本文来自微信公众号：星球研究所（ID：xingqiuyanjiusuo），作者：王朝阳，图片：蒋哲睿、谢禹涵，设计：王申雯、郑伯容，地图：陈志浩，题图来自：视觉中国
长江，亚洲第一长河，我们的母亲河，汇聚1万余条支流，占据全国径流量的1/3，滋养近5亿人口，流域横跨全国19个省市自治区。
但是长江频发的大洪水，又带来巨大灾难，1931年死亡14.5万人，1954年死亡3.3万人，1998年死亡1526人（以上数据仅包含直接死亡数），而当2020年的滔滔洪水，再次来袭，我们如何才能守卫？
（位于湖北省鄂州市的观音阁下部被江水淹没，摄影师@冯光柳）
一、堤防
长江源于青藏高原，容纳百川东流入海，按地形大致可分为七个区域。
（长江水系地形图，请横屏观看，制图@陈志浩/星球研究所）
最西端的江源区，高寒少雨、荒无人烟，河水肆意横流。
横断山区、秦巴—武陵山区，则山高谷深，洪水受地形束缚，难以漫流，危害相对较小。
这里的城镇乡村，也大多明显高于河面，并不用建起高大的堤防，需要防范的主要是山洪泥石流等。
低洼的四川盆地，虽汇聚四方来水，但由于地势抬升，河流下切较深，大洪水的威胁只限于河边少数地区。
最东端的长江下游区，自江西省湖口县至入海口，没有大的支流汇入，且江阔水深、东临东海，洪水容易下泄，因此这里的大洪水，往往来自中上游而非本地，而紧邻中游的安徽河段最易受影响。
江汉—洞庭盆地与鄱阳湖盆地腹地，则是饱受洪水之苦的最主要地区，这里地势低洼，前者海拔普遍在20~40m，后者则为10~30m，四周群山环绕，大小河流纷纷向中心汇聚。
（长江中游两大盆地示意，制图@陈志浩&郑伯容/星球研究所）
河水与泥沙，冲积出肥沃的土地，人烟稠密、经济繁荣。
水流易于壅塞，每到汛期，上游下泄的洪水，本地降下的暴雨，下游顶托的水流，三者合力迅速推高干流与支流的水位，再加上，膨胀的人口围湖造田、开荒种地，许多能调蓄洪水的湖泊，显著萎缩甚至消失，洪水无处宣泄。
于是，最早自东晋起，盆地中生活的人们，开始在长江两岸筑起堤防，作为抵御洪水的基础防线，但堤防束缚水流的同时，也阻碍了泥沙溢出河道，大量泥沙在河道内淤积并抬高河床，大堤也不得不相应加高，形成恶性循环。
与此同时，受制于技术和经济条件，早期许多堤防并不牢靠，每到汛期屡屡溃口，汹涌的洪水撕裂大堤，冲刷地表，常形成深达数米的深潭和水道，洪水肆意横流、泛滥成灾，所到之处房倒田毁、惨绝人寰。
（长江中下游大洪水淹没范围示意[1870/1931/1954]，请横屏观看，制图@陈志浩/星球研究所）
1931年长江中下游大洪水，造成14.5万人死亡，其中湖北6.6万、湖南4.7万，1954年长江中下游大洪水，造成3.3万人死亡，其中湖北3.1万，而溃口留下的痕迹，甚至历经百年也难以磨灭。
（荆江文村甲溃口扇影像图，1842年文村溃口形成该溃口扇，也称决口扇，溃口形成的深潭被开发为鱼塘，而水道则被种上了水稻等作物，制图@陈志浩/星球研究所）
新中国成立后，尤其是经历了1954年及1998年大洪水后，我们全面加固和扩建了原有堤防，形成了长约64000km的堤防体系，其中以湖北、湖南、江西及安徽最长，包括约3900km的长江干堤。
汉江、湘江、赣江等，支流堤防。
在低洼的两大盆地腹地，很多堤防高于城镇、乡村，成为海拔最高的地方，堤防守护着，广阔的平原与大小城镇，以著名的长江荆江河段为例，它在平原上肆意蜿蜒。
（荆江曲流，左侧为湖南省岳阳市和洞庭湖口，荆江指宜昌枝城至岳阳城陵矶之间的江段，摄影师@蓑笠张）
在荆州城区的水位常常超过40m，1998年大洪水时，甚至达到45.22m，而堤内的荆州城区高程大多不足35m。
正所谓，“万里长江，险在荆江”，一道牢固的堤防，就成了当地的生命防线。
大堤的高度，一般依据历史最高洪水位设计，称为设计水位，也叫保证水位，堤顶则根据大堤的重要
性等，还要超过设计水位1.0~2.5m以防水流溢出。
大堤由近似梯形的人工填土筑成，地基常含有砂层、大堤也混有砂粒，因砂粒间孔隙大，易渗水破坏大堤安全，有的大堤还嵌入了竖直的防渗墙，以防大堤溃决。
（荆江南岸大堤防渗墙示意，本文水位一般指吴淞高程，吴淞高程—黄海高程≈1.7m，制图@王申雯/星球研究所）
而对于横跨两江四岸的武汉，城区紧邻江边，堤防建设空间有限，难以提升堤防高度，于是又在原有土堤的基础上，修筑了防洪墙。
防洪墙主要由混凝土构成，树立在河岸上，相对于填土筑堤，节省了建设空间，墙顶可高出地面3~5m。
（武汉武昌城区防洪墙示意，制图@王申雯/星球研究所）
在修筑堤防的同时，我们也开展了河道整治工程，例如下荆江裁弯取直工程，减少了河道曲流，使该河段水流速度加快，排洪能力更强，不过这也加大了下游防洪压力。
（下荆江河道演变示意，其中中洲子和上车湾为人工裁弯，下荆江指藕池口以下的荆江，制图@陈志浩/星球研究所）
凭借堤防加固和河道整治，自1954年后长江主要干支流，已经鲜有溃口发生，但考虑到高大的堤防
建设成本高，占地多、影响生产生活，堤防的防洪能力并不能无限提升。
如长江荆江河段，防洪标准仅为10年一遇，武汉河段为20~30年一遇，一些支流堤防甚至更加脆弱，
因此难以保证两岸安全，我们需要第二道防线。
二、水库
当洪水来势凶猛，长江行洪能力捉襟见肘时，上游的水库可以拦蓄洪水，降低下游河道堤防的压力。
最著名的莫过于，三峡水库。
由于长江洪涝灾害严重，防洪是三峡水库的第一任务，发电倒是其次，其水电装机容量高达2250万kW，远高于前世界第一大水电站，南美洲伊泰普水电站的1400万kW，但两者发电量相当，主要原因就在于，三峡水库承担着艰巨的防洪任务。
每年冬半年，三峡水库逐步蓄水至正常蓄水位175m，相应库容为393亿m³，远高于鄱阳湖的容积，超过百米的高差和充足的水量，可以转化为巨大的电能，但每年6月10日之前，三峡水库要将存水排出，把水位降低至汛期限制水位145m，以留出充足的库容防洪，汛期大量江水白白流走，这就减少了发电量。
三峡水库的防洪库容，高达221.5亿m³，占总库容的一半多，就在今年7月初，洞庭湖城陵矶站与鄱阳湖湖口站，水位均接近各自保证水位，情况十分危急，三峡水库紧急削减下泄流量，一周内拦蓄洪水约30亿m³，缓解了两湖的燃眉之急，不过仅靠三峡水库，还不足以满足防洪需求，因此数十年来我们建成了，5万多座水库，总库容达3600多亿m³，相当于9个三峡水库，组成了一个，超级水库群，其中41座控制性水库，防洪库容达598亿m³，可以装下两个鄱阳湖。
（纳入联合调度的控制性水库，这些水库防洪功能强、作用大，制图@陈志浩&王申雯/星球研究所）
包括雅砻江上的，二滩和锦屏一级等水库，金沙江上的，溪洛渡水库及向家坝和乌东德等水库。也包括汉江上的丹江口水库，清江上的隔河岩和水布垭水库，沅江上的五强溪水库等等。
通过上述水库的联合调度，荆江河段防洪标准，从10年一遇提高到100年一遇，远高于堤防本身的防御能力，其下游河段防洪能力也相应提高，这也是虽然近年洪水频发，但再没有出现类似1998年洪水时那种被动局面的重要原因。
（三峡水库防洪作用示意，遇1870年型洪水是否运用三峡水库淹没范围对比，制图@陈志浩/星球研究所）
再者，为了避免泥沙淤积减少水库库容，我们还实施了，水土保持重点防治工程，通过植树造林、退耕还林还草等，有效减轻了长江流域水土流失。
当然，即使有数万座水库，但我们依然无法“驯服”桀骜的长江，首先，与近1万亿m³的长江径流量相比
防洪库容还很不足，而且水库不能无限增加，它需要占用大量土地，对于人多地少的中国来说，代价巨大。
其次，这些水库大多位于长江干支流上游，但暴雨频繁、受灾最重的中下游，却因地势平坦，难以修建水库，即使大如三峡，对于距离遥远的武汉以下河段，防洪作用也十分有限。
因此，我们还需要，第三道防线。
三、蓄滞洪区
当出现堤防和水库，都无法抵御的超额洪水时，蓄滞洪区，便登场了，它地势低洼，外围是高大的堤防，堤防上设置有闸门，平时将洪水隔离在外，在分洪时闸门开，把洪水“引狼入室”。
在1870年，宜昌长江干流的洪峰流量，曾高达105000m³/s，远超荆江河段的行洪能力，以这样的流量，只需130多秒即可填满杭州西湖，2天半即可填满三峡水库的防洪库容。
虽然现在通过三峡水库等的调蓄，可以将流量削减至80000m³/s以内，但这仍然超过荆江的承受范围，这时候就需要蓄滞洪区了，1952年春，30万军民只花了75天，便完成了荆江分洪区的建设，分洪区面积达921km²，几乎相当于鄱阳湖的1/4，有效蓄洪容积可达54亿m³，为三峡水库的1/4。
（荆江分洪区示意，制图@陈志浩&王申雯/星球研究所）
而仅仅两年后的1954年，20世纪最大的大洪水席卷而来，这里先后三次分洪，成功降低了荆江河段水位，避免了更大危险，这次实践充分证明了，修建蓄滞洪区的正确性。
目前，长江中游干流已建成了，42处主要蓄滞洪区，总面积约1.2万km²，相当于两个上海市，有效蓄洪容积为589.7亿m³，与长江控制性水库群的防洪库容相当。
（长江中下游干流蓄滞洪区分布，请横屏观看，制图@陈志浩/星球研究所）
这些蓄滞洪区分布于，长江干流两岸和鄱阳湖、洞庭湖周围，例如荆江分洪区，作为唯一的，重点蓄滞洪区，对于荆江河段的安全至关重要，是蓄滞洪区的“领头羊”，武汉沉湖附近的，杜家台蓄滞洪
区是武汉、汉川、仙桃等地的守护者。
此外，1998年以来，长江中下游，严重阻碍行洪的洲滩民垸，相继进行了平垸行洪、退田还湖，增加了蓄洪容积数十亿立方米。
然而，蓄滞洪区作用虽大，但其内往往有大量农田和城镇，分洪前必须将居民迁走，那些迁不走的农田、房屋、工厂等则将淹没于水下，因此不到万不得已，蓄滞洪区不会轻易启用。
四、看不见的体系
1998年8月16日夜，荆江大堤边，面对远超设计防洪能力的洪水，我们撤离了荆江分洪区内的30多万公安县人民，爆破防淤堤的炸药也已埋好。
如果分洪则数十万人流离失所，几十年积累的财富将化为泡影，如果不分洪，则从荆州到武汉江堤随时可能出现溃口，损失将更加惨重。
在那个不眠之夜，分洪区内的广播，不停播发着即将分洪的消息，巡视人员不断发出预警信号，解放军已经在北闸防淤堤待命，分洪区的百姓远远望着即将被淹没的家乡，各方专家与国家防总紧急会商
认为，虽然洪峰水位超过历史纪录，但严守大堤可以挺过去，不建议分洪。
最终“共和国没有开闸”，沿岸百万军民严防死守，长江干流没有再溃口，而30多万人的家园也保住了。
（1998年9月15日清晨，首批6000多名人民子弟兵胜利完成抗洪救灾任务，撤离江西九江；25万九江市民挥洒着热泪，送亲人踏上归途，摄影师@周国强）
而成功决策的背后，是一个看不见的体系，它构成了，堤防、水库、蓄滞洪区三道防线之外的，最后一道防线，在这个体系里，3万多个水文、气象站点，及卫星等组成的监测网，实时监测并反馈水雨情信息，为防洪决策提供依据。
从两院院士到专业技术人员组成的，专家团队，分析洪水形势、预测未来趋势，提出防洪应对方案，从国家防汛抗旱总指挥部，到各地基层组织组成的，行政体系，调度防洪人员、物资、决策、实施防洪的方案与措施。
从解放军到当地居民组成的，一线人员，巡视、加固堤防，实施抢险救灾。
这个看不见的体系，协调、运行着数万公里堤防，数万个水库，数十个蓄滞洪区和数不清的闸、站、渠、泵等等。
正是这四道防线，共同构成了守护长江安澜的保护网，保护着广达180万km²的土地，保护着近5亿人口，保护着全国40%的GDP，保护着全国30%的粮食产量，正是有了这四道防线，我们才能“不管风吹浪打，胜似闲庭信步”。
（2020年7月13日，武汉市区的江水快淹到黄花矶凉亭的亭顶，长江救援志愿队队员在水中巡查，摄影师@张乔）
参考文献：
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[6]仲志余. 长江防洪[M]. 长江出版社, 2007.
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本文来自微信公众号：星球研究所（ID：xingqiuyanjiusuo），作者：王朝阳