朱法君,程玉祥,鄭盈盈
(1.浙江省水利廳,浙江 杭州 310009;2.浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020)
2017年12月31日至2018年1月20日,浙江省水利廳組織廳機關(guān)、省水利河口研究院、省水利水電勘測設(shè)計院、省錢塘江管理局、省水利科技推廣與發(fā)展中心、省水利水電技術(shù)咨詢中心等單位有關(guān)人員,到美國參加生態(tài)河道治理與水利工程管理學習班。省水利廳計劃處調(diào)研員朱法君為學習團團長,成員共19人。
在美國學習地點為紐約市和洛杉磯市,其中東海岸紐約市1周、西海岸洛杉磯市2周。
紐約州環(huán)保廳,兼有我國水利(水務(wù))、環(huán)保、城建的供水與排水及污水處理等職能,負責防洪排澇、水資源保障、排水及污水處理、河道整治、大氣治理等工作,配有環(huán)保警察、環(huán)保律師,有工作人員3 000余人,在紐約州9個地方設(shè)有辦公室。位于紐約市的紐約州環(huán)保廳第二辦公室,有工作人員200余人,代表紐約州環(huán)保廳負責監(jiān)管紐約市的環(huán)保工作。紐約市環(huán)保局,具體負責紐約市環(huán)保工作,包括供水、排水工程建設(shè)與管理,有工作人員6 000余人。
在城市供水方面,紐約市由300 km以外的多座大中型水庫和3座湖泊聯(lián)合供水;水源充足,供水量350萬t/d,主要為生活用水量,工業(yè)用水量很少;供水隧洞(管道)較大,可通行汽車;水源水質(zhì)好,水處理工藝簡單;90%重力流供水、10%提水供水,供水價格(含排污費)為全美國最低;在肯尼迪國際機場附近有多處大型水井,提供備用水源。在污水處理方面,紐約市有14座污水處理廠,其中8座已改造完成,主要是生物措施處理污水。
洛杉磯市位于加利福尼亞州南部,該州呈南北長方形,薩克拉門托市以北徑流量占全州的70%,而全州80%的用水量集中在該市以南地區(qū),南加州年平均降水量僅為350 mm左右,屬于缺水地區(qū),100多年前是一片沙漠,后經(jīng)調(diào)水、西部大開發(fā)形成了今日的繁榮。到達洛杉磯市的第2天,迎來了8個月干旱與山林大火后的首場降雨,當?shù)厝朔Q之為“暴雨”,引發(fā)泥石流災害,人員傷亡與財產(chǎn)損失嚴重。
在洛杉磯市,主要在加州州立波莫那理工大學學習,在大學聽取了生態(tài)河道治理與水利工程管理多場學術(shù)報告,參觀了農(nóng)水實驗室、工學院土木系實驗室。在洛杉磯市環(huán)境清潔局工作人員帶領(lǐng)下,參觀了洛杉磯市部分水利和市政排水設(shè)施。在加州水利局南加州水利分局,聽取南加州供水工程概況介紹。
在波莫那理工大學,聽取4位老師的多場學術(shù)報告。2位華人老師用中文講課,并進行廣泛的交流和討論。土木工程系助理教授Ali - Sharbat 博士作“水環(huán)境基礎(chǔ)知識、河道生態(tài)工程技術(shù) — 土壤生物護岸工程、天然材料及新材料新技術(shù)應(yīng)用、美國清潔水法”的報告。臺灣籍華裔專家、洛杉磯市規(guī)劃局技術(shù)專家、波莫那大學客座教授黃鐵嶼博士作“美國河流的生態(tài)環(huán)境、美國生態(tài)河道管理與修復經(jīng)驗 — 密西西比河案例”等多場水利綜合報告。土木工程系助理教授謝非大偉博士作“生態(tài)河道修復與典型案例(中國北京、山西、昆明)”的報告。湖南籍華裔專家、洛杉磯市水電局技術(shù)專家、波莫那大學客座教授顏利平博士作“美國水利工程管理與水利工程信息化”的報告。
波莫那理工大學農(nóng)水實驗室,注重房屋節(jié)能設(shè)計、雨水收集及利用、校區(qū)廢物利用,利用坡地建設(shè)食物森林。大學工學院土木系分土木工程、施工、測量3個專業(yè),土木工程專業(yè)方向為結(jié)構(gòu)工程、巖土、水利工程、水資源、環(huán)境工程。并參觀了測量儀器、建筑材料、水資源、力學、流體力學、水處理、汽車設(shè)計、橋梁設(shè)計等實驗室。
洛杉磯市環(huán)境清潔局,負責河道治理、市政排水、雨水收集建設(shè)與管理、污水處理及回用等涉水行業(yè),共有職工4 000余人。在環(huán)境清潔局2位員工帶領(lǐng)下,參觀了Garvanza公園雨水收集系統(tǒng)、洛杉磯動物園雨水收集與中水回用系統(tǒng)、3處洛杉磯河干流河道、3處雨水管道與河道出口雨水凈化系統(tǒng)。洛杉磯市屬于缺水地區(qū),十分重視收集雨水用于環(huán)境用水。
南加州供水工程由加州供水工程、洛杉磯水渠、南加州大都會水利局供水工程3個水源組成。100多年前,為開發(fā)南加州,實施北水南調(diào)加州供水工程,該工程由29座水庫、18座泵站、4座抽水發(fā)電廠、5座水力發(fā)電廠和1 000余公里水渠和管道組成,由加州水利局南加州水利分局負責運行管理。洛杉磯水渠承接洛杉磯市東部山脈雪融水,引入洛杉磯市,由洛杉磯市水電局負責運行管理。1928年,加州立法機構(gòu)通過法案,成立南加州大都會水利局,由14個城市、11 個市政水區(qū)和1 個郡水務(wù)局組成合作組織,主要建造和運營科羅拉多河水渠。
在美國學習期間,經(jīng)歷了紐約市幾十年來罕見的極端低溫和暴雪天氣,見證了洛杉磯市40 ~ 50 mm“大暴雨”引發(fā)的泥石流災害,初步了解美國水利建設(shè)與管理的一般做法。美國經(jīng)濟社會雖然高度發(fā)達,但在自然災害面前,也顯得“無奈”,不得不承受巨大損失;在保障供水方面,也無它方良藥,不得不依賴多水庫聯(lián)合保障供水;在水利管理方面,雖然實行流域管理與區(qū)域管理相結(jié)合的制度,但也面臨一些體制機制障礙問題。水利不分國度,中美兩國在除害興利、水利管理方面仍然面臨同樣嚴峻的問題,在水利工程設(shè)計上,同樣考量安全、經(jīng)濟、效益、環(huán)境等,在防御和利用手段上,有很多理念相通,方法可以互相借鑒、交流、互補。
在學習借鑒美國的水利建設(shè)與管理經(jīng)驗時,注意到,美國水利建設(shè)起步早,當時的設(shè)計理念、設(shè)計水平等有其局限性,國體、國情與我國也有所不同,借鑒時一定要結(jié)合實際、因地制宜、與時俱進;同時也認識到,我國在生態(tài)河道建設(shè)等部分領(lǐng)域已經(jīng)超越美國,我國的集中力量辦大事、快辦事制度優(yōu)越性,是美國無可比擬的。
3.1.1 防洪減災仍是浙江省水利工作重點
到達洛杉磯市的第2天,迎來8個月干旱后的首場降雨,過程降雨量40 ~ 50 mm,約占南加州全年降水量350 mm的1/7,當?shù)厝吮惴Q之為“暴雨”。2017年下半年,南加州發(fā)生了大范圍山火,燃燒后的山地吸水能力較差,同時也在山地上殘存了大量灰燼,遇此“暴雨”,洪水一沖就發(fā)生泥石流,共造成20人死亡、4人失蹤,多處房屋被沖毀,人員傷亡與財產(chǎn)損失慘重。美國母親河密西西比河,流域面積占美國國土面積的1/3,流域內(nèi)大部分地勢平緩,沒有建設(shè)控制性水庫工程的條件,遠沒有解決洪水問題,干流下游、某些支流洪澇災害比我國長江嚴重。
浙江省位于東部沿海,外部因素和內(nèi)部因素致使洪澇災害頻繁。外部因素如暴雨、外水、天氣預報準確度、洪澇調(diào)度等,當臺風、暴雨、天文大潮三碰頭時,外部因素更加惡劣。內(nèi)部因素如地形、地貌、市政排水系統(tǒng)、水利排澇系統(tǒng)、城市化等。在面積占70%的山區(qū),地形坡度大、河道比降大,匯流速度快,梅汛期長時間暴雨、臺汛期高強度暴雨,極易引發(fā)山體滑坡、山洪災害、堤防潰破,給人民生命造成重大威脅。在沿海平原地區(qū),上承山洪、下頂潮汐,地勢低洼、地面沉降,水域減少、地面硬化,邊界變化、工程欠佳,極易引發(fā)澇災,也會對人民生命財產(chǎn)構(gòu)成威脅。
浙江省極端氣候呈多發(fā)、加重趨勢,防洪減災還存在諸多薄弱環(huán)節(jié),距離防洪“不死人、少傷人”的目標還有很大差距,防洪減災任重道遠,仍是浙江省水利工作重點。
3.1.2 水庫防洪是重要手段,謹防出現(xiàn)大規(guī)模拆壩怪想
美國密西西比河流域面積322萬km2,是長江流域的1.79倍,流域面積次于南美洲亞馬遜河和非洲剛果河,位列世界第三;干流長度次于非洲尼羅河、南美洲亞馬遜河和中國長江,位列第四。
1936年,美國國會通過防洪總法案,規(guī)定密西西比河防洪以支流水庫調(diào)洪為主,輔以筑堤、分洪以及河道整治,此后掀起了建設(shè)水庫高潮,如在其支流俄亥俄河的第一大支流田納西河干支流上,建成具有防洪庫容的水庫35座,總防洪庫容約145億m3,為防洪發(fā)揮了重大作用。但是由于支流水庫控制集水面積占整個流域比重較小,干流無建設(shè)控制性水庫條件,支流建設(shè)水庫并不能徹底解決干流下游的防洪問題。因此,后來又強調(diào)綜合防洪措施,如改變洪泛區(qū)的土地利用,實施防洪保險等非工程措施。美國國會通過的防洪總法案,說明水庫防洪作用的重要性,如果密西西比河干流有建設(shè)控制性水庫條件,會在干流上建設(shè)控制性水庫。
毋庸置疑,美國的水庫大壩大多數(shù)建設(shè)年代早,受當時設(shè)計理念、設(shè)計水平、建筑材料、施工條件等限制,確有一些大壩存在任務(wù)變化、設(shè)計考慮不周、出現(xiàn)環(huán)境與質(zhì)量安全問題等,需要拆除或者改建,而并非誤傳的大規(guī)模拆壩,讓河道全面回歸到自然無阻狀態(tài)。密西西比河支流田納西河綜合治理,就是從發(fā)展航運和建壩防洪、結(jié)合開發(fā)水電開始的,極大地促進了流域經(jīng)濟的發(fā)展,取得了巨大成功。
我國人口是美國的4倍多,雖然國土總面積與美國相當,但可利用土地比美國少,可利用土地人口密度是美國的6倍左右,缺少水庫的控制洪水、生活與生產(chǎn)供水,難以想象。我們決不能一方面享受著水庫帶來的利益,另一方面夸大水庫的不利影響而否定水庫,汽車產(chǎn)生污染是否就消滅汽車?我們要正視水庫的不利影響,努力使不利影響最小化。
3.1.3 “海綿城市”有適用條件,不可照搬照用
“海綿城市”,也即低影響開發(fā)(Low Impact Development,LID),由美國加州首先提出?!昂>d城市”指在場地開發(fā)過程中采用源頭、分散式措施維持場地開發(fā)前的水文特征,其核心是維持場地開發(fā)前后水文特征不變,包括徑流總量、峰值流量、峰現(xiàn)時間等。從水文循環(huán)角度,要維持徑流總量不變,就要采取滲透、儲存等方式,實現(xiàn)開發(fā)后一定量的徑流量不外排;要維持峰值流量不變,就要采取滲透、儲存、調(diào)節(jié)等措施削減峰值、延緩峰值時間。南加州年降水量僅為350 mm左右,土壤含水率低,地下水位低,對于1次40 mm的“2018年1月大暴雨”,土壤吸水率占比大,因此南加州實施“海綿城市”是合適的,效果是顯見的。
浙江省一場降雨達200 ~ 300 mm,甚至更大,土壤由于濕潤且地下水位高,1次暴雨土壤吸水量僅10 mm左右,所占比重微乎其微,“海綿城市”發(fā)揮作用有限。針對浙江省城鎮(zhèn)洪澇關(guān)系、除澇存在問題,城鎮(zhèn)除澇應(yīng)按照“洪澇兼治、提能力、減影響”的總體思路,切實提高排水系統(tǒng)、排澇系統(tǒng)的排水能力,同時減小減除城市化對排澇帶來的負面影響,實施“固河堤、疏河道、暢管網(wǎng)、強設(shè)施、除澇點、新開河”6大工程,從而全面提高區(qū)域除澇能力。
“海綿城市”有地域適用條件,在大暴雨地區(qū)是錦上添花、而非雪中送炭的辦法,不可照搬照用其全部做法,否則會花大錢辦小事。相反,“海綿城市”如采用不當,會帶來負面影響,如杭州市大量使用粗粒下滲混凝土,運行一段時間后路面很快出現(xiàn)輪溝,減少坐車舒適度,路面損壞較快,增加路面修復費用。
3.2.1 多水源尤其是多水庫供水,切實保障城市供水
紐約市由300 km以外的多座大中型水庫和3座湖泊聯(lián)合供水,水源充足,同時在肯尼迪國際機場附近建有多處大型水井,提供備用水源。南加州供水工程由加州供水工程、洛杉磯水渠、南加州大都會水利局供水工程3個水源組成,加州供水工程由29座水庫、18座泵站等和1 000余公里的水渠和管道組成,洛杉磯水渠承接洛杉磯市東部山脈雪融水,南加州大都會水利局供水工程為科羅拉多河引水渠。
浙江省地級市中,杭州、嘉興2市目前供水水源仍為河道水,尤其是嘉興市河道水源水質(zhì)差,存在水質(zhì)型缺水;溫州、臺州2市水源單一,供水保障率低;金華、衢州、麗水等市水源水庫相互不連通,不能實行互為備用;舟山市供水水質(zhì)及水量均不滿足要求。70個縣級以上城市中,有23個無備用水源,占33%;另有部分城市雖有備用水源,但由于各種原因,備用水源不具備供水能力;有備用水源城市中,11個備用水源為河道型水源,占比為23%。
浙江省城市供水存在河道水源、水源單一、備用不濟等問題,與紐約、洛杉磯市相比有較大差距。實現(xiàn)多水源尤其是多水庫供水,是保障城市供水的終極目標。
3.2.2 重視收集雨水、中水回用,用于環(huán)境用水
洛杉磯市屬于缺水地區(qū),3大城市供水水源均為外地引水,引水費用高,所以十分重視收集雨水用于環(huán)境用水。在參觀的社區(qū)公園、洛杉磯市動物園、波莫那理工大學農(nóng)水實驗室,在我們住宿的賓館,均建有雨水收集系統(tǒng)。洛杉磯市的洛杉磯河、波莫那理工大學校區(qū)河道、以及在汽車上看到的其他河道,由于收集雨水的需要,均建設(shè)成為三面光型式(不得已為之吧)。正是由于大量收集雨水、中水回用,為市政提供了大量環(huán)境用水。
3.3.1 發(fā)揮水體吸碳作用,改善大氣環(huán)境
碳排放過量,超過大氣納碳容量,引起霧霾。減輕或消滅霧霾的途徑一是減少碳排放,二是吸收排放的碳。
植物通過陽光進行光合作用,將二氧化碳變成氧氣,但很少有人知道水體和陸面也具有吸碳作用。植物的吸碳作用稱之為“綠色碳庫”,陸面的吸碳作用稱之為“棕色碳庫”,水體的吸碳作用稱之為“藍色碳庫”,而且水體吸碳作用是陸地吸碳作用的200倍,水體具有較大的改善大氣環(huán)境的作用。水庫、塘壩、堰壩等工程的建設(shè),將部分陸面變成水面,增加吸碳作用。水域保護等工程的實施,避免減少水域面積,有效避免降低吸碳作用。水利部門應(yīng)切實保護、增加水域面積,為改善大氣環(huán)境做出貢獻。
3.3.2 凈化入河雨水,保護水環(huán)境
在洛杉磯市,參觀了3處雨水管道與河道出口雨水凈化系統(tǒng),包括攔污柵、植物、滅菌措施等。雨水經(jīng)過系統(tǒng)后入河前,一些枯枝樹葉被攔住,90%細菌被殺滅,一定程度上保護了水環(huán)境。
3.3.3 多型式河道生態(tài)護岸,實現(xiàn)水岸兩利、人與自然共贏
生態(tài)河道建設(shè)是將傳統(tǒng)河流的水利功能與自然河流生態(tài)系統(tǒng)和諧地統(tǒng)一起來,注重發(fā)揮河流生態(tài)系統(tǒng)的整體功能,使其在發(fā)揮基本功能的基礎(chǔ)上還具有良好的整體景觀效果、合理的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的自我恢復能力。椰子布防滲、藤類斜植橫植護岸、復合型護岸,實現(xiàn)水岸兩利、人與自然共贏的可持續(xù)綠色發(fā)展。
田納西河是密西西比河支流俄亥俄河的第一大支流,美國第八大河,流域面積10.6萬km2,河道全長1 450 km,河口平均流量1 800 m3/s,流經(jīng)7個州。
20世紀30年代,美國發(fā)生嚴重的經(jīng)濟危機,田納西流域由于長期缺乏治理,是美國最貧窮落后的地區(qū)之一,年人均收入僅100多美元,約為全國平均值的45%。時任美國新總統(tǒng)羅斯福為擺脫經(jīng)濟危機困境,決定實施“新政”,1933年,美國國會通過了《田納西流域管理局法》,5月成立田納西流域管理局(簡稱TVA)。TVA既是聯(lián)邦政府部一級機構(gòu),又是一個經(jīng)濟實體,具有很強的獨立性和自主權(quán),被授權(quán)負責田納西河流域水利工程建設(shè),擁有規(guī)劃、開發(fā)、利用、保護流域內(nèi)各項自然資源的廣泛權(quán)力,在航運、防洪、發(fā)電、水質(zhì)、娛樂和土地利用等6個方面實現(xiàn)統(tǒng)一開發(fā)和管理。
TVA成立后的一個時期,根據(jù)河流梯級開發(fā)和綜合利用的原則,首先制定水資源綜合開發(fā)規(guī)劃,然后對水資源集中進行開發(fā),以航運和防洪為主,結(jié)合開發(fā)水電,以后又進一步發(fā)展火電、核電,并開辦了化肥廠、煉鋁廠、示范農(nóng)場、良種場和漁場等,為流域農(nóng)工業(yè)的迅速發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
2015年,浙江省水利廳要求編制中小流域綜合治理規(guī)劃,其思路與田納西流域做法有相似之處。
3.5.1 實行更嚴格的水域保護制度
為保護河流源頭、以旅游為主要目標的河流等,從1968年開始美國設(shè)立野生與景觀河流,目前這類河流長約8 000 km,對此類河流實行更嚴格的保護制度,對其他水域(包括濕地)實行“占一補一”制度。在水環(huán)境保護執(zhí)法方面,設(shè)立環(huán)保警察、環(huán)保律師,加大執(zhí)法力度。
我國對耕地、林業(yè)實行嚴格保護制度,違法占用耕地、違法毀林嚴格追責。雖然也提出了最嚴格的水資源管理制度,但管理范圍不廣,管理力度不如耕地、林業(yè),建議擴大水利保護范圍、加大保護力度。
3.5.2 推行洪泛區(qū)財產(chǎn)保險制度
我國人多地少,人水爭地現(xiàn)象仍有發(fā)生,歷史問題、新發(fā)問題并存。在美國,通過征收洪泛區(qū)財產(chǎn)保險費,一方面減少人水爭地現(xiàn)象,另一方面減少因洪澇災害而帶來的財產(chǎn)損失。在我國推行洪泛區(qū)財產(chǎn)保險制度,將有助于減少占用河道管理范圍內(nèi)土地的現(xiàn)象。
3.5.3 公開財政經(jīng)費項目成果
美國商務(wù)部下屬的美國地質(zhì)調(diào)查局是美國水文業(yè)務(wù)管理機構(gòu),負責水資源監(jiān)測、評估和信息發(fā)布等工作。自1995年起,美國地質(zhì)調(diào)查局通過萬維網(wǎng)實時向用戶和公眾發(fā)布水文數(shù)據(jù),同時將之前的歷史水文數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫,用戶只要通過網(wǎng)絡(luò)訪問http∶//www.usgs.gov,即可免費查詢所需的各種水文數(shù)據(jù)和提取必要的水文信息。
我國有大量財政經(jīng)費支持的項目,建議研究某些此類成果公開制度。
3.5.4 我國水利建設(shè)與管理制度有著美國無可比擬的優(yōu)越性
土地私有制、公眾參與、各方利益博弈等,使美國水利建設(shè)舉步維艱。
水利建設(shè)涉及私有土地要得到所有者同意,除此之外還需社區(qū)、周邊居民的同意,要征得所有利益相關(guān)者同意是一個漫長的過程,只要有小部分不同意工程就不可能實施。美國民間“環(huán)境志士”和社團力量眾多,在經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展中發(fā)揮了一些作用,但是也不乏偏激行為,如以環(huán)保為由阻止大壩、堤防等水利工程建設(shè),給水利建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展帶來負面影響。美國各州水利工程經(jīng)費大部分由聯(lián)邦政府支付,年初各州上報水利工程建設(shè)計劃和需要經(jīng)費,之后各州要組織游說團,到議會和聯(lián)邦政府有關(guān)部門游說,常因游說不到位爭取不到經(jīng)費,早在十幾年前,洛杉磯市就準備治理三面光的洛杉磯河,但因為一直沒有申請到聯(lián)邦政府經(jīng)費而擱淺。
與美國相比,我國能集中力量辦大事、快辦事,有著其他國家無法比擬的制度優(yōu)勢,使得我國在較短時間內(nèi)能實現(xiàn)跨越式發(fā)展,浙江省水利建設(shè)實踐就是如此。