最近傳媒的熱點(diǎn)是在北方水資源短 缺，和南水北調(diào)上，此時(shí)研討防洪風(fēng)險(xiǎn)，似乎有些不合時(shí)宜。其實(shí)，現(xiàn)在恰是最好的時(shí)機(jī)，因?yàn)殡m’98，’99洪水事過境遷，心態(tài)已較為平靜，但驚心動(dòng)魄的防洪景象還記憶猶新，十分有利于從防洪科學(xué)角度，不受干擾地作一些分析研究。
一、傳統(tǒng)的防洪理念受到挑戰(zhàn)
長江干流在1998年洪水期間，中游的洪水30日水量只相當(dāng)30年一遇，然而該河段（除武漢—黃石段外）的水位卻要高于1954年，為近百年實(shí)測資料系列的最高值，不少堤段水位超過堤頂，依靠臨時(shí)子堰擋水，防洪形勢空前嚴(yán)峻，當(dāng)時(shí)的防洪決策承擔(dān)了空前巨大的風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)過數(shù)百萬軍民的嚴(yán)防死守，取得抗洪斗爭的全面勝利。然而1999年長江中游的洪峰水位，繼98年后又一次接近或超過歷史記錄。事實(shí)上，近年在世界各地，都先后發(fā)生過多次重大洪水災(zāi)害，如1993年美國密西西比河特大洪水、1991，中國長江太湖和淮河洪水和1998年松花江的超標(biāo)準(zhǔn)特大洪水、1993，1995年西歐萊茵河和馬斯河洪水。各地在洪水、洪災(zāi)中出現(xiàn)的一些新情況，對(duì)防洪提出的新問題，存在不少具有規(guī)律性的共同點(diǎn)，引起學(xué)術(shù)界普遍的關(guān)注，要求人們對(duì)傳統(tǒng)防洪戰(zhàn)略理念、規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理的理論和方法作出全面的檢討[1][2][3][4]。
長江如此嚴(yán)峻的防洪形勢，其原因是多方面的，首先，’98，’99水文氣象因素具有相當(dāng)大的作用，雖然降雨和洪水?dāng)?shù)量與歷史記錄相比并不突出，但雨區(qū)的位置及其時(shí)空分布，對(duì)中游防洪十分不利，干支流洪峰遭遇組合，相互疊加，造成水位居高不下。其次是非自然因素的變化，對(duì)洪水、洪災(zāi)和防洪的作用。突出表現(xiàn)在堤防安全抵御了歷史最高洪水水位，（干堤除了’98九江出現(xiàn)一處潰口外），防洪規(guī)劃中預(yù)先設(shè)置的分蓄泄區(qū)都未啟用，致使水位抬升到前所未有的高度。最后，在沿江兩岸的城市、廠礦等防洪重點(diǎn)地區(qū)，由于人口密度增長，土地開發(fā)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，使個(gè)體和社區(qū)對(duì)洪災(zāi)的敏感度有增無減，承擔(dān)洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的能力明顯下降。
我國在長期江河治理的實(shí)踐中，形成的防洪理念之一，是“水來土掩”，以控制洪水為核心，主要依靠的是水庫、堤防等防洪工程措施，較少考慮采取防洪非工程措施，調(diào)節(jié)、控制和約束受洪水影響的人和物，最大限度地降低或避免洪災(zāi)的損失。防洪理念之二，流域或地區(qū)的防洪規(guī)劃和設(shè)計(jì)，是依據(jù)當(dāng)?shù)睾樗挠涗洠瑓⒄找淮位驇状魏樗畼O值事件（如長江流域的1954年，黃河流域的1958年，海河流域的1963年等），經(jīng)過必要的調(diào)整，擬定出一個(gè)“確定的”防洪目標(biāo)，認(rèn)為只要足以抵御或防止該次最不利事件，就認(rèn)為基本滿足了防洪安全的需求，在社會(huì)輿論上形成一種思維定式，有時(shí)會(huì)誤導(dǎo)公眾的僥幸心理或者麻痹思想。防洪理念之三，認(rèn)為經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，隨著防洪投入的不斷增加，防洪目標(biāo)應(yīng)逐年提升，而且洪澇災(zāi)害也應(yīng)日漸減少，直至徹底消滅。這個(gè)理念體現(xiàn)了水利科技人員征服自然，控制洪水，造福人民的情緒，但在今后可以預(yù)見的數(shù)十年期間，幾乎是無法實(shí)現(xiàn)的。
事實(shí)上，洪水和洪災(zāi)的形成和發(fā)展過程非常復(fù)雜，是由眾多自然因素和非自然的人為因素共同作用的結(jié)果，每個(gè)因素又分別有各自的時(shí)空分布過程，其遭遇組合幾乎可以有無限的可能性，使洪災(zāi)具有明顯的不確定性，往往在某河流來了一次大水后，社會(huì)輿論和公眾就關(guān)注防洪，但事實(shí)上此后幾年卻可能平安無事，甚至?xí)霈F(xiàn)連續(xù)干旱期；某年南方大水后注意力就都集中到了南方，但很可能第二年大水卻降臨到北方未被注意的省份。‘98，‘99長江洪水的事實(shí)，再次說明洪澇成災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)總是存在的，人們?cè)谑袌鼋?jīng)濟(jì)環(huán)境下，對(duì)概率和風(fēng)險(xiǎn)概念已有一定的認(rèn)識(shí)，只是因?yàn)閲?yán)重洪災(zāi)的概率很小或重現(xiàn)期很長，相對(duì)人的壽命而言，個(gè)人一生最多只能親見或親歷過很少幾次，不象股票市場那樣頻繁波動(dòng)，往往誤認(rèn)為特大洪災(zāi)是一次性的，很少考慮自身遭遇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)。事實(shí)上，流域內(nèi)修建一批水庫等防洪工程控制了當(dāng)?shù)氐亩鄶?shù)洪水，卻未必就能控制全流域的洪災(zāi)，河流堤防達(dá)到了防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，也未必就可以保證其保護(hù)區(qū)不出現(xiàn)險(xiǎn)情。
根據(jù)聯(lián)合國的統(tǒng)計(jì)資料，世界各國逐年的洪災(zāi)損失都有持續(xù)增長的態(tài)勢，無論是發(fā)展中國家，還是發(fā)達(dá)國家概莫能外。即使是在經(jīng)濟(jì)和科技高度發(fā)達(dá)的今日美國，對(duì)于洪災(zāi)只能做到控制其罹難人數(shù)，并未能有效地遏制洪災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失直線上漲的趨勢。表明設(shè)想只要在短期內(nèi)投入若干個(gè)億，就可以一勞永逸地消滅洪澇災(zāi)害是不現(xiàn)實(shí)的。擬定洪災(zāi)治理的戰(zhàn)略目標(biāo)，應(yīng)致力于提升承擔(dān)洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的能力，從防洪和減災(zāi)兩方面建設(shè)安全保障體系。20世紀(jì)末世界上幾次特大洪水，促使各界志士仁人對(duì)防洪方略的反思，尋求人與自然和諧相處的防災(zāi)減災(zāi)途徑，學(xué)會(huì)正確與洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)相處，形成“寧與洪水為友，不與洪水為敵”（Living with floods, rather than fighting them.）的新理念。在防洪規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理中，不再局限于具體建筑物、工程或項(xiàng)目達(dá)到‘安全與經(jīng)濟(jì)’的短期目標(biāo)，還需考慮流域的和地區(qū)的，長時(shí)期的（包括災(zāi)前、臨災(zāi)和災(zāi)后）綜合效益達(dá)到最優(yōu)。說到底防洪建設(shè)的終極目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是：全面妥善解決與水有關(guān)的“人保”與“環(huán)保”問題（即保護(hù)人類社會(huì)免遭自然的危害—Protection of man against nature，和保護(hù)自然界免遭人類社會(huì)的破壞—Protection of nature against man），完善和支撐地球系統(tǒng)穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展的能力。
二、洪水、洪災(zāi)和洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)
洪水與洪災(zāi)是兩個(gè)不同的概念，洪水是地球上水循環(huán)的自然過程，而洪災(zāi)是洪水對(duì)人類社會(huì)安全所造成的災(zāi)害性后果。若以“災(zāi)烈度”（hazard）表征雨洪水量的時(shí)空分布特性，綜合氣象、水文、地理等自然因素的作用，以“災(zāi)敏度”（vulnerability）表征當(dāng)?shù)貙?duì)災(zāi)害的承受能力和防災(zāi)減災(zāi)的水平，綜合人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等非自然因素的作用。洪澇災(zāi)害和其他自然災(zāi)害一樣，也具有自然和社會(huì)雙重的屬性，當(dāng)災(zāi)烈度超過了當(dāng)?shù)氐臑?zāi)敏度，表明洪災(zāi)的形成和發(fā)展。相同的暴雨洪水，出現(xiàn)在不同的時(shí)間和地點(diǎn)，就會(huì)形成完全不同的災(zāi)害，雨情未必能代表災(zāi)情，受災(zāi)也未必就會(huì)成災(zāi)，因此不難解釋“雨情不同于水情，水情又不同于災(zāi)情”。由于不同時(shí)間和不同地點(diǎn)的“災(zāi)烈度”和“災(zāi)敏度”是不同的，因此洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)也是有時(shí)空差異的，可以采取各種工程和非工程的防災(zāi)減災(zāi)措施，削減災(zāi)害的發(fā)生頻率和強(qiáng)度，和（或）降低人們對(duì)災(zāi)害的敏感程度，從而可以降低洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，但無法完全排除災(zāi)害發(fā)生的可能。
無論是發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家，世界各地洪澇災(zāi)害的損失呈現(xiàn)非線性增長的趨勢，我國的沿�；騼�(nèi)地也都存在有相似的狀況[4]。而從有關(guān)的暴雨洪水觀測記錄上，卻未能證實(shí)持續(xù)增長趨勢的存在。以我國為例，根據(jù)1951－1998年汛期（6－8月）的全國（336站），長江以南（69站），和長江流域（86站）的降水量記錄，求得的面雨量序列基本保持平衡，從繪制的直方圖看不出任何增長或減少的趨勢。統(tǒng)計(jì)資料表明洪災(zāi)的災(zāi)烈度增長并不顯著，災(zāi)敏度的變化可能是損失增長的主要原因。仍以我國為例，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平，社會(huì)財(cái)富，土地利用狀況的變化，使洪災(zāi)損失的單位指標(biāo)值出現(xiàn)持續(xù)增長，如我國50年代水災(zāi)綜合損失指標(biāo)為2190元/公頃，60年代為3255元/公頃，70年代為5880元/公頃，80年代為12120元/公頃。表明逐年洪災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失增長的增幅也在不斷加大，是一個(gè)非線性的增長過程。根據(jù)20世紀(jì)世界自然災(zāi)害的統(tǒng)計(jì)，按災(zāi)害損失排序?yàn)槭椎氖尉逓?zāi)，其中有八次是發(fā)生在最后的90年代。其中包括1994年美國加州北橋地震（250億美元）、1997年日本阪神大地震（1000億美元）、1999年土耳其和臺(tái)灣地震和1993年美國密西西比河特大洪水（180億美元）等，雖然相近級(jí)別的地震、風(fēng)暴潮、洪水等自然災(zāi)害，在災(zāi)區(qū)附近也曾有發(fā)生，但是近期災(zāi)害損失的金額卻是空前的，表明隨著人口和資產(chǎn)的迅猛增長和集聚，經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和社會(huì)生活方式的改變，人們對(duì)自然災(zāi)害的敏感程度在顯著增強(qiáng)。
洪災(zāi)的災(zāi)烈度和災(zāi)敏度是由眾多自然因素和非自然的人為因素決定的，而其中多數(shù)因素及共作用存在有明顯的不確定性（即包括事物本身的隨機(jī)性，也包括現(xiàn)有資料的不完備性和主觀認(rèn)識(shí)上的模糊性…），表現(xiàn)在洪災(zāi)的形成和發(fā)展過程并非是確定的，很難作出準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)特別是長期預(yù)報(bào)。引入風(fēng)險(xiǎn)的概念，研究洪災(zāi)的不確定性，是十分必要的，也是完全可行的。在市場經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的西方國家，決策人員考慮到不確定性因素的存在，為了掌握投資風(fēng)險(xiǎn)，避免或減少?zèng)Q策的失誤，無一例外地都要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析。他們認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)分析和管理是正確處理不確定性的思想方法，認(rèn)為只要是以現(xiàn)今的資源去換取未來的期貨，在任何條件下，失敗的風(fēng)險(xiǎn)總是存在的，因此試圖消滅風(fēng)險(xiǎn)是徒勞的，風(fēng)險(xiǎn)分析和風(fēng)險(xiǎn)管理的終極目的是提升系統(tǒng)承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的能力。
由于各個(gè)不同學(xué)科分析的對(duì)象、目的、要求不同，風(fēng)險(xiǎn)的定義并不統(tǒng)一，然而大家對(duì)風(fēng)險(xiǎn)概念的內(nèi)涵的理解是一致的，即風(fēng)險(xiǎn)R是對(duì)可能發(fā)生的事故類型I，事故損失及后果X，和發(fā)生事故的可能性L等三者的集合。
R=
‘風(fēng)險(xiǎn)分析’是指充分利用有關(guān)的資料信息，定量估算各種事故的損失及其概率，推求出事故類型、損失和可能性的全集<*>c。
R=<（類型I）×（概率L）×（損失X）>c
國外學(xué)者分析研究洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)特性時(shí)，考慮到洪災(zāi)損失的特點(diǎn)，包括其后果的嚴(yán)重性和持續(xù)性，對(duì)于特定類型i的洪災(zāi)，其風(fēng)險(xiǎn)Ri定義為：“概率Li和損失Xi的n次方的乘積”[2]，如下式：
風(fēng)險(xiǎn)Ri=（概率Li）×（損失Xi）n
‘洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析’是指針對(duì)不同的雨情、水情、工情和災(zāi)情條件，充分利用有關(guān)的資料信息，定量估算各種類型洪災(zāi)和損失及其概率，推求出洪災(zāi)類型、災(zāi)害損失和可能性的全集<*>c。
風(fēng)險(xiǎn)R=<（概率L）×（損失X）n>c
三、水庫防洪安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的演變
傳統(tǒng)的土木建筑結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)方法，為保證建筑物足夠安全，通常附加一個(gè)大于1.0的安全系數(shù)K，根據(jù)工程師的經(jīng)驗(yàn)，通過調(diào)整系數(shù)的數(shù)值，來解決經(jīng)濟(jì)與安全的矛盾。自從進(jìn)入70年代，土木建筑設(shè)計(jì)引入可靠度（風(fēng)險(xiǎn)）概念，結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)理論和方法出現(xiàn)實(shí)質(zhì)性變化，更好地解決了經(jīng)濟(jì)與安全的矛盾。
可靠度=P概率｛S荷載＜R承載能力｝
設(shè)計(jì)是以顯式評(píng)價(jià)建筑物及其各部件的可靠度，可以根據(jù)失事后果的嚴(yán)重性，合理地確定各自的安全裕度，使總體和局部都達(dá)到經(jīng)濟(jì)安全。還可以考慮施工質(zhì)量，建筑材料等因素對(duì)安全的影響。
水庫的垮壩事故不同于一般的安全事故，其后果特別嚴(yán)重，甚至?xí)斐蓱K絕人寰的毀滅性災(zāi)難，要求水庫的規(guī)劃設(shè)計(jì)在保證防洪安全的前提下，達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的目標(biāo)。水庫工程和建筑物的荷載主要是水荷載，傳統(tǒng)的水工設(shè)計(jì)程序已意識(shí)到水荷載的多變性，并將反映荷載強(qiáng)度的洪水作為隨機(jī)變量處理。不過考慮的洪水愈大，則設(shè)計(jì)愈安全，必須解決“如何把握安全適度的‘度’？（How save is save enough?）”，問題。國內(nèi)外通常是以規(guī)范的形式，統(tǒng)一制定出水庫防洪安全的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和校核標(biāo)準(zhǔn)，工程師可遵照?qǐng)?zhí)行。
于1998年，世界壩工委員會(huì)（LCOLD）[3]總結(jié)水庫防洪安全設(shè)計(jì)的進(jìn)展，將設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)分成三個(gè)階段，“第一代標(biāo)準(zhǔn)”主要是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和水庫的共性，粗略分級(jí)制定標(biāo)準(zhǔn)列表備查，并沒有考慮到設(shè)計(jì)水庫的個(gè)性，如水庫重要性、壩體體量、壩型、庫容和垮壩對(duì)下游的危害。大多數(shù)國家是采用洪水頻率分析方法，重現(xiàn)期從200年到10000年。有些國家使用水文氣象方法，估計(jì)可能最大洪水（PMF）。通過規(guī)范來統(tǒng)一規(guī)定水庫防洪安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，其優(yōu)點(diǎn)是在實(shí)用上簡單、方便和一致，在科學(xué)上同類水庫的安全性具有可比性，但也存在兩個(gè)明顯弱點(diǎn)，一是設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的高低和安全事故風(fēng)險(xiǎn)的大小無關(guān)，不能反映各項(xiàng)工程的實(shí)際造價(jià)和效益的差別。另一是現(xiàn)行防洪安全設(shè)計(jì)程序缺少必要的靈活性，形成一個(gè)僵硬執(zhí)行規(guī)范的封閉系統(tǒng)，限制和妨礙科技人員改進(jìn)和完善設(shè)計(jì)的積極性，設(shè)計(jì)方案的安全性也缺乏說服力。
80年代美國墾務(wù)局（USBR）為了檢查2984座建成水庫的安全狀況[5][6]，制定了一套基于防洪風(fēng)險(xiǎn)分析的評(píng)價(jià)程序（SEED），在此基礎(chǔ)上逐漸形成了基于風(fēng)險(xiǎn)分析的水庫設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。USBR通過情景模擬，分析在采取不同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)條件下，出現(xiàn)垮壩的可能性，并估算出垮壩洪水的淹沒面積和災(zāi)害后果。強(qiáng)調(diào)水庫垮壩對(duì)下游可能的危害應(yīng)作為選定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)。在此基礎(chǔ)上發(fā)展形成了ICOLD定義的“第二代”水庫防洪安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
ICOLD總結(jié)的“第二代”標(biāo)準(zhǔn)，是按水庫潛在的危害性區(qū)別對(duì)待，強(qiáng)調(diào)高風(fēng)險(xiǎn)水庫選用更高的標(biāo)準(zhǔn)。提出應(yīng)根據(jù)水庫本身的特征和潛在的垮壩危害，客觀評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)水庫的風(fēng)險(xiǎn)性，水庫特征給出包括壩體的體量特性、水庫綜合特性（壩高×庫容）、電站容量特性、調(diào)節(jié)流量特性等一系列定量指標(biāo)；在大多數(shù)情況下，水庫垮壩對(duì)下游潛在的危害，對(duì)水庫的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是至關(guān)重要的。要求通過情景模擬，分析水庫采用不同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)生各種量級(jí)的洪水及垮壩洪水的淹沒范圍和損失，并分別估算出發(fā)生的可能性。在垮壩下不會(huì)造成人員嚴(yán)重傷亡的前提下，建議通過風(fēng)險(xiǎn)~費(fèi)用~效益的綜合分析，選定合適的防洪安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
ICOLD推薦的是以風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)的“第三代”設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，替代過去兩代標(biāo)準(zhǔn)。第三代新標(biāo)準(zhǔn)的突出特點(diǎn)是：要求具體分析設(shè)計(jì)水庫的風(fēng)險(xiǎn)特性，估算提高安全標(biāo)準(zhǔn)所需費(fèi)用，綜合考慮垮壩事故的風(fēng)險(xiǎn)，包括概率和可能造成的危害，還要根據(jù)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)允許承受的風(fēng)險(xiǎn)水平，通過‘風(fēng)險(xiǎn)~效益~工程費(fèi)用’的關(guān)系，逐個(gè)水庫分別確定各自的防洪安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
四、基于風(fēng)險(xiǎn)分析的防洪減災(zāi)體系研究
防洪減災(zāi)體系是一類復(fù)雜的自然系統(tǒng)與人工系統(tǒng)復(fù)合的系統(tǒng)。其中，自然系統(tǒng)涉及洪水、天然河道、洪泛區(qū)地理等；人工系統(tǒng)包括水庫系統(tǒng)、堤防系統(tǒng)、分蓄洪區(qū)等工程和非工程措施、社會(huì)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等。長江中下游地區(qū)的防洪系統(tǒng)，是為防洪減災(zāi)體系的一個(gè)典型。
現(xiàn)行的防洪減災(zāi)體系的規(guī)劃設(shè)計(jì)是參照水庫規(guī)劃設(shè)計(jì)程序進(jìn)行的，持有相同傳統(tǒng)防洪理念，根據(jù)一定重現(xiàn)期的水位（或流量）值，和（或）根據(jù)一次或幾次極值雨洪事件的最高記錄值（如長江流域的1954年，黃河流域的1958年，海河流域的1963年等），經(jīng)過必要的調(diào)整，擬定出一個(gè)確定的洪水時(shí)空分布過程，并賦予該設(shè)計(jì)洪水過程一定的重現(xiàn)期或概率，認(rèn)為只要規(guī)劃設(shè)計(jì)的防洪體系足以抵御或防止該次“設(shè)計(jì)洪水時(shí)空分布過程”，就可以認(rèn)為防洪減災(zāi)體系基本上滿足了防洪安全的需求。實(shí)踐證明按統(tǒng)一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)建成的堤防或圩垸，在不同的雨情、水情和工情條件下，在不同的時(shí)間和地點(diǎn)，所承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)并不相同，而且與設(shè)計(jì)要求的重現(xiàn)期有相當(dāng)大的差距，’98，’99長江的雨情，水情，災(zāi)情就是生動(dòng)的實(shí)例。
大江大河的防洪減災(zāi)體系是一個(gè)“巨系統(tǒng)”，其洪水和洪災(zāi)的過程包含眾多因素的動(dòng)態(tài)變化，表現(xiàn)為雨情、水情、沙情、工情、災(zāi)情等內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，江與湖、蓄與泄、沖與淤、上下游、左右岸的相互影響，存在“互動(dòng)”和“反饋”效應(yīng)，牽一發(fā)而動(dòng)全身。在任何一地采取任何一項(xiàng)防洪措施，勢必會(huì)對(duì)全系統(tǒng)產(chǎn)生或大或小的影響。對(duì)一時(shí)一地防洪顯著有利的措施，對(duì)它時(shí)它地的有利程度就未必相同，甚至?xí)霈F(xiàn)方向相反的負(fù)面作用。幾乎不可能有一項(xiàng)防洪措施，是對(duì)所有地區(qū)和所有時(shí)段都是有利的。因此，不能再沿用單一水庫的設(shè)計(jì)程序，依據(jù)某個(gè)或某幾個(gè)斷面的洪峰流量、時(shí)效洪量、洪峰水位的重現(xiàn)期，或某個(gè)地區(qū)或某個(gè)時(shí)段雨量的重現(xiàn)期，來定義一次特大雨洪事件的重現(xiàn)期。大江大河防洪減災(zāi)體系，涉及的地區(qū)和時(shí)間范圍較廣，各次雨洪事件的雨量、洪水、洪災(zāi)和防洪形勢具有各自的特性，往往缺少可比性，無法用個(gè)別地區(qū)和個(gè)別時(shí)段的個(gè)別水文氣象要素的重現(xiàn)期來表征。
以1991年太湖流域的特大暴雨為例，當(dāng)時(shí)有新聞傳媒報(bào)道該場雨洪為數(shù)百年不遇。太湖流域管理局和河海大學(xué)曾對(duì)’91暴雨作過統(tǒng)計(jì)分析，研究根據(jù)全流域304雨量站的觀測資料，將面積為36900平方公里的全流域，劃分為大小不同的14個(gè)分區(qū)，分別對(duì)每個(gè)分區(qū)的9種歷時(shí)（1，3，7，15，30，45，60，75，90日），共計(jì)126個(gè)年最大面平均雨量系列，分別進(jìn)行雨量頻率分析。由得出的126條頻率分布曲線，可以測定1991年相應(yīng)地區(qū)相應(yīng)時(shí)段雨量的重現(xiàn)期。當(dāng)年浙西區(qū)和南片區(qū)的雨量很小，其重現(xiàn)期也是全流域最低，不同面積和不同歷時(shí)雨量的重現(xiàn)期僅為1.5~5.0年一遇，湖西區(qū)長歷時(shí)雨量的重現(xiàn)期最大，30日為416.7年，45日為294.1年，60日為200.0年，但當(dāng)?shù)氐亩虤v時(shí)雨量重現(xiàn)期并不高，如最大1日雨量的重現(xiàn)期僅為6.0年。全流域的9種歷時(shí)面雨量的重現(xiàn)期分別為：4.3，9.1，35.7，47.8，86.9，61.5，47.6，43.5，35.7年。雖然列舉的只是1991年一次雨洪事件的雨量數(shù)據(jù)，但足以說明自然現(xiàn)象的復(fù)雜性。一場特大雨洪事件其重現(xiàn)期可以有如此大的變幅，簡單地抓住一點(diǎn)不計(jì)其余，貼上若干年重現(xiàn)期的標(biāo)簽，顯然非常不利于分析問題。
事實(shí)上擬定出一個(gè)確定的設(shè)計(jì)洪水時(shí)空分布過程，并賦予該過程一定的重現(xiàn)期或概率，是水文分析與計(jì)算的常規(guī)方法，而且用于單一水庫的防洪安全設(shè)計(jì)，是相當(dāng)合理和有效的。不過當(dāng)用于水庫群時(shí)，已暴露出問題，在用于大江大河的防洪減災(zāi)體系時(shí)，問題就更加突出和難于解決。長期以來，我們防洪的思維定式是把“達(dá)標(biāo)”（達(dá)到防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)）作為目的，而不是去努力提升承擔(dān)防洪風(fēng)險(xiǎn)的能力，認(rèn)為只要“達(dá)標(biāo)”就萬事大吉了。就如同以往我們國家制定的五年計(jì)劃，常常錯(cuò)位“以物為本”地把經(jīng)濟(jì)增長當(dāng)作為目的，而不是努力讓老百姓得到實(shí)惠，刻意去追求生產(chǎn)多少鋼，多少糧食。“十五”計(jì)劃就不再把手段作為目的了，明確以提高人民生活質(zhì)量為目的，體現(xiàn)“以人為本”的精神。
防洪減災(zāi)體系的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是一非常復(fù)雜的問題，原則上只能以該防洪體系失效，在不同地區(qū)造成洪災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)來度量，各個(gè)堤段或圩垸成災(zāi)的“災(zāi)烈度”和“災(zāi)敏度”都是有差異的，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)有所不同。荷蘭國家防洪技術(shù)咨詢委員會(huì)（TAW Technical Advisory-Committee on Water defences）針對(duì)全國圩垸等防洪體系，認(rèn)為直接采用“第一代”水庫防洪安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，全國規(guī)定統(tǒng)一的相應(yīng)指定頻率的洪水（或可能最大洪水）作為確定性的標(biāo)準(zhǔn)[1][2]，并不能正確反映各圩垸對(duì)安全程度的不同要求。于1997年針對(duì)全國濱海沿河的53個(gè)圩垸防洪體系，制定了一項(xiàng)長期研究計(jì)劃[1]，提出采取風(fēng)險(xiǎn)分析途徑，考慮各個(gè)堤垸的差異，分別計(jì)算各自失事的風(fēng)險(xiǎn)，出現(xiàn)各種洪災(zāi)及損失的概率，計(jì)算防洪所需的投入和可以獲得的效益，在此基礎(chǔ)上逐一確定各圩垸及其涵閘泵站設(shè)施的防洪安全度，并擬定出合理的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果使不同圩垸的標(biāo)準(zhǔn)拉開了差距，沿海城市地區(qū)圩垸的防洪標(biāo)準(zhǔn)高達(dá)萬年以上，內(nèi)河沿岸農(nóng)田圩垸的標(biāo)準(zhǔn)為千年左右。這是由于荷蘭60%面積的地面高程不超過1.0m，38%的土地低于海平面，海堤一旦潰決，淹沒水深、歷時(shí)和水質(zhì)所帶來的后果，都要比內(nèi)河堤防失事嚴(yán)重得多；此外，城市所在的圩垸人口資產(chǎn)高度集中，對(duì)洪災(zāi)的災(zāi)敏度要比農(nóng)村大得多。
我們?cè)谏虾｜S浦江防洪風(fēng)險(xiǎn)分析研究中，除了不同地區(qū)、圩垸或河段應(yīng)采用不同的安全標(biāo)準(zhǔn)外，還必須強(qiáng)調(diào)全面分析發(fā)生安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。這意味著在規(guī)劃設(shè)計(jì)中，不僅要考慮低于“設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)”的常遇的非極值事件，還必須考慮超標(biāo)準(zhǔn)的更不利的稀遇事件，可能引發(fā)的災(zāi)害及其后果。如果同一圩垸的涵閘和圩堤承擔(dān)的保護(hù)區(qū)是相同的，采用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)理應(yīng)是相同的，而涵閘和圩堤承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的能力有很大差別，圩堤承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的能力較低，無論是在低于或超過標(biāo)準(zhǔn)的潮位條件下，只要在任何堤段出現(xiàn)漫溢、管涌、滑坡等事故，都可能造成全圩垸毀滅性災(zāi)難；而涵閘建筑物則不然，即使發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)特大潮位，建筑物未必就會(huì)損毀，建筑物損毀也未必會(huì)造成災(zāi)難，兩者實(shí)際的失事風(fēng)險(xiǎn)會(huì)有很大的差距。
為完善上海黃浦江防洪減災(zāi)體系，雖然吳淞建閘方案與防洪墻方案都是可行的，但從防洪風(fēng)險(xiǎn)分析和風(fēng)險(xiǎn)管理角度觀察，通過災(zāi)害形成和發(fā)展過程情景模擬分析，建閘方案應(yīng)付超標(biāo)準(zhǔn)的特大洪、澇、潮災(zāi)害方面，具有兩項(xiàng)突出的優(yōu)點(diǎn)：一是建閘可以拒潮流于吳淞口之外，據(jù)測算進(jìn)入河道的水量將減少80~90%以上，可以從根本上改變沿江的抗洪搶險(xiǎn)的被動(dòng)局面。另一可能是更重要的優(yōu)點(diǎn)，一旦發(fā)生比防洪遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)更加惡劣的潮、洪、雨組合事件，建閘方案的災(zāi)害后果，充其量是出現(xiàn)閘頂溢流和海溏潰決，局部地區(qū)受災(zāi)，市區(qū)并不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害；而防洪墻方案則將會(huì)出現(xiàn)完全不同的災(zāi)害過程，市區(qū)防洪墻墻體發(fā)生全面漫溢垮塌，大面積的淹水和進(jìn)水，交通、通訊、供電、供水系統(tǒng)癱瘓，將引發(fā)全市毀滅性災(zāi)難。
現(xiàn)代防洪理念是基于洪災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)分析，由于洪災(zāi)的形成和發(fā)展存在有眾多的不確定性和大量的致災(zāi)因子，未來的洪水狀況（包括其水量、流量、水位、泥沙、流速、水質(zhì)等各種指標(biāo)）是無法確知的，一方面無論是采取多么高的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，也不能排除發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水引發(fā)災(zāi)害的可能，另一方面致災(zāi)因子有多種多樣的組合，即使是在低于“最不利事件”的常遇的洪水條件下，仍然存在安全事故和成災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，按現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃設(shè)計(jì)的工程項(xiàng)目，其防洪的風(fēng)險(xiǎn)未必與原期望一致，有必要也有可能通過風(fēng)險(xiǎn)分析和管理，全面分析論證和提升項(xiàng)目承擔(dān)各種風(fēng)險(xiǎn)的能力。正確解決和處理防災(zāi)減災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)與經(jīng)濟(jì)的矛盾。原則上是可以采用風(fēng)險(xiǎn)分析和風(fēng)險(xiǎn)管理途徑，通過‘風(fēng)險(xiǎn)~效益~工程費(fèi)用’的關(guān)系，尋求適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
在防洪減災(zāi)體系中，眾多風(fēng)險(xiǎn)因子如水文因子、水力因子、工程因子、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子、人為因子相互作用，影響和決定系統(tǒng)的綜合風(fēng)險(xiǎn)。因此，綜合風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估較單一因子的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估難度更大。首先必須列出所有可能的成災(zāi)或破壞方式的清單，以上海黃浦江風(fēng)險(xiǎn)分析成果為例，繪制防洪安全事故樹圖（圖1）。這是分析的最重要的一環(huán)，因?yàn)檫z漏某種主要的洪（潮）災(zāi)破壞方式，都可能嚴(yán)重影響分析成果。下一步是災(zāi)害后果的定量評(píng)價(jià)，有必要分析所有各部件各種可能破壞方式的后果。有時(shí)系統(tǒng)中各個(gè)單元的災(zāi)害后果并不相同。事故概率和后果概率兩者構(gòu)成了風(fēng)險(xiǎn)率（防洪安全事故的概率），只有當(dāng)確定風(fēng)險(xiǎn)率后，才能對(duì)設(shè)計(jì)做出評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)應(yīng)以人們能夠承受的風(fēng)險(xiǎn)為標(biāo)準(zhǔn)，包括重大傷亡和經(jīng)濟(jì)損失在內(nèi)的事故總損失的概率（圖2）。
風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)的特點(diǎn)和航天技術(shù)相仿，經(jīng)過分解后都是一些實(shí)用的常規(guī)技術(shù)，其中真正的純風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)為數(shù)并不多，研究的核心是如何在現(xiàn)有的常規(guī)技術(shù)中，篩選、提煉和集成為一完整的系統(tǒng)，關(guān)鍵是能勝任對(duì)防洪減災(zāi)體系的復(fù)雜特性給出全面的描述
對(duì)防洪減災(zāi)體系綜合（系統(tǒng)）風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，在風(fēng)險(xiǎn)分析和風(fēng)險(xiǎn)管理的理論和方法上，前人研究很少基本是空白，屬于當(dāng)前本學(xué)科尚未突破的幾個(gè)難點(diǎn)和關(guān)鍵問題，問題要遠(yuǎn)比單一工程建筑物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估復(fù)雜得多，存在有很多需要探索研究的領(lǐng)域。我國的國情又與發(fā)達(dá)國家有較大差別，不僅在自然條件上，還包括人口、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)各個(gè)方面都有顯著不同。套用西方國家的防洪理念和經(jīng)驗(yàn)往往是行不通的，必須密切聯(lián)系我國的具體實(shí)際，對(duì)防洪建設(shè)正反兩方面的經(jīng)驗(yàn)，作系統(tǒng)深入的集總研究，研建適合我國條件的防洪風(fēng)險(xiǎn)分析和管理的方法，在理論和實(shí)際應(yīng)用上都需要有所突破。為建設(shè)具有中國特色的防洪減災(zāi)安全保障體系，提供定量的科學(xué)依據(jù)。有待研究解決的課題如下：
1．防洪體系的綜合（系統(tǒng)）風(fēng)險(xiǎn)分析理論與方法研究。研究區(qū)域性防洪體系（由堤防、水庫等組成）的總風(fēng)險(xiǎn)（安全度）、風(fēng)險(xiǎn)空間分布轉(zhuǎn)換，工程投入、風(fēng)險(xiǎn)損失與可承受風(fēng)險(xiǎn)水平關(guān)系；
2．防洪體系的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析模型研究。 對(duì)于由工程措施和非工程措施組成的區(qū)域防洪減災(zāi)體系，一個(gè)突出特點(diǎn)是各種因素間關(guān)系難于用解析式表達(dá)，因此隨機(jī)模擬技術(shù)成為解決這類非結(jié)構(gòu)化問題一種有效途徑。防洪減災(zāi)安全保障體系的情景模擬模型的建立，結(jié)合雨情、水情、沙情的模擬生成，構(gòu)成防洪體系的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析模型。
3．區(qū)域防洪減災(zāi)體系綜合（系統(tǒng)）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論研究。通過探討防洪減災(zāi)系統(tǒng)的各個(gè)元件間的耦聯(lián)關(guān)系，和各子系統(tǒng)的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)行為、個(gè)人和群體的行為規(guī)則（決策規(guī)則），建立描述系統(tǒng)總體行為和性能的系統(tǒng)模型，通過洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析模型的模擬運(yùn)行，揭示系統(tǒng)綜合（系統(tǒng)）風(fēng)險(xiǎn)的大小、反應(yīng)機(jī)制、行為規(guī)律和調(diào)控途徑。基于風(fēng)險(xiǎn)分析的防洪標(biāo)準(zhǔn)研究，（社會(huì)允許承受風(fēng)險(xiǎn)水平，及其與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系）防洪體系建設(shè)實(shí)施中的社會(huì)和環(huán)境問題。
4．基于風(fēng)險(xiǎn)分析的防洪減災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)決策支持系統(tǒng)研究。
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作者單位：河海大學(xué)水文水資源與環(huán)境學(xué)院
