源自我国历史上“兼重天人”的哲学思想和成功的防灾实践。上古时期的大禹治水,“决九川距四海”,通过“损”与“益”的权衡,以尽可能减少灾害造成的损失,这里所体现的就是一种适灾的思想。在地震频发的东汉时期,工匠们完善了适于防震的木结构技术,使之“以柔克刚”,这正是工程适灾设计思想的重要体现。我国古代城市建设中,从选址规划、工程设施、建筑群体与单体,一直到构造设计,都具有显著的整体性与一致性,形成具备相当御灾能力的系统,反映出一种系统适灾的思想。

在规划设计实践中,“建筑适灾”的概念最早是由华南理工大学的郑力鹏先生明确提出来的。与工程措施减灾设计相比,适灾规划设计有这样几个特点:首先,在指导思想上,前者重在改造自然、创造出安全的人居环境;而后者重在顺应自然,避免灾害环境的危害。其二,在方法上,前者重在改变灾害环境(如兴建堤坝等)和提高工程结构抗灾能力(如抗震、抗风设计等),都是在确定的灾度和可靠度指标下进行的;而后者是通过规划(如选址与布局等)和建筑设计(如形体设计与组合等),以避免或减轻灾害环境的不利影响,并为工程结构减灾设计提供有利的先决条件。其三,就研究的对象而言,前者主要针对灾害环境和工程结构本身;后者主要针对城市与建筑的各功能系统及其与灾害环境的关系5

4.观念三:利与导——对自然适度控制与巧妙利用的都江堰经验

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都江堰

都江堰工程位于四川都江堰市城区西北的岷江河上,公元前256年由秦国蜀郡太守李冰主持修建。岷江年均流量约达150×108m3,每年约有4000×104t的沙石冲泻而下,洪灾和特大洪灾时有发生。然而,2200多年以来,都江堰经受了严峻地考验,不废不衰,青春常在。都江堰成功的秘诀是神奇的三大工程:“鱼嘴”、“宝瓶口”和“飞沙堰”。“鱼嘴”是分水堤,长约3000m,最宽处约300m,滔滔岷江在此一分为二,外江排涝,内江灌溉,并且实行四六分水(巧妙利用内外江宽度和深度的不同,实行丰水季节内江分水四成,外江六成,枯水季节则倒过来。同时,利用水的环流原理,把沙石排入外江),这样就保证提供了一个相对稳定而且少沙石的灌溉水源。“宝瓶口”置于内江总干渠的前端,紧扼内江的咽喉,通过观察刻在石壁上的水位“水则”,实行限量进水,同时使多余的水进入溢洪道。“飞沙堰”是长约180m,高2m的低堰,古时由笼石砌筑而成,当水位超过水则警戒线时,洪水则翻越或冲溃堤堰直接进入溢洪道,同时把江中90%以上的沙石排走。这三大工程相辅相成,相互配合,巧借自然之力,共同完成自动引水分流、自动调控两江流量以及自动防洪排沙的作用,从而使得都江堰内江灌溉区“水小不缺,水大不淹”。

都江堰几千年来能持续良性运行的关键在于以下几点:

①充分体现了古代城市防洪治水的方略。人们在长期维护都江堰的过程中,探索总结出了“因势利导,因时制宜”等一套行之有效的治水经验。其核心就是“利”和“导”,而不是简单的“防”与“堵”,所以千百年来,都江堰的修建与运行没有对附近的人居环境和生态产生任何负面影响。

②摆正人与自然的关系,不求完全控制自然。对于自然洪水灾害,都江堰人并不强调将其完全置于控制之下。“深淘滩,低作堰”的六字诀就是这一思想的集中体现。面对特大洪水,当“鱼嘴”和“宝瓶口”均不能完成分洪的情况下,则有意让笼石砌筑的低堰——“飞沙堰”溃决,从而使洪水迅速溢入外江。这是一种花费少量代价、牺牲局部利益而保全整个灌溉工程安全运行的极其智慧的做法。

③巧借自然之力。都江堰的建设者深入研究并充分利用了水流及泥沙的特性,所以能巧妙地借自然力量,用看似简单却极其有效的方法实现了分水、排沙、去淤、防涝的功能,堪称“生态工程”的典范,这对于我们今天人居环境的建设依然有着极大的启发意义。

当然,今日的都江堰也早已不完全是2200多年前由李冰所修建的都江堰,它是无数代后人不断修缮维护的结果。幸运的是,在这次大地震中,都江堰经受住了严峻的考验。在地震之后的几天,由建设部组织的专家现场会诊后认为:地震虽然造成了都江堰水利枢纽鱼嘴部位出现裂缝,外江闸管理房和备用发电机房坍塌,但水利工程本身并无大恙,依然可以安全运行。诚然,正如有些文章6认为:我们没必要因此而将都江堰工程有意无意地神化起来。因为其工程本身低矮敦实,加上比较简单的构造,就使之具备了较强的抗震能力。但是,在巨大灾害中其有限的损失在很大程度上是否也归功于“利与导”和对自然控制的“适度”与“节制”的观点呢?

5.观念四:防与堵——黄河灾难的根源,也是人定胜天豪情壮志下的时代选择与必然结果

古时的黄河在穿越了山西、陕西境内的崇山峻岭,一跃进入河南东部的平原地带之后,基本上没有固定的河床,一旦发生洪水,便四处流溢。据史料记载,从春秋时代至1949年的2000多年间,黄河重大改道就有26次。后来,随着人类生存空间的扩展,特别是在新中国成立之后人定胜天的壮志豪情鼓舞之下,人们开始对黄河肆意地围追堵截,逐渐以堤坝的形式将其河道限定下来。可是由于黄河中下游段本来就无河床,加上长久的大量泥沙淤积,黄河逐渐成为悬河。在这一过程中,人类的生存生产空间的确得到了拓展,可同时也对人居环境带来了严重的生态与环境问题,具体体现在以下几个方面:

①随着河道的固定,原本黄河中下游附近的大量湖泊与湿地,由于得不到水量的补充而大量消失,大批生物因此被迫迁徙或灭绝,因而改变了该地区原有的生物多样性特征及生态系统的平衡。

②黄河在未成为悬河之前,每当洪水季节过后,河滩地都变成肥沃的土地,往往不用施肥,就可直接种植庄稼,在三门峡水库修建之前,其上游地段依然如此。然而,由于黄河河道的固定以及上游大量水利工程的修建,水位上涨,结果导致两岸附近良田中的盐分向表层泛起,使土地盐碱化,不再适合种植,地下水也因此苦涩难饮,沿线居民的生活受到极大影响。

③黄河成为悬河之后,防汛任务大幅度增加。春秋时期以来,据不完全统计,黄河决口高达1500多次。以历史名城开封为例,曾有6次洪水侵入城内,并有40余次泛滥于开封附近。现在每到汛期,两岸人民依然觉得岌岌可危,生命及财产受到严重威胁。

由此可见,尽管早期黄河在决口泛滥之后,给人们正常的生产、生活带来了巨大危害,但它对于保护湿地、涵养水源、保持土壤肥力、维护生态平衡等方面有着不可漠视的功效。黄河地区今天严峻的局面,就是多年来单纯防堵、以为能完全控制自然的直接后果。这种忽视自然环境的制约因素,割裂住居系统与自然之间应有的调适性,面对自然灾害,单纯以防与堵为手段,不惜以巨大的生态和环境代价而获取的人居环境,必然是不可持续发展的。

6.观念五:巧用——黄河大放淤与兰考稻米

早在20世纪50年代,黄万里教授针对黄河的治理就提出了“大放淤”的构想,即利用黄河在下游已成“悬河”的优势,在两岸的大堤上开设一些闸门,利用南北两岸的一些河道,让黄河的水向河北和山东饥渴的土地自流淤灌。这样做既解决了下游河道泥沙淤积、“悬河”的问题,又解决了两岸缺水的问题,而黄河带来的富含营养物的泥土的淤灌,将造就千里沃野。黄万里教授的思想其实就是顺应河流自身的规律,还部分本属于河流自身的空间,从而消解洪水对下游的威胁。然而受制于具体的技术条件以及社会与时代背景,该理念无法获得实施。但是这一治水的方略,却显示出了黄万里教授过人的见识,这与近30年之后欧洲的河道天然化、为河流让出空间等思想高度一致。

由于黄河中下游两岸地区大量的人口规模和土地资源的相对缺乏,黄万里教授的“大放淤”的构想也许永远都无法实施了。但是,幸运的是,小规模、局部范围内的“放淤”却正在实验与实施之中。黄河泥沙主要来自黄土高原区,汛期常常出现高含沙洪水,携带大量泥沙,其中细沙被洪水带入大海,而粒径大于0.05mm的粗沙则大量沉积在下游水库和河道内,导致“悬河”不断长高。这个发现给人启示:如果能将粗泥沙拦下来,让细泥沙随洪水入海,对于减少下游河道淤积,将起到事半功倍的效果。黄河小北干流位于晋陕交界的禹门口至潼关河段,该河段属于游荡摆动的堆积性河道,地域广阔,人口密度相对较小,区内大量滩地为低洼易涝的盐碱地,是“天然沙仓”。

2005年汛期以来,在黄河小北干流开展的放淤试验,是利用弯道水力学原理,将来自中游黄土高原的泥沙通过一系列科学的手段和工程措施进行合理调度,充分借助水流自身力量实现粗、细泥沙的自然分选,把对下游河道及水库淤积影响较大的粗颗粒泥沙滞留在小北干流两岸洼地,细颗粒泥沙回归黄河,以达到“淤粗排细”的目的,从而改善进入下游河道及水库的水沙条件及泥沙组成,减少三门峡、小浪底库区及下游河道淤积。黄河小北干流放淤试验工程项目主要包括放淤闸、输沙渠、弯道溢流堰、淤区围堤、退水闸等。据黄河水利委员会介绍,待试验成功后,黄河“大放淤”有望正式启动,黄河泥沙治理将揭开新的一页。

另外,据中央电视台2008年6月报道,河南兰考县将饱含泥沙的黄河水引入到两岸耕地之中,将一块块旱地转为水田,从传统的高粱转种水稻,结果取得了极大的成功,获得了经济与生态的双赢。其原因就是黄河水的泥沙淤积带来了肥料,同时又促使了盐分的下沉,让盐碱地获得较大改良。土地中少量的盐分又使得生长出的稻谷呈弱碱性,从而吃起来口感较好,且有益身体健康。

黄河“大放淤”与兰考稻米的故事看起来或许都与防洪无关,但是它们基于对黄河以及黄河水的深刻理解和巧妙运用,折射出了现代人们对待河流的高度智慧与科学精神,也促使我们对以往的治水防洪从观念到技术等多个层面进行不断反省。

7.观念六:从防御、适应转向主动管理——给河流让出空间;欧洲的河流管理实践与经验

随着防洪观念的变化,特别是在可持续发展的理念指导之下,人们意识到渠化河道、加固河堤并不能真正解决洪水问题,从而将目标转移到对河流自然水文过程的恢复,也就是从传统的被动防御、适应转向对风险的主动管理。其具体实施手段是洪水风险管理规划,即通过恢复天然化的河道和规划改造洪泛平原等技术手段,来实现对于洪水风险的管理。

在这一背景之下,各国出台了许多政策及行动,例如日本的“河川近自然化”、“德国的河道天然化”等。在这些政策、行动之中,1996年荷兰政府出台的“为河流让出空间”的国家政策文件则颇具代表性,它以一套强有力的法律为洪水的综合管理提供了保障,其目的是给河流更多空间,为人类和动物防御高水位的洪水提供可持续的保护措施,并将物质损失限制在一定范围之内。根据该项政策,流域范围内禁止任何与河流无关的新项目建设,此外,流域内被特别允许的任何建设项目必须有与之相配套的针对水位和水流速度变化的后果补偿措施。这些政策和措施实施的根据则是“空间规划法”(Spatial Planning Act)和“河流法”(River Act)。

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德国伊萨河两侧的大片树林以及开敞空间(图片来源:www. google earth.com)

“为河流让出空间”的具体管理措施主要包括三个层面:流域层面的整体控制;河道内的行洪能力;洪泛区的涵水能力。流域层面的整体控制主要是通过恢复流域范围内丰富多样的坑塘、低洼、沼泽以及河漫滩和洪泛平原等,在自然水文作用之下,滞留、涵养、延缓水流,从而使流域范围增大对洪水的吸纳、消化与承受能力。扩大河道内的行洪能力则主要是通过降低围堰、拆除河道内壅水土坝、疏通或恢复侧向辅流河道等多种方法来提高河流的安全水位。增强洪泛区的蓄洪能力则是通过对河道范围以外广大洪泛区的水体涵养措施来削减洪峰流量。

8.观念七:从局部转向整体——从局部河段的洪水防范到流域的生态恢复与整体河流健康;从单一目标到多目标的协同管理

基于流域的整体关联性,自20世纪70年代以来,综合系统的流域管理方法逐步引入对河流的管理,那种静态的、单方或局部利益的、生产导向的、单一目标的(例如洪水防治)河水管理被逐渐摈弃,转向一种整体流域范围内系统的、动态的、自然的、多目标协同的管理方法。其具体手段则是通过全流域的有效合作,进行统一的协调、规划、部署与行动,最大程度地利用水体动态和自然过程,达到保护、加强和恢复整个流域的水体与生态安全。

莱茵河流域的管理为我们提供了一个范例。1950年,为了解决莱茵河的严重污染,德国、法国、卢森堡、荷兰和瑞士共同创建了莱茵河保护国际委员会,通过国际合作,系统公开地制定政策,将流域的水量、水质、生态环境和景观等系统地加以管理。1995年莱茵河大洪水又促使沿岸各国采取了名为“洪水行动计划”的管理措施,在整个流域范围内共同行动起来,还河流应有的空间,加强各地区的水源涵养,同时增加支流河道的空间,从而减少河道内的洪水汇集量,扩展洪水的滞留与容纳空间,从而全面降低洪水的风险,同时促进流域的整体健康与协调发展。实践证明,莱茵河的水质以及整个流域的健康相比上个世纪中期已经有了极大提高。

9.观念八:作为景观的洪水——一类新景观的接受与塑造

在自然演替以及人类活动的干预之下,大地之上的景观始终都在不断变化之中。有些是有组织的,有些也是自发的;有些是规划之中,有些也是意料之外的。每一类新景观的出现,都在不断挑战着人们对于景观的既有价值观念与接受态度,例如那些废弃的厂矿、码头、采石场和高大的垃圾堆场等。现代对于洪水风险的管理强调的是为洪水让出空间,而不是单纯的围追堵截,其结果必然是在整个流域范围之内产生许多新的景观,然而受制于人们通常抵制变化的态度以及对于洪水的恐惧心理,目前该类新景观的应用还很少。但是从欧洲各国已有的对于洪水景观的实践表明:创造与自然资源保护、农业、休闲娱乐和文化遗产保护等多种功能相结合的洪水景观完全是有可能的。

10.结语

洪水的防治,从来不是一个单纯的技术问题,而是与人们对待洪水的态度、观念以及时代精神紧密联系在一起的。面对洪水,人们从最初的躲避,到后来的适应,再到控制,之后又回到利与导,然后转向对河水主动、全流域的管理,每一次转变都折射出人们观念的变迁。当然,观念并不能解决所有问题,新观念的出现,也并不意味着老观念的完全过时,因为它们有可能同时适用于不同地区、不同尺度和不同层面上的问题。如今欧洲的洪灾与河水管理模式,反映出人们已经从那种静态的、单方利益的、生产导向的管理方法转向动态的、系统的、自然过程的管理方法。相比之下,我国的河流管理与风险防范还相对落后,在管理方法、特别是管理观念上,亟待进行改进。西方发达国家的实践表明:那种以多目标协同发展为导向,基于全流域的生态化、自然化的主动管理模式,是从根本上解决洪水问题,实现人与自然和谐发展的必由之路。

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考虑洪水的景观设计(图片来源:TOPS59,P96)

(原文已发表于《新建筑》2008/10,有修改)

注释:

[1]吴庆洲.中国古城防洪的历史经验与借鉴[J].城市规划,2002(5):76-83.

[2]肖大威.中国古代城市防火减灾措施研究[J].灾害学,1995(4):63-66.

[3]吴庆洲.中国古城防洪的历史经验与借鉴[J].城市规划,2002(5):76-83.

[4]郑力鹏.古代建筑防风术之借鉴[J].华南理工大学学报(自然科学版),1997(1):113-116.

[5]郑力鹏.建筑防灾设计的若干方法[J].华中建筑,1999(3):100.

[6]http://www.abbs.com.cn/bbs/post/view?bid=6&id=336489714&sty=1&tpg=3&age=0水博.不要把都江堰的传说过于神化.2008年5月18.

参考文献:

[1]朱晓娟.黄河小北干流“天然沙仓”将放淤拦沙百亿吨.http://it.sohu.com/20050818/n240270318.shtml.

[2]袁敬诚.欧洲城市滨河景观规划的生态思想与实践[D].哈尔滨工业大学博士学位论文,2008:188-202.

[3]Michael Spens.Modern Landscape.PHAIDON,2003.

[4]Michael Brix.Main-Donau-Kanal.Callwey,1988.

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