1.2 防洪工程的概念及其作用
1.2.1 概述
防洪是指为防止洪水灾害的发生和最大限度地减轻洪灾损失，确保人民生命财产安全、生态环境不受损害以及经济社会可持续发展所采取的一切手段和措施。
防洪减灾包含工程措施与非工程措施两大类，通过这两类措施的合理配置、协调互补，以及完善的防洪体制的科学运作，构成了当代完整的防洪减灾体系。
工程防洪措施即防洪工程，是指为控制、防御洪水以减免洪灾损失所修建的工程。主要包括水库工程、蓄滞洪工程、堤防工程、河道整治工程等。按功能和兴建目的可分为挡、泄（排）和蓄（滞）几类。通过以上几类防洪工程的合理配置与优化组合，形成完整的江河防洪工程体系。
非防洪工程措施是指通过行政、法律、经济等非工程手段达到防洪减灾目的的措施，是新的防洪思路与措施，主要包括防洪区的科学规划与管理、公民防洪防灾教育、防洪法律法规建设、洪水预报、预警和防汛通信、推行洪水保险、征收防洪基金、防汛抢险、善后救灾与灾后重建等。
工程防洪措施与非工程防洪措施的目的都是防洪减灾。两者的区别在于：工程防洪措施起直接减灾作用，该措施着眼于洪水本身，能直接调控洪水，改变洪水的自然特性（如延时削峰、调整洪量等），因而主要属于工程技术方面的问题；而非工程防洪措施，则不直接控制洪水，该措施主要着眼于洪泛区的合理使用和安全，以及在洪灾发生时尽量减轻其损失，因而具有间接防洪减灾的性质，主要属于规划管理方面的问题。
工程防洪措施与非工程防洪措施相比较而言，前者是古老的、传统的、习用的和投资较大、技术相对成熟的防洪措施；而非工程防洪措施，则是年轻的、新兴的，费省效宏，发展前景广阔的防洪措施。工程防洪措施技术性较强，其管理、维修与调度运行，主要靠专业部门和技术人员去做；非工程防洪措施的政策性较强，不仅需要政府部门领导和业务部门主管，还需要全社会各方面和广大民众的支持与配合。
综上看来，工程防洪措施和非工程防洪措施是江河防洪减灾系统的两个部分，两者的功能各不相同，相互不能替代。在我国未来的防洪减灾工作中，在重视工程防洪建设的同时，要大力增加非工程防洪建设的投入与实施力度，逐步将过去的以工程防洪措施为主、非工程防洪措施为辅的防洪建设思想，转变到工程防洪建设与非工程防洪建设同举并重、科学配置和联合运作方向上来。只有把这两种措施有机地结合起来，取长补短，相得益彰，才能形成完整的江河防洪减灾系统。
1.2.2 水库工程
在河道中、上游修建水库，特别是在干流上修建的控制性骨干水库，可以有效地拦蓄洪水，削减洪峰，减轻下游河道的洪水压力，确保重要防护区的防洪安全。水库有专门用于防洪的水库和综合利用的水库两类。在综合利用水库中，防洪任务往往位居一二。水库的防洪作用，主要是蓄洪和滞洪。由于支流水库对干流中、下游防洪保护区的作用，往往因距防护区较远和区间洪水的加入而不甚明显，因此，在流域性防洪规划中，统一部署干、支流水库群，相互配合，联合调度，常常可以获得较大的防洪效益。
水库的防洪效益巨大。目前我国已建水库8万多座，总库容达4717亿m3。其中大型水库374座，库容3425亿m3，中型水库2562座，库容709亿m3。这些水库在历年防洪中发挥了重要作用。
水库的主要优点是，修建技术难度不大，调度运用灵活，便于凑泄错峰，无愧为下游河道的安全“保险阀”。其主要问题是，投资较大，需要迁移人口、淹没土地以及对生态环境的影响等。
此外，水库还存在其他负面影响。如水库削峰坦化洪水过程，却拉长了下游持续高水位的历时，从而增加了堤防防守的时间；蓄洪必拦沙，库尾常因泥沙淤积而影响通航，或因淤积翘尾巴而抬高上游河道洪水位，从而对防洪不利；下游则因水库蓄水拦沙和下泄水沙条件的改变，而引起可床冲刷带来的河势变化问题。在多沙河流上修建水库，尤其应重视泥沙淤积对上、下游带来的一系列问题，既要防止库区因泥沙淤积产生的不利影响，又要注意在集中排沙期内，小水带大沙，而可能引起下游河道的逐年淤积萎缩。黄河下游自20世纪80年代以后，平滩流量逐渐减小，河床日趋萎缩，与上游水库滞蓄洪水不无一定关系。因此，在水库规划及管理运行中，应高度重视这些问题，力争做到既调水又调沙，科学调度运用水库。
1.2.3 堤防工程
修筑堤防技术上相对简单，可以就地取材，建设费用相对较低，因而筑堤防洪是古今中外广泛采用的一种工程防洪措施。在河道两岸修建堤防后，有利于洪水集中排泄。
堤防是江河防洪工程体系中的主力军，不论大水小水，年年都要工作，因此堤防的负担重、压力大。按长江水利委员会相关资料估计，长江中、下游河道防洪水位抬高1m，泄洪能力可以提高7000m3/s左右，汛期3个月就可以增加泄量500亿m3，相当于1980年防洪规划安排分滞洪总量的70%。又据中国水利报统计，截至1998年8月10日，抵抗“98”在大洪水，堤防工程在全国范围内产生的防洪效益约达7000亿元，其中大堤占85%以上。可见堤防工程的防洪效益不可低估。
需要注意的是，修筑堤防也可能带来一些负面影响。如河宽束窄后，水流归槽，河道槽蓄能力下降，河段同频率的洪水位抬高；筑堤后还可能引起河床逐年淤积使水位抬高，以致堤防需要经常加高，而堤防的持续加高又意味着风险的增大。例如当前荆江大堤临背河高差达到16m；黄河曹岗河段大堤临背河高差达12～13m。这些情况，在堤防工程规划设计和除险加固时必须认真对待。
1.2.4 蓄滞洪工程
处理江河超标准洪水不外乎分、蓄、行、滞等手段。常见有以下几类情况。
（1）分洪入海。如海河流域的子牙新河、独流减河，近年开挖的淮河入海水道等都是直接分洪入海，以减轻干流河道的洪水压力。
（2）分洪入其他河流。当河流某河段的泄洪能力不足而邻近河流的泄洪能力有余时，则可以在该河段上游分洪，经分洪道将超量洪水转移到邻近河流。如沂河左岸彭道口开分洪道入沭河；规划中的“引江济汉”工程，从长江上荆江河段引流入汉江，除主要解决南水北调工程实施后引起的汉江下游生态环境问题外，还具有分减荆江洪水之功能。
（3）分洪回归原河道。当河道某河段因狭窄泄洪能力受限时，可以将超额洪水通过分洪道绕过这一狭窄河段，再回归原河道下游。如淮河干流北岸的蒙洼分洪道，从洪河口分洪绕过蒙河洼地至南照集回归南河干流。
（4）分洪入湖。如荆江在防洪形势需要时，扒开已封堵的调弦口通过华容河分洪入洞庭湖，以削减下荆江河道的洪水流量。
（5）分洪入分蓄洪区。如当汉江下游河道遇超标准洪水时，则开启杜家台分洪闸，将汉江洪水引入杜家台分蓄洪区，经调蓄后泄入长江。此外，在汛期利用河道两侧的滩地或低凹圩垸，即所谓滞洪区行、滞洪水，均可以大大减轻主河道的泄洪压力。
通常所谓的蓄滞洪区，系指在河道周边辟为临时贮存洪水或扩大行洪泄洪的区域。相应的工程措施称为蓄滞洪工程。该工程是各类分（蓄、行、滞）洪工程的总称，是现阶段江河防洪工程体系的重要组成部分。
我国规划的蓄滞洪区，绝大部分在历史上是经常泛滥和自然调蓄洪水的湖泊、洼地。自然状态下，洪水自由进出，对江河洪水起到自然调节作用。大部分蓄滞洪区，平时不过水，运用机会不多，蓄洪、生产相结合，既有利于防洪，也照顾生产，潜在的防洪效益巨大。如长江两岸的分蓄洪区，大多数是原来的“蓄洪垦殖工程”，一般小水，挡在区外，区内发展生产，大水开放运用，相当于空库迎洪，其削减洪水的作用远大于天然湖泊。
在一些重要防护区上游，布置蓄滞洪工程设施，运用时主动灵活，易于控制，对于防止大堤决口、减轻毁灭性灾害，具有重要意义。全国主要江河现有蓄滞洪区100多处，总面积约3万km2，总滞蓄量约1200亿m3，其中居民约1500万人，耕地200万hm2左右。
1.2.5 河道整治工程
河道的泄洪能力受多种因素影响，诸如河道形态、断面尺度、河床比降、干支流相互顶托、河道成形淤积体以及人为障碍等。
从防洪方面讲，河道整治的目的是确保设计洪水流量能安全畅泄。通常所采取的工程措施，除修筑堤防外，主要是整治河槽与清除河障。
整治河槽包括拓宽河槽，裁弯取直，爆破、疏浚与河势控制等。拓宽河槽主要是消除卡口，降低束窄段的壅水高度，提高局部河段的泄量以及平衡上、下游河段的泄洪能力。裁弯取直可以缩短河道流程，增大河流比降与流速，提高河道的泄洪流量。爆破或利用挖泥船等机械，消除水下浅滩、暗礁等河床障碍，降低河床高程，改善流态，扩大断面，增加泄流能力。河势控制工程，包括修建丁坝、顺坝、矶头和平顺护岸等工程，以调整水流，归顺河道，防止岸滩坍蚀，控制河势，以利于行洪、泄洪。
清除河障即清除河道中影响行洪的障碍物。河道的滩地或洲滩，一般因季节性上水或只在特大洪水年才行洪，随着人口的增长和社会经济的发展，不少河道的滩地被任意垦殖和人为设障。例如，在河滩上修建各种套堤；种植成片阻水高秆植物；建码头、房舍；筑高路基、高渠堤；堆积垃圾等。所有这些，缩减了过流断面，增大了水流阻力，妨碍了行洪、泄洪，必须依法清除。
除上面介绍的四项防洪工程措施以外，还应指出的是，在流域性防洪系统中，水土保持措施的作用不可忽视。水土保持是水土流失的逆向行为，能有效地控制进入江河的泥沙。因此，这项工作不仅关系到当地的农业生产、生态环境与经济发展，而且直接影响着水库、蓄滞洪区和河道堤防等防洪工程的防洪效益及其可持续利用。只有从源头上拒泥沙于河道之外，才能确保河床不持续淤积抬升和河道的防洪安全。
1.2.6 各类工程防洪措施的功能特点与优化组合
上述各类工程防洪措施各有特点与优势，但也各自存在一定的局限性。堤防工程相对简易，造价不高，但堤线长，需年年防守，防汛任务重，管理、岁修工作量大。随着河床的淤积抬高和防洪标准的提高、堤防需经常培厚加高，防洪风险和防汛压力越来越大。因而堤防工程只宜对付设计标准的常遇洪水，对于超标准洪水，必须有赖于水库或分蓄洪工程蓄纳。
水库防洪操作灵活，调控方便，效益可观。上游有库，下游无忧。但水库的位置及其规模受地形、地质、淹没迁移和工程造价等因素限制。对于综合利用水库，因防洪库容有限，仍有大量洪水排往下游需依靠河道和堤防排泄；此外，水库坝址至防护区的区间洪水，水库自身无能力防御。水库和河道的关系，好比“胃”和“肠”的关系，“胃”在上，拦洪削峰，蓄滞洪水“肠”在下，起排泄洪水的作用。因此，水库与河道、堤防在工作时，需上下协调，相互照应。
设置蓄滞洪区是有效解决超标准洪水的减灾措施，一旦启用，可以快速降低河道洪水位，减轻河道堤防的防洪压力。蓄滞洪区既要为江河防洪服务，又要适应区内居民生存与发展的需要，因此不可轻易运用，更不宜频繁使用。遇到超量洪水，首先要动用水库蓄纳和加强堤防的防守并依靠河道下泄，蓄滞洪区“养兵千日，用兵一时”，只能在万不得已时才偶尔用之。
河道整治有利于洪水排泄，但整治建筑物如丁坝、矶头，可能激起局部水流紊乱，不利于岸坡稳定。修建控导工程和人工裁弯，可能引起上、下游河势的连锁变化，从而造成原有护岸工程失控和新的险情的产生。因此，希望通过河道整治途径解决上游来量与安全泄量不协调的矛盾是有限度的，必要时还需依靠分洪、蓄洪来解决。
综上看来，各类工程防洪措施，各有利弊得失，只有通过扬长避短，优化组合，既独立又协作，才能发挥江河防洪工程体系的整体作用。否则，若不注意发挥各项工程的群体作用，单枪匹马，各自为战，难有大的作为。
现阶段我国主要江河的洪水治理方针，一般是“拦、蓄、分、泄，综合治理”。如黄河的“上拦下排、两岸分滞”；松花江的“蓄泄兼施，堤库结合”；长江的“蓄泄兼筹，以泄为主”及“江湖两利，左右岸兼顾，上、中、下游协调”等原则。通过在上游地区干、支流修建水库拦蓄洪水，并配合采取水土保持措施控制泥沙入河，在中、下游修筑堤防和进行河道整治，充分发挥河道的排泄能力，并利用河道两岸的分蓄洪区分滞超额洪量，以减轻洪水压力与危害。具体规划时，不同河流、不同地区应根据其自然地理条件、水文泥沙特性、洪水洪灾特征、社会经济发展需要和防洪任务要求等有所侧重。