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水利建设与管理概况思考

摘要:美国经济社会高度发达,水利建设起步早、保障程度较高。通过赴美学习,认识到美国在水库防洪、海绵城市、多水源尤其是多水库保障城市供水、雨水收集与中水回用、蓝色碳库建设、净化入河雨水、流域综合治理、水利管理等领域或领域的某些方面,值得我们学习、借鉴,从而为我国水利建设与管理服务。但美国当时的设计理念、设计水平等有其局限性,国体、国情与我国也有所不同,借鉴时一定要结合实际、因地制宜、与时俱进。我国在生态河道建设等部分领域已经超越美国,我国的集中力量办大事、快办事制度优越性,是美国无可比拟的。

关键词:美国;水利建设与管理;考察报告

1学习团概况

2017年12月31日至2018年1月20日,浙江省水利厅组织厅机关、省水利河口研究院、省水利水电勘测设计院、省钱塘江管理局、省水利科技推广与发展中心、省水利水电技术咨询中心等单位有关人员,到美国参加生态河道治理与水利工程管理学习班。省水利厅计划处调研员朱法君为学习团团长,成员共19人。

2学习概况

在美国学习地点为纽约市和洛杉矶市,其中东海岸纽约市1周、西海岸洛杉矶市2周。2.1纽约市纽约州环保厅,兼有我国水利(水务)、环保、城建的供水与排水及污水处理等职能,负责防洪排涝、水资源保障、排水及污水处理、河道整治、大气治理等工作,配有环保警察、环保律师,有工作人员3000余人,在纽约州9个地方设有办公室。位于纽约市的纽约州环保厅第二办公室,有工作人员200余人,代表纽约州环保厅负责监管纽约市的环保工作。纽约市环保局,具体负责纽约市环保工作,包括供水、排水工程建设与管理,有工作人员6000余人。在城市供水方面,纽约市由300km以外的多座大中型水库和3座湖泊联合供水;水源充足,供水量350万t/d,主要为生活用水量,工业用水量很少;供水隧洞(管道)较大,可通行汽车;水源水质好,水处理工艺简单;90%重力流供水、10%提水供水,供水价格(含排污费)为全美国最低;在肯尼迪国际机场附近有多处大型水井,提供备用水源。在污水处理方面,纽约市有14座污水处理厂,其中8座已改造完成,主要是生物措施处理污水。2.2洛杉矶市洛杉矶市位于加利福尼亚州南部,该州呈南北长方形,萨克拉门托市以北径流量占全州的70%,而全州80%的用水量集中在该市以南地区,南加州年平均降水量仅为350mm左右,属于缺水地区,100多年前是一片沙漠,后经调水、西部大开发形成了今日的繁荣。到达洛杉矶市的第2天,迎来了8个月干旱与山林大火后的首场降雨,当地人称之为“暴雨”,引发泥石流灾害,人员伤亡与财产损失严重。在洛杉矶市,主要在加州州立波莫那理工大学学习,在大学听取了生态河道治理与水利工程管理多场学术报告,参观了农水实验室、工学院土木系实验室。在洛杉矶市环境清洁局工作人员带领下,参观了洛杉矶市部分水利和市政排水设施。在加州水利局南加州水利分局,听取南加州供水工程概况介绍。在波莫那理工大学,听取4位老师的多场学术报告。2位华人老师用中文讲课,并进行广泛的交流和讨论。土木工程系助理教授Ali-Sharbat博士作“水环境基础知识、河道生态工程技术—土壤生物护岸工程、天然材料及新材料新技术应用、美国清洁水法”的报告。台湾籍华裔专家、洛杉矶市规划局技术专家、波莫那大学客座教授黄铁屿博士作“美国河流的生态环境、美国生态河道管理与修复经验—密西西比河案例”等多场水利综合报告。土木工程系助理教授谢非大伟博士作“生态河道修复与典型案例(中国北京、山西、昆明)”的报告。湖南籍华裔专家、洛杉矶市水电局技术专家、波莫那大学客座教授颜利平博士作“美国水利工程管理与水利工程信息化”的报告。波莫那理工大学农水实验室,注重房屋节能设计、雨水收集及利用、校区废物利用,利用坡地建设食物森林。大学工学院土木系分土木工程、施工、测量3个专业,土木工程专业方向为结构工程、岩土、水利工程、水资源、环境工程。并参观了测量仪器、建筑材料、水资源、力学、流体力学、水处理、汽车设计、桥梁设计等实验室。洛杉矶市环境清洁局,负责河道治理、市政排水、雨水收集建设与管理、污水处理及回用等涉水行业,共有职工4000余人。在环境清洁局2位员工带领下,参观了Garvanza公园雨水收集系统、洛杉矶动物园雨水收集与中水回用系统、3处洛杉矶河干流河道、3处雨水管道与河道出口雨水净化系统。洛杉矶市属于缺水地区,十分重视收集雨水用于环境用水。南加州供水工程由加州供水工程、洛杉矶水渠、南加州大都会水利局供水工程3个水源组成。100多年前,为开发南加州,实施北水南调加州供水工程,该工程由29座水库、18座泵站、4座抽水发电厂、5座水力发电厂和1000余公里水渠和管道组成,由加州水利局南加州水利分局负责运行管理。洛杉矶水渠承接洛杉矶市东部山脉雪融水,引入洛杉矶市,由洛杉矶市水电局负责运行管理。1928年,加州立法机构通过法案,成立南加州大都会水利局,由14个城市、11个市政水区和1个郡水务局组成合作组织,主要建造和运营科罗拉多河水渠。

3几点思考

在美国学习期间,经历了纽约市几十年来罕见的极端低温和暴雪天气,见证了洛杉矶市40~50mm“大暴雨”引发的泥石流灾害,初步了解美国水利建设与管理的一般做法。美国经济社会虽然高度发达,但在自然灾害面前,也显得“无奈”,不得不承受巨大损失;在保障供水方面,也无它方良药,不得不依赖多水库联合保障供水;在水利管理方面,虽然实行流域管理与区域管理相结合的制度,但也面临一些体制机制障碍问题。水利不分国度,中美两国在除害兴利、水利管理方面仍然面临同样严峻的问题,在水利工程设计上,同样考量安全、经济、效益、环境等,在防御和利用手段上,有很多理念相通,方法可以互相借鉴、交流、互补。在学习借鉴美国的水利建设与管理经验时,注意到,美国水利建设起步早,当时的设计理念、设计水平等有其局限性,国体、国情与我国也有所不同,借鉴时一定要结合实际、因地制宜、与时俱进;同时也认识到,我国在生态河道建设等部分领域已经超越美国,我国的集中力量办大事、快办事制度优越性,是美国无可比拟的。3.1防洪减灾仍是水利工作重点,防灾手段因地制宜3.1.1防洪减灾仍是浙江省水利工作重点到达洛杉矶市的第2天,迎来8个月干旱后的首场降雨,过程降雨量40~50mm,约占南加州全年降水量350mm的1/7,当地人便称之为“暴雨”。2017年下半年,南加州发生了大范围山火,燃烧后的山地吸水能力较差,同时也在山地上残存了大量灰烬,遇此“暴雨”,洪水一冲就发生泥石流,共造成20人死亡、4人失踪,多处房屋被冲毁,人员伤亡与财产损失惨重。美国母亲河密西西比河,流域面积占美国国土面积的1/3,流域内大部分地势平缓,没有建设控制性水库工程的条件,远没有解决洪水问题,干流下游、某些支流洪涝灾害比我国长江严重。浙江省位于东部沿海,外部因素和内部因素致使洪涝灾害频繁。外部因素如暴雨、外水、天气预报准确度、洪涝调度等,当台风、暴雨、天文大潮三碰头时,外部因素更加恶劣。内部因素如地形、地貌、市政排水系统、水利排涝系统、城市化等。在面积占70%的山区,地形坡度大、河道比降大,汇流速度快,梅汛期长时间暴雨、台汛期高强度暴雨,极易引发山体滑坡、山洪灾害、堤防溃破,给人民生命造成重大威胁。在沿海平原地区,上承山洪、下顶潮汐,地势低洼、地面沉降,水域减少、地面硬化,边界变化、工程欠佳,极易引发涝灾,也会对人民生命财产构成威胁。浙江省极端气候呈多发、加重趋势,防洪减灾还存在诸多薄弱环节,距离防洪“不死人、少伤人”的目标还有很大差距,防洪减灾任重道远,仍是浙江省水利工作重点。3.1.2水库防洪是重要手段,谨防出现大规模拆坝怪想美国密西西比河流域面积322万km2,是长江流域的1.79倍,流域面积次于南美洲亚马逊河和非洲刚果河,位列世界第三;干流长度次于非洲尼罗河、南美洲亚马逊河和中国长江,位列第四。1936年,美国国会通过防洪总法案,规定密西西比河防洪以支流水库调洪为主,辅以筑堤、分洪以及河道整治,此后掀起了建设水库高潮,如在其支流俄亥俄河的第一大支流田纳西河干支流上,建成具有防洪库容的水库35座,总防洪库容约145亿m3,为防洪发挥了重大作用。但是由于支流水库控制集水面积占整个流域比重较小,干流无建设控制性水库条件,支流建设水库并不能彻底解决干流下游的防洪问题。因此,后来又强调综合防洪措施,如改变洪泛区的土地利用,实施防洪保险等非工程措施。美国国会通过的防洪总法案,说明水库防洪作用的重要性,如果密西西比河干流有建设控制性水库条件,会在干流上建设控制性水库。毋庸置疑,美国的水库大坝大多数建设年代早,受当时设计理念、设计水平、建筑材料、施工条件等限制,确有一些大坝存在任务变化、设计考虑不周、出现环境与质量安全问题等,需要拆除或者改建,而并非误传的大规模拆坝,让河道全面回归到自然无阻状态。密西西比河支流田纳西河综合治理,就是从发展航运和建坝防洪、结合开发水电开始的,极大地促进了流域经济的发展,取得了巨大成功。我国人口是美国的4倍多,虽然国土总面积与美国相当,但可利用土地比美国少,可利用土地人口密度是美国的6倍左右,缺少水库的控制洪水、生活与生产供水,难以想象。我们决不能一方面享受着水库带来的利益,另一方面夸大水库的不利影响而否定水库,汽车产生污染是否就消灭汽车?我们要正视水库的不利影响,努力使不利影响最小化。3.1.3“海绵城市”有适用条件,不可照搬照用“海绵城市”,也即低影响开发(LowImpactDevelopment,LID),由美国加州首先提出。“海绵城市”指在场地开发过程中采用源头、分散式措施维持场地开发前的水文特征,其核心是维持场地开发前后水文特征不变,包括径流总量、峰值流量、峰现时间等。从水文循环角度,要维持径流总量不变,就要采取渗透、储存等方式,实现开发后一定量的径流量不外排;要维持峰值流量不变,就要采取渗透、储存、调节等措施削减峰值、延缓峰值时间。南加州年降水量仅为350mm左右,土壤含水率低,地下水位低,对于1次40mm的“2018年1月大暴雨”,土壤吸水率占比大,因此南加州实施“海绵城市”是合适的,效果是显见的。浙江省一场降雨达200~300mm,甚至更大,土壤由于湿润且地下水位高,1次暴雨土壤吸水量仅10mm左右,所占比重微乎其微,“海绵城市”发挥作用有限。针对浙江省城镇洪涝关系、除涝存在问题,城镇除涝应按照“洪涝兼治、提能力、减影响”的总体思路,切实提高排水系统、排涝系统的排水能力,同时减小减除城市化对排涝带来的负面影响,实施“固河堤、疏河道、畅管网、强设施、除涝点、新开河”6大工程,从而全面提高区域除涝能力。“海绵城市”有地域适用条件,在大暴雨地区是锦上添花、而非雪中送炭的办法,不可照搬照用其全部做法,否则会花大钱办小事。相反,“海绵城市”如采用不当,会带来负面影响,如杭州市大量使用粗粒下渗混凝土,运行一段时间后路面很快出现轮沟,减少坐车舒适度,路面损坏较快,增加路面修复费用。3.2多水源保障供水,提高供水保证率3.2.1多水源尤其是多水库供水,切实保障城市供水纽约市由300km以外的多座大中型水库和3座湖泊联合供水,水源充足,同时在肯尼迪国际机场附近建有多处大型水井,提供备用水源。南加州供水工程由加州供水工程、洛杉矶水渠、南加州大都会水利局供水工程3个水源组成,加州供水工程由29座水库、18座泵站等和1000余公里的水渠和管道组成,洛杉矶水渠承接洛杉矶市东部山脉雪融水,南加州大都会水利局供水工程为科罗拉多河引水渠。浙江省地级市中,杭州、嘉兴2市目前供水水源仍为河道水,尤其是嘉兴市河道水源水质差,存在水质型缺水;温州、台州2市水源单一,供水保障率低;金华、衢州、丽水等市水源水库相互不连通,不能实行互为备用;舟山市供水水质及水量均不满足要求。70个县级以上城市中,有23个无备用水源,占33%;另有部分城市虽有备用水源,但由于各种原因,备用水源不具备供水能力;有备用水源城市中,11个备用水源为河道型水源,占比为23%。浙江省城市供水存在河道水源、水源单一、备用不济等问题,与纽约、洛杉矶市相比有较大差距。实现多水源尤其是多水库供水,是保障城市供水的终极目标。3.2.2重视收集雨水、中水回用,用于环境用水洛杉矶市属于缺水地区,3大城市供水水源均为外地引水,引水费用高,所以十分重视收集雨水用于环境用水。在参观的社区公园、洛杉矶市动物园、波莫那理工大学农水实验室,在我们住宿的宾馆,均建有雨水收集系统。洛杉矶市的洛杉矶河、波莫那理工大学校区河道、以及在汽车上看到的其他河道,由于收集雨水的需要,均建设成为三面光型式(不得已为之吧)。正是由于大量收集雨水、中水回用,为市政提供了大量环境用水。3.3充分利用水利工程改善环境,发挥水利工程的生态作用3.3.1发挥水体吸碳作用,改善大气环境碳排放过量,超过大气纳碳容量,引起雾霾。减轻或消灭雾霾的途径一是减少碳排放,二是吸收排放的碳。植物通过阳光进行光合作用,将二氧化碳变成氧气,但很少有人知道水体和陆面也具有吸碳作用。植物的吸碳作用称之为“绿色碳库”,陆面的吸碳作用称之为“棕色碳库”,水体的吸碳作用称之为“蓝色碳库”,而且水体吸碳作用是陆地吸碳作用的200倍,水体具有较大的改善大气环境的作用。水库、塘坝、堰坝等工程的建设,将部分陆面变成水面,增加吸碳作用。水域保护等工程的实施,避免减少水域面积,有效避免降低吸碳作用。水利部门应切实保护、增加水域面积,为改善大气环境做出贡献。3.3.2净化入河雨水,保护水环境在洛杉矶市,参观了3处雨水管道与河道出口雨水净化系统,包括拦污栅、植物、灭菌措施等。雨水经过系统后入河前,一些枯枝树叶被拦住,90%细菌被杀灭,一定程度上保护了水环境。3.3.3多型式河道生态护岸,实现水岸两利、人与自然共赢生态河道建设是将传统河流的水利功能与自然河流生态系统和谐地统一起来,注重发挥河流生态系统的整体功能,使其在发挥基本功能的基础上还具有良好的整体景观效果、合理的生态系统结构和稳定的自我恢复能力。椰子布防渗、藤类斜植横植护岸、复合型护岸,实现水岸两利、人与自然共赢的可持续绿色发展。3.4实行流域综合治理,加快流域经济发展田纳西河是密西西比河支流俄亥俄河的第一大支流,美国第八大河,流域面积10.6万km2,河道全长1450km,河口平均流量1800m3/s,流经7个州。20世纪30年代,美国发生严重的经济危机,田纳西流域由于长期缺乏治理,是美国最贫穷落后的地区之一,年人均收入仅100多美元,约为全国平均值的45%。时任美国新总统罗斯福为摆脱经济危机困境,决定实施“新政”,1933年,美国国会通过了《田纳西流域管理局法》,5月成立田纳西流域管理局(简称TVA)。TVA既是联邦政府部一级机构,又是一个经济实体,具有很强的独立性和自主权,被授权负责田纳西河流域水利工程建设,拥有规划、开发、利用、保护流域内各项自然资源的广泛权力,在航运、防洪、发电、水质、娱乐和土地利用等6个方面实现统一开发和管理。TVA成立后的一个时期,根据河流梯级开发和综合利用的原则,首先制定水资源综合开发规划,然后对水资源集中进行开发,以航运和防洪为主,结合开发水电,以后又进一步发展火电、核电,并开办了化肥厂、炼铝厂、示范农场、良种场和渔场等,为流域农工业的迅速发展奠定基础。2015年,浙江省水利厅要求编制中小流域综合治理规划,其思路与田纳西流域做法有相似之处。3.5借鉴水利管理新举措,发挥我国制度优越性,促进水利大发展3.5.1实行更严格的水域保护制度为保护河流源头、以旅游为主要目标的河流等,从1968年开始美国设立野生与景观河流,目前这类河流长约8000km,对此类河流实行更严格的保护制度,对其他水域(包括湿地)实行“占一补一”制度。在水环境保护执法方面,设立环保警察、环保律师,加大执法力度。我国对耕地、林业实行严格保护制度,违法占用耕地、违法毁林严格追责。虽然也提出了最严格的水资源管理制度,但管理范围不广,管理力度不如耕地、林业,建议扩大水利保护范围、加大保护力度。3.5.2推行洪泛区财产保险制度我国人多地少,人水争地现象仍有发生,历史问题、新发问题并存。在美国,通过征收洪泛区财产保险费,一方面减少人水争地现象,另一方面减少因洪涝灾害而带来的财产损失。在我国推行洪泛区财产保险制度,将有助于减少占用河道管理范围内土地的现象。3.5.3公开财政经费项目成果美国商务部下属的美国地质调查局是美国水文业务管理机构,负责水资源监测、评估和信息发布等工作。自1995年起,美国地质调查局通过万维网实时向用户和公众发布水文数据,同时将之前的历史水文数据建立数据库,用户只要通过网络访问http://www.usgs.gov,即可免费查询所需的各种水文数据和提取必要的水文信息。我国有大量财政经费支持的项目,建议研究某些此类成果公开制度。3.5.4我国水利建设与管理制度有着美国无可比拟的优越性土地私有制、公众参与、各方利益博弈等,使美国水利建设举步维艰。水利建设涉及私有土地要得到所有者同意,除此之外还需社区、周边居民的同意,要征得所有利益相关者同意是一个漫长的过程,只要有小部分不同意工程就不可能实施。美国民间“环境志士”和社团力量众多,在经济建设和社会发展中发挥了一些作用,但是也不乏偏激行为,如以环保为由阻止大坝、堤防等水利工程建设,给水利建设和经济发展带来负面影响。美国各州水利工程经费大部分由联邦政府支付,年初各州上报水利工程建设计划和需要经费,之后各州要组织游说团,到议会和联邦政府有关部门游说,常因游说不到位争取不到经费,早在十几年前,洛杉矶市就准备治理三面光的洛杉矶河,但因为一直没有申请到联邦政府经费而搁浅。与美国相比,我国能集中力量办大事、快办事,有着其他国家无法比拟的制度优势,使得我国在较短时间内能实现跨越式发展,浙江省水利建设实践就是如此。

作者:朱法君 程玉祥 郑盈盈 单位:1.浙江省水利厅 2.浙江省水利河口研究院

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