[英國(guó)] S. 普里查德 等

英格蘭肯特郡雷伊蓄滯洪區(qū)的重要作用

[英國(guó)] S. 普里查德 等

2013年圣誕節(jié)期間,英格蘭肯特(Kent)郡和倫敦南部地區(qū)遭遇了特大洪水。此次洪水是由異常的天氣引起的，對(duì)當(dāng)?shù)卦斐闪藰O大的影響。環(huán)境局洪水與沿海風(fēng)險(xiǎn)管理部討論了洪水期梅德韋(Medway)河雷伊(Leigh)蓄滯洪區(qū)的重要性。詳細(xì)敘述了環(huán)境局員工是如何應(yīng)對(duì)此次大洪水的。

潮汐水;洪水;蓄滯洪區(qū);風(fēng)險(xiǎn)分析;肯特郡雷伊;英格蘭

自2013年12月初以來，英格蘭環(huán)境局即將防洪作為其首位任務(wù)，保護(hù)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(chǎn)被淹沒。

環(huán)境局正在處理災(zāi)后事宜，如清理障礙物、進(jìn)行防洪加固、在受洪水威脅的地方設(shè)置可拆卸的防洪設(shè)施等。此外，自2013年12月初起，環(huán)境局已向受災(zāi)居民發(fā)送了250多萬條預(yù)警信息。

由于2013年12月英格蘭的肯特郡郡和倫敦南部發(fā)生強(qiáng)降水，致使當(dāng)月成為了英格蘭79 a以來雨量最大的月份。持續(xù)降水使流域積水飽和，從而導(dǎo)致河流對(duì)降水十分敏感?？咸乜ず蛡惗啬喜康?2月是自1910年有記錄以來第5個(gè)強(qiáng)降雨月份。據(jù)相關(guān)雨量站數(shù)據(jù)，2013年12月降水量達(dá)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(huán)境局向肯特郡和倫敦南部地區(qū)發(fā)送了近50萬條洪水預(yù)警信息。

1 雷伊蓄滯洪區(qū)

位于肯特郡的雷伊蓄滯洪區(qū)，在冬季防洪中發(fā)揮了重要作用。蓄滯洪區(qū)修建于1982年，是為了保護(hù)湯布里奇(Tonbridge)鎮(zhèn)的965戶居民和300個(gè)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(zhèn)，并嚴(yán)重影響到下游的梅德斯通(Maidstone)地區(qū)。隨后，根據(jù)建議修建了該蓄洪區(qū)。

雷伊蓄滯洪區(qū)蓄水容量為556萬m3，根據(jù)1975年頒布實(shí)施的《水庫(kù)法》的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行管理。河堤長(zhǎng)1.3 km，通過3個(gè)弧形閘門調(diào)節(jié)流量。蓄滯洪區(qū)面積為278 hm2，包括上游的雷伊到彭斯赫斯特(Penshurst)村的區(qū)域。環(huán)境局給蓄滯洪區(qū)上游土地所有者及當(dāng)?shù)毓ぷ魅藛T發(fā)布了蓄水預(yù)警信息。

在洪水期,蓄滯洪區(qū)的主要作用是攔蓄洪峰流量。為防御洪水，在村鎮(zhèn)中央修建了防洪標(biāo)準(zhǔn)50～100 a一遇的防洪墻。

當(dāng)外部閘門開度不到1 m，即流量小于40 m3/s時(shí)，蓄滯洪區(qū)可進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)流量較大時(shí)，則需進(jìn)行人工調(diào)節(jié)。當(dāng)上游水位達(dá)到24.7 m、流量達(dá)到75 m3/s時(shí)，開始蓄水。

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

蓄滯洪區(qū)不能攔蓄洪水期的所有洪峰流量，因此,下游發(fā)洪水也是不可避免的，但蓄滯洪區(qū)能減少受災(zāi)的面積。面對(duì)洪災(zāi)，比如2013年的圣誕節(jié)洪災(zāi)，環(huán)境局的目標(biāo)是在保證蓄洪區(qū)和河堤安全的情況下，盡量減少下游的泄洪量;同時(shí)還必須保證蓄洪區(qū)能在兩場(chǎng)強(qiáng)降水的間隔期將蓄水排空，從而騰出足夠的庫(kù)容來容納后續(xù)洪水。

2 肯特郡的圣誕節(jié)

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(qiáng)低壓天氣系統(tǒng)橫跨整個(gè)英國(guó)。起初，氣象部門預(yù)測(cè)肯特郡和倫敦南部地區(qū)24 h內(nèi)的平均降水泄洪量將達(dá)到30 mm，局部地區(qū)降水量將達(dá)到55 mm。但是在12月23～24日的24 h內(nèi)，梅德韋河上游流域的降水量卻已達(dá)65 mm。

12月24日星期二早上5∶00，雷伊蓄滯洪區(qū)未蓄水，沒有對(duì)梅德韋河的流量加以限制，其仍在常規(guī)河道流動(dòng)，流量為68 m3/s。隨后，環(huán)境局監(jiān)測(cè)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(shí)流量已達(dá)到75 m3/s。由于圣誕前夕上午的流量增長(zhǎng)速度比預(yù)期的快，因此調(diào)整原來的調(diào)度計(jì)劃至關(guān)重要。圣誕前夕的相關(guān)記錄顯示，278 hm3庫(kù)區(qū)水位增長(zhǎng)速率達(dá)到了68.4 cm/h，足見洪水之嚴(yán)重及規(guī)模之大。環(huán)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(kù)水位不超過允許的最大洪水位，以保護(hù)蓄滯洪區(qū)及堤壩的安全。

12月24日晚上8∶00降水強(qiáng)度達(dá)到了最大，水庫(kù)水位僅比最高洪水位低10 mm，蓄水量已達(dá)到550萬m3。

12月25日天氣預(yù)報(bào)稱,第2天還將會(huì)有30 mm的降水量?？紤]可利用庫(kù)容及流域的響應(yīng)問題，環(huán)境局利用預(yù)測(cè)模型和操作工具展開了分析，結(jié)果表明，蓄水量將超過其最大蓄水量。隨著入流量和水庫(kù)水位的下降，最好的調(diào)度方式是讓水庫(kù)排水，只有排空水庫(kù)的水，才能攔蓄預(yù)計(jì)12月26日將會(huì)產(chǎn)生的強(qiáng)降水水量。

環(huán)境局按照調(diào)度計(jì)劃對(duì)蓄洪區(qū)實(shí)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(qū)還是被淹沒了。根據(jù)目前收集到的數(shù)據(jù)，希爾登伯勒(Hildenborough)的150多處房產(chǎn)和湯布里奇的超過87處的房產(chǎn)被洪水淹沒，梅德韋河流域的許多社區(qū)，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(dá)1 m高。倘若沒有雷伊蓄滯洪區(qū)，這次洪水可能會(huì)淹沒800多座房產(chǎn)，洪災(zāi)損失將比1968年更嚴(yán)重。對(duì)這次洪峰流量進(jìn)行了核算，結(jié)果表明,若沒有該蓄滯洪區(qū)，則下游的泄流量將達(dá)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(cái)產(chǎn)安全，并將破壞當(dāng)?shù)氐暮拥?、橋梁等建筑物?/p>

雷伊蓄滯洪區(qū)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(qū)的下泄流量是逐漸減少的，這樣可以避免突然同時(shí)打開3座閘門。在整個(gè)洪水期，環(huán)境局采取的措施主要是為了充分利用蓄滯洪區(qū)的庫(kù)容并盡可能地保護(hù)下游地區(qū)。

12月的洪水之后，2014年1月和2月的天氣狀況仍不穩(wěn)定。在整個(gè)洪水階段，雷伊蓄滯洪區(qū)共攔蓄了5次洪水。

3 有效性檢驗(yàn)

攔蓄洪水時(shí)，環(huán)境局每天都會(huì)對(duì)河堤及防洪建筑物進(jìn)行2次安全監(jiān)測(cè)。在整個(gè)冬季洪水期間，建筑物狀況良好，無需轉(zhuǎn)移設(shè)備。此外，控制建筑物和遙感、電子設(shè)備、軟件等都運(yùn)行正常，提供了良好的技術(shù)設(shè)備支撐。

在12月23～24日，進(jìn)行了蓄后監(jiān)測(cè)工作，不斷關(guān)注蓄滯洪區(qū)狀況。洪水后,對(duì)湯布里奇鎮(zhèn)的防洪墻進(jìn)行了檢驗(yàn)，并計(jì)劃在2014年冬季完成維修工作。但這些防洪墻并未遭到嚴(yán)重破壞，整個(gè)冬季仍可發(fā)揮其功能。

4 認(rèn)識(shí)誤區(qū)

在洪水暴發(fā)前的3～16 h，環(huán)境局根據(jù)洪水可能產(chǎn)生的影響，向公眾發(fā)送了不同等級(jí)的預(yù)警信息，保證居民能做好充分的防洪準(zhǔn)備。洪水暴發(fā)后，建議且安排當(dāng)?shù)鼐用癯冯x，并與受災(zāi)群眾交流溝通，了解他們的需求，還與當(dāng)?shù)卣献魈幚頌?zāi)后事宜。此外，環(huán)境局也在不斷熟悉、檢查相關(guān)設(shè)施或設(shè)備的性能，以改進(jìn)公共服務(wù)。

與歷史洪水相比，雷伊蓄滯洪區(qū)保護(hù)了幾百座房屋。洪水事件也提醒大家,為了避免洪水風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)做好相應(yīng)的防洪準(zhǔn)備及安排。遺憾的是,此次洪水來臨時(shí),未能完全攔蓄洪水，但是環(huán)境局已竭盡全力降低洪水影響，讓公眾了解洪水風(fēng)險(xiǎn)，并及時(shí)發(fā)出了洪水預(yù)警。

在特大洪水期，雷伊蓄滯洪區(qū)的管理是面臨的一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。初始調(diào)度方式是根據(jù)天氣預(yù)報(bào)狀況制定的，一旦河流開始響應(yīng)降水，就需要修改計(jì)劃。在調(diào)度過程中使用的工具，有助于充分利用蓄滯洪區(qū)。調(diào)度目標(biāo)是在不超過允許的最大洪水位情況下,使下泄流量最小，實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的挑戰(zhàn)難度大。

幸運(yùn)的是,相關(guān)工具和合理的調(diào)度流程給工作人員提供了支撐。蓄滯洪區(qū)上游有10個(gè)河道監(jiān)測(cè)站，下游到湯布里奇上游有6個(gè)河道監(jiān)測(cè)站，肯特郡的西部有20個(gè)雨量監(jiān)測(cè)站，對(duì)所有站點(diǎn)實(shí)施每小時(shí)監(jiān)測(cè)一次，以獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并通過遙感系統(tǒng)傳輸這些數(shù)據(jù)。在洪水來臨前,先將天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算模型，以制定調(diào)度計(jì)劃。隨后，每15 min對(duì)上下游的降水狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)重新輸入模型以確定最優(yōu)調(diào)度方式。此外，還與洪水預(yù)報(bào)中心合作，獲得了完整的全國(guó)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖及詳細(xì)的天氣預(yù)報(bào)信息。這些都為實(shí)施最優(yōu)調(diào)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(xùn)練有素，同時(shí)也得到了同行及其他員工的幫助與支持。

面對(duì)這場(chǎng)暴風(fēng)雨及強(qiáng)降水，環(huán)境局已充分利用了蓄滯洪區(qū)。實(shí)際上，圣誕節(jié)期間的降水落在水已飽和的地面,往往會(huì)引起洪災(zāi)。這場(chǎng)降水使梅德韋河上游水位達(dá)到了歷史新高。

在冬季洪水期，環(huán)境局開始利用大眾傳媒告知居民雷伊蓄滯洪區(qū)現(xiàn)階段的調(diào)度情況。人們對(duì)于建筑物調(diào)度方式的認(rèn)識(shí)存在很多誤區(qū),最常見的誤區(qū)是，人們認(rèn)為洪水發(fā)生之前蓄滯洪區(qū)已蓄水。其實(shí)，在洪水期需要蓄水之前，蓄滯洪區(qū)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(guī)河道內(nèi)流動(dòng)。未來，環(huán)境局會(huì)積極利用大眾傳媒，保證當(dāng)?shù)鼐用窦皶r(shí)了解蓄滯洪區(qū)的調(diào)度情況。

雷伊蓄滯洪區(qū)建筑物最初被稱做閘壩，人們往往認(rèn)為應(yīng)該先蓄滿水庫(kù)，再開閘放水，這是另一個(gè)誤區(qū)。實(shí)際上,平時(shí)會(huì)開一座或多座閘門，不會(huì)突然大流量泄水。在蓄水的同時(shí)，還會(huì)利用一系列工具,每15 min監(jiān)測(cè)一次水庫(kù)入流量、水庫(kù)水位以及泄流量。然后利用這些信息對(duì)正在發(fā)生的洪水事件進(jìn)行決策，而不是僅僅根據(jù)蓄水量進(jìn)行決策。

5 延遲蓄水

雷伊蓄滯洪區(qū)是繼2000年強(qiáng)降水之后，第2次充分發(fā)揮蓄洪作用，為了充分利用庫(kù)容，對(duì)調(diào)度方式也進(jìn)行了一些修改。一種方式就是在洪水發(fā)生之后再蓄水。

2000/2001年,蓄滯洪區(qū)是在35 m3/s的流量時(shí)開始蓄水。但是對(duì)過去13 a的大量數(shù)據(jù)展開了分析，還開發(fā)了一個(gè)更合適的流域模型和調(diào)度工具，認(rèn)為對(duì)于75 m3/s的小洪水，可以延遲蓄水，以保證實(shí)現(xiàn)蓄滯洪區(qū)蓄水量最大、出流量最小的目標(biāo)。

可以根據(jù)天氣預(yù)報(bào)進(jìn)行決策，以確定選用適宜的工具;還可以根據(jù)洪水期的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來修改調(diào)度方式。工作人員與地區(qū)管理者、決策者通過共同協(xié)商來修改調(diào)度方式，保證調(diào)度方式準(zhǔn)確無誤。近期正在不斷與專業(yè)人士聯(lián)系協(xié)商，以制定出應(yīng)對(duì)洪水及其他事件的有效調(diào)度計(jì)劃。由于這場(chǎng)洪水，環(huán)境局與專業(yè)人員在近期召開了多次有關(guān)惡劣天氣的咨詢會(huì)，為他們提供有效信息，以便對(duì)洪水實(shí)施多機(jī)構(gòu)聯(lián)合響應(yīng)，通知當(dāng)?shù)卣途o急服務(wù)部門可能發(fā)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(qiáng)降水,使雷伊蓄滯洪區(qū)的入流量創(chuàng)下了歷史新高(342 m3/s)。而在2000年10月的降水期間，蓄滯洪區(qū)的最大流量?jī)H為260 m3/s。對(duì)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(qū)，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(gè)梅德韋河及伊登集雨區(qū))，而1968年的洪水僅僅是發(fā)生在伊登河。

上游流域的強(qiáng)降水迅速匯集到了已飽和的地面上，且當(dāng)時(shí)河水位已較高，這是2013年12月洪水暴發(fā)的原因。河流對(duì)此響應(yīng)迅速，因而產(chǎn)生了流域內(nèi)有史以來的最大流量。

這次大流量(洪水水量)持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)。與2000年洪水流量進(jìn)行對(duì)比，由于河流響應(yīng)程度不同，因此需要考慮降水強(qiáng)度和洪水持續(xù)時(shí)間的差別。

對(duì)于洪水范圍，2013年洪水對(duì)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(shí)，不能僅僅考慮洪峰的流量，還要考慮洪峰的持續(xù)時(shí)間、洪泛區(qū)的水量。短期高峰流量比長(zhǎng)期低峰流量產(chǎn)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(qū)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(fā)生后，環(huán)境局通常會(huì)對(duì)其進(jìn)行全面總結(jié)。首先會(huì)進(jìn)行內(nèi)部總結(jié)，回顧調(diào)度過程，以改進(jìn)對(duì)洪水的響應(yīng)方式。

在12月洪水發(fā)生后的2014年1月，對(duì)雷伊蓄滯洪區(qū)調(diào)度做了一個(gè)完整的事后情況說明。目前，環(huán)境局正在準(zhǔn)備2013/2014年肯特郡和倫敦南部地區(qū)冬季洪水報(bào)告。該報(bào)告包括整個(gè)冬季梅德韋河流域淹沒時(shí)雷伊蓄滯洪區(qū)的調(diào)度方式、教訓(xùn)及對(duì)未來的建議。災(zāi)后初期，將上游重要站點(diǎn)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)輸入到了梅德韋河模型，以進(jìn)行等級(jí)審查，這項(xiàng)工作仍在進(jìn)行中，其結(jié)果將有助于改善洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)。

下一步將對(duì)蓄滯洪區(qū)的一些機(jī)械、電子系統(tǒng)實(shí)施維修改造，以保證其在2035年之前都能穩(wěn)定地運(yùn)行，該項(xiàng)計(jì)劃擬在2014～2016年實(shí)施。在梅德韋河中部地區(qū)實(shí)施的相關(guān)策略中建議，為應(yīng)對(duì)氣候變化，2035年應(yīng)增加30%的庫(kù)區(qū)面積。此外，開始了對(duì)希爾登巴勒、湯布里奇和耶爾丁地區(qū)的防洪研究工作，并著手為東佩卡姆地區(qū)制定新的防洪設(shè)計(jì)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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