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美国密西西比河的洪水防治和管理经验总结

发布日期:2020-07-24 来源:中国水协教育委
  格里•盖洛韦Gerry Galloway1
  U.S. Army Corps of Engineers; International Joint Commission - Canada/USA
  摘要:提供了有关密西西比河流域洪水管理方法和经验的综合信息。有趣的是,工程性和非工程性元素的混合变化逐渐与其他水资源活动结合在一起,以一种综合,全面的方式进行流域水资源管理,并建立了国家洪水保险计划
  1.位置
  密西西比流域位于美国连续48个州的中部。密西西比河从其明尼苏达州的上游源头向其河口延伸3,700公里至墨西哥湾,位于路易斯安那州新奥尔良市下方约145公里。其流域面积接近300万平方公里,密西西比河整个流域面积1,151,000 sq mi (2,980,000 km2)是世界第三大流域,占美国连续流域的41%(部分31州)和加拿大两个省的部分地区。其支流包括美国的第二和第三大河流,以及众多较小但仍雄伟的洪水多发地区河流。该盆地位于密西西比河及其支流附近,最大的洪水易发地区位于90,650平方公里的下游密西西比河流域。这个山谷的宽度从32公里到宽129公里,平均宽度73公里。他们的人口范围从明尼阿波利斯-圣保罗的大都市区和新奥尔良的300万,到维克斯堡等较小城市的50,000以下。这些城市区域的全部或部分都位于洪水平原,自定居以来遭受洪水或洪水威胁。在主要城市中有不少工业区与之相邻。在河流流经的十个州的经济中,农业是主要因素。河流及其附近的土地为鱼类和野生生物提供了重要的栖息地,而密西西比河则是美国最大,最长的连续湿地系统。最后,这条河构成了国家和国际水上贸易的重要航运系统。
  2.洪水的性质
  洪水已成为密西西比河历史最早记录的一部分。区域性降雨和融雪事件导致洪水泛滥,导致河流缓慢上升,并持续数天或数周。由于支流的影响,洪水泛滥的程度增加了,它向下游流向河口。短暂而强烈的降雨事件可能会在支流上引起山洪暴发或快速上升和下降的洪水,但通常不会影响主干。1849年至2001年间,密西西比河发生了大约11次重大洪水事件和洪水破坏,1927年,1936, 1973年和1993年发生了灾难性的洪水。1927年下河事件密西西比毁坏了堤防保护系统,导致洪水泛滥,面积超过67,340平方公里,使超过60万人流离失所,夺走了200多条生命,并付出了100亿美元(以1998年的美元价值计算)。 1993年的密西西比河和密苏里州盆地的上半部洪灾, 38人的死亡直接归因于洪水。估计损失从12亿美元到200亿美元不等,超过660万英亩的土地被淹。在这些损失中,农业占了一半以上,十万多户房屋遭到了破坏。洪水救灾和恢复救灾的成本超过60亿美元。
  3.洪水管理和减灾策略
  两个多世纪以来,工程性措施主导了美国对洪水的应对。新奥尔良的创始人在1700年代初期开始竖立当地的防洪堤用以防洪灾。由于沿河道和洪水平原发生不断的泥沙淤积抬高,在河流和冲积河谷中经常发生越堤洪水问题。因此,减少洪灾损失的主要方法(通常是唯一的方法)是修建堤坝。1927年,密西西比河下游发生的洪灾使联邦政府在减少洪灾损失方面的关注参与。 1928年的下密西西比河下游计划着重于流域范围开发的方法,其中包括加固堤坝,增加使用洪水通道,截流道,并更加重视河道的改善和稳定工作,以便将洪水快速流向最终目的地。在随后的几年中增加了支流水库。1936年的洪水促使联邦政府在全国范围内担负起防洪责任,注重工程手段。与上述工程的扩展同时进行采取措施,联邦政府正在努力保护土地减少侵蚀,并通过在上游土地上蓄水来减少径流。同时,高地和洪水平原湿地被转化为城市开发用地。
  在密西西比河上游及其支流上,堤坝和防洪墙提供了大部分防洪设施。支流上有蓄水库,主要是为支流上的社区提供保护。他们补充了超过1600公里的本地和私人堤防。联邦项目是单独批准和建造的。但是,自1993年洪水以来,密西西比河上游的综合计划正在制定中。在密西西比河下游的大部分保护也是工程性的,但已根据1928年制定的全面计划进行了设置,并在整个保护区实施和修改随后的几年。该计划包括超过2500公里的堤防和防洪墙,河道稳定和四个主要洪水道,支流由上游水库和洪水蓄水池控制。
  在1950年代中期,最初提出了使用非工程性措施来减少洪水灾害破坏的建议,并开始朝该方向缓慢移动。 1969年,政府制定了国家洪水保险计划(NFIP),该计划结合了洪水补贴,要求参与社区规范洪水平原土地使用的保险。目前,有资格参加保险的洪水平原居民中有20%-30%参加了该计划。由于社区参与了NFIP,这些地区开始对洪水平原做区划。洪水通知系统已经使用了数十年,以告知和警告公众有关水灾的威胁。洪水在水资源开发中对环境因素的关注的发展使人们更加关注需要包括保护和保护环境。减少洪水灾害的计划。1993年洪水之后,政府加大了对搬迁活动的支持。州和联邦政府和私人组织已从自愿出售的卖方那里获得了数十万英亩经常被洪水淹没的农业用地。这些土地现在成为洪水滞洪区。在规划方面,人们越来越重视恢复高地湿地和改善耕作方式。现在提供联邦资金支持,以使农民自愿将土地置于保护区中以提供栖息地和洪水存储。
  多年来,洪水管理的工程性和非工程性措施防止了重大的洪水破坏。但是,美国的年度洪水损失继续增加(目前估计为60亿美元),比上个世纪增加了四倍。洪水平原的侵占以及上游开发和土地转换继续增加洪水平原居民的脆弱性。仍然需要提供全面的立法来应对洪水挑战。
  4.洪水和水管理工具
  联邦政府提供了广泛的数据收集,存储和发布来支持洪水综合管理。其中,美国地质调查局(USGS)提供了有关国家水资源和美国大部分河流水位测量站运行的基准信息。密西西比河下游及其支流有84个站点,密西西比河上游及其支流有406个站点(不包括俄亥俄州和密苏里州)。陆军工程师团也远程操作和监控密西西比河流域中选定的测量仪表,用于水控制活动。国家海洋和大气管理局(NOAA)可以提供天气和洪水阶段的预报以及历史数据。 每年用于支持综合洪水管理的联邦资源的最大分配是拨给陆军工程师团在河上进行的活动,在此范围内,大部分用于各种目的的下游河流项目活动。额外的资金将提供给信息和数据机构(例如USGS和NOAA),联邦紧急事务管理局(FEMA)(该机构支持防洪活动,例如搬迁,洪水的超前准备和洪水保险)以及该机构的资源机构。内政部向陆军工程师团提供防洪建议。州和社区还提供资源来支持洪水管理和发展工程性和非工程性项目。在大多数情况下,国家努力的目的是协调当地活动和制定与洪水平原管理有关的法规。社区和堤防区之类的特殊组织负责运营和维护完整的工程,通常在联邦和非工程项目中占非联邦费用的25%。
  为了使社区成员能够参加NFIP,社区必须同意要求在洪水平原要求所有新的建筑或对洪灾后受损工程进行实质性修改时符合联邦准则。不遵守此限制将导致被排除在联邦计划之外。对于制定了优秀的计划确定减少洪水风险的措施并正在积极迁移的社区,这些社区的保险持有者可享受较低的保险费率。 NFIP内外的社区不允许在洪水道上建设,联邦机构可以诉诸法院要求拆除这些建筑物。
  5.负责洪水管理的机构
  上述工程师团和FEMA是洪水管理方面的主要联邦机构。工程师团的作用是领导制定防洪减灾综合计划,然后在获得授权后执行工程性和非工程性防洪减灾项目。 FEMA负责准备和响应NFIP的所有自然灾害和操作。在其级别上执行类似职能的其他平行国家机构。负责住房,经济发展,农业,交通运输,能源和环境的联邦和州机构收集并提供数据,支持灾后重建,就其活动的影响向工程师团和FEMA提供建议,并支持社区和部门采取行动以减少他们的脆弱性。最具挑战性的责任落在地方政府身上,这些地方政府必须通过分区或其他土地规划,确保对洪水平原,并且在发生洪灾时必须成为灾害情况的第一响应者。与大洪灾期间或之后发生的活动相比,这些机构其全面和项目规划活动的协调性较差。在大洪水发生时,总统通常会任命他的内阁的一名高级成员,以确保联邦机构的协调。对于较小的洪水,FEMA担当此角色。非政府组织(NGO)积极参与洪水管理。在此期间任何联邦或州机构制定减少或减轻洪水危害的计划,都有足够的机会征询公众意见并参与计划过程。在洪水期间,非政府组织是现场中最早协助灾难响应的组织之一。洪水过后,这些相同的组织参与了对话,讨论,应针对此洪水采取的正确方法并为下一次洪水做准备。
  6.政策
  1936年的《国家防洪法》规定:“……防洪是联邦政府的一项适当活动”,“…………联邦政府应改善或参与改进……如果防洪的目的是要给他们带来的收益超过估计费用……”尽管该法案仍然有效,但随着时间的流逝,它已从几乎全部联邦资金的计划转变为州和地方赞助商共同承担工程性和非工程性活动这两项费用的计划。在1993年洪水之后,一项针对联邦洪水政策的研究表明,美国并未充分利用非工程性方法来减少洪水灾害。有人提出,除非没有其他地点,否则应避免在洪水平原发展。在进行开发时,减少潜在损害的第一种方法应该是通过使用土地处理和天然及人工水库在雨水下落的地方养护雨水。此外,洪水平原的工程应是防洪的,在可能的情况下应将那些风险最大的建筑从洪水平原中移出,并且只有在尝试了第一种方法之后才应考虑建造堤坝和防洪墙。这份报告已经提交备受关注,一些联邦计划正在支持其建议。人们对水质和环境的普遍关注促使政府开始制定该报告。鼓励制定全面流域计划的重大举措,这些计划不仅解决这些问题,还将其他水资源开发活动纳入规划。指示联邦机构在流域内开展任何行动时相互协调,并协调有关机构。这鼓励了整合综合流域规划范围内的洪水管理活动。
  7.主要经验教训
  •在密西西比河近三个世纪的洪水管理中,政府用于处理洪水的政策和活动已从“让当地人去做”转变为完全由联邦承担的仅基于工程的方法的责任,由联邦主导,由当地共享的工程性和非工程性混合工程要素,并以一种全面综合的方法来将其与其他水资源活动逐步结合起来管理。密西西比河和州立宪法机构的庞大规模削弱了政府制定统一方法的能力。密西西比河下游长达75年的洪水管理综合规划最初侧重于防洪和航行,并基本上成功地满足了这些目标。随着时间的流逝,导航和防洪利益已将环境和娱乐需求整合在一起,以开始开发更集成的方法。在密西西比河上游,缺乏全面的洪水管理计划,采用单独的导航系统方法以及临时环境活动没有制定了综合洪水管理策略;但是,现在已经开始这样做。•强大的数据存储和处理设备,地理信息系统,遥感功能和全球定位技术正在这条复杂的河流整合规划成为可能。

  译者:苏德慧博士美国高达土木工程公司