防洪

防禦洪水危害人類的對策、措施和方法。它是水利科學的一個分支，主要研究對象包括洪水自然規律，河道、洪泛區狀況及其演變。防洪工作的基本內容可分為建設、管理、防汛和科學研究。

洪水是一種自然現象，常造成江河沿岸河谷、沖積平原和河口三角洲、海岸地帶的淹沒。但由於洪水現象的週期性和隨機性特點以及自然環境的變化和人類活動的影響，這些地帶被淹沒的範圍和時間既有一定的規律性，又是不固定的和有機率性的。這些受洪水氾濫威脅的地帶，大多仍可被人類開發利用，從而出現了洪水災害(見水災)和防洪問題。洪泛區又常具有適宜發展農業與其他經濟事業的優越條件。隨着人類社會的發展，洪泛區的開發利用日益擴大，有些地區還逐漸成為人口稠密、經濟發達的地區。

世界上很多國家，已開發的洪泛區常成為其主要經濟區。如日本國洪泛區佔其國土面積的10%，居住人口一半以上，聚集財富佔72%，且有愈益集中的趨勢。荷蘭國絕大部分為平原，約有24%的土地低於海平面，80%的土地靠海堤保護。蘇聯有5%的土地受融雪、暴雨、冰凌洪水為害，平均每年有5400～8100萬畝受災。中國國土有10%左右的面積位於河湖沿岸及濱海三角洲地區，居住着約50%的人口，工、農業產值已分別佔全國的70%與60%，歷來是中國政治、經濟、文化中心所在。世界上還有許多國家也有類似情況。因此，防洪在很多國家的江河治理中被列為首要或主要任務。

自1949年中國防洪開始進入了新的發展時期。20世紀50年代集中力量進行江河堤防的培修加固，制訂了主要江河的綜合利用規劃，特別是主要江河的平原區防洪規劃。堤防工程從1949年的 4.2萬km發展到1985年全國共興建培修堤防17萬km，疏浚整治了各級河道，開闢了淮河、海河新的排洪河道，興建了荊江分洪工程、東平湖分洪工程等大江大河的分洪工程，修建了官廳水庫、三門峽水利樞紐、丹江口水利樞紐、柘溪水電站等具有較大防洪作用的水利樞紐工程，黃河下游、長江中下游、淮河、海河等河流的工程措施與非工程措施相結合的防洪系統初步形成，對防禦普通洪水、保證重點地區和城市的防洪安全有着重大的作用，戰勝了長江1954年大洪水、黃河1958年大洪水，取得了黃河伏秋大汛40年沒有決口的卓越業績。但目前主要江河的防洪標準還比較低，許多江河一般只可防禦10～20年一遇洪水。現正在繼續進行防洪工程和防洪非工程措施的建設，以逐步提高完善各主要江河上的防洪系統。

在原始公社與奴隸社會，生產力水平低下，人們為了生存，只能適應水的特性，趨利避害，即"逐水草而居，擇丘陵而處"。進入封建社會，隨着生產力的發展，逐步採用土堤等簡易工程措施防禦洪水，並在一些河流上逐步建成堤防工程，發展較快的地區還開展了綜合性的防洪治理。如埃及、巴比倫、中國等文明古國都有悠久的防洪發展史。公元前3400年，埃及美尼斯王朝的第一位法老即開始在尼羅河上築堤防洪，保護首府不受洪水災害。古巴比倫公元前20世紀在幼發拉底-底格里斯河的美索不達米亞平原築堤防洪，並引洪灌溉。

中國古代傳説，公元前2000多年"鯀障洪水"，大概是用堤埂把居住區和耕地保護起來。禹則進一步採用了"疏川導滯"，匯流入海的治水辦法，即疏通主幹河道，導引漫溢出河牀的洪水入海。戰國時，黃河下游堤防已較普遍，各諸侯領域都各自修有長堤保護。秦始皇統一中國(公元前221年)後，實行"決通川防",即將黃河下游各諸侯領域內分散的堤防改建成統一的堤防。江浙一帶河口、海濱，秦漢時已開始築海塘（海堤）防潮。到漢代築堤、堵口，開渠技術都有較大進展，並開始出現多種措施的綜合治理。如西漢時期，郭昌在黃河下游裁減彎道三處。唐代在海河流域永濟渠（即以後的京杭運河的一段）以東開挖減河，增闢新的入海水道，並在永濟渠以西，利用大量的窪、澱滯洪。明代潘季馴在黃河下游修建崔鎮、徐升、季泰、三義等四座減水壩（即溢洪堰）分減洪水；在淮河修築高家堰使原沼澤地形成了洪澤湖，用以調蓄淮河洪水。

中國古代在治河理論方面，主要通過黃河防洪的實踐，從西漢起即有較大的發展，如賈讓的治河三策，張戎論黃河水沙等。北魏景明三年(502)至正始三年(506)崔楷提出置分水口以防禦非常洪水。宋徽宗元年(1101)左正言、任伯雨提出用遙堤防洪辦法。金章宗泰和二年(1202)頒佈《河防令》，規定黃河汛期的河防修守法規。元至治元年(1321)贍思編著《河防通議》，記述了河工具體技術。至正十一年(1351)賈魯堵黃河堤防的決口時，採取疏、浚、塞並舉的措施。明嘉靖(1522～1566)年間劉天和歸納黃河災害為"善淤、善決、善徙"。明萬曆十八年(1590)潘季馴著《河防一覽》，闡述了"以河治河，以水攻沙"的治河主張和加強堤防修守的制度和措施。

1640年英國資產階級革命後，隨着生產力的發展和科學技術的提高，防洪開始利用近代科學技術，建成了較大規模的河流或地區的防洪系統，修建了較大型的治河工程和水庫防洪工程等。大約在1800年德國提出整治萊茵河報告，1807年提出城鄉防洪計劃，1817～1824年卡爾斯魯厄地區建成 4處河道裁彎工程。1863年美國成立陸軍工程兵團，除負責軍事工程外，還負責美國主要河道的防洪、航運、水力發電和河道整治工程。1870～1875年奧地利興建了首都維也納的防洪系統。1885年前後，法國與瑞士整治兩國之間的萊茵河段。1877年俄國開展庫班河流域的防洪工程。美國聯邦政府在1879年批准在陸軍工程兵團下設立密西西比河委員會，開始密西西比河的治理，20世紀初期在邁阿密河為代頓市防洪修建了 5座水庫。1917年國會通過了第一部防洪法令。中國明代後期在黃河下游開始採用放淤固堤，清代淮河下游修歸海五壩、歸江十壩，1919年在河南陝縣西和山東濼口兩處設立黃河水文站，開始用科學方法進行水文觀測，並用電報傳報水位、流量等。1915年李儀祉開始引進西方水利理論和河防科技，對黃河進行勘測研究，制定治黃方略，培修北金堤等。由於中國近代受帝國主義入侵，國內政治經濟腐敗衰落，科學技術落後，以致在防洪理論上和實踐上均進展緩慢。

第二次世界大戰前後，科學技術進入一個新的發展階段，生產力突飛猛進，壩工技術飛速發展，水庫建設進入一個大發展時期。河流治理，由於大規模的水庫建設而進入防洪與興利相結合的綜合利用水資源的新階段，水庫防洪也得到較大發展。如美國田納西河流域發展了防洪、航運與水力發電的綜合治理。隨着城市和大工業區的發展，加強了城市防洪。一些經濟發達的國家的主要江河的防洪系統基本建成，如美國的密西西比河，歐洲的多瑙河、萊茵河，埃及的尼羅河，日本的利根川、澱川。蘇聯、加拿大、印度等國在二次世界大戰後，都先後興建了大型防洪工程。由於完全運用工程措施防洪，特別是防禦稀遇的大洪水既不經濟，又不合理，因此防洪非工程措施越來越受到重視。進入70年代後，一些國家對於河流的治理開發，逐漸注意到經濟效益、社會效益和環境效益的統一。

防洪建設直接關係到人們的生命財產安全，必須慎重對待。

屬河流流域規劃的一部分，一般需先獨立進行，再與其他專業水利規劃結合。進行防洪規劃時，首先要對所在河流或地區的自然條件、社會經濟情況、洪水與歷史洪災等進行勘察、調研，獲取必要的資料，據以擬定比較方案，包括主要防洪工程措施的規模，再結合綜合規劃，通過比較或優選，編制河流防洪、城市防洪、海岸防洪等規劃，並選定主體防洪工程（如堤、河道整治、分洪工程、水庫等）和防洪非工程措施（如洪水預報警報系統、洪泛區管理、行洪道清障、洪水保險、防洪調度、超標準洪水緊急措施等）的規模。

根據規劃選定的工程措施選擇工程位置（如壩址、堤線、分洪區等）；再根據工程等級標準和防護對象的要求，做好勘測、試驗、計算，提出工程總體佈置和主體建築物設計的各項工程特徵值、工程量和投資估算等。大型工程還應編制施工規劃或施工組織設計。

與一般水利工程施工相同，而防洪工程中的堤防修築和河道開挖，一般工程總量雖大，但比較分散，在中國和有些國家，仍採用人力為主進行。

包括防洪工程的養護維修和防汛中的調度運用。要求工程完好，汛期能靈活運用；調度運用合理，既能夠滿足預定的防洪要求，又要保證工程安全。主要工作如下。

及時掌握工程設施的工作狀態，如發現問題，即迅速處理。

對主體建築物進行經常性的維修和定期大修，以保持工程設施的完好安全，保證能在正常和非常情況時靈活運用。

汛期對防洪設施組織防守，出現險情時，及時搶護，充分發揮已有防洪工程的作用，保障保護區的安全。

根據防洪調度規程，針對可能出現的洪水和防護區的實際情況，按照渡汛計劃和緊急措施方案，對防洪系統中的各項設施進行調度。做到在洪水不超過設計標準時，可滿足保護區安全渡汛的要求；遇超標準洪水則要兼顧主體建築物安全和重要地區、城市的安全，使洪災損失減少到最小限度。

用作防洪工作的行為規範，有利於加強工程管理；保護防洪設施安全；發揮防洪系統的效益；調整人們在生產、生活、經濟建設中所產生的相互間的利益矛盾。此外，在管理中還要不斷地進行技術改造和設備更新。

受洪水威脅比較嚴重的國家，對防汛都很重視，一般從中央到地方都設有防汛機構。如美國由陸軍工程兵團負責全國防汛調度和指揮，下設12個大工區，密西西比河的管理還設有委員會；日本國由建設省負責河川治理、防汛等，省下設8個地方局，還成立有河流委員會，各縣有相應機構；印度設中央防洪委員會，各邦有防洪委員會，還有四個流域委員會。中國於1950年成立中央防汛總指揮部，1988年易名為國家防汛總指揮部，負責全國防汛工作的全面領導；省（市）、地（市）、縣（市）分別設立防汛指揮部，長江和黃河還設流域防汛指揮部，分別負責轄區防汛有關任務。防汛本着"以防為主，防重於搶"的原則，做好各項工作，如行洪道清障，制訂渡汛措施，洪水預報、警報，防汛搶險，防洪調度，善後工作等（見防汛、堤防搶險）。

現代防洪科學技術的迅速發展，水資源綜合利用的迫切要求，相鄰學科的滲透、促進，以及洪水給人類社會經常造成重大災害損失等，迫使人們重視防洪科學的研究。

對複雜的洪水現象已由20世紀30年代的經驗描述，逐步進入定量的理論推導來解釋其因果關係。當前已開展地面水文觀測和遙感技術，從單站測報系統發展為流域的全國的網化自動系統；研究數學物理成因理論，通過實驗探索洪水規律。如洪水模型對複雜的洪水現象給出近似的表達，這在洪水理論研究和實用方面都受到重視；隨機水文學研究用概率論方法描述和分析水文過程，研究資料的收集，水文隨機模擬及預報；新技術的應用，如電子計算機求解河渠非恆定流方程組、洪水預報調度，用遙感技術準確測定降水分佈、暴雨移動速度；繪製積雪覆蓋圖；分析洪水含沙量變化；估算洪水等。這些揭示洪水變化規律與運動特性的研究，對確定設計洪水位和洪水重現期，發展防洪科學有重要意義。

水流、泥沙與河牀的相互作用，導致河牀的衝淤變化，人類活動改變河牀的水流和泥沙的狀況，也改變河牀的自然演變規律。河牀演變直接影響到河流的防洪。如中國的黃河年輸沙量16億t,在下游形成遊蕩性的地上河，洪災嚴重，2000多年潰口1000多次，並多次改道。長江宜昌站年輸沙量5億t以上，長期演變的結果，使河道安全泄量在缺少湖泊調蓄的河段遠低於上游來量，荊江河段尤為突出。因此需要運用河流動力學的理論，研究河牀自然演變的規律以及防洪設施對演變的影響。

進行洪水災害調查，對了解淹沒區受災程度、估計洪水損失、劃分洪泛區範圍、制定防洪法規很有意義。調查研究的內容有各種洪災成因造成的洪災總損失、特大洪水造成的損失及一些特殊地區的洪災損失及其對社會的影響等。通過一定程序和方法所獲得的客觀調查資料，將為統一估算洪水損失提供可靠依據。

在防洪措施方面，工程和非工程措施，都已得到很大發展。但在工程措施方面，對應用新材料、新結構、新工藝，縮短工期，提高質量等仍極需繼續研究。如在堤防、大壩等水工建築物設計中，應用土力學、岩石力學、水文學、地質學、河流動力學的新成就；應用在土石、混凝土、合成高分子材料、建築材料試驗等方面的新成果；在施工技術中，應用系統工程、自動化技術，安排施工進度、選擇設備、提高施工效率和質量。在非工程措施研究方面，如應用洪水預報警報、優化防洪調度、環境評價、制定科學的防洪法規等都是防洪研究的重要課題。

20世紀以來，人類雖然興建了大量的防洪設施，防洪標準有所提高，但是洪水災害仍然是對人類的主要威脅。今後防洪的發展趨勢如下。

①防洪將更為重要：隨着社會經濟的不斷髮展，今後如再發生同樣的淹沒範圍，其洪災損失將越來越大。例如日本在1960年洪泛區的財富密度每平方公里 200萬美元，1965年為360萬美元，1970年為660萬美元，在1945年以前，年均損失為0.92億美元，1945年以後，則增到3.39億美元，為1945年前的9倍多。美國水資源理事會估計，近10多年來年平均洪災損失為10億美元，預計到2020年洪災年平均損失將增加到50億美元。因此，為了減少洪災損失，今後對防洪必將更為重視。

②防洪與水資源綜合利用相結合：水資源的開發工作，已由單目標發展到多目標(見多目標水利規劃)，由單純的經濟考慮發展到經濟、社會、環境等多方面研究，而防洪在世界上很多國家都是作為流域綜合治理的一個重要組成部分，它與發電、灌溉、排水、供水、環境和生態改善等相結合，是今後的發展方向。

③非工程防洪措施將更多為人重視：如洪水預報的預見期增長，預報精度提高，信息傳遞加速，防洪問題將能更有效地得到經濟合理的突破。研究利用新技術、新設備提高洪水預報警報的水平，已成為一個重要而緊迫的課題。又如洪泛區管理，也是研究防洪非工程措施的重要途徑。

④城市防洪日益重要：世界上大多數城市都是沿江河、海岸修建的，人口和財富的不斷集中，將導致在城市周圍及上游地區採取大規模昂貴的防洪措施。