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二 防洪抗旱与减灾
摘 要
水旱灾害是对人类生存与发展影响 广泛和危害 大的自然灾害。在全球气
候变暖的背景下，世界各国对水旱灾害管理越来越重视，防洪抗旱在理念上、体
制上和对策措施上近年来也在发生深刻的变革。从学科上看，防洪抗旱领域的科
技发展体现出自然科学、社会科学和现代信息科学交叉融合的特点，涉及的学科
方向多、内容丰富。本章在归纳学科发展大体方向的基础上，不追求对学科的每
个方向作全面跟踪和分析，而是有所侧重，力求把握重点方向的发展趋势。具体
内容包括三方面。一是水旱灾害管理发展的战略转变与未来方向，主要阐述水旱
灾害管理的趋势，理念转变，学科体系与未来发展。二是洪水管理研究进展与值
得关注点，包括产汇流机理，洪水预报模型，水库大坝安全评价与管理，堤防管
涌机理及防治，生态友好型防洪工程技术方法研究，洪水管理研究等。三是干旱
管理研究进展，包括干旱与旱灾的基本概念，国际干旱管理进展与干旱指标体系。
1 概述
1.1 学科方向
我们的地球是一个包含自然和社会的复杂系统。自然灾害就是地球系统中某
些自然要素短时发生过大或过于急剧的变化，打破局部系统平衡，对人的生命、
资产、经济体系或人类生存环境造成破坏的事件。由于自然灾害经常对人类社会
带来巨大灾难，防灾与减灾成了国际社会、各国政府和学者专家关注的一个焦点。
近年来，世界各国的灾害管理模式逐步由单纯的防御灾害朝综合的、前瞻的和可
持续的方向发展，包括通过工程手段与环境保护减轻灾害强度，通过科研教育增
强人类社会的减灾意识和承灾能力，以及通过具体的灾前准备、灾时反应和灾后
恢复的综合减灾措施减小灾害的不利影响等。
洪水和干旱往往是由降水偏离常态过多或过少引起的。 近的几十年中，全
世界水旱灾害对人类的影响占全部灾害影响的 80%以上。因此加强防洪抗旱的研
究非常重要。从学科的特点来看，防洪抗旱与减灾的研究涉及到灾害学、防灾学
与防灾技术三个层次。就水旱灾害来说，水旱灾害学研究的是水旱灾害时空分布
与演变的规律，水旱灾害孕育、发生与人类社会交互作用的机理等；防灾学研究
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的是与社会经济发展需求相适应的减轻水旱灾害的完整体系、管理模式、运作机
制、治水方略与对策措施等。防灾技术研究的是实现除害兴利、增强人类理性调
控洪水与自适应能力的新技术、新设备、新材料、新工艺及其适用条件等等。
现代社会面临的防洪抗旱形势日趋复杂化。防洪抗旱减灾不仅涉及自然地理
学、水文水力学、水土保持学、社会科学、经济学、管理学、工程技术等交叉学
科，而且需要加强自身的学科建设。
1.2 调研背景概述
1.2.1 主要国际期刊名称 • Advances in Water Resources
• Ecological Modelling
• Environmental Modelling & Software
• Environmental Hazards
• Geomorphology
• Hydrological Sciences Journal（IAHS ）
• Hydrology and Earth System Sciences
• International Journal on Hydropower & Dams
• Journal of Applied Ecology
• Journal of Applied Meteorology
• Journal of Environmental Engineering
• Journal of Environment & Development
• Journal of Flood Risk Management
• Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering
• Journal of Geotechnical Engineering
• Journal of hydraulic engineering
• Journal of Hydro informatics
• Journal of Hydrologic Engineering
• Journal of Hydrology
• Journal of Natural Disaster Science
• Natural Hazards
• Natural Hazards and Earth System Sciences (NHESS)
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• Natural Hazard Review
• Nordic Hydrology
• Water and Environmental Management Journal
• Water Science and Technology
1.2.2 主要国际会议名称，地点，文集 • World Environmental and Water Resources Congress 2007， in Tampa,
Florida，Proceedings of the World Environmental and Water Resources Congress 2007
• World Environmental and Water Resources Congress 2006， in Omaha，
Proceedings of the ASCE World Water and Environmental Resources Congress
Annual Conference
• World Water Congress 2005，New Delhi, India
• The International Forum on Drought，in Seville, Spain, from 17 to 20 June
• The 3rd International Symposium on Flood Defence (ISFD3), 25–27 May
2005, Nijmegen, the Netherlands
1.2.3 专著 • Botterill, L.C. And Wilhite, D.A., 2005, From disaster response to risk
management: Australia's national drought policy, 212 pp: Springer-Verlag).
• Schwab, A.K., Eschelbeach, K. and Brower, D.J., 2007, Hazard mitigation
and preparedness, 568pp (Hoboken, NJ: John Wiley & Sons).
• Vogt, J.V. And Somma, F., 2000, Drought and drought mitigation in Europe,
323 pp (London/Boston: Kluwer Academic Publishers).
• D.A. Whilhite, Drought and water crises: science, technology, and
management issues。 406 pp. (New York & London: Taylor & Francis).
• John Peter and Cheng Xiaotao et al. Flood Management Strategy in China,
2006.
1.2.4 主要国际机构和网站 • 国际大坝委员会（http://www.icold-cigb.org/）
• 澳大利亚大坝委员会（http://www.ancold.org.au/）
• 美国垦务局大坝安全办公室(http://www.ecy.wa.gov/PROGRAMS/wr/dams
/dss.html）
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• 美国陆军工程师团（http://www.usace.army.mil/）
• 美国土木工程协会 USA. ASCE（http://www.asce.org/asce.cfm）
• 联合国国际减灾战略(UN ISDR), http://www.unisdr.org/
• Asian Disaster Preparedness Center，ADPC， http://www.adpc.net
• International Water Management Institute, (IWMI)，http://www.iwmi.cgiar.or
• Natural Hazards Research and Applications Information Center, University
of Colorado, Boulder, USA: http://www.colorado.edu/hazards
• National Drought Mitigation Center (NDMC), United States, at the
University of Nebraska-Lincoln in the United States, http://drought.unl.edu/
2 本学科发展新动向和值得关注点
2.1 水旱灾害管理发展的战略转变与未来方向
2.1.1 水旱灾害概述
洪水与干旱是全球影响范围 广、对人类的生存与发展危害 为显著的自然
灾害。随着灾害信息管理系统的发展，对全球灾害进行分析评价已经成为可能。
图 1 显示了来自国际组织的统计数据，1975~2005 年期间全世界受到自然灾害影
响的人口中，有 50.8％缘于洪水，33.1%缘于干旱（ADRC，2006）。
水旱灾害具有自然与社会的双重属性（周魁一等，1997）。水旱灾害的风险
特性不仅取决于特定的自然地理环境与极端天气形势的出现，而且与人类活动密
切相关。随着经济社会的发展，一方面，在洪水与干旱风险区中，人口与资产密
度不断提高及其脆弱性日益显现会导致灾害损失的增长，而无节制与盲目的开发
行为还会导致生态环境的破坏，人为加剧水旱灾害的风险；另一方面，洪水与干
旱具有一定的可调控性，这是水旱灾害区别于地震、火山、飓风、海啸等其它自
然灾害的重要特点。防御与减轻水旱灾害历来是水利建设的重要任务。
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在 20 世纪，尤其是二战结束后的半个多世纪中，社会文明与科技进步，为
人口增长、经济繁荣突破了种种的制约，使得世界人口爆炸式地从 16 亿增长到
了 60 亿，世界城市人口占总人口的比值奇迹般地从 10%上升到了 50%。为了满
足生存、发展与保障安全的需求，人类借助工业革命以来蓬勃发展的水利科学知
识与工程技术手段，大规模兴库筑堤，修闸建泵，整治河道，发展水文测报与洪
水预报调度系统，形成了前所未有的防洪工程体系；同时，建设大型灌区，开采
地下水源，发展喷灌、滴灌，直至跨流域调水引水等等，亦形成了前所未有的灌
溉与城乡供水体系；进而借助新技术的发展，建立起了相应的监控、调度系统，
空前地提高了调控洪水、抗御干旱，除害兴利的能力，为 20 世纪人类社会的繁
荣与发展，发挥了重要的支撑与保障作用。
20 世纪的防洪抗旱是以工程建设为主要手段的。大规模防洪抗旱工程体系
的建设，带动了水利科技的蓬勃发展。主要江河流域水旱灾害特性与发生规律，
大江大河整治与治水方略，流域规划理论，大型水利枢纽工程的设计计算方法、
施工规范与建造技术，洪水预报调度的理论与技术等成为这个时期有代表性的重
大科技问题。支撑水利科技发展的基础学科以自然科学中的理、工科为主，并显
现出学科越分越细的特点(董哲仁等, 2006)。
图 1 全球受自然灾害影响人口分灾种所占百分比（1975－2005）
洪水
干旱
地震
风暴火山
滑坡
饥馑
流行病
高温
森林（草原）火灾
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20 世纪下半叶以来，人类治水的理念逐步发生了重大的改变。首先，人类
社会突飞猛进的发展对利用自然、改造自然提出了更高的需求；同时，随着技术
经济实力的增强，人类逐渐从敬畏自然转向征服自然，一度相信“人定胜天”、誓
让“山山水水听安排”。随后，生态环境的恶化与大自然的报复引起人类社会的反
思，意识到人类不可能也不应该主宰自然、征服自然，而是应该尊重自然，寻求
与自然和谐的发展道路，在谋求自身发展的同时，注重生态环境的保护，并对子
孙后代负起责任，从而形成了可持续发展的理念。但是，在追求人与自然和谐相
处的实践中，从理想到现实，人类又经历了一个认识上的波折，问题再次回归到
了如何坚持以人为本，如何明确人类的责任，如何建立起人与自然之间良性互动
的关系，如何既利用自然又降低灾害的风险，如何公正处理人类社会内部分享自
然资源与分担灾害风险的矛盾等（程晓陶，2002）。
当代社会中，加强水旱灾害管理成为各国治水方略调整的共同趋向。20 世
纪 后 10 年联合国发起的“国际减灾 10 年”活动及新世纪以来后续的“国际减灾
战略”行动，充分说明在社会经济空前发展的时代，防灾、减灾问题不仅引起了
人类普遍的重视，而且在治水的模式上，也需要做出战略性的调整。面对近十余
年来全球出现的水旱灾害并重的局面，联合国、各相关国际组织、各国政府与非
政府组织机构已经积极行动起来，在推动水旱灾害管理的研究与治水战略的转
移、防灾意识的普及、减灾体系的完善，新技术在防灾减灾领域中的应用与推广，
以及促进国际社会的交流与合作等方面发挥了积极的作用，促使世界各国从治水
的理念、方略、管理体制、运作机制到技术手段及对策措施等，都在不断完善与
深化(John Porter et al, 2006；Philip Buckle，2007)。
2000 年 3 月在海牙召开的第二次世界水大会上发表了部长宣言《21 世纪的
水安全》，确定将“风险管理”（针对洪水、干旱、污染及其它与水相关的灾害）
列为 7 个挑战领域之一。在 2000 年 8 月联合国组织启动的《世界水的评价计划》
中，“风险管理”也被列为重点领域之一。2002 年关于可持续发展的世界政府首
脑峰会（WSSD）的执行计划认识到，为了减轻重大水旱灾害的影响，需要有计
划地给予援助。而在 2003 年 3 月第三次世界水大会上，部长宣言的题目就定为
《减灾与风险管理》。宣言指出：“水旱灾害的影响日趋严重，表明需要采取综合
的途径，包括加强工程措施，如水库与堤防的建设；与非工程措施，如土地利用
管理，灾害预报与警报系统与国家风险管理体系……”，“……为了减轻灾害损失，
国际社会通过共享与交流资料、信息、知识与经验……，加强科学家、水管理者
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与利害相关者之间的合作，以减少脆弱性……”(Erich J. Plate, 2006)。
目前，全球已经加强了共同应对水旱灾害风险的努力。如世界气象组织
（WMO）与全球水伙伴（GWP）2001 年 8 月启动了一个《洪水管理联合计划》
（The Associated Programme on Flood Management），目前已进入项目的第二个实
施阶段(WMO & GWP, 2003)。联合国科教文组织（UNESCO）为了响应全球加强
风险管理的行动，经过多年的积极筹办，2006 年成立了国际水灾害与风险管理
中心，该中心设在日本的土木研究所，积极推进国际间的交流与合作。
2000 年以来，我国水利部与国家防汛抗旱总指挥部办公室在科学发展观指
导下, 提出了促进人与自然和谐的治水新思路（汪恕成，2001）。2003 年开始，
积极推动我国的防汛抗旱工作“从控制洪水向洪水管理转变”、“从单一抗旱向全
面抗旱转变”，以为经济社会的快速发展提供支撑与保障。几年来，在防洪抗旱
中以人为本，适度承受风险与洪水资源化的理念与思路逐步清晰，贯彻“防汛抗
旱并举”的方针有了新的进展，对于“两个转变”的理论基础、内涵实质以及实现
“两个转变”的途径与必要条件，有了更深入的认识（鄂竟平，2004）。徐乾清院
士(2007)指出“防洪减灾的本质属性是在人类与洪水相互竞争生存与发展空间的
矛盾对立中寻求平衡点，并以此为中心建立防洪减灾对策和有效措施”。
2.1.2 防洪抗旱减灾形势的变化趋向
（1）世纪之交全球防洪抗旱形势日趋严峻
来自国际组织不完全的统计资料表明，20 世纪 90 年代后期以来，世界进入
了一个水旱灾害频发并重的阶段，与水相关的自然灾害，包括洪水、干旱与暴风
雨，是世界上对人类影响 为显著的自然灾害（图 2， IFRC & RCS， 2003）。
从国际红十字联盟与红新月协会公布的全球受自然灾害影响的人口变化可
以看出，20 世纪 70 年代至 80 年代中期，世界上旱灾的影响 为严重；80 年代
后期至 90 年代初期，旱灾的影响明显下降，水灾的影响急速上升；90 年代后期
至 2002 年，不仅水灾的影响居高不下，而且旱灾的影响再攀新高。同时，暴风
雨的影响也逐渐加重。水旱灾害频发并重现象已经引起了世界各国的高度重视。
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（2）水旱灾害损失增长的成因分析
尽管 20 世纪中，人类修建了规模空前的防洪抗旱工程体系，但是，即使在
发达国家，水旱灾害损失的绝对值依然呈现上升的趋势。水旱灾损失的增长不仅
与气候变化及其伴随的极端事件频发密切相关，而更重要的原因是社会面对水旱
灾害的脆弱性日趋显现。
自 19 世纪末期以来，全球气温处于上升的总趋势中。大量观测资料表明，
在此背景下 ，一方面局部地区因高强度暴雨袭击引发稀遇洪水的事件有明显增
加的趋势；另一方面，受干旱影响的范围在扩展，一些降水量超过 1000mm 的地
区，近年来也频频发出干旱的警报（Cheng Xiaotao，2006）。
气候变化对未来的影响目前正在成为世界各国关注的热点。研究的内容从对
区域水资源平均可用水量的长期变化趋向，已逐步扩展为对洪水与干旱等极端事
件的影响分析；从对典型小区域案例研究与评价，延伸为气候变化对大陆整体未
来水旱风险分布规律的情景分析。Bernhard Lehner 等人(2006)运用全球整体水模
型 WaterGAP 对欧洲大陆的研究成果表明，在各种提议的气候变化情景下，北欧
与欧州的东北部将更加易于遭受洪水的袭扰，而在欧洲的南部和东南部，干旱将
发生得更为频繁。在变化 显著的地区，目前百年一遇的洪水与干旱，到 2070
年前后，将变为 10－50 年一遇的事件。
从社会面对水旱灾害的脆弱性来看，在人口激增、快速城市化、工业化、信
息化、老龄化等背景下，社会正常生产、生活对生命线系统（供水、供气、供电、
受灾人口
（百万）
图 2 世界自然灾害的变化趋向
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交通、通讯、网络等）的依赖性日益增加，一旦遭遇水旱灾害，易于引发次生灾
害，构成灾害链，影响范围远远超出受灾范围，间接损失甚至超过直接损失。
社会的脆弱性还表现为人们面临灾难时的应急能力。随着防洪工程体系的发
展，一般中小洪水可能不再泛滥成灾，人们的水灾风险意识随之淡漠。然而，一
旦发生稀遇的超标准洪水，人们由于缺乏水灾经验与必要的准备，往往难以采取
适当的自保互救措施，从而在灾害面前显得更为脆弱。
社会的水灾脆弱性已成为水旱灾害管理研究的重要课题。图 3、图 4 表明，
美国 1937 年大洪水，直接经济损失仅 50 多亿美元，相对损失为 0.48％；1993
年密西西比河流域大洪水，直接经济损失超过 160 亿美元，但相对值降为 0.26％
(Eugene Z. Stakhiv，2006)。值得注意的是，2005 年袭击美国的卡特里那飓风达
到了罕见的 5 级，新奥尔良市因堤防决口，水灾损失超过 250 亿美元，死亡 1209
人(Hemant Shah, 2005)。事实表明，一座现代化大都市遭受灭顶之灾，其经济损
失甚至比流域性洪水的损失还要大。
日本自 1960 年以来，连续实施了 9 个治山治水计划，逐步形成了高标准的
防洪工程体系，水灾受淹面积不断减少，有效抑制了水灾损失上升的趋势。但是
近十年来，水灾损失再度抬头，除受极端气象事件频发的影响之外，主要原因是
社会的水灾脆弱性在加速增长（图 5）。
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1909
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19
96
1993年中西部洪水
Agnes 飓风
Teton坝溃决
Diane 飓风堪萨斯与
密苏里河 1937 年俄亥俄与密
西西比河流域下游
密西西比河流域
实际洪水损失（亿美元）
180
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140
120
100
80
60
40
20
0
图 3 美国水灾损失的变化趋向
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图 5 日本水灾损失与成因变化趋势
我国 1950 年以来尽管进行了大规模的防洪抗旱体系建设，然而统计资料显
示，水旱灾的成灾面积并无显著减少的趋势（图 6）。这一方面与气候的波动有
关，20 世纪 50 年代至 60 年代初与 90 年代，是全国降水量总体偏多的两个时期；
而新世纪以来，受干旱影响的范围显著增大，同时，受高强度暴雨袭击的局部区
域依然频繁。此外，随着人口的增加、城镇扩展与粮食安全保障压力的增大，许
多湖泊湿地陆续被围垦，受干旱影响的荒地被开垦成粮田，也是原因之一。
在发展中国家，贫困也是导致水灾风险增加的基本原因之一。在快速城市化
1993 年中西部洪水
0.0
0.1
0.2
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0.4
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年
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洪水损失占G
DP
的比值（%
）
1937 年俄亥俄与密西西比河
1993 年中西部洪水
图 4 美国洪灾损失占 GNP 比值的变化
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的进程中，大量农村贫困人口涌入沿江沿海的城市。他们居住的环境往往风险较
大，而自身的承灾能力又相对较低。美国国外灾害救援办公室公布的数据表明,
在 1990~2001 年间，全球发生了与水相关的自然灾害 2200 起,其中半数为洪
水,11%为干旱。这些灾害，35%发生在亚洲，29%在非洲，20%在美洲，13%在
欧洲，其余在大洋洲。
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
洪涝 干旱
图 6 我国水旱灾害成灾面积变化趋向
（3）新世纪中我国防洪抗旱形势的基本估计
事实证明，自然灾害具有“不可避免性”（刘树坤等，1993）。在现代社会中，
水旱灾害问题不仅依然存在，而且表现得更为复杂，同时社会发展的安全保障需
求会越来越高。我国作为快速发展中的人口大国，区域之间、人与自然之间基于
水的脆弱平衡必将受到更大的冲击，支撑与保障全面建成小康社会，必将面临大
量的治水新问题，防治水旱灾害是长期而艰巨的任务，对此必须有清醒的估计。
1）至本世纪中叶，我国人口预计将从 13 亿增长到 15 亿－16 亿，对粮食与
土地的需求会进一步增大，利用洪水高风险区域土地不可避免，人与水争地以及
人与生态系统争水的矛盾将更加突出。
2）到本世纪中叶，我国城市人口占总人口的比重可能由世纪初的 37% 上升
到 60%，城市中小河流的整治与现代社会中“城市型水患”的防治将日益重要，治
理难度与所需的投入将大为增加；保障城市供水的要求进一步提高，城市水源地
建设与城市周边地区经济发展的矛盾加剧。
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20
02
2004
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水旱灾害成灾
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3）江河流域自然调蓄洪水与河道行洪的能力下降，洪水期同流量水位抬高，
小流量高水位的现象更加频繁，堤防被迫不断加高，洪水风险有增大的趋势；干
旱期由于江河水量减少，又不得不开发更多的水源。如何摆脱治水中恶性循环的
窘境，建立人与自然之间良性互动的新型关系成为迫切的需要。
4）现代社会对供水、供电、供气、交通、通信等网络系统的依赖性越来越
大，一旦遭受水旱灾害，影响的范围将远远超出实际受灾的范围，间接经济损失
甚至可能超出直接经济损失，灾后重建负担显著加重。
5）随着经济的发展，人民生活水平的提高，面对重大水旱灾害，人民将不
仅要求确保生命安全， 大限度减少损失，而且要求大灾之后能够基本维持或尽
快恢复正常的生产、生活秩序，全社会的防洪抗旱安全保障需求不断提高，防洪
抗旱安全保障的难度大为增加。
6）21 世纪初期，我国以水灾害加剧、水资源短缺、水环境恶化为标志的水
危机仍将趋于激化；人与自然之间、区域与区域之间基于洪水风险的利害关系更
为敏感，价值观念的差异与利害关系的冲突使得不同治水方案之间的矛盾更加难
以协调。
7）受全球气候变化的影响，降水的时空分布会显得更不均匀，极端异常水
情、旱情可能出现得更为频繁，使得已有防洪抗旱工程体系难以达到规划建设的
预期标准，使得水利工程体系的合理调度变得更加困难。
8）随着社会经济发展与综合国力的增强，我国防洪抗旱体系建设的投入能
力会相应增强。通过加强管理，有望提高全社会对水旱灾害的抗御能力、承受能
力、应急反应与恢复重建能力。
分析表明，为了维护、修复或重构区域之间、人与自然之间基于水的平衡，
支撑与保障全面、协调、可持续的发展，新世纪中防洪抗旱减灾工作必将极大地
依赖科技与管理的进步。现代水利的发展既要遵循自然规律，也要遵循经济社会
的发展规律。尽管今天由于快速发展我们遭遇到的治水新问题，一些发达国家在
他们快速发展的阶段也曾不同程度地遭遇过，但是由于国情的差异，我们既不可
能直接照搬他国的成功经验，也不能简单超前引进发达国家 新的治水理念，因
此，我国现代水利的发展，必须从自身国情出发，走自主创新之路。
2.1.3 水旱灾害管理学科发展趋向
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（1）水旱灾害管理的学科体系
新世纪中，加强水旱灾害管理已成为国际社会治水方略调整的必然趋向。一
些发达国家，为了解决可持续发展所面临的日益复杂的水问题，正在深入研究如
何通过推进流域综合管理来调整与完善治水理念、管理体制、运作机制与对策措
施；而发展中国家，为了应对经济社会快速发展阶段日趋严重的水危机，也在积
极探讨并实施向洪水与干旱管理的战略性转变，以期在尽力抑制水旱灾害损失增
长态势的同时，有效发挥洪水的资源效益与环境效益，支撑经济社会的协调发展。
在经济社会快速发展的今天，水旱灾害管理涉及到的区域之间、人与自然之
间基于水的利害关系日趋复杂。灾害风险评估与管理已“成为灾害科学、地球科
学的发展方向、重点领域和前沿课题”，“成为灾害研究的一种新视角和创新的灾
害管理策略及途径”（张继权等，2007）。加强水旱灾害管理，不仅需要运用众多
学科的相关成果，需要具有不同学科背景的科学家、工程师与各级管理者密切合
作，而且需要采取学科交叉、综合的研究模式，大力加强水旱灾害管理领域自身
的学科建设。
水旱灾害管理的研究涉及到灾害学、防灾学与防灾减灾技术三个层次。灾害
学的研究，以基础科学研究为主，也涉及到应用科学，并需要应用技术的支持；
防灾学的研究，以综合性的应用科学为主，既需要基础科学的指导，也需要各种
应用技术的支持；防灾减灾技术的发展，不仅依托于基础科学与应用科学的进步，
而且需要大量融合相关领域的先进技术。
就水旱灾害来说，灾害学研究的是水旱灾害时空分布与演变的规律，水旱灾
害孕育、发生、与人类社会交互作用的机理及其可能诱发的灾害系列，水旱灾害
的分级标准及影响评价，水旱灾害的信息管理、风险分析与区划等；防灾学研究
的是与社会经济发展需求相适应的减灾体系、管理模式、运作机制、治水方略与
对策措施等，因地制宜制定灾前、灾中、灾后防灾减灾适宜的对策措施，以及相
关的法规政策等；防灾技术研究的是除害兴利、增强人类理性调控洪水、抗御干
旱与增强自适应能力的新技术、新设备、新材料、新工艺及其适用条件等等。其
中，水情旱情的监测、预报、预警、灾情评估，以及防洪工程体系的隐患监测、
安全评价、除险加固、风险评价与决策支持等方面是高新技术运用、发展十分活
跃的领域。
水旱灾害的管理，涉及到人与自然两大类因素，要求行政管理人员、专业技
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术人员与社会公众有更好的沟通与合作；其根本的问题是在治水方面如何为具有
不同价值观念与利害关系相互冲突的人们寻求到和解、和谐与合作的基础，其成
败的关键在于把握适度；其基本的特点是综合运用法律、行政、经济、科技、教
育等手段，推动、实施有利于全局和长远利益的工程措施，理性增强对洪水与干
旱的调控能力与承受能力，形成更为完善的防洪抗旱安全保障体系，以达到防洪
抗旱减灾、促进人与自然的和谐相处，保障社会经济可持续发展的目的。
21 世纪中，防洪抗旱减灾领域的科技发展必然体现出两大趋向：一是自然
科学中相关学科的深入与综合；二是自然科学与社会科学（法学、经济学、社会
学、管理学、心理学等）在交叉领域的开拓与交融。不同国家不同区域，自然地
理条件不同，社会经济处于不同的发展阶段，洪水与干旱灾害的风险特性必然会
有显著的差异。因此，在治水方略的制定与技术方案的选择上，必须因地制宜，
既要遵循自然规律，也要顺应经济社会的发展规律（图 7）。
（2）我国水旱灾害管理研究若干进展
1998 大洪水之后，我国防洪体系的建设再次形成了新的高潮。各级政府成
倍增加了治水的投入，在治水方略上前所未有地加大了调整人与自然关系的力
度。2000 年以来，持续干旱影响的范围明显扩展，加剧了水资源短缺与水环境
恶化，迫使人们从社会、经济、生态、环境、人口、资源和国土安全等更加广阔
的视野上深入探讨防洪抗旱减灾的问题。
世纪之交，中国工程院提出的《中国防洪减灾对策研究》报告，重点研究了
我国大江大河的防洪形势和相应的对策，提出我国“要从无序、无节制地与洪水
自 然 科 学 社 会 科 学
水旱灾害的自然属性 水旱灾害的社会属性
超常洪水
干旱成因
洪水干旱
致灾强度
天体外力 异常气候 特定地理环境 工程失事
水文循环特性 水动力学特性 水沙运动特性 水污染传播特性
大规模人类活动与社会经济发展
水旱孕灾环境 水旱调控能力 承灾体灾敏性 安全保障需求 应急管理能力 水旱灾害影响
水旱灾害
时空分布
与风险特
性的变化
图 7 水旱灾害管理领域学科建设的相互关系
防洪抗
旱体系
与 防
灾、 减
灾技术
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争地转变为有序、可持续地与洪水协调共处的战略。为此，要从以建设防洪工程
体系为主的战略转变为在防洪工程体系的基础上，建成全面的防洪减灾工作体
系”（徐乾清等，2002）。
围绕着全国防洪规划与“十一五”防洪规划的编制，水利部组织了大量的科研
课题，在全国防洪风险区划、防洪标准、防洪体系规划建设等方面取得了显著的
进展。水利部组织的《中国水利发展战略研究》、《水利与国民经济的协调发展》
等重大项目，对水旱灾害、防灾减灾措施与人类生产生活之间的相互关系，水利
在国民经济发展中的地位，以及防洪抗旱减灾体系建设存在的主要问题、面临的
形势与对策作了较全面的探讨。
水利部科技创新项目《我国防洪安全保障体系与洪水风险管理的基础研究》，
强调我国区域洪水特性与经济发展模式的差异性，决定了未来治水方略选择的多
样性；我国治水方略的调整必须充分考虑人口多与经济发展不平衡的基本国情，
“选择有风险的洪水管理模式，即在深入细致把握我国各流域水系洪水风险特性
与演变趋向的基础上，因地制宜，将工程与非工程措施有机地结合起来，以非工
程措施来推动更加有利于全局与长远利益的工程措施，辅以风险分担与风险补偿
政策，形成与洪水共存的治水方略”，并对洪水风险管理的基础理论与防洪安全
保障体系的构成，进行了比较系统的研讨。
国家十五攻关《水安全保障技术研究》项目中 “蓄滞洪区洪水资源化利用示
范研究” 专题，针对海河流域蓄滞洪区，提出了蓄滞洪区洪水资源化适宜性指标
体系，并对 26 个蓄滞洪区进行了适宜性分类，以白洋淀为例，定量分析了“地下
水回补型”蓄滞洪区的洪水回补量和回补效率；以大黄铺洼滞洪区为示范开展多
目标管理情景分析，以达成修复湿地、发挥滞洪区防洪功能，实现洪水和污水的
安全利用、改善生态环境、发展湿地经济、推进可持续发展等目标，初步开发构
建了集洪水分析、水质分析、洪水资源化分析等于一体的“蓄滞洪区规划管理信
息系统”，使得研究成果更具示范和推广价值。
在大江大河的治理方面，长江、黄河分别针对三峡与小浪底等控制性工程建
成后江河治理与河势演变等问题，开展了一系列的研究，探讨了相应的对策。黄
河水利委员会从 2002 年开始，连续数年利用小浪底水库开展的调水调沙试验，
对泥沙运动规律、黄河下游河道演变以及防洪形势的变化，有了新的认识。
国家防办从“两个转变”的要求出发，围绕防汛抗旱工作中出现的新问题，在
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洪水资源化、水库汛限水位调整与优化调度、建立洪水影响评价制度、开展洪水
保险、编制洪水风险图、行蓄洪区安全建设与管理、防汛指挥系统现代化、山洪
灾害防治与建立应急预案等许多方面，组织了大量的基础研究工作。有关科研单
位在“全国干旱区划和抗旱能力”等方面的研究也取得了新的进展。针对“十一五”
水利规划的需求，中国水利学会围绕蓄滞洪区建设与管理、城市防洪等关键问题，
也组织了前期的调研工作，并提出了许多宝贵的建议。
2006 年中外专家合作完成的“中国洪水管理战略研究”报告，阐述了洪水的
灾害特性、资源特性、环境特性以及三者之间复杂的交互影响与转化关系；深入
探讨了洪水风险的理念及洪水管理的定义与内涵；强调指出，在现代社会中，使
水灾损失 小的治水方略，未必能够产生 为有利的“洪水影响”；进而在国内外
调研、比较研究、问题分析、需求分析与约束条件分析的基础上，提出了中国推
进洪水管理的战略框架与推进措施。
在新技术的应用方面，洪水仿真模拟、地理信息系统、遥感与全球定位系统、
数据库、计算机网络、微波通讯、视频监视、雷达测雨、堤防大坝隐患探测、防
汛新材料等高新技术在防洪规划与防汛抗洪、抢险救灾领域的应用方面日益广
泛。全行业水情、工情、灾情整编的制度正在逐步完善。
2.1.4 今后发展目标与重点研究领域
在 2006 年底完成的《水利科技发展战略研究报告》中，明确提出了新时期
我国防洪抗旱减灾领域科技进步的总目标、阶段目标与重点领域。
（1）总目标。为支持建立与小康社会发展需求相适应的防洪抗旱安全保障
体系，从灾害学、防灾学与防灾技术三个层次，构筑完整的防洪抗旱减灾学科发
展体系，在防洪抗旱减灾基础科学、应用科学与水旱灾害预测、预防、预警与应
急管理等关键技术及其集成方面实现持续创新；全面提高理性调控洪水的能力与
洪水资源化的利用水平，增强全社会的水患意识和自适应能力，实现人与自然的
良性互动，使水旱灾害造成的国民经济损失占 GDP 比例降低到中等发达国家同
期水平，实现防汛抗旱工作的“两个转变”，为全面建设小康社会提供可靠的水安
全保障。
（2）阶段目标。建立适合中国国情的洪水风险管理的理论框架，明确新时
期治水方略调整中促进“两个转变”行动计划，把握经济快速发展阶段人类活动与
水旱灾害相互影响的规律，认识水旱灾害风险的演变趋向，提出大规模治水实践
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中促进人与自然之间关系向良性互动转变的运作机制，提炼出市场经济体制下防
洪体系建设与管理的适宜模式；形成关键技术的自主开发能力，建立防洪抗旱减
灾学科和人才培养体系；在减轻水旱灾害对国民经济发展不利影响的同时，为扭
转国内生态环境恶化的趋势做出积极的贡献。
（3）重点研究领域。针对我国经济快速发展与社会转型期防洪抗旱减灾领
域的难点、焦点和阻碍发展的瓶颈性问题，在全面协调可持续科学发展观的指导
下，按照水利部党组提出的新时期治水新思路与推动防汛抗旱工作两个转变的要
求，本着突出重点、有限目标、弥补薄弱环节、把握发展方向的原则，明确防洪
抗洪减灾领域战略研究的重点与重大课题，包括：防洪抗旱减灾战略；应对重大
突发性洪水的应急管理体制与对策；蓄滞洪区、滩区、圩垸区安全建设、合理发
展与风险管理的模式；国家防汛抗旱指挥系统现代化；干旱灾害综合管理与对策；
我国城市防洪与供水安全保障；中小河流治理；以及防洪工程安全管理与合理调
度运用等等。
2.2 洪水管理研究进展与值得关注点
2.2.1 产汇流机理
（1）基本概念
流域的产汇流过程除了受控于降雨特性外，与流域下垫面的地形、地貌、土
壤、植被、地质、水文地质等特性有明显的因果关系。早在 20 世纪 30～40 年代，
水文学家就试图通过实测水文气象资料和流域地形地貌资料的分析，借助统计方
法来寻求流域单位线的主要特性如单位线峰值、单位线滞时、单位线历时等，与
流域地形地貌参数和降雨强度之间的经验关系，以解决缺乏水文气象资料情况下
流域水文响应的推求问题。但由于这种经验关系缺乏严格的物理基础，所以不仅
精度难以保证，而且不便于外延和移用。
产汇流理论是从 19 世纪后期逐步发展起来的，并在 20 世纪 30~60 年代，产
汇流理论取得了重大突破。霍顿（Horton，1935）初次提出产流的物理条件，阐
明了超渗地面径流与地下径流的形成机制。20 世纪 70 年代，Dune 等在大量观
测与实验基础上证实，非均质包气带具备产生壤中径流的条件，表层透水性极强
的包气带具备产生饱和地面径流的条件。柯克比（Kirkby，1972）等合著了《山
坡水文学》一书，在 Dune 的观测与实验基础上提出的山坡水文学以不透水界面
理论为基础,提出了壤中径流和饱和地面径流，对 Horton 的产流方式做了补充。
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在以上国外研究的基础上,我国对产流理论也进行了不懈的探索。60 年代我
国学者提出湿润地区以蓄满产流为主，干旱地区以超渗产流为主的理论（赵人俊，
1984）。近年来的研究表明，仅以气候来划分蓄满产流区或是超渗产流区是不够
的,产流机制的变化还与降雨的季节特性有关。不仅如此,在同一降雨时间同一特
定流域，既不可能完全是超渗产流,也不可能完全是饱和产流。芮孝芳(1996)分析
不同径流成分的形成机制，认为任何一种径流成分都是在两种透水性不同的介质
界面上产生的，而且上层介质的透水性必须大于下层介质的透水性，不同径流成
分的产流机制可以用界面产流规律来统一。
流域汇流是一种比河道洪水波运动更复杂的水流运动。流域汇流计算包括坡
面汇流计算和河槽汇流计算。坡面汇流计算多采用单位线法和等流时线法。谢尔
曼（Serman，1932）创建了单位线推求流域汇流的方法，左贺（Zoch，1934）建
立了线性水库和瞬时单位线的概念，克拉克（Clark，1945）将等流时线与线性
水库两种概念相结合，建立了瞬时单位线方法，纳西（Nash，1957）提出了具有
GAMMA 函数分布形式的瞬时单位线，杜格（Dooge，1960）明确将系统概念引
入流域汇流，提出了一般性流域汇流单位线，相继提出时变水文系统概念和各种
流域非线性汇流理论和计算方法。Dodriguez-Iturbe 和 Gupta 等人（1979）则基
于流域河网定理提出地貌瞬时单位线。
国内外近年来广泛运用由圣维南(Saint-Venant)方程简化而成的非线性运动
波方程来描述坡面汇流。河槽汇流的基本依据仍然是圣维南方程组。在计算河槽
汇流时，通常将圣维南方程组简化为运动波、扩散波或惯性波方程，然后再进行
求解。杜格将忽略惯性项的圣维南方程组线性化，求得了扩散方程与马斯京根洪
水演算法，并导出了马斯京根法 x 值的理论公式。孔奇对扩散方程进行差分离散，
取其二阶近似，也得到了马斯京根洪水演算法及马斯京根法 x 值的理论公式。由
此可知，马斯京根法洪水演算相当于求解扩散波方程。常见的洪水演算方法还有
特征河长法。此外，水文中还经常使用经验槽蓄曲线法进行洪水演进计算。
这些产汇流理论和计算方法的发展直接推动了系统理论模 M 和概念性水文
模型的发展。到了 80 年代，水文学者试图用数学物理方法更精确地描述产汇流
机制。例如，Wood 等于 1990 年提出基本单元产流面积的概念，认为流域产流的
的相异性存在一种 小的“门槛”尺度，在此尺度内相关变量的空间变异特征必须
进行数学物理上的详细处理这一时期，汇流理论也有了较大进展，开始从理论上
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解释水文过程与下垫面因子的因果关系。例如，Rodriguze 和 Iturbe 等于 1979 年
依据流域河网定理和“粒子理论”提出地貌瞬时单位线；Ranaldo 于 1991 年首创的
流域汇流理论充分纳人“扩散理论”，认为流域汇流是地貌扩散和水动力学扩散共
同作用的结果。这些物理概念清晰的基础理论进一步推动了分布式流域水文模
型，特别是物理模型的发展。
（2） 新值得关注点
当前的研究热点分别如下：
1）降雨空间分布上的不均匀性的研究
主要是降雨在时间历程上的不均匀性和空间分布上的不均匀性的研究。寻求
其对于非均匀降雨导致的汇流特征变化，如滞时、洪峰等的影响的定量关系。
Marie-Laure Segond (2007) 根据英国 Lee 流域的雷达、16 个雨量站和 12 个
流量站 15 年的数据，研究了降雨的空间分布和径流形成之间的关系，并建立了
半分布式的产汇流模型。通过敏感度分析可概括出：降雨空间分布特性对模型输
出的影响 为明显。
Ken et al. (2007) 在科罗拉多丹佛 3.08 平方英里城市集水区上的分析表明：
使用不同组合降雨站的监测数据，会对 SWMM 模型生成的径流量和峰值都会产
生影响。
Efrat Morin (2006) 将观察到的亚利桑那州南部的雷达数据分成带有位置、
大强度和衰减因子的降雨格网，并将这一方法处理过的降雨数据用于水文模
型。
2）不同类型地貌特征地区的产汇流特征的对比研究
Mark et al. (2007) 调查了对华盛顿哥伦比亚特区西部Occoquan河上游 24年
的降水、径流、土地利用数据，结果显示：随着城市化带来的不透水面积的增加，
截流、渗透、蒸腾等生物物理过程受到抑制，会带来更多的暴雨径流。
Helge Bormann (2007) 比较了 SWAT， TOPLATS， WASIM 三种水文模型
对是否考虑相应土壤参数改变的土地利用变化敏感性，结果表明：在蒸发和径流
变化相同的情况下，不同的模型对土壤参数的敏感性不尽相同。因此，在土地利
用变化场景分析中，应考虑土壤水文性质的相应改变。
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3）地表水和壤中流的相互作用
Zhiguo et al. (2007) 开发了完全隐格式的地表水与壤中流耦合水流模型，用
于湿地和其他地区的水文计算。模型耦合了改良的平面二维扩散波方程和变饱和
壤中流方程，空间上采用有限体积法，时间上采用后差隐格式进行离散。对
Deephollow 湖集水区的模拟表明模型可用于降雨产生的地表水、壤中流水文过
程。
Gour-Tsyh and Guobiao (2007)认为：在模拟地表水、壤中流之间的相互作用
时，根据界面的物理性质，可以有两种耦合策略：连续和不连续。通常，自然界
中只存在连续的状况，但当分界面上存在不透水面时，不连续假定是恰当的简化。
地表水和地下水的耦合计算有三种方式：时滞、迭代和同步。经过 WASH123D
模型的分析比较，不同的方法组合是用于不同的物理状况和时空尺度。因此，一
个实用、准确、有效的流域模型应提供上述假定和计算方式的选项。
（3）点评和水平分析
上述研究考虑了降雨的空间变异性、下垫面特性空间变异性，对壤中流和地
表水流相互作用进行了模拟。
在对水文过程机理研究的基础上，许多学者开展了水文模型的研究和开发。
现有的水文模型多是综合性模型，对于物理机制比较明确的水文过程，采用数学
物理方程描述；对于许多不能用数学方法准确描述的水文过程，主要借助于概念
性元素和经验函数进行模拟。
（4）建议
利用实验手段和数理分析手段加强水文过程物理基础的研究，更加合理地模
拟和描述水文过程，不断缩小模型与原型的差异。
充分利用和不断充实已有的水文数据库，进行参数不确定性分析，即参数识
别和灵敏度试验，在明确参数物理意义的基础上，弄清参数的变化规律和水文联
系，从而不断改善模型参数的先验取值和后验求解的可靠性和可操作性。
2.2.2 洪水预报模型研究
（1）基本概念
现代洪水预报技术形成的起点在上世纪 30 年代，1931 年，霍顿(Horton)在
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《在水文循环中下渗的作用》中，提出了下渗的理论。1932 年，谢尔曼(Sherman)
在《用单位线法由降雨推求径流》中，提出了预报流域汇流的单位线法。1935
年~1938 年，麦卡锡 (McCarthy)在美国总结了以“马斯京干法”著称的洪水演算预
报方法。1938 年，美国斯奈德 (Snyder)在文献‘综合单位线”中，提出了对短缺资
料地区使用综合单位线的预报方法。这些都是在当是十分有效并一直沿用至今的
基本洪水预报技术。
从 20 世纪 60 年代开始，概念性流域水文模型的概念逐步形成并得到了快速
发展。流域水文模型是对流域上发生的水文现象进行概化，将一些经验规律加以
物理解释，用严密的数学方式表达出来，再把各个水文过程综合起来，形成全流
域的水量平衡计算系统，并在计算机上实现。适用的概念性水文模型有很多， 其
中 Stanford 模型、Sacramento 模型、Tank 模型和我国的新安江模型都是得到了广
泛应用的模型。模型的很多参数靠优选获得，当所选用洪水资料的代表性较差时，
较难获得满意结果。所以，从实际应用要求出发，“实时”的概念引入了水文预报
当中。
描述河道非恒定水流举动的基本方程 早是法国科学家 S. Saint. Venant 于
1871 年提出的，即人们熟知的圣维南方程组。其中包含了浅水流动的三个基本
假设，即:①流速沿坐标轴方向并在横断面内均匀分布；②水压力沿水深服从静
压分布；③无垂直速度与加速度，它们或是由流动的非一维性所引起(如断面形
状及弯道产生的二次环流)，或是由密度不均产生的浮力所引起(如水中含沙、盐、
热、气等导致的垂向交换)。除深海外大部分地表水在一定条件下都可近似作为
浅水来处理。
由于计算工具的局限，基于非恒定流理论方法的研究和应用受到了极大的限
制。随着计算机的广泛应用，水科学与工程中出现了一门新兴学科，即计算水力
学。20 世纪 50 年代初 J. J. Stoker 和他的合作者在 NewYork 大学开始了明渠非恒
定流的数值研究；随后，Pressimann. Abbott 及其合作者分别对明渠非恒定流及其
它水力问题进行了研究。此后又出现了一些较新思想的研究方法及一些比较实用
的演算方法，1977 年 V. M. Ponce 和 B. S. S. imons 应用摄动方法解出了非恒定流
方程的近似解析解；1983 年 T.Tingsanchali 对扩散方程用拉普拉斯变换求出了其
响应函数；1993 年 H. J. Morel-Seytoux 等人提出了水力学与统计学结合的方法。
考虑到水文要素在空间上的变异性，自从 1969 年 Freeze 和 Harla 第一次提
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出了分布式水文模型的概念以来，分布式水文模型得到了越来越快的发展。分布
式模型能够模拟整个径流过程，可以预测水文变量如径流量、土壤含水量以及蒸
散发等的时空格局。1979 年 Beven 等基于山坡水文学理论提出了 TOPMODEL
模型；1986 年丹麦水力学研究所、英国水文研究所和法国的 SOGREAH 合作开
发了欧洲水文系统模型 SHE，该模型充分考虑了截留、下渗、土壤蓄水量、蒸
散发、地表径流、壤中流、地下径流、融雪径流等水文过程；1992 年 Famoglietti
等将修改的 TOPMODEL 和一个表面能量平衡模型耦合在一起，计算整个流域范
围内的蒸散发空间变化。国内在这一方面起步较晚，但也取得了一定的成绩。李
兰等提出的包括小流域产流、汇流、流域单宽入流和上游入流反演、河道洪水演
进 4 个部分的分布式水文模型；苏凤阁等建立了参数网格化分布式月径流模型；
郭生练等提出的基于 DEM 的分布式流域水文物理模型。分布式水文模型可以充
分考虑参数和变量的空间变异性，并考虑不同单元间的水平联系。因此，在模拟
土地利用、土地覆盖、水土流失变化的水文响应及面源污染、陆面过程、气候变
化影响评价等方面应用显出优势。并且，容易解决参数间的不独立性和不确定性
问题，便于在无实测水文资料的地区推广使用。
随着 3S 技术和雷达测雨技术的不断发展，将 DEM、实时降雨以及与表达土
壤、植被、地质、水文地质等特性的参数进行时空耦合，在此基础上构建流域水
文模型，将是流域水文模型未来的发展趋势。同时，新一代的水文模型将进一步
地与描述环境、生态、社会经济要素的模型耦合，变成更大和更高层次上管理模
型的一个组成部分。可以预料，随着信息技术和一些交叉学科的发展，流域水文
模型的发展将变的更加迅猛。
（2） 新值得关注点
1）实时校正
实时预测的核心技术是利用“信息”〔当前时刻预报值与实测值之差〕为导向，
对于系统模型或者对预报做出现时校正。系统动态识别(亦称参数自适应估计)及
卡尔曼滤波(Kalman filtering)就是这类方法的典型代表。1970 年，日本学者 Hino
在“使用线性预报滤波器的径流预报”中使用了实时预报的概念，并在 1973 年“水
文系统的在线预报”中加以发展。1980 年，凯特尼迪和伯拉斯发表了论文“用概
念性水文模型进行实时预报”，报告了对美国天气局(NWS )模型进行实时化处理
的第一个研究。这一工作在 1982 年由波沙达(Posada)和伯拉斯在论文“一个大概
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念性降雨一径流模型的自动参数估计：一种极大似然法”中，推广到萨克拉门托
模型中。在国内，实时洪水预报技术也取得了一系列令人瞩目的成就。其中代表
性的研究成果包括：1984 年，葛守西将卡尔曼滤波算法与畜满产流模型结合，
建议了以土壤含水量为状态变量，应用卡尔曼滤波技术单独对于产流预报进行动
态实时校正的新技术，1987 年，朱华在“马斯京根法的矩阵方程求解法”一文中，
对于一个可分为多个子河段的长河段，以各子河段的出口流量作为状态向量，将
一个多河段的马斯京根演算问题变为一个状态向量的递推问题；以各子河段出口
断面流量作为状态向量，再以单位阵作为观测矩阵构造观测方程，从而为使用马
斯京根方法进行实时预报提供了一个可用的模型形式。该方法在众多流域如黄河
三花区间、鲁布革水库的实时洪水预报中得到成功应用。
Mohamad et al. (2007) 用多目标遗传算法，对受到水库蓄水、放流明显影响
的分布式水文模型进行了校正，将考虑水库泄流 优化处理的校正程序引入动态
流域模型，取得了很好的模拟结果。
Blasone (2007) 认为近三十年来发展的自动校正程序，在用于概念型产汇流
和地下水模型时，会带来计算时间、大量的校正参数及其独立性、多目标的处理
等不易解决的问题。为此，对不同复杂度的物理型分布式水文模型，比较了复合
形混合演化算法( SCE )全局优化和基于梯度的 Gauss–Marquard–Levenberg 算法
局部优化程序的作用和效率，并研究了两种技术的结合以扬长避短。
2）神经网络的应用
Geremew et al. (2007) 认为将人工神经网络用于模拟和预测水文系统有很好
的运用前景。相对于多数早期的运用都基于误差反传前馈方法来说， 小资源分
配网络(MRAN)对伊利洛伊州中部农业集水区日径流量的预测更为准确。
Huang (2007)为解决模拟复杂、非线性、动态的径流过程的问题，使得流域
的径流预测更加准确和快速，通过重组和改进人工神经网络和遗传算法，构建了
一个 VC.net 编写的混合的智能遗传退火神经网络算法(IHGANN )，克服了局部
优化和网络构建的问题。在金沙江流域的实验表明，比起 BP 网络，将该算法具
有更快的收敛速度和健壮性。
3）雷达数据的使用和数据稀缺问题的处理
近年来，随着雷达降雨产品的飞速发展，它们广泛用于洪水预报和产汇流模
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型等水文应用。Over et al. (2007)指出：由于可供利用的降雨测量数据相对稀缺，
在实时（历史）产汇流模拟或其他水文应用中，不论将基于雷达的降雨估计单独
使用，还是作为测量数据的补充，都有很好的应用前景。
Emad et al. (2007)在 Goodwin 河试验流域，用美国国家气象局的多重感应降
水推估计数据输入全分布式水文模型（GSSHA），分析了雷达降雨产品的不确定
性及其在产汇流模型中的传播。
Watkins et al. (2007) 在大湖区的研究表明，单独使用雷达估算降雨模拟的径
流和实测值之间存在水文预报所不能接受的误差，需要利用量测数据进行调整。
（3）点评和水平分析
经过对这两年上述国际期刊和国际会议的文献调研情况以及近几年的国际
科研动态，分布式水文物理模型，由于明显优于传统的集中式水文模型，又可兼
顾概念性模型的特点，能为真实地描述和科学地揭示现实世界的水文变化规律提
供有力工具，已成为未来水文学者研究的前沿阵地之一。除此之外，在如下两个
方面也受到了较多的关注：
• 人工神经网络和遗传算法在洪水预报，尤其是实时校正过程中的广泛应
用；
• 雷达数据的使用和数据稀缺问题的处理。
（4）建议
• 对水文过程的重要物理特性和统计特性作深入的分析；
• 加强非参数模型和非线性模型的研究；
• 加强无资料流域或资料缺乏流域的水文学方法及应用研究，建立模型时
如何综合利用多种信息的研究。
2.2.3 堤防管涌机理及防治
（1）基本概念
管涌是堤防工程在汛期频繁出现的一种险情，是一种工程意义上的渗透破坏
形式，泛指堤防基础的渗透破坏并在基础内形成管状集中渗流通道的现象。管涌
口一般发生在背水堤脚、附近洼地或坑塘里，地面上或坑塘中冒水、冒沙，冒沙
处形成沙环，有的地方出现单个或数个，甚至成管涌群。堤基管涌在长江中下游
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堤防内侧尤其常见，当地人常常俗称为“泡泉”、“泉涌”、“翻砂鼓水”等。这与土
力学中的管涌意义稍有不同，土力学中的管涌是指在渗透水流作用下，土体中的
细小颗粒在粗颗粒形成的大孔隙中发生移动或被渗流带走的现象，通常仅发生在
砂砾料中。
建国以来，我国进行了大规模的堤防工程建设，目前已建江河堤防约 26 万
km，其中主要堤防约 6.6 万 km。江河堤防是我国防洪工程体系的重要组成部分，
在防洪减灾中发挥了至关重要的作用。但是由于大多数堤防都修建在透水地基
上，汛期高水位时堤基管涌险情严重威胁着堤防的安全，除漫顶溃堤外，历史上
绝大多数溃堤都是由管涌造成的。根据 1998 年洪水期间长江中下游堤防工程较
大险情统计资料，堤基管涌占较大险情总数的 52.4%，居各种险情之首。其中 7
处溃堤：湖南省安造垸、湖北省孟溪垸和簰洲湾、江西省九江市城防堤和江洲圩、
湖南省澧南垸和西官垸，前 5 处均是由管涌所致，后两处是洪水漫顶所致。管涌
查险、抢险耗费了巨大的人力、物力和财力。堤防抢险和除险加固的实践表明，
堤基管涌是堤防工程中 普遍且难以治愈的心腹之患。
（2）值得关注点
管涌离堤脚距离有远有近，远者可达数百米甚至上千米，因此自然可以联想
到，距堤脚很远处的管涌对堤防的危害性到底有多大？是否需要抢险？什么位置
的管涌必须进行抢险？另外，按照我国现行堤防设计规范，有时计算得到的盖重
会很宽，可达数百米，这意味着需要大量征地和拆迁，实施难度很大，因此如何
合理确定盖重宽度也是亟待需要解决的问题。此外，1998 年洪水后，一些堤防
工程采用了悬挂式防渗墙进行管涌除险，但对其作用机理和设计原则并没有科学
的解释，且由于这种设计方案并不符合传统的坝工设计原则，很多人持反对意见，
同时对其效果持怀疑态度。再者，对堤基管涌发展并 终导致溃堤的机理、管涌
破坏区的空间位置、断面尺寸特点等的认识也各执己见，认识并不一致。上述问
题一直是国内外近年来堤基管涌问题所研究的热点问题。堤基管涌涉及土力学、
渗流力学、管道水力学和泥沙运动力学等多个学科，目前国内外在堤基管涌及其
防治关键技术方面的研究，主要表现在理论研究、数值模拟、物理模型试验等三
个方面。
（3）点评和水平分析
堤基管涌在理论方面有如下趋势：Sellmeijer 等人（Sellmeijer，1988；Calle et
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al.1989； Sellmeijera and Koenders，1991；Koenders and Sellmeijer，1992）通过
对地下水渗流场方程、管涌侵蚀沟槽的层流方程、沟槽中砂粒所受的水流牵引力
与砂粒间滚动摩擦力之间的平衡方程的分析，给出堤基所能承受的管涌临界水
头；（2）Ojha 等人（C. S. P. Ojha et al. 2001；V. P. Singh et al. 2001）对 Sellmeijer
提出的公式进行了评价，认为其不能转换为 Bligh 模型，因此不能作为 Bligh 模
型的理论基础，并提出了自己的公式，以达西模型、Bernouli 方程以及临界牵引
力条件为基础，采用水流流经多孔介质的 Carman-Kozeny 水头损失模型，确定管
涌临界水头；另外，基于泥沙沉积运送临界速度公式，Ojha 等（2003）又提出
另一个建立临界水头的公式；（3）Thevanayagam 和 Nesarajah （1998）采用毛管
水流模型，在 Ojha 等提出公式的基础上，由 Poiseuille 方程给出通道中的流速
Vc，得到临界水头。由于理论研究基于很多假设的基础上，因此理论研究的成
果很难与实际情况相吻合。
数值模拟方面，Sellmeijer（1988）和 Weijers and Sellmeijer (1993)将管涌区
域与非管涌渗流区域分开，管涌区按平行板狭槽流考虑，通过管壁颗粒的受力极
限平衡与渗流连续条件将这两个区域联系起来，进行二维有限元分析计算，得出
了简单几何条件下的管涌临界破坏条件的经验公式。近年来我国学者对堤防管涌
的形成机理、计算方法、发展过程和治理方法进行了大量的研究工作，推动了管
涌研究分析与治理方法的发展（滕凯，康百赢，2003；李宁新，2003；肖四喜，
李银平，2000）。其中，殷建华（1998）采用有限元方法，应用饱和稳定渗流模
型，模拟了管涌区长度和渗透性对堤身渗流的影响，发现管涌区越长、渗透系数
越大，流向或流入管涌区的水量就越多。曹敦履等（1997；）采用 Monte-Carlo
法来模拟渗流管涌的发生和发展，随机模拟的结果能很好地与实验室试验结果相
验证。张家发等（2004）也采用了扩大渗透系数方法对管涌发生、发展进行了数
值模拟。李广信等（002）采用无单元法对二维管涌动态发展进行了数值模拟研
究。李守德等（2003）采用有限元迭代搜索方法模拟了基坑工程管涌发生过程，
对搜索条件等问题进行了探讨。堤坝的溃决，是由于管涌发生后，管涌通道向上
游扩展，形成贯穿通道，并不断扩大而造成堤坝的整体破坏，毛昶熙等（2004）
采用井流理论分析管涌。中国水利水电科学研究院丁留谦等（丁留谦等，2007；
刘昌军等，2007）提出了管涌发展动态模拟的概化数学模型，开发了相应的有限
元计算程序，实现了管涌发展的动态模拟。
实体模型试验方面，荷兰Sellmeijer等（1981）采用不同比尺的砂槽模型对砂
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性堤基管涌机理进行了大量的试验研究，其试验结果对细砂比较紊合，但是对粗
砂紊合程度较差。且试验只采用了两个不同比尺，没有对得出的常数关系进行验
证。Schmertmann等（2000）在1981～1995年间，采用10种不同的砂样，在美国
的佛罗里达大学（UF）做了37组管涌模型试验，并对荷兰Delft水力学试验室、
岩土工程试验室以及日本、德国等所做的管涌模型试验分别进行了评价，结果表
明，管涌通道末端的低有效应力以及垂直渗流比降决定了管涌是否继续发展，管
涌破坏的临界水力比降受土体的不均匀系数Cu的影响，通道中的冲刷速度远大于
管涌向上游发展的速度。德国柏林大学H. Müller-Kirchenbauer等（1993）采用细
砂、中砂、两种粗砂等四种不同的土样类型，结合均质地基、双层地基（上部细
砂，下部粗砂）、以及多层地基（粗、细砂层互相交错）这三种不同的地基结构
类型做了一系列管涌模型试验，结果表明，均质地基情况下，砂样类型不同，则
管涌破坏临界比降也不同，因而其允许控制比降也不同。日本Kohno et al. (1987)
做了一维垂直管涌以及二维水平向和竖直向的管涌试验。王理芬、曹敦履（1991）
针对荆江大堤管涌进行了砂槽模型试验，试样长度71cm、宽21cm、高5～25cm。
试样表层用水泥砂浆和黏土封盖，其下试样分两种情况，一种是单一的细砂层，
另一种是细砂层下面有砂卵石层。模型砂样长70cm、宽29.6cm、砂层厚度可达
54cm。现浇水泥封盖，并预留半圆或圆孔直通砂层，孔的位置在侧壁。张家发
等（2002）采用水下抛填方法装样，防渗墙采用6mm的塑料板模拟。毛昶熙采用
水下抛填方法制作砂模型，砂模型的干密度为 1.50g/cm3 ，渗透系数为
1.6×10-3cm/s。有机玻璃板封盖并用螺杆压紧，周边用玻璃胶止水。试验时固定
上游水头，在不同渗径距离处布置多个预留孔（预先封闭），由远及近逐个打开，
直至模型破坏为止。毛昶熙等（2004，2005，2005）用细砂和粉细砂做了大量的
管涌模型试验，研究了接触面光滑、接触面加糙、接触面敲打密实、砂层上细下
粗、水槽宽窄等对试验结果的影响，并研究了悬挂式防渗墙防止管涌的效果。中
国水利水电科学研究院丁留谦等（姚秋玲等，2007；丁留谦等，2007；刘昌军等
2007；周晓杰等，2007）对堤基管涌机理及其防治关键技术进行了系统试验研究，
得到了试验条件下不同堤基类型管涌破坏的临界水力坡降，对管涌抢险的合理范
围、盖重的合理宽度以及悬挂式防渗墙的合理设计做了初步讨论。综合上述研究
成果，仍然存在不足，①对模型尺寸效应对试验结果（临界比降）的影响的研究
工作很少，尚不能定量把握，②管涌流量和时间比尺难以确定，不能实现模型流
量和时间向原型的推演，③受测量和摄像条件的限制，对管涌流态和管涌通道前
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端破坏的机理难以精准把握。
2.2.4 水库大坝安全评价与管理
水库是我国的重要基础设施，是我国综合防洪体系的重要组成部分。截止
2006 年底，我国已建成各类水库 87085 座（包括电力系统管辖水库，不含港、
澳、台地区，下同），水库总库容达 5900 多亿 m3，相当于全国河川年径流总量
的 1/5。其中，大型水库 510 座、中型水库 3260 座、小（1）型水库 16672 座、
小（2）型水库 66643 座。水库规模十分庞大。
但是，我国水库大坝存在大量三类坝（病险坝），严重影响水库的运行。虽
然 1998 到 2006 年底，中央已累计安排 244 亿元资金用于全国 2002 座病险水库
除险加固工程建设（矫勇，2007）。但目前全国尚有病险水库 3.7 万座，时刻威
胁着广大人民群众的生命财产安全。因此，加强水库大坝安全管理，是保障我国
社会公共安全的重要手段。
目前，国际上趋于采用基于风险的安全评价与管理方法，例如澳大利亚、美
国、英国、加拿大等国家。大坝风险管理框架一般都包括 3 方面的内容：风险分
析、风险评价、风险管理和决策（ANCOLD，2004）。其中风险分析是风险评价
的前提，风险评价又是风险管理与决策的依据。由于风险方法的复杂性和大坝本
身的特点，风险方法在大坝安全管理与评价中遇到了不少麻烦，风险分析方法通
常分定性和定量分析两种（李雷等，2005）。大坝风险评价有以下几方面的急需
研究的内容：
（1）堤防工程安全评价
国际上，在现役堤防工程的安全评价，有如下趋势：（1）考虑各种不确定性，
特别是土工参数的随机性和空间变异性，采用概率分析方法，进行堤防失事概率
和可靠性分析。在这方面，以美国、荷兰和澳大利亚为代表。（2）基于事件树方
法，确定各类失事模式对应的失事概率与外部荷载的关系，即脆弱性曲线，进而
确定堤防系统的失事概率，这方面以美国和英国为代表。（3）基于专家经验，按
照堤防工程断面各要素的防护功能，半定性和半定量地进行堤防工程状态评价，
确定其状态指数，并结合风险分析，确定不同堤防工程或堤段需要加固的优先级，
这方面主要以美国为代表。
（2）荷载和抗力的确定
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在大坝风险分析中，荷载和抗力多具有不确定性，这种不确定性的表示方法
成为影响风险分析方法在实践中应用的关键。目前该问题也取得了一些进展，例
如岩土工程中采用随机场理论来模拟土工参数的随机性和空间变异性，但计算量
很大（包承刚等，1997）；在水文分析中采用水文频率法计算水流等。
（3）大坝破坏模式研究
现有的破坏模式是在传统确定性分析的基础上建立的，考虑荷载和抗力的不
确定性后，破坏模式应做相应的变化。特别是对于土石坝这类岩土结构体，其参
数具有空间变异性，考虑这些因素后破坏模式的形式会变得更加复杂。
（4）失效概率的估计
结构失效概率的计算可分为两类：基于经验的半定性半定量方法和基于物理
意义和物理过程的方法，后者如可靠度理论。基于物理意义和物理过程的分析分
析方法可采用一次二阶矩法和 Monte Carlo 数值模拟方法来计算结构的失效概
率。大坝分析分析中还采用事件树（Foster and Fell，2000）、贝叶斯网络（Straub，
2005)等方法来估计结构失效概率。
（5）风险估计
风险分为生命损失风险、经济损失风险、环境与社会影响。目前国际上对生
命损失风险、经济损失风险研究较多，而环境与社会影响研究较少（DeKayand and
McClelland，1993)。
（6）风险标准制定
由于生命损失风险、经济损失风险、环境与社会影响几个方面没办法用统一
的指标进行衡量，目前的做法是分别制定相应的标准（Nielsen et al. 1994)。风险
标准的确定多采用 F-N 线法和 ALARP 准则（Melchers，2001)。
（7）对学科发展的建议
随着我国由控制洪水向洪水管理防洪思想转变的提出，洪水风险评价与管理
已成为一种必然趋势。以上提出的大坝安全评价与管理的几个方面，是制约该方
法在实践中应用的主要因素。建议大力加强该学科的投入和关注。
2.2.5 生态友好型防洪工程技术方法研究
（1）基本概念
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生态友好型防洪工程技术方法是指在保证防洪安全的前提下改善河流生态
系统的结构与功能，提高生物群落多样性的有关技术方法。目前生态友好型防洪
工程技术方法有很多种，主要包括水文条件的改善和河流地貌学特征的改善两大
方面。
水文条件的改善包括：通过水资源的合理配置保证防洪安全，同时满足维持
小生态需水量的需求；水库的调度除了满足社会需求外，尽可能接近自然河流
的脉冲式的水文周期；结合洪水管理理念，贯彻“给河流以空间”的理念，通过建
设分洪道、降低河漫滩高程、扩大蓄滞洪区面积等措施予以实施；兴建、完善基
础工程，跨流域调水，利用湿地蓄存洪水，靠洪水补充地下水资源等洪水资源化
的措施方法。地貌条件的改善包括：河流连续性的恢复，包括纵向的连通和河道
与河漫滩区的横向连通，包括建设低坝并设置鱼道、堤防拆除或后退等；河流蜿
蜒性的恢复；河道岸坡生态防护；洪泛区湿地特征的创建；河道浚挖泥土的利用；
多孔和透水护岸材料和结构的开发和应用及工程施工技术等。
（2）值得关注点
19 世纪中期，在欧洲阿尔卑斯山区，大规模的河流整治工程造成了生物多
样性降低，人居环境质量有所恶化，河流生态工程设计理念和方法开始引起人们
的重视。20 世纪 50 年代德国创立了“近自然河道治理工程”，提出河道的整治要
符合植物化和生命化的原理。其突出特点是流域内的生物多样性有了明显增长，
生物生产力提高，生物种群的品种、密度都成倍增加。治理后另一个特点是河流
自净能力明显提高，水质得到大幅度改善。
20 世纪 80 年代开始的莱茵河治理，为河流的生态防洪技术方法提供了新的
经验。莱茵河保护国际委员（ICPR）于 1987 年提出了莱茵河行动计划（Rhine
Action Program），以生态系统修复作为莱茵河重建的主要指标，到 2000 年鲑鱼
重返莱茵河，这个河流治理的长远规划命名为：“鲑鱼一 2000 计划”。沿岸各国
投入了数百亿美元用于治污和生态系统建设。到 2000 年莱茵河全面实现了预定
目标，沿河森林茂密，湿地发育，水质清澈洁净。鲑鱼已经从河口洄游到上游（瑞
士）一带产卵，鱼类、鸟类和两栖动物重返莱茵河。
许多发达国家或地区在工程实践和理论研究的基础上成立了相关组织，并出
版了相关专著，下面对此情况做简要介绍。国外的“河流恢复（River Restoration）”、
“河流修复（River Rehabilitation）”、或“多自然型河流建设”等方面的技术方法在
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一定程度上可以称为生态防洪工程技术方法。
1）美国
美国农业部组织专家编写了《河道走廊恢复的原理、方法和实践》一书。
美国有 350 多万英里的河道，连同与其紧密相连的洪泛平原和高原地区共同
组成了具有巨大经济、社会、文化和环境价值的走廊。这些走廊是包括陆地、植
物、动物和河网在内的复杂生态系统。它们具有河流调整、蓄水、从水中去除有
害材料、为水生和陆生的植物、动物提供栖息地等大量生态功能。河道走廊具有
与周围高原地区不同的植被和土壤属性，有更高水平的物种多样性、物种密度和
生物生产率。河道、河道走廊与周围的生态系统之间具有互动性。周围生态系统
（如整个流域）的变化将影响河道走廊内物理、化学和生物过程。河流系统通常
在水流、泥沙运动、温度和其它变量的自然变化范围内保持正常状态，即“动态
平衡”。当这些变量的变化超出其自然范围时，动态平衡遭到破坏，需要重新调
整，而这种调整可能与社会需求相矛盾。在一些环境下，可能慢慢形成一种新的
动态平衡，但需要漫长的时间。
在过去，人类活动使全国河流系统的动态平衡发生了变化。这些活动集中于
利用河道走廊系统进行多目标应用，包括居民和工业用水、灌溉、运输、水电、
废物处理、采矿、洪水控制、木材管理、娱乐、美学、以及 近的鱼类和野生动
植物栖息地。人口、工业、商业和居民区的发展对全国的河道走廊提出了大量需
求。这些活动的累计影响不但造成河道走廊变化，还引起河道走廊所在的生态系
统的变化。这些变化包括水质恶化、储水及输水能力减小、鱼类和野生动植物栖
息地丧失、以及休闲和娱乐功能减少（National Research Council 1992）。根据
617806 英里河流在 1994 年的国家水质报告，仅仅 56%可以多目标利用，包括饮
用水、鱼类和野生动植物栖息地、娱乐、农业用水、以及防洪防冲等。泥沙和富
营养化是其它 44%的河流水质恶化的 重要原因（USEPA 1997）。基于这些统计，
恢复国家河流的状况以及保护其免受进一步恶化的工作量是非常巨大的。
书中指出，河道恢复是一个复杂的过程，应该首先认识到破坏生态系统结构
和功能或阻止其恢复到合适状态的自然或人为因素（Pacific Rivers Council
1996）。应了解河道走廊生态系统的结构和功能，以及对生态系统有影响的物理、
化学和生物过程（Dunster 1996）。书中所定义的河道恢复包括恢复河道走廊动态
平衡和功能的大量方法。实现河道恢复的第一个关键步骤是停止引起退化或阻碍
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生态系统恢复的干扰行为（Kauffman et al. 1993）。恢复行动既包括被动地消除干
扰行为，也包括主动地采取措施来进行河道走廊修复。从事河流恢复的人员可采
取下列方法：1）无扰动恢复：河道走廊快速恢复，采取措施进行恢复没有必要
甚至是有害的。2）部分扰动恢复：河道走廊恢复较慢或不太确定。在这种情况
下，采取一些措施可帮助进行中的自然过程。3）完全扰动恢复：要求恢复的功
能超出了生态系统的自我修复功能，需要主动采取修复措施。
任何修复都应该基于目前的条件，以及流域、走廊、河流的扰动情况。在任
何情况下，河道不会恢复到其原始状态。河流恢复的目标应该是建立具有自我修
复功能的系统。因为这本书读者范围较广，包括了几种“恢复”的的定义。生态恢
复协会（SER）采用了下面的定义：“生态恢复是帮助进行生态完整性恢复和管
理的方法。生态完整性包括生物物种、生态过程、和结构的多样性，地区和历史
联系，以及可持续性的文化准则。”
这本书包含的方法比其它手册更广泛。提供了恢复过程中各普通单元的应用
准则，也提供了一些适合特定现场条件的替代方案及参考方案。而且，这本书包
含了合作单位的工程实践，并提出了基于实践和科学知识、可用于系统恢复的技
术参考。作为一般目标，这本书突出了生态方法（物理、化学、生物）和 小干
扰方法的应用，以恢复河道走廊的自我修复功能。提供了必要信息，以开发、选
择合适方法，并针对有价值的河道走廊及其流域做出管理决策。而且，这本书认
识到许多河流恢复工作的复杂性，提出了整体恢复的方法。
书中包含的指南在全国的城市及乡村地区得到应用。适用于多种河流类型，
包括各种尺寸的间断型及常年型河流，以及太小而不能航行的河流。从大尺度到
更加细节化的河段尺度，此书对于简单和复杂的恢复工作均提供了科学观点。全
书分为 3 个基本部分，第 1 部分阐述了河道走廊构成、过程、功能及扰动影响的
基本概念；第 2 部分阐述了包含几个基本步骤的一般恢复计划；第 3 部分对第 1、
第 2 部分提出的方法进行了检验，并讨论了如何将之应用到恢复项目中。
此外，美国很多地区采用土壤生态工程技术进行河流恢复工作，比如梢料层、
梢料捆、梢料排、椰壳纤维卷等，取得了显著效果。
2）英国
根据 1995 年在 Cole 河流和 Skerne 河流实施的河道恢复项目，以及后来在
其它诸多河流上进行的河道恢复项目，英国河流恢复中心（RRC）编写了《河道
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恢复技术手册》。手册中的实践表明：如果项目初期确定一个明确的目标，并有
所侧重，项目往往能够取得令人满意的效果。 初的成果之一是制订出没有太多
资金限制的初步计划，然后可对这个计划进行逐步调整以适应实际情况。
手册中包含了许多在工程实例中进行了应用的技术，主要有：恢复河流的蜿
蜒性；利用以前的多余河道形成回水区域；对直型河道进行改善，比如安装折流
器、建造岸边岛、创建石质浅滩、将单调的直型河道改造为多路线河道、用低价
的防波堤收缩河道宽度、在宽广的河道中创建低流量蜿蜒型河槽、用自然型渠道
代替混凝土排水沟、建造小型湾、在河床上铺设沙砾石等；岸坡防护措施，包括
柳树桩、柳树排、圆木护岸、植物捆、钢板桩和椰壳纤维捆等措施；控制河床高
程、水位和水流，包括分水堰和溢洪道、跌水堰、恢复河底高程、模拟岩基河底
等措施；地表洪水管理，包括洪泛平原溢洪道、蜿蜒段内的土地变化、去除防洪
堤或使之退后等措施；在洪泛区创建小型湿地；提供公共、私人及家畜通道；改
善河流上的排水口；利用从河道中开挖的土料；河流改道等技术。
3）澳大利亚
澳大利亚水资源和河流委员会编写了一本河流恢复方面的手册《西澳大利亚
河流的属性、防护、修复以及长期管理指导》，主要阐述了澳大利亚西南部河道
恢复的基本理念和有关技术。了解河流系统的属性对于流域管理和保护自然资源
是很有必要的。应在河流丧失生态功能之前对其进行保护，因为初期的恢复比较
容易、投资较小。手册主要包括三方面的内容：规划和评估、原理和方法、以及
项目实施。从何处开始使用这个手册取决于项目所处的阶段。应该注意的一点是，
不应该将河道进行分段管理，而应该在流域尺度下进行河流恢复工作的规划和实
施，并且在项目实施前须进行规划评估。
规划和评估部分主要包括：河流管理规划综述、指导制定自然资源管理的地
域性战略、指导确定河流管理计划/流域规划、确定前滩保护区域、西澳大利亚
西南部城市和半乡村化地区的前滩状况评估、西澳大利亚西南部乡村地区的前滩
状况评估、指导制订河流行动计划。
原理和方法部分主要包括：河流和流域水文学、河流地貌学、认识河流和洪
泛平原的形态、河流和洪泛平原的冲刷、河流生态系统。
项目实施部分主要包括：在西澳大利亚西南部的岸边地区进行再植生、西澳
大利亚西南部的实例分析、在西澳大利亚西南部湿地地区的再植生项目中运用灯
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心草和莎草等措施。
4）欧洲
在本世纪，欧洲河流及其洪泛平原的水质、流量及栖息地等方面受到了人类
的极大影响。许多基于某种功能要求的调整影响了河流不同功能的发挥。对河流
进行调整之前，有些负面影响可以预先考虑到，但多数情况下，河流退化是意想
不到的。河流退化在欧洲是一个普遍现象，但在不同部分有其具体的退化形式，
比如西欧的问题是栖息地的退化，中欧和东欧的问题是水污染，而水资源短缺和
河流季节性流态的改变则是南欧的问题，北欧的问题主要是鱼类栖息地的丧失。
在过去，欧洲对许多河流在单一功能需求下进行了调整。一些河流因为发展
水电而被大坝分割成一系列的水池，一些河流变成了开放式的排污系统，一些河
流成为航运通道。不过，整个欧洲内变化的环境、经济和社会因素对河流管理产
生了影响。不考虑河流多功能的片面利用已不是 优选择。因为各种功能之间存
在着相互影响，应采用综合方法进行河流恢复。这种更加活性和健康的河流会对
社会大有裨益。
在欧洲，决策变的更加复杂起来。水利管理者不能再控制与河流有关的决策
过程。协议谈判、互动式规划、民意调查以及与产权人协商的方法有望缓解各方
的利益冲突。这表明，技术和生态方面的考虑仅是整个工程的一部分。支持率的
增加和公众意识的提升对于工程的成功实施很有必要。
第一届河流恢复国际会议于 1996 年在丹麦召开。会议由欧洲河流恢复中心
（ECRR）组织，丹麦国家环境研究院（NERI）主办。会议主题是河流恢复的物
理要素及其岸边区域，反映了世界许多地区对河流质量的关注。丹麦、英国、荷
兰和德国为会议召开进行了大量工作。因此，这些国家的研究单位理所当然地首
批加入河流恢复研究网络。但这些国家仅仅代表欧洲的一部分。
第一届河流恢复国际会议后，ECRR 联合欧洲各国的相关研究机构，形成了
河流恢复的研究网络，1999 年，ECRR 作为官方机构正式成立。第二次国际会议
于 2000 年在荷兰由 ECRR 组织举行。此次会议的主要目标是促进欧洲河流恢复
网络的进一步发展，这将在欧洲河流恢复中心（ECRR）的保护下得以实现。
在 2000 年的河流恢复国际会议中，对下列问题进行了探讨：如何将河流恢
复理念整合到流域管理中？什么技术方案与河流功能相违背？如何提高公众对
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河流恢复的意识和支持，以及如何协调多方利益的关系？整个欧洲在河流恢复方
面的共同特点，以及不同地区的特性是什么？
这次会议对欧洲河流状况进行了调查。欧洲不同地区的与会者列出了其所在
地区的主要河流系统功能。将与会者列出的欧洲河流系统主要功能统计见表 1。
表 1 欧洲河流系统的主要功能统计表 功能
地 区 水电 饮用
水 灌溉 用水
给水 工程 航运 防洪 渔业 自然 合计
东欧 10% 14% 10% 3% 6% 16% 16% 25% 100%西欧 2% 8% 6% 4% 17% 23% 15% 25% 100%北欧 31% 8% 0 0 15% 15% 23% 8% 100%南欧 21% 7% 21% 0 0 14% 7% 29% 100%平均 16% 9.25% 9.25% 1.75% 9.5% 17% 15.25% 21.75% 100%
从整个欧洲来看，自然功能为 重要的功能。在北欧，水电和渔业功能比较
重要。在南欧，河流系统的水电和灌溉功能比较重要。在东欧，防洪和渔业功能
比较重要。而在西欧，防洪和航运功能比较重要。
欧洲河流面临的问题有很多相似性。很多河流存在防洪安全、水的可利用性、
水质及渔业和自然的退化问题。由于河流自然状态、主要功能、文化及科研和河
流恢复的重点不同，不同流域的河流存在不同的问题。
欧洲不同部分的与会者都强调了公众和政府支持的重要性。与会者指出，全
欧洲越来越注意公众意识的提高。所有与会者均认为，河流地貌的变迁（为了防
洪安全、水电、土地开垦、土地的集约性利用等要求）是所出现问题的原因。因
为这些变化，全欧洲河流的自然状况均有所退化。很多与会者认为应将河流原始
地貌的（部分）恢复作为河流恢复的一个目标。西欧的与会者也强调了恢复河床
和洪泛平原的自然状态的重要性。
东欧和北欧的与会者认为水质恶化和栖息地丧失是 重要的问题。在北欧，
更将鱼类栖息地的丧失认为是一个主要问题。由于气候因素（夏季高温少雨），
南欧和东欧面临水的可利用问题。在西欧和南欧，防洪安全备受重视。这些地区
的与会者也认为河流特性和美丽风景的丧失是个问题。此地区的河流区域通常被
密集型开发，存在着休闲娱乐方面的压力。数世纪以来的河流原始风景在文化、
生态和美学方面都有极高价值。南欧和东欧的与会者没有直接对此进行说明。
不同河流的许多功能表现出了相似性，这表明这些功能之间可能存在的一些
矛盾也具有相似性。不过，东欧国家将可能存在的矛盾看作是某一方面的局部性
问题。河流恢复的目的不是以原因为导向，而是以结果为导向，比如，应用大型
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植物过滤或通风技术来改善水质，或者建造污水处理设施来减轻建坝造成的泥沙
淤积影响。
在西欧，所讨论的实例通常以原因为导向。所出现的矛盾归结为整个河流流
域的全局性问题。河流恢复的目标是恢复生态功能。所出现的不同体现在政策层
次上的整个理念的不同实施阶段。
对河流功能的矛盾性和一致性，以及相矛盾功能的相似性和变化性进行了讨
论。一方面，矛盾性和一致性与河流的尺度以及流量有关系，另一方面，与气候
和地理特征也有关系，也就是说，西欧和东欧的大河有重要的经济功能，如航运、
农业、防洪安全、和供水，这些功能与自然、渔业和水质相矛盾。而小河流的自
然功能与供水灌溉（南欧）或水电功能，以及几种土地利用方式（南欧）相矛盾。
比较一致的功能是：自然和渔业，水电和供水、灌溉、饮用水安全、航运，自然
和供水、饮用水。
在欧洲的河道恢复工程中主要采用了下列措施：河道弯曲处理。比如，1999
年，在丹麦将 19km 长的渠道化河流进行弯曲处理，达到 26km 长度。恢复洪泛
平原，发挥湿地的生态功能。如丹麦 SKJERN 河的恢复工程。
会议出版了论文集，对全欧洲河流恢复的现状及未来的发展趋势进行了概
述，并就河流恢复的相关理念进行了探讨。
2000 年，欧共体颁布了“水资源框架指南”，其目标是在 2015 年之前，使欧
洲所有的水体具有良好的生态状况或具有这方面的潜力。每个成员国必须针对本
国情况制定具体目标，并采取各类措施确保目标实现。
5）加拿大
在过去 40 年里，加拿大很多城市的河流变成了坚硬的、缺乏生命力的排水
系统。在上个世纪，为了城市排水需要，对很多小河流进行了直化、圈围或重新
规划。在沥青等硬面上的雨水汇集成很大流量，通过地下的混凝土管网系统携带
着污染物进入河道。导致河流洪水和冲刷加剧、渠道变宽、淤泥污染、水生生物
减少等负面影响。这种破坏行为数十年来与城市土地利用密切相关，已经到了立
即停止河道滥用的时候。
为此，加拿大各个地区展开了大规模的河流恢复行动。在安大略南部地区应
用的河流修复技术主要有三种：渠道修复、栖息地改善和土壤生态工程学技术。
渠道修复技术侧重于改善河道内水流的流态，如缩窄河流宽度以增加流速，或清
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除自然和/或人为因素产生的垃圾等，主要技术包括木头残骸等漂浮物的管理、
在渠道内设置小型结构物等；栖息地改善技术侧重于水中或陆地上的生物，通常
是增加覆盖层和/或改善水质，对于幼年和成年鱼类栖息地的改善采用了不同的
技术，主要技术包括建造鱼巢、在河床适当位置放置块石、在河床设置木头覆盖
层、用整个树木营建栖息地等；土壤生态工程学技术是稳定或保护受侵蚀土壤的
方法，主要技术包括活木桩、柴笼、梢料层、梢料排、木框墙、活柳木等。
6）日本
日本于 20 世纪 90 年代开始倡导多自然型河流建设，仅在 1991 年，日本全
国就有 600 多处试验工程，在日本建设省第九次治水五年计划中，对 5700km 河
流采用多自然型河流治理法，其中 2300km 采用植物堤岸，1400km 采用石头及
木材护底的自然堤岸，不得已使用混凝土的 2000km 堤岸也按生态型护堤法进行
了覆土改造。
日本河道整治中心为普及多自然河流的建设，于 1990 年出版了介绍多自然
型河流建设的《让城镇和河道的自然环境更加丰富多彩—多自然型建设方法的理
念和现实》一书，1992 年，又出版了其续篇《让城镇和河道的自然环境更加丰
富多彩——对多自然型河流建设的思考》，介绍了建设多自然型河流的基本技术，
再加上河流行政管理当局的努力，目前，多自然型河流的建设工作已在日本全国
范围内迅速推广。
为了解决经济高速成长期所积聚起来的多摩河（川）生态与防洪方面的问题，
1995 年 7 月发起成立了“河川生态学术研究会多摩川研究小组”，由河流工程、
生态学的研究人员进行综合研究，研究成员及合作者总数达 71 名，包括附着藻
类、底栖动物、鱼类、昆虫、两栖类、爬虫类、土壤动物、鸟类、哺乳类、植物、
水质、河流工程等多个学科的研究人员组成， 终使多摩河（川）在河流生态修
复及解决防洪问题方面取得成功。
但是，多自然型河流建设既是一项能充分发挥个性且充满乐趣的工作，更是
一项需要广泛知识和技术的工作。建设多自然型河流，必须根据每条河流、每个
河段的河道特征、环境特性及制约条件，逐段进行建设。随着多自然型河流建设
工作的推广，施工中肯定会遇到各种前所未有的困难和问题。为此，河道整治中
心又出版了《多自然型河流建设的施工方法及要点》一书，此书借鉴日本历史文
化，对目前开展的多自然型河流建设的思路、规划、设计及注意事项等问题作了
详尽的介绍，可对思考、研究和从事多自然型河流建设的人员提供参考。
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7）国内
2004 年 8 月，水利部印发了《关于水生态系统保护与修复的若干意见》。明
确指出水资源保护和水生态系统保护工程是水利基本建设工程的重要组成部分。
2004 年 2 月，水利部举办了全国水资源与水生态系统保护的培训班。8 月又举办
了“水生态系统保护与修复”论文征集活动，全国百余名专家、学者和工程技术及
专业工作者踊跃参加了“水生态系统保护与修复”论文征集活动。
各流域机构和地方对水生态系统的保护与修复工作也逐渐展开。首先是制定
规划，海河水利委员会制定了《海河流域生态与环境恢复水资源保障规划》，科
学制定了流域生态与环境恢复目标和生态与环境需水量，提出相应的生态修复水
资源配置方案及工程措施，为切实当好河流生态代言人，保护和修复流域生态与
环境提供了依据。《武汉市水生态系统保护与修复规划》通过审查，《桂林市水生
态系统保护与修复规划》提出的漓江大水系“六江四库四湖一湿地”的整体生态修
复规划得到批准。
在制定规划的同时，各科研院所、流域机构和地方根据国家建设和地方的实
际需求，从满足防洪安全的需求，改善河流水质和生态环境的角度出发，也开展
了大量的科研和示范研究工作。
董哲仁围绕大坝和水利工程的生态影响问题，阐述了水利工程对于河流生态
系统的胁迫效应以及进行河流生态补偿的理念和工程技术途径，提出了生态水工
学的理论框架和技术体系，为生态友好型防洪工程技术方法的研究奠定了基础。
董哲仁和孙东亚（2005）提出了关于在堤防工程规范中增加生态建设内容的建议，
从防洪工程规划的原则、堤线布置及堤型选择、河流断面设计、岸坡防护、景观
建设、工程施工、工程管理等方面对现行堤防规范提出了建议。赵进勇（2005、
2007）就生态友好型防洪工程技术方法中的河流地貌学特征改善方法以及生态型
的护岸工程技术进行了总结。符燕国（2006）对山地城镇防洪减灾与景观生态特
征保护进行了研究。郭汉佳、戴名扬（2006）对防洪改善计划对鸟类的生态影响
进行了研究。刘正茂等（2006）对三江平原近期防洪治涝工程对水文及生态过程
的影响进行了分析。赵飞等（2006）对洪水资源化与湿地恢复进行了研究。董哲
仁等（2007）就水库生态调度技术进行了研究。甘莲香等（2007）对防洪工程生
态护坡工程建设进行了讨论。郑连合等（2007）对土工合成材料在滦河生态防洪
工程中的应用进行了介绍。龚清宇等（2007）对基于城市河流半自然化的生态防
洪对策—河滨缓冲带与柔性堤岸设计导引进行了阐述。范海燕（2007）对洪水资
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源化途径，如利用湿地蓄存洪水、靠洪水补充地下水资源等进行了阐述。李景保、
巢礼义等（2007）对基于洪水资源化的水库汛限水位调整及其风险管理进行了研
究。
由中国政府与联合国环境规划署联合开发，由全球环境基金支持的“长江流
域自然保护与洪水控制”项目启动暨项目指导委员会会议 2006 年 5 月 11 日～12
日在京召开，会议对《长江流域自然保护与洪水控制项目》进行审议，并批准实
施。这一项目旨在通过国际合作，学习引进国外先进管理经验，建立国内相关部
门协作、专家指导、地方政府支持、社会各界广泛参与的综合管理机制，对长江
上游的生态保护、洪水预防和可持续发展具有重要意义。按照规划，这一项目选
取四川宝兴和云南老君山两个地区设立生态功能示范区。为使项目得到切实落实
并取得预期成效，项目设立监督考评指标体系，分别制定了“关键生态功能评估
与生态功能保护区规划”、“生态功能监测预警系统”、示范区综合管理考核指示 3
个考核指标。
北京市自 1998 年以来，先后治理了长河、昆玉河、清河、转河等河道，在
如何处理好城市防洪和改善生态环境之间的关系方面进行了有益的实践和探索，
积累了很多经验，总结出了“宜弯则弯、宜宽则宽、人水相亲、和谐自然”等先进
理念。浙江省启动“万里清水河道”工程，用 10 年左右的时间，全面开展以河道
综合整治为主的城乡水环境建设。山东省在南四湖建设了较大规模的人工湿地示
范工程，规划建设面积 3000 亩，对蓄滞洪区建设以及改善南水北调东线工程调
水水质起到了很大作用。
立足城市防洪，着眼生态建设、旅游开发，2003 年起迁安投资 12 亿元实施
了滦河生态防洪工程，包括 5000 亩黄台湖景观工程、三道橡胶坝、24.2km 滦河
左岸和 26.7km 滦河右岸防洪堤以及 6km 防洪撤退路工程等。工程建成后，将有
效补充地下水，彻底改善生态环境，提高堤坝的防洪能力，届时迁安将形成市区
四面环水、“两带相环、东西相映”具有北方特色的山水园林城市景观。
（3）点评和水平分析
总的来说，在生态友好型防洪工程技术方法方面，目前国内仍处于起步和技
术探索阶段，河流整治工作基本处于水质改善和景观建设阶段。缺乏传统水利、
生态系统栖息地和景观的有机结合。多数地方的河道整治，尤其对于中小型河流，
其理念仍停留在渠道化、衬砌等已被许多发达国家舍弃的做法。近年来，一些经
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济发达的城市结合河道整治开展城市园林景观建设，注重河流的美化绿化。但当
前的倾向，一是注重园林景观效果较多，重点放在河流岸边的绿化，而对河流生
态整体恢复考虑较少；二是发掘历史人文景观较多，建设了大量楼台亭阁和仿古
的建筑物，而对于发掘河流自然美学价值较少涉足。特别是继续采用浆砌条石护
岸和几何规则断面，使河流的渠道化进一步加剧。
目前国内外生态水工技术的发展呈现以下趋势：
1）河流生态整治的实践从小的区域和河段向流域尺度转变
在过去的几十年中，虽然一些经济发达国家针对河流生态问题所进行的研究
也涉及了比较大的时间和空间尺度，但实践则主要局限于一些小的区域和河段。
实践表明，小尺度下河流生态整治措施效果对于生态系统状况改善或生物多样性
提高的效果是有限的。同时，河流水生态系统易受岸上周边地区影响，包括人类
活动和自然过程。因此，将流域视为一个复合生态系统，将河流生态系统和陆地
生态系统的研究结合起来，在流域尺度下进行河流生态整治的研究，在理论及实
践上都是十分必要的，并正在成为新的发展趋势。美国已经按照流域生态保护和
修复的思路进行了部分河流整治规划，已经开展的大型河流按流域整体生态整治
工程的实例有上密西西比河、伊利诺伊河和凯斯密河。英国政府机构以及一些非
政府组织，联合成立了一个指导委员会，根据多目标要求，探讨流域尺度下的示
范工程建设问题。
2）河流生态整治的相关政策法规日益健全
国际上发达国家在经历了发展经济、破坏环境、经济发达、重建生态的曲折
发展历程之后，已经将水生态系统保护和修复从基础研究、技术层次提升到国家
政策和立法的高度，十分重视相关规划、规范、机制、政策等有关研究。发展中
国家也在积极寻找适合各自国情的策略，以保障经济可持续发展。
3）加强生态友好型水利工程建设
河流生态整治工程实践中，常常涉及对已建工程的改造甚至拆除。但并意味
着不能新建水利工程，而是要建设生态友好型水利工程，这也是河流生态整治今
后发展的一项重要内容。一方面重视已建大型水利工程的河流生态整治问题。另
一方面，更要重视新建水利工程的生态补偿问题。目前，国际上非常重视研究水
利工程的长期生态环境影响，兼顾生态环境的多目标规划、设计、调度、运行及
管理成为发展趋势。我国对水利水电工程带来的生态问题给予了高度重视。汪恕
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诚部长在 2005 年厅局长会报告中强调，要深入研究水利工程对生态环境的影响，
规划设计、工程建设、运行管理等各个阶段都要重视生态环境保护工作。
4）水环境管理从水质管理向水生态管理的转变速度加快
生态友好型防洪工程技术方法的一个主要目的是改善河流生态系统的结构
与功能，标志是生物群落多样性的提高，与水质改善为单一目标相比更具有整体
性的特点，其生态效益更高。随着“人与自然和谐共处”理念的不断落实，水环境
管理正加速从水质管理向水生态管理转变。
（4）对学科发展的建议
生态友好型防洪工程技术方法的实施需要了解流域特征，以及河流与流域之
间所进行的能量、物质交换情况和河道泥沙输移情况，并综合运用河岸带廊道修
复、河流蜿蜒性修复、河流断面多样性修复、河道内局部地貌特征的改善、生态
型岸坡防护技术、洪水资源化等多种措施方法。同时将流域内不同级次的河流、
水陆交错带、高地等部分作为一个系统进行考虑，综合规划，提出一套完善的实
施措施和步骤，并需要利用水利工程学、减灾学生态学、生物学、地貌学、泥沙
学、水力学及景观学等多种学科的交叉研究成果。
根据以上所述特点，建议我院加强不同学科之间的交叉研究，提升科技创新
能力，改变学科条块划分严重的局面，搭建防洪工程、生态学、减灾学等多领域
交叉研究平台，从而为新形势下的防洪工程建设提供技术支撑。
2.2.6 洪水管理政策研究
2005 年，Vriend 在国际防洪研讨会论坛上指出，当前人们看待洪水的方式
在社会经济快速发展的情况下，正逐渐发生变化。如何与洪水和谐相处，急需有
新的知识理论来指导。并认为关于洪水如何产生、如何进行预测预报、如何抗洪
减灾，如何估算洪水风险的知识体系等问题还需要进行深入的研究。
2005 年，Falconer 和 Harpin 基于当前全球普遍关注的气候变化对洪水灾害
风险影响的基础上，介绍了英国政府流域洪水管理规划。并认为这一规划为综合
管理洪水风险、保护自然环境提供了良好的可持续发展的框架。研究表明，在英
格兰和威尔士的各主要流域，通过建立统一的洪水管理模式，取得了较好的成效。
2005 年，日本学者 Ikeda 等人对考虑气候变化下的日本洪水管理模式，以及
未来的洪水管理前景进行了研究。分析了日本当前洪水特点，以及洪水管理政策，
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着重研究了气候变化对极端洪水灾害发生的影响，并预测了未来水文气象条件变
化的趋势。 后，建议成立一个应对洪水灾害的国际研究中心。
2005 年，Edoardo 等人研究了 Odra 河中上游地区的洪水管理问题。首先通
过建立水力学模型研究了该河流上游的防洪水库，并模拟了下游 1997 年 7 月大
洪水中的重灾区，在没有水库等工程措施保护情况下的受灾情况。并深入论述了
Nysa 水库现有调度规则的优化以及提高下游河道和圩区防洪能力的可能性。此
外，还进行了投入产出效益分析、环境影响评价和移民规划等研究。 后，还指
出对大坝工程本身的安全稳定性进行研究是十分必要的。
2006 年，Holz 等人针对当前欧洲严峻的洪水形势，指出信息通讯技术
（Information and Communication Technology，ICT）对于在汛前充分调动各种资
源制定合理可行的方案，以及保护洪泛区居民和财产安全具有重要意义，并详细
论述了 ICT 的发展模式和潜力。
2006 年，Werritty 通过对比英格兰、苏格兰和威尔士三个地区洪水管理模式，
发现苏格兰现有的模式具有明显的持续性管理理念，主要表现在洪水风险和洪水
历史资料的管理等方面。并认为苏格兰的洪水管理更为理性，有望成为一种全新
的管理模式。
2006 年，Majewski 深入论述了快速城市化对城市洪水风险的影响。并以波
兰的 Gdansk 地区 2001 年大洪水为例，分别从水文学和水力学角度进行了研究。
利用一维非恒定流模型进行模拟计算，计算结果给出了未来减轻类似 2001 年洪
水的可行性技术方案。 后，建议通过修建小型水库、提高河堤标准、建立蓄滞
洪区，并健全水文测站的网络建设，以应对该地区所面临的山洪、风暴潮、城市
内涝等灾害的威胁。
2006 年，程晓陶提出“由控制洪水向洪水管理转变”是我国新时期治水方略
调整的重要标志与必然趋向。我国社会经济的快速发展，要求我们必须寻找适合
中国国情的洪水管理模式，既不能沿袭传统的治水模式，也不能简单的照搬其它
国家的先进管理经验。 好的洪水管理模式就是风险与效益并存，并使二者处于
均衡状态。
2.2.7 洪水管理研究
洪水管理是人类按可持续发展的原则，以协调人与洪水的关系为目的，理性
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规范洪水调控行为，增强自适应能力，适度承受一定风险以合理利用洪水资源，
并有助于改善水环境等一系列活动的总称 (程晓陶 2004)。洪水管理的实现，一
般都是通过政府采用公平的方式，采取综合的措施，管理、利用洪水和土地，规
范人的开发和防洪行为，减轻洪水灾害影响，以实现 大化的社会福利。开展综
合的洪水管理是实现人与洪水和谐相处的 为有效的方式。目前，我国洪水管理
的主要目标是结合中国现实社会经济发展状况，以及区域自然地理环境的差异，
制定出适合中国基本国情的洪水管理，推动中国实现从控制洪水向洪水管理的战
略性转变，以适应中国洪水特性的变化以及经济、社会快速发展带来的日趋增长
的防洪压力，充分发挥洪水管理的综合效益，支撑经济社会全面、协调与可持续
的发展。
洪水的管理，涉及到人与自然两大类因素，要求行政管理人员、专业技术人
员与社会公众有更好的沟通与合作。因此，洪水管理的研究，需要自然科学与社
会科学的融合，既包含了哲学理念的层次，又有大量支持技术方面的需求。我国
洪水管理研究领域广泛，涉及的学科众多，主要的研究内容包括：洪水管理决策
理论与方法的研究、洪水管理政策的研究、蓄滞洪区管理对策的研究、城市洪水
管理对策的研究、洪水风险区管理对策的研究、洪水应急管理的研究、洪水风险
区管理的研究、山洪管理的研究、以及洪水资源化、洪水风险评价、洪水风险区
划、洪水风险图、洪水保险等方面问题的研究。相关的研究方法有：
• 洪水特性研究 — 历史、统计、调查、计算方法
• 洪水影响分析 — 风险分析、社会学、经济学方法
• 价值评价 — 利益分析、公平性分析
• 因果分析 — 事件树、层次分析
• 策略分析 — 运筹学、次优理论
• 预测评估 — 情景分析、风险分析
（1）蓄滞洪区管理
2002年向立云等人提出根据不同的情况，蓄滞洪区的管理和运用可采用湿地
生态修复型、规模经营型和基本维持现状型等不同方式。对于可修复为湿地的蓄
滞洪区，在引用洪水修复湿地面貌和功能的同时，要考虑与当地社会经济发展相
结合。
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2005 年， Emerson 等人对已有的蓄滞洪区体系的效率进行了评估。并以切
斯特郡内的 Valley Creek 流域为例，利用美国陆军工程兵团开发的水文模型进行
校核计算。以 6 组不同暴雨事件作为输入，结果表明现有的蓄滞洪区体系平均仅
能降低洪峰流量的 0.3%，而且在某种程度上还可能引起洪峰流量增大。同时也
利用该模型研究了蓄滞洪区管理模式的效率，结果表明 Runoff volume-based 计
划方案是降低流域洪峰流量的 佳途径。
2006 年，Schultz 指出，全球范围内居住在蓄滞洪区的口比例在不断上升，
蓄滞洪区内财产的数量也在迅速增加，尤其是东亚和南亚地区。从防洪和水资源
管理的角度来看，蓄滞洪区的这种发展模式将会使流域或区域蓄水、调水能力降
低。通过设置不同情景进行研究，他给出了不同管理模式下，蓄滞洪区的发展状
况和未来可能的结果。
2006年，李传奇等利用情景分析作为工具，为方便公众参与决策构建了一个
平台。通过构造未来可能发生的情景，分析计算不同情景的结果，为决策者、规
划人员、当地政府和公众提供大量详细的信息，从而为决策过程提供支持。
2007年，向立云针对我国蓄滞洪区存在的防洪、人口和发展等问题，通过对
社会经济发展趋势、城市化进程以及相关政策的分析，提出了蓄滞洪区未来管理
的几种模式，以期能辅助蓄滞洪区管理的宏观决策。
（2）洪水保险研究
2004年，王本德、于义彬通过研究目前一些国家的洪水保险的现状，综合应
用了经济学、保险学、系统工程等理论和知识，对洪水保险问题进行了深入分析，
揭示了洪水保险的内在性质和规律，建立了洪水保险的效用模型。并结合我国的
国情，对我国实施洪水保险提出了建议。
2005年，胡辉君通过系统、深入分析和研究美国和英国的洪水保险体制和运
行机制，发现其中存在很多共同的特征，并详细说明了国外洪水保险成功的经验
对我国研究和制定洪水保险制度所具有的重要借鉴意义。
2005年，向立云指出洪水保险是一种分摊洪水风险，促进洪水风险区土地合
理利用，减轻洪水灾害的社会问题，维持社会安定，支持灾区尽快恢复重建的有
效措施。与可通过市场机制运作的商业性保险不同，洪水因其具有一次性损失巨
大和逆向选择的性质，需以国家财力为后盾，辅之克服逆向选择的政策来推行。
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目前，在我国推行洪水保险，仍有很多工作有待开展。
2005年，付湘等人对我国蓄滞洪区洪水保险模式进行了研究。通过分析国内
外洪水保险研究现状，探讨了我国蓄滞洪区推行洪水保险的必然趋势及存在的问
题。并拟定了开展洪水保险的可行模式及其长期运作下保险基金收支平衡计算
式。同时，提出采用数量统计、随机模拟等方法，对选择的典型蓄滞洪区进行洪
水保险损失预测，保险损失分布模拟，洪水保险率的确定，保险经营的偿付能力
分析，为建立适合我国国情的蓄滞洪区洪水保险模式提供了理论依据。
2006年，刘建芬，张行南等人对中国实行洪水保险的可行性进行了研究。在
回顾洪水保险开展历程的基础上， 指出了我国洪水保险与世界洪水保险的差距。
后，根据我国洪水灾害的特点和我国经济体制的特点， 提出了我国的洪水保
险措施建议。
2006年，Juza在收集大量资料并进行深入研究的基础上，认为国家洪水保险
计划（NFIP）对于加强公众的保险意识，有效进行洪水保险管理发挥了积极的
作用，同时也为公众与政府之间提供了一个交流的平台，有助于在灾前灾后做好
充分的应灾准备。此外，NFIP通过加强实行洪泛区管理条例，也有效的降低了
防洪成本的投入。
2007 年，Crowell 等人介绍了联邦紧急事务管理委员会(FEMA)在制定和管
理国家洪水保险计划(NFIP)中所发挥的作用，并指出国家洪水保险计划主要包括
洪水保险、水灾风险图测绘、土地利用管理等规划，可以为 NFIP 规划区域内的
居民和商户提供有力的洪水保险信息支持。目前，FEMA 预计利用五年的时间、
投入十亿美元资金，制作和更新国家洪水保险率分布图(FIRMs)。FIRMs 是国家
洪水保险计划的重要组成部分，这些分布图可以为制定洪水保险率以及确定土地
利用规划目标提供信息。FEMA 利用国家洪水保险率分布图，对《洪灾分布图说
明和指南》进行了修订，尤其是对沿海地带水灾风险图绘制进行了详细的说明。
沿海地带水灾分布图绘制水平的提高，有助于更好的理解沿海水灾发生发展的过
程，同时也有利于提高沿海水灾风险评价图的准确性和可靠性。
（3）研究水平分析
1）洪水管理政策研究水平分析
从控制洪水向洪水管理转变是近年来世界范围内治水理念转变的重要标志。
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目前，国际上发达国家进行的洪水管理政策研究，主要考虑气候变化引起的一系
列连锁反应可能给洪水灾害带来的影响，洪水政策的制定是从可持续发展的角度
出发，以制定高度统一的综合洪水管理政策为目标，以减轻当前人类活动导致气
候、环境的恶化，从而可以更好的解决、应对未来的洪涝灾害问题。
2）蓄滞洪区管理研究水平分析
目前，国内外蓄滞洪区的研究多是关于蓄滞洪区管理发展模式的研究，目的
在于寻求一种 优的途径，既能发挥蓄滞洪区的防洪效益，保护蓄滞洪区的生态
环境，又能 大限度的保障区内人们的生产、生活，处理好人口增长与社会发展
的矛盾，为决策者制定蓄滞洪区的管理政策提供辅助支持。
3）洪水保险研究水平分析
国际上发达国家的洪水保险实施成功案例目前已有很多，而我国的洪水保险
研究起步较晚，且在实践中所取得的效果并不理想，主要原因是由我国当前的实
际状况决定的。国外的洪水保险研究不仅在经济学、保险学、系统工程等领域进
行了深入的、综合的研究，而且在争取政府在立法、财政等方面给予支持上也花
费了大量的精力，这也是国外洪水保险得以成功的关键，对我国开展洪水保险事
业有非常重要的借鉴意义。
（4）对本学科发展的若干建议
洪水管理政策、蓄滞洪区管理、洪水保险研究都是洪水管理研究的不同方面，
其根本目的都是为了防御洪水、减少洪水人类社会造成的危害和损失，加速灾后
恢复，以期 大化社会福利。因此，我们在进行洪水管理研究时，要立足本国的
国情，从有中国特色的洪水管理战略的高度出发，以便制定出积极有效的洪水管
理政策，指导具体的防洪减灾工作实践。为了实现这一目标，就必须做好与洪水
灾害相关的灾害学、防灾学与防灾技术三个层次的工作，即紧密围绕实施“由控
制洪水向洪水管理转变”的新要求，遵循科学发展观，贯彻治水新思路，采取不
同学科背景的科学家、工程技术人员与各级管理者密切合作的模式，综合运用自
然科学与社会经济科学中多学科的相关成果，并加强洪水管理的学科建设，为建
设与社会经济发展需求相适应的防洪减灾体系，全面提供基础理论、应用科学与
实用技术的支撑，重构人与自然之间的和谐，使新时期的治水活动既遵循自然界
的演变规律，又顺应社会经济的发展规律。
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灾害学的研究，以基础科学研究为主，也涉及到应用科学，并需要应用技术
的支持；防灾学的研究，以应用科学为主，需要基础科学的指导与应用技术的支
持；应用技术的发展，则依托于基础科学与应用科学的进步。
在灾害学方面，要加强研究洪水灾害时空分布与演变的规律，洪水灾害孕育、
发生、与人类社会交互作用的机理及可能诱发的灾害，洪水灾害的分级标准及影
响评价，洪灾风险分析与区划的理论与方法，洪灾的信息管理学，洪灾的后评估
理论与方法等。以上这些研究可以为制定洪水管理政策提供有力的理论基础。
在防灾学方面，要加强研究与社会经济发展需求相适应的减轻洪水灾害的完
整体系、管理模式、运作机制、治水方略，因地制宜制定灾前、灾中、灾后相应
防灾减灾各环节的适宜的对策措施，以及有关防洪减灾的法规政策等。防灾学的
研究，将理论与实际联系在一起，是洪水管理研究的关键和核心。
在防灾技术方面，要研究实现除害兴利、增强人类理性调控洪水与增强自身
适应灾害能力的新技术、新方法。其中，洪水监测、预报预警、调度、灾情评估、
影响评价、安全评价、除险加固，及信息处理、风险分析、情景分析与决策支持
等高新技术，可以为洪水管理政策的制定和执行提供广阔的思路和可靠的保障。
由于我国目前社会经济发展所处的阶段与国外发达国家存在较大区别，自然
地理条件也不相同，因此，我们在进行洪水管理国际发展动态跟踪研究时，必须
要从我国国情的实际情况出发，一方面要积极学习国外 新的研究方法、技术手
段和管理经验，另一方面要更加注重国外相关研究的发展历程，研究发达国家在
不同阶段、不同时期所采取的相应的策略。
2.3 干旱管理进展与干旱指标体系
除了洪水灾害，旱灾在历史上频繁影响我国的经济发展和政治稳定。根据国
家防汛抗旱总指挥部办公室与水利部南京水文水资源研究所（1997）编写的《中
国水旱灾害》，从公元前 206 年至 1948 年的 2154 年中，全国平均每两年发生 1
次较大旱灾，共计 1056 次。严重旱灾往往造成赤地千里，树皮食尽，饿殍盈野
的悲惨景象。例如 1637-1642 年崇祯大旱造成的长时间、大范围的严重灾害是直
接导致明朝灭亡的一个直接原因；光绪年间的 3 年大旱（1876-1878 年）造成饥
荒致死人数达 1300 万人。1949 年以后的重大旱灾年份有 1959-1961 年，1972 年、
1978 年、1999-2001 等，其中在 1959-1961 年的 3 年灾荒年中因饥饿等原因死亡
者达 100 多万人(科技部国家计委经贸委灾害综合研究组、广州地理所 2004)。
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尽管旱灾千百年来对我国的社会经济的影响巨大，但是我国在科学化干旱管理方
面并没有走在国际前列。国家防汛抗旱总指挥部秘书长鄂竟平已连续 3 年在全国
防汛抗旱工作会议上指出我国的抗旱基础非常薄弱，法规体系不健全，应急工程
不够，旱情监测预警体系等还十分落后 (鄂竟平 2005，2006，2007)。因此建立
现代化的干旱管理体系已经成了一项十分紧迫的科技任务。
本节首先简要阐述干旱的基本概念，着重从综合干旱管理和旱情监测的指标
体系这 3 个方面综述其进展与值得关注点。
2.3.1 干旱的概念-干旱与旱灾
干旱是在某地理范围内因为降水在一定时间段持续偏离正常状态导致水源
短缺，对社会经济活动和生态环境造成影响的现象(ISDR 2007)。根据美国气象
学会的分类，干旱可以分为以下 4 类：气象干旱、农业干旱、水文干旱和社会经
济干旱。
（1）气象干旱：气象干旱是指降水在特定时段内偏离正常状态，明显低于
多年（一般大于 30 年）的平均值。
（2）农业干旱：指在某一特定时期内，因降雨量显著减少而引起土壤水分
亏缺，从而不能满足农作物正常生长所需水分的现象。通常，土壤的降雨入渗不
仅仅与单次降雨有关，而且与前期土壤水分状况、坡度、土壤类型、土壤质地、
降雨强度等有关。譬如，一些土壤的持水能力较强，则相应的干旱脆弱性降低。
（3）水文干旱：指长期降雨减少引起地表水和地下水供给短缺。与农业干
旱不同，河湖、水库、河流等水量状况并不一定与当地降雨量直接相关，有时是
因为上游水源短缺而形成的。水文系统常常被用作灌溉、娱乐、旅游、防洪、交
通、水力发电、生活和生态环境保护等部门水源，因此，水文干旱也会对社会和
生态造成严重影响。
（4）社会经济干旱：指在自然系统和人类社会经济系统中，由于水分短缺
影响生产、消费等社会经济活动的现象。
这 4 类干旱的关系如下。气象干旱是一种因气候异常而引发的自然现象，而
农业、水文和社会经济干旱更多的是强调干旱对人类活动的影响。通常，气象干
旱发生更为频繁，且农业、水文和社会经济干旱滞后于气象干旱（参见图 9）。
降雨显著减少数周之后，土壤水分短缺的影响才开始表现出来；数月之后，河流、
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水库、湖泊甚至地下水水位降低才逐渐显现出来。
图 8 气象、农业、水文和社会经济干旱之间的相互关系图（ISDR 2007）
旱灾是干旱这种自然现象对社会生活、政治经济和环境生态造成较大损害。
因此旱灾与洪灾一样，具有自然和社会二重属性。与洪灾地震等其他自然灾害不
同的是，旱灾具有如下四个特征。一是成灾过程缓慢，持续时间长。二是干旱灾
害是由阶段性的气象异常引起的，而区别于永久性的气候干旱区，如半荒漠和沙
漠气候带。三是干旱影响的范围比较广，缺乏明确的边界。四是干旱具有区域特
性，无论欧亚还是美洲，沿海还是内陆都会发生旱灾，但各自干旱的定义和标准
又千差万别 (Whilhite 2005)。这些特征在干旱标准的制定上，干旱管理的尺度上，
以及响应的过程上都给干旱管理造成较大难度。
2.3.2 国际干旱管理进展概述
在国际上，干旱研究也没有像洪灾研究那样开展得早而全面系统。在发达国
家中，美国和澳大利亚是较早从事较系统的干旱管理研究的，他们在 20 世纪八、
气候异常
降雨减少（雨量、雨强、时间） 高温、大风、相对湿度降低、 太阳辐射增强等
土壤入渗减少、地表径流减少、 深层渗漏等 蒸发、蒸腾量增加
土壤水分亏缺
植物水分胁迫，生物量、产量降低
河流、水库、湖泊等水位降低， 湿地减少等
经济影响 环境影响 社会影响
气
象
干
旱
农
业
干
旱
水
文
干
旱
社会 经济 干旱
时间
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九十年代就提出了干旱风险管理，制定了一系列干旱管理政策，发展了现代化的
干旱监测和预警体系。 近几年，抗旱和水资源稀缺问题在国际社会也引起了普
遍关注。例如，联合国等国际机构已经开始构建应对旱灾风险的国际合作框架。
本节首先简要介绍一下联合国旱灾风险缓减框架的一些要点，然后介绍一下其他
国家在干旱管理上的值得关注点， 后分析国内干旱管理的现状并提出一些建
议。
（1）联合国旱灾风险缓减框架
从干旱管理角度，联合国国际减灾战略(UN ISDR)在 近的一份《旱灾风险
缓减框架与实践》报告（2007）中指出减小干旱风险的主要办法包括四大方面：
• 政策与政府管理：包括建立有效的从社区、地方、省到国家乃至国际的
政策运行与应急响应机制，探求并制定应对干旱风险的长期战略、政策
和计划，加强抗旱能力建设，尤其要注重建立前瞻性、长效性和可持续
性的旱灾风险缓减机制。
• 风险评估与预警：包括评估旱灾的地理范围、强度与概率，脆弱性分析，
旱灾影响评价，旱情监测与预警等。
• 知识普及与公众意识：通过科学研究、教育培训等建立抗旱文化、培育
公众意识，确保旱情信息的及时交流传达，建立具有很强旱灾承灾力、
适应力和恢复力的社会。
• 有效的预防和减灾措施：需工程措施与非工程措施并重，需结合经济发
展、资源管理、土地利用制定综合干旱管理计划，需权衡长期效益和短
期利益，需规范减灾响应责任等。
（2）澳大利亚
在 20 世纪 90 年代以前，澳大利亚的抗旱对策与其他国家一样，都是以应急
救援和危机管理为主。1989 年，澳大利亚政府设立了干旱政策审核特别工作组
（Drought Policy Review Task Force），并在第二年（1990 年）提出转化干旱管理
理念的建议。其核心内容就是认为干旱在澳大利亚是正常自然现象的一部分，农
场主的农业生产应该与其他商业行为一样，把干旱作为一种成本风险来考虑；政
府不应该再以应急救援为主要手段，而应以提高社区适应力和恢复力为目标建立
风险管理机制；在极端干旱的情况下，主要以贷款政策来帮助解决因旱造成的困
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难。在 1992 年，澳大利亚政府宣布了以可持续发展、危机管理、农业结构调整
为主旨的新干旱管理政策 (Botterill and Wilhite 2005)。这也是国际上较早提出和
实施干旱风险管理的国家。
1994 年，该政策刚一出台不久就经历了一场被描述为有记录以来的 严重
干旱的考验，并受到极大反对。澳大利亚总理在视察灾情后决定只对灾区生活极
端困难的人提供仅能维持基本生活的福利性补贴，而不再提供更大范围的救援行
动。1997 年以后，福利性补贴政策扩展到其它灾种，并更名为“异常情况的救济
金”。但 2002-2003 年 的严重干旱又对这一救济金政策提出了挑战。主要问题是
难于明确定义在干旱条件下什么是异常情况， 如何界定受旱区的具体地理范围。
根据这些问题，澳大利亚除了对重灾区提供救济金外，还允许重灾区周边农场主
提出申请。即使申请未被批准，仍然可以获得 多 6 个月的福利性补贴，被批准
者则可得到 多 2 年的收入补贴。通过干旱风险管理，澳大利亚的农场主在 2002
年成立了具有 200 亿澳元的农业风险管理基金，专门用于应对类似于干旱的异常
事件。
（3）美国
美国是世界上干旱管理体系比较健全的国家。但真正意义的现代干旱管理也
只是 近二十几年来才开始的，其总体思路也是由危机管理向风险管理转变
(Whilhite et al. 2005)。美国的特征是自下而上由州政府推动联邦政府干旱管理
的。在 20 世纪 80 年代初，只有三个州制定了干旱计划。之后，各州陆续开始制
定各自的干旱管理政策和计划，至 2004 年，已经有近 40 个州有了自己的干旱管
理政策。相对于各州的积极进展，联邦政府的干旱管理政策却相对滞后，造成各
州的管理政策缺乏更高层次的协调领导。直至 1996 年的严重干旱，才引起政府
和学术界对建立联邦干旱政策的广泛关注。1998 年美国国会通过了国家干旱政
策法案，并因此成立了国家干旱政策委员会。2000 年，该委员会向总统和国会
提出了以防御为主的政策建议，包括如下要点：
• 以完善干旱计划、减灾措施、风险管理、资源环境、公众教育等作为联
邦干旱管理核心
• 加强科学家与管理者的合作以增强干旱网络监测预报和信息传递能力
• 全面发展保险与财政政策并将其纳入干旱管理计划之中
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• 维持应急救援网络，保障资源合理分配，鼓励发展自我救助能力
• 干旱管理与有效资源利用应以被救助对象为中心
美国的绝大多数州都根据自身社会自然条件制定了各自的干旱政策，其具体
的管理计划、干旱指标等也不尽相同。其中州环境保护局在各地干旱和水资源管
理上扮演核心作用。其特点是州环保局直接管理 基层的社区水系统，而其他政
府部门干预较少。 基层的社区水系统也被要求制定各自相对独立的干旱管理计
划，把具体的水源管理、水资源分配、操作规程、应急行为、节水目标等规定得
十分细致，具有很强的可操作性。通过上下协作机制实现水资源优化，保障饮水
安全。
另外一个特点是美国的地球观测体系健全，地理信息共享程度非常高。除了
气象卫星和水文气象台站外，他们还有很完善的雷达天气系统、地下水监测网络
等，并且绝大多数数据都是以互联网形式共享的，为科学研究和信息传递极大地
降低了社会成本，也无形地增强了公众意识。
（4）欧洲
欧洲气候温和，除南部受地中海式气候（夏干热，冬冷湿）影响外，绝大多
数地区降水分配均匀。总体而言，欧洲干旱管理的进展不如美国和澳大利亚等国
家。尽管各个国家都有自己的气象水文监测网络，并建有一些数据共享机构，但
这些都是以科学研究或者天气预报等为目标，而不是以建立完善的干旱指标和管
理体系为目标。但近年来，欧洲已经开始关注这一问题。例如，在 Vogt 等人的
专著中就提到了建立欧洲的干旱研究与减灾网络，分析各地区的旱灾风险，制定
减灾战略计划和政策，提高公众意识，建立共享的干旱数据监测数据库，分析气
候变化对旱灾的影响等 (Vogt and Somma 2000) 。欧洲干旱中心（European
Drought Center）就是一个以针对欧洲的干旱研究中心，其宗旨是促进机构合作，
增强抗灾能力。位于斯洛文尼亚的东南欧干旱管理中心（Drought Management
Center for South-Eastern Europe）是一个包括 11 个东南欧国家的干旱运行中心，
包括干旱监测，旱灾准备和干旱管理等。下面以西班牙 1991-1995 年的干旱管理
和伦敦地下水利用为案例进行简要介绍。
西班牙的 1991-1995 年的干旱管理：1991-1995 年西班牙发生了比较大的旱
灾。西班牙政府主要采用的是以应急为主的干旱管理，其方法仍然以工程手段为
主，但除了高昂的花费（6 亿多欧元）外，并没有真正把问题解决好，相反还一
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度加深了不同地方之间，以及西班牙与葡萄牙之间的用水矛盾。其实，早在 1985
年，西班牙的水法就已经颁发，其 主要的两条是：宣布地下水为公有，计划用
水是水资源管理的核心。但事实上绝大多数地下水依然掌握在私人手中，计划用
水也没有得到很好的实施。在现实的水资源管理中，依然以建立更多的水坝和跨
流域调水为主调。这就不难理解为什么会不断出现争水冲突（water wars）。Llams
认为，从西班牙的干旱管理中应该学到如下几方面：加强供水管理，加强用水需
求管理，采用经济手段，增强公众意识等 (Liamas 2000)。
伦敦地下水回灌：伦敦是较早实施恢复地下水，并以此作为抗旱重要措施的
城市。伦敦地下水的大量开采从 19 世纪就开始了。地下水水位从 1845 年的-35m
下降到 1967 年的-100m。之后由于限制地下水开采，又开始逐渐恢复（见图）。
其中恢复的部分又有很大程度是 1997年 11月以来实行的以人工地下水回灌以备
干旱管理之需这一政策的结果。在 1997 年，伦敦就通过 37 口井或钻孔约回灌了
109 万 m3，每天回灌约 4 万 m3(O'Shea and Sage 1999)。回灌水直接来源于水库或
自然山泉，其水质不受污染，而且成本非常低（总共只花 750 万英镑）。通过长
期回灌和严格控制地下水超采 (Thames Water 2006)，保守估计干旱期每天可供
地下水 15 万 m3。地下水的恢复和维持措施不仅使得地下水成为了干旱管理的一
种战略物资，而且还为改善生态环境创造了良好条件。
图 9. 伦敦地下水动态示意图
来源：http://www.groundwateruk.org/html/issues9.htm
（5）南非
南非的面积虽然不大，但其内部区域气候差异非常明显：东部年降水超过
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1000mm，但西部只有 150mm。南非的干旱管理由来已久，其政策主要以畜牧业
为中心不断调整变更，经历了从被动响应到主动风险管理的过程 (Whilhite et al.
2005)。从 20 世纪 30 年代的大旱以后，他们就开始了干旱政策探讨，但感到困
难重重。对于干旱管理政策制定者而言， 难的部分就是如何量化干旱的强度、
持续时间和地理范围，以及如何确定人和环境的用水需求量。 初南非的定义是
季节降雨量小于正常的 70%为干旱，随后又根据土地条件等在区域内进行了调
整。一般而言，他们认为只有连续两季降雨量都小于 70%的区域才有资格获得政
府救助。但结果是西部地区有的地方长期处于干旱之中，而东部很难有资格获得
旱灾救援。因此，他们意识到其干旱指标不尽合理。
其后，南非的国家干旱委员会宣布用如下 5 项指标来对不同地区进行旱情判
断：连续三季度的降雨量、草原条件、可用水源、牲畜情况或死亡率、可用饲草。
国家的干旱救助也调整为只保障和维持那些能够在干旱后迅速回复的主要牲畜。
到了 20 世纪 80 年代中期，这一政策并未达到目的，并被认为是一个错误政策。
其中一个主要原因是其干旱定义的结果使 50-80 年代，有一半以上时间处于旱灾
条件，牧民可以获得相当多的资助来迁徙牲畜和寻找新的饲草来源。这样，政府
救援实际上转移了生态压力，加重了草场退化和生态恶化，如果不采取有效措施，
土地退化将蔓延至整个南非。
总之，在 90 年代前，南非的干旱管理政策都是以旱灾发生后的被动响应为
主。在此之后则逐步调整为以前瞻准备为主的干旱管理。这得益于他们在长期降
水预报方面的进展和新的以遥感、水分平衡、降水和作物模拟等为主的旱情判断
指标。其政策也调整为以保护资源和可持续发展为主的模式。他们对全国的牧场
按畜牧的承载力划分为 5 大区，每一地区牲畜的存栏数都按季度严格登记，如果
干旱警报发出以后，主动减少存栏数量的农民会得到政府补偿，从而维持了有限
资源的再生和回复。21 世纪以来，其干旱政策进一步朝着干旱风险管理方向调
整， 突出的特点就是农业旱灾保险和加大中长期气象预报研究的投入。
（6）2007 年西班牙国际干旱论坛
2007 年 6 月 16-22 日， 由西班牙环境部与萨拉戈萨 2008 世博会联合主办的
国际干旱论坛在西班牙塞维利亚（Sevilla）举行。参加会议的有 150 多位来自五
大洲、二十多个不同国家与地区的政府代表、专家学者和民间机构。中国也派遣
了代表参会。这次会议交流的内容十分丰富，涵盖了干旱管理理念、政策法规、
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环境生态、高新技术等方方面面。通过这次国际干旱论坛，与会者希望能够以此
为开端建立一个定期召开国际干旱论坛年会的机制，为干旱研究、国际干旱议程、
干旱管理理念、政策和解决方案提供交流平台。这次国际干旱论坛的重点在如下
方面：理念与政策，水资源管理，干旱与环境，干旱与社会，技术和措施。
理念与政策：论坛的一个普遍共识是当前人类无法阻止干旱这一自然现象的
发生，只能通过有效的干旱管理来适应环境、减轻干旱对社会影响，与干旱共存，
走可持续之路。来自欧美、澳洲、非洲、以及亚洲的中东、中国、印度等地区的
与会者交流了各自对干旱的认识、管理理念、立法创新、法规预案、城市供水、
农业干旱管理、节水规范和可持续政策等方面的经验。
水资源管理：干旱管理的核心是水资源管理。这需要把水当作一种有限的资
源来对待。因此论坛的一个目标是寻求以需求管理为基础的、具有优先顺序的
合理用水政策，并鼓励参与者为此进行知识交流、集思广益。通过来自世界各地
的知名专家和管理者的参加和圆桌讨论，分享他们的水资源开发和可持续利用经
验，建立正确的水资源管理机制和节水措施，保障供水，并把干旱对生态系统的
影响减到 低限度。
干旱与环境：人们再不能把干旱的影响孤立起来看待，而应该通盘考虑环境、
生物多样性、社会和经济。会议十分关注全球气候变化对干旱发生规律的影响，
并交流了如何在干旱条件下改善环境、保护生态系统和生物多样性、合理保护利
用地下水蓄水层，以及极端干旱对环境社会影响等内容。在全球范围内管理好水
资源和节约用水将是保障我们子孙后代有足够水源的方法。目前的气候变化和全
球变暖已经加深了干旱问题。正因为如此，合理开发水资源、有效的水资源管理
和生态保护是实现社会可持续发展的根本途径。
干旱与社会：来自世界各国的专家和政策制定者都希望各国能够联合在减轻
干旱影响的行动方面达成一致意见。人们逐渐开始意识到应对旱灾对可持续发展
的重要性，呼吁建立有效的国际合作机制来实现知识共享、减小社会对干旱的脆
弱性、增加人类对干旱的适应能力。同时，有社会学家、新闻记者和国际机构成
员（如联合国教科文组织、红十字会等）在论坛上讨论如何准备和应对干旱、如
何减轻社会对干旱的脆弱性、如何改变用水模式、如何改变人们对干旱的认识。
直至寻找到应对这些挑战的途径、学会如何与干旱这一自然现象和谐共存。
措施和技术：①监测体系：有人介绍了干旱的监测指标体系，现在世界各国
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有很多的干旱监测指标，有些是可以通用的，有些则是区域特有的，需根据具体
环境社会条件而判断其实用性。②信息化立法：美国刚刚为干旱管理的信息化体
系立了法，以保障现代信息技术在干旱管理中的技术支撑作用。③水源保护：中
东和非洲的相关国家介绍了他们的一些水源保护经验，切实保护好有限的水源是
干旱管理的根本，否则遇到大旱就会陷入无水可用的境地。④地下水：地下水开
发利用和地下蓄水层保护是这次论坛的交流的一个重点。研究清楚地下水资源储
量和动态、规划协调地下水资源利用、及时补给地下水资源是抗旱和水资源可持
续利用的重要环节。⑤高新技术：论坛交流了海水淡化、废水利用、农业灌溉、
能源节省、干旱信息化监测管理等诸多方面的创新和应用。与会者呼吁建立一个
国际的合作机制，不光从经济上，还要从研究、发展、创新上为这些高新技术进
行支持，以进一步提高抗旱效率。
（7）值得关注点
国际干旱管理的总趋势是由过去被动的危机管理和应急抗旱模式朝主动的
风险管理、资源可持续利用、环境生态保护、信息化决策支持等方向转化。如前
所述，我国自 2003 年以来，也提出“从控制洪水向洪水管理转变”和“从单一抗旱
向全面抗旱转变”。这两个转变表明我国的水旱管理从理念上已经与国际接轨。
归纳以上的概述，这里例举如下值得关注点：
1）旱灾风险评估：干旱风险评估在多数国家的干旱管理政策中都是必不可
少的。而我国这方面的工作还开展得很少。虽然我国已经开始了制定由国家到地
方的法规和抗旱预案，但风险评估的重要性还没有充分体现。其中，特别要关注
脆弱人群。例如在 2006 年的川渝大旱中，他们新制定的应急预案被证实在协调
各部门相互合作，调动社会资源方面起着至关重要的作用。但政府总体而言只能
进行重点救援，而对那些远离公路交通的脆弱人群信息掌握不充分，救助能力有
限。这可能造成一些 需要援助的人不为人们所知，或没有具体救援措施。通过
详细的前期旱灾风险研究，可以把旱灾可能的风险进行预研究，拟定风险缓减计
划，保障政策能够惠及真正需要援助的群体。
2）干旱公众意识：几乎在所有国际干旱管理政策中，培育公众意识和建立
减灾文化都是一个重点。在美国等发达国家，不断有电视节目和图文并茂的材料
宣传法律法规，日常节水技巧等。这对增强社会对干旱的适应能力、维持旱灾期
社会稳定具有十分重要的作用。我国虽然也提倡，但并没有作为一项非常重要的
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任务来有计划地实施，今后的工作中，应该有专门的人力物力来增强我国干旱管
理的公众教育。
3）干旱管理信息化：因为干旱管理涉及大尺度的社会和自然的复杂交互过
程，信息化是现代干旱管理的必由之路。前面提到美国正在以立法形式保障现代
信息技术在干旱管理中的技术支撑作用。我国也开始认识到信息化的重要性，并
且有的地方已经开始开展干旱监测和决策支持的开发和应用。但我国目前在体制
上有一个严重不足，就是信息共享程度低，部门和行业之间的条块分割导致的重
复建设现象严重，科研和产品开发因数据不能共享而成本过高，难于从根本上提
高我国的信息化管理水平。要打破目前信息封闭的局面，只有通过立法的形式保
障地理和公共数据安全和促进信息共享。
4）可持续性政策：南非的 20 世纪 90 年代政策的转变对我国的旱灾援助方
针很有启迪。他们在生态环境承载力的基础上，通过鼓励主动减少资源消耗的方
式来维系资源的再生能力，而不再以一味补贴的方法来实行旱灾救援。而我国无
论在种植业、业畜牧业还是工业，都还没有系统归纳类似的管理经验，使之成为
政策的主导。开展这方面的研究可以结合已有的土地承载力和水资源承载力等研
究成果，细化水资源利用方式和补贴方法，真正实现资源的可持续利用。
5）地下水回灌：地下水的科学管理和利用是主动抗旱的一个重要举措，也
是 2007 年西班牙国际干旱论坛的一个热点话题。伦敦的例子表明地下水回灌不
但效果好，而且成本低。在我国的华北平原，地下水是严重干旱时期的生命线。
例如，2002 年，河北的年降水量为 390.0mm，只比多年平均少 27.2%，但造成
水资源总量的大幅度减少，地表水和地下水资源总量减少到 86.17 亿 m3，比多年
平均的 203 亿 m3 减少了 57.6%。这导致滦河断流 4 个多月，440 多座水库干涸，
西部山区多数水库几乎无水可用。但当年全年的用水量为 211.38 亿 m3，是其全
部水资源的 2.5 倍，其中 171.23 亿 m3（81%）来自地下水。对地下水的掠夺式
开采致使地下水位持续下降，沧州漏斗中心的地下水埋深已超过 95m。如不尽快
实施地下水回灌措施，在极旱之年（历史上有多次大旱的旱情比 2002 年严重得
多）将可能出现非常严重的问题。至于回灌水的水源，可以利用工程措施将比较
清洁的洪水从骨干防洪工程引导至分散的蓄滞洪区，通过钻井回灌至地下，实现
“以洪制旱”的战略目标。也可以利用黄河水进行农田灌溉，将水库多余的清洁蓄
水或山区泉水回灌至地下（如伦敦的方式）。地下水回灌的要点是一定要以清洁
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水回灌，避免污水处理成本，更不可污染地下水从而造成更大问题。如果长期实
施地下水回灌，并辅以严格的地下水开采政策，维持地下水警戒水位，华北平原
应该能够安然度过极度干旱之年，而且这对于维系生态系统和防治海水入侵都有
十分重要的意义。
后要说明的一点是干旱管理的政策制定要适合国情，不能盲目照搬。例如
澳大利亚的风险管理政策为转变人们的干旱管理理念有非常重要的意义。但是他
们的风险管理是以发达国家的农业规模经营为背景的，农民担当风险的能力较
强。中国完全照搬其风险管理模式并不一定能够很好地实现干旱管理，因为中国
的农业人口比例很高，人均耕地很少，农民的风险承受力小。期维持社会稳定和
保障人民生活应该是我国干旱管理的首要问题。
2.3.3 国际主要干旱监测指标体系及点评
干旱指标是旱情监测和判断的基本基本参数，是干旱管理的基础。我国正在
着手建立自己的干旱监测体系，这里简要介绍国际主要指标的功能、参数和优缺
点 (Heim and Richard 2002)，以供参考。
（1）Munger 指数：由 Munger 于 1916 年提出的针对树林火灾的干旱指数。
其主要参数是根据日降雨小于 1.27mm 的连续天数。他认为，干旱对森林的烘烤
效应并不与干旱时间（天数）成线性比例增长，而是二次指数关系。
DS = 1/2 L2
（DS: 干旱程度(drought severity)， L: 天数）
这一指标的针对性比较强，主要用于森林火灾预警，而在农业等方面的应用
不广泛。并且这一指标的灵敏度较高，比较适合短期的干旱判断，而对中长期旱
情发展不能作较好判断。
（2）Kincer 指数：由 Kincer 于 1919 提出。他所定义的干旱为：连续日降
水小于 6.35mm 的天数达到 30 天以上。这个指数强调降水的季节分布，考虑了
年均降水的气候特征。但这个以固定降水量为参数的指数只适合美国（尤其是洛
矶山春夏季节）的干旱判断，不具普适性。
（3）Marcovitch 指数：由 Marcovitch 于 1930 年提出。该指数同时考虑了温
度和降水： DS = 1/2(N/R)2
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（DS: 干旱程度（drought severity）; N: 连续两天以上温度高于32.2°C （90
华氏度）的总天数；R: 当月的夏季降水总量）
该指数主要考虑夏季干旱的旱情判断，适合于美国东部地区。
（4）Blumenstock 指数：由 Blumenstock 于 1942 年提出。主要是利用概率
理论来计算干旱频率，主要参数为干旱持续的天数。并指出干旱结束的标准为：
在 48h 或更短的时间内降水不小于 2.54mm。与 Munger 指数类似，这一方法主
要适合于短期旱情判别。并且，利用固定降水数值的方法不具普适性。
（5）前期降水指数（Antecedent Precipitation Index（API））指数：是
McQuigg(1954)与 Waggoner、O’Connell(1956)等综合降水量与时间，用于评估土
壤湿度条件的指指标。 APIt = Kt * APIt-1 + Pt
（t：时间（天）；APIt-1 第 t-1 天的 API；Pt 第 t 天的降水量；回归系数 Kt =
EXP (-Et/Wm)，其中 Et为第 t 天的潜在蒸发量，Wm 为土壤 大可蒸发湿度。）
这是一个用得比较广的指数。其目的是建立一个简单模型来模拟前期降水和
土壤湿度的关系。该模型按时间序列的输出也可以反映降水对土壤湿度的影响过
程。但这个模型的弱点是参数确定的主观成分大。
（6）湿度适足指数（Moisture Adequacy Index （MAI））：由 McGuire、
Palmer 于 1957 年提出。其定义是： MAI = AE/PE
（AE：实际蒸发量，PE：潜在蒸发量。）
该指数通常以周为单位计算水分平衡，能够较好地反映土壤水分亏缺程度。
可以与特定作物的耐旱性和作物的生育期结合，适用于农业干旱评估。其优点是
时效性好，考虑了水分平衡，土壤特征，作物生长。但所需数据量大，若数据缺
乏则难有好的效果。
（7）帕玛指数（Palmer Drought Severity Index（PDSI））：由 Palmer 于 1965
年提出的一个综合干旱指标。这一指数被认为是干旱指标研究的一个里程碑，并
被广泛使用。该指标综合了前期降水、湿度、蒸发、水文等因子。其计算方法： PDSIi = 0.897 PDSIi-1 + 1/3 Zi
【i 和 i-1 分别代表当前与上月；PDSI0 = 0】
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Zi = (Kd)i
【K 为系数，计算从略】
d = P – (αiPE + βiPR + γiPRO + δiPL)
【P 月降水量，PE 潜在土壤蒸发损失量，PRO 潜在径流量，PL 土 壤水，
系数α，β，γ，δ计算从略】
Palmer 指数可以较客观地计算湿度条件，反映出长期旱情的时空动态变化。
但该指数也有一些局限性。例如，在旱情等级界定上有主观因素，在判断极端旱
情时可能会滞后几个月。从设计上，这一指数主要针对半湿润半干旱气候区，而
在其他地方则有可能出现误差。对山区或气候异常频繁的地区也拟合得不好。由
于该指数没有与水库、积雪或其他水源结合，也没有考虑灌溉等人类活动对水分
平衡的影响，因此在水资源管理的应用方面有不足之处。在计算时所需的观测参
数多，数据量要求大，在目前我国数据缺乏和共享程度低的国情下难于全面实施。
（8）作物湿度指数（Crop Moisture Index（CMI））：由 Palmer 于 1968 年提
出一个农业干旱指数。其目的是评估作物主产区的以周为步长的短期湿度条件，
是对 PDSI 的一个补充，并被美国农业部采用作为一个作物水分和需水的指标。
主要的参数包括平均温度和总降水量。由于计算方式复杂，这里不详细列出，具
体方法见 http://nadss.unl.edu/pdsiReport/pdsi/cmi.html。该指数对作物旱情比较
灵敏，但对作物生长季以外时间的旱情判别能力有限。另外，如果用于长期旱情
评估，可能会得出具有误导性的结论。
（9）地表水供给指数（Surface water supply index（SWSI））：由 Shafer、Dezman
等于 1982 年提出。主要考虑水库、径流、降水和积雪如下：
SWSI = (aP 水库+bP 径流+ cP 降水+ dP 积雪- 50 )/12
（a，b，c，d 为权重且(a+b+c+d=1)；P 为不超过各因素水平衡的概率）
该指数的特点是地表水考虑平衡，对类似我国水利工程较发达的国家有一定
的参考使用价值。但计算时需要大量的历史水文气象数据，在不同尺度和区域的
空间差异可能会很大。并且每个流域的指标是独立的，流域间的可比性差。
（10）标准降水指数（Standard Precipitations Index（SPI））：由 McKee 等人
1993 年提出。这也是一个应用比较广的干旱指标。相对于 Palmer 指数，该指数
很简单，只考虑了给定时段的降水：
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SPI = (P – Pm)/ σ
（P 为降水，Pm 为平均降水，σ 为标准差）
该指数能够较好地评价干旱强度，在不同气候区有普适性，受地形影响小，
尤其是能够对不同时间尺度（如 1、3、6、12、24、48 月）的旱情作较好量化，
可以作预警指标。但该指标所需较多历史数据量大（一般需要 30 年以上的积累），
在短期降水较少的区域可能出现误导性的高值。
（11）植物状况指数 (Vegetation Condition Index（VCI）): 由 Kogan 于 1995
年提出的一个遥感旱情指标。其基础是 NDVI 指数 (Normalized Difference
Vegetation Index)，又称归一化植被指数。NDVI 在遥感学中是一个普遍用来分析
植被特征的指标。原理是利用红光波段和红外波段对植物冠层敏感的特征来监测
植物类型、生长期、冠层结构与生长状况等。具体计算方法为：
NDVI =(λNIR - λRED)/(λNIR + λRED)
（λNIR 为红外波段反射率；λRED 为红光波段反射率）
根据 NDVI，VCI 的计算方法如下：
VCI =(NDVI - NDVI MIN)/(NDVI MAX + λMIN)
（NDVI MIN 和NDVI MAX分别为某植被类型多年来在给定 10天的 小和 大值）
遥感指标的 大特点是能够及时监测干旱影响的真实地理范围。有的人直接
把 NDVI 作为一个干旱指标，但其监测结果往往较真实旱情滞后（有时会滞后一
个月），主要原因是土壤水分考虑不足。VCI 考虑了植被与气候的关系，并考虑
了短时段的天气特征，因此在水分方面较 NDVI 敏感，被证明能够较好地反映干
旱程度、持续时间及对植物的影响。但是，VCI 主要适合于夏季植物生长季，而
对冬季植物休眠期的旱情评价有很大局限性。
（12）DM 指标系统（Drought Monitor）：由于以上干旱指标各具特色和局
限，难以在大区域内对各种不同情况进行统一的监测和旱情发布。这是美国农业
部、NOAA 与美国国家减灾中心于 1999 年夏研制完成的、整合多个关键指标和
辅助指标与专家意见的综合指标系统。美国从此有了 具权威的全国旱情发布网
络，并以周为时间单位在网上公布全国旱情地图，见 http://www.drought.unl.
edu/dm/monitor.html。该系统的关键指标包括帕玛指数，作物湿度指数，土壤湿
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度，日径流，降水偏差与基于卫星数据的植物健康指数。辅助指标包括地表水供
给指数，标准降水指数，积雪，水库水位，地下水水位等。由这些指标所绘制的
地图需经过全国各地专家的修正。因此 DM 指标系统是一个集监测数据和专家经
验于一身的综合系统，它将美国的联邦、州和地方的干旱信息通过网络联系到了
一起。这个指标系统给美国全国的干旱动态提供了一个比较直观的信息，但并不
一定是各州官方宣布干旱紧急状态的依据。前面提到，多数州干旱管理计划较联
邦制定得早，他们有各自的指标体系和旱情判断规则，其中用得 多的是帕玛指
数、降水、地表径流。地下水水位和水库水位等。
（13）其他指数：除以上指数外，还有很多其他旱情判断方法，如 Keetch-
Byram 干旱指数，标准水位指数（Standardized Water level Index），作物水压指
数（Crop Water Stress Index），垦殖干旱指数 (Reclamation Drought Index)，十分
位指数法（Decile Index）等。
小结：建立干旱指标体系是现代干旱管理的基础。由于干旱的复杂性和地域
差异性，单一指标很难满足各方面的需求，因此很多国家在实际操作中都是多指
标综合运用。在以上的指标中，有很多指标很好，但不一定都能够在我国普及使
用，其中一个 主要原因是数据不够，包括观测项目不全，历史数据积累欠缺等。
另外，在我国多年的干旱管理中也积累了一些很具特色的指标，如水田缺水、人
畜饮水困难数量等。所以在选择干旱指标时，要充分考虑中外干旱管理传统、实
际需求、指标特点、自身数据条件和可操作性。
2.3.4 对学科发展的若干建议
旱灾学和干旱管理的内容非常丰富，涉及的面很广，包括自然，经济，政治，
工程技术，信息化等。在这次国际跟踪调研中，我们只重点考虑干旱管理与干旱
指标体系，把其他方面内容留到下一次或今后的调研工作中。即使如此，报告所
涉及的内容也很粗，只能力求把握发展脉络。对于我院而言，干旱管理的方向有
很好机遇。首先是国家已经意识到我国的干旱管理的体制还很落后，有根本改变
这一现状的需求。我院应该在未来我国干旱管理体制的改革从战略上发挥前瞻性
和指导性作用，从措施技术上发挥创新思维，探索既简单有效又可持续的抗旱方
法。在干旱管理方面，前面提到的值得关注点如发展旱灾风险评估，加强公众意
识，发展信息化干旱管理手段，干旱管理的可持续研究，地下水回灌等都是很好
的学科发展方向，重点是要把国际的干旱管理理念和制度在我国的政策中消化吸
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收。除此之外，还要古今结合，充分发挥我院水利史的雄厚基础，把避免历史重
大旱灾重演作为一个重点研究方向。可围绕如下四个主题开展研究:
• 粮食安全：粮食安全是维系国家稳定的首要问题之一。历史上的重大旱
灾所造成的成百万、上千万人口死亡的悲剧都是因为持续干旱造成农产品大幅减
产，打破粮食安全底线，耗尽民间和官府储备，完全丧失应对能力而造成的。但
我们至今在干旱对粮食减产的影响机制方面的研究还非常缺乏，每年各级政府在
评估因旱造成的粮食减产时都感到缺乏科学依据，亟需加强这方面的基础研究。
另外，对粮食储备问题也缺乏深入研究，什么样的旱灾应该有多少粮食储备还是
一个未知数。在大旱期若不依靠自身充分的粮食储备，象中国这样的人口大国是
很难从国际粮食市场临时买来足够的应急口粮的。
• 水源安全：保障粮食安全的一个重要措施是保障水源安全，因为我国粮
食生产很大程度要依靠灌溉保障。但目前我国的灌溉用水在所有用水量中的比例
偏大，多数省份都在 70%以上，这需要大力发展节水灌溉技术。除灌溉之外，还
有一个重要问题是干旱期的饮水安全。无论古今中外，因干旱缺水引发的争水冲
突和不稳定因素的例子比比皆是。例如 2000-2001 年的全国性大旱有 2 千多万人
口发生临时饮水困难，有的地方已经出现因争水而引发了社会不稳定因素。因此，
如何确保严重干旱期的水源安全是干旱管理的一个非常关键的问题。前面提到的
“以洪制旱”实际上是一个将洪水管理和干旱管理有机结合、把洪水千方百计保留
储存起来作为抗旱储备水源的战略思路。尤其要确保我国的几个重要粮仓如华北
平原、东北平原、长江中下游平原和四川盆地等在大旱情况下有足够的水源保障。
这其中 关键的一条是回复和维护地下水，因为在重大干旱情况下，一般的水库
和小型河流在强烈蒸发和补给不足的情况下无法提供可靠的水源，地下水将成为
生命线。因此，如何恢复地下水，如何维持地下水水位，防止地下水污染等课题
实际上也是洪水和干旱管理的核心内容。
• 生态安全：干旱是自然界经常发生的现象，干旱过程也必然会对生态环
境造成影响，但应该力求把影响限制在一定范围内。研究干旱期的生态安全应以
提高生态系统的抵抗力和恢复能力为目标，避免因旱打破生态平衡，产生不可逆
转的环境恶化和土地退化。生态安全的先期研究可以从湿地生态对干旱的响应机
制，半干旱区脆弱生态系统旱后恢复等课题入手，逐步扩大到森林生态，草原生
态，河流生态，动物生态等多个专题。
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• 旱灾影响链：近年的学科发展表明，人们已经意识到灾害不是独立发生
的事件，而往往会产生一系列的链式影响。例如前面已经提到，干旱的一个直接
影响是水资源减少，由此而危害到粮食、物价、工商业、直至造成社会不稳定。
又如干旱高温造成植被干枯，从而加大森林火灾风险（如澳大利亚和美国加利弗
尼亚州近年来发生的多起森林大火都是由干旱诱发的大范围火势蔓延）。再如干
旱缺水导致过度开采地下水、地下水水位下降、地面沉降、海水入侵地下水、地
下水咸化，并加大盐碱化风险等。研究干旱影响链需要有更宏观更综合的学术思
想，为制定更长远更全面的干旱管理政策服务。
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编写人员：喻朝庆、程晓陶、刘舒、姚秋玲、解家毕、孙东亚、赵进勇、韩松
