本文摘要：摘要：水庫汛限水位設計與運用效益顯著，但難以廣泛實際應用，根本原因在于責權利不對等：防汛主管部門承擔責任，蓄滯洪區遭受風險，水庫業主單位獲取利益。本文基于優化汛限水位后的汛期運行水位控制，以水庫新增的效益、蓄滯洪區居民繳納的洪水保險、國家投入的啟動
摘要：水庫汛限水位設計與運用效益顯著，但難以廣泛實際應用，根本原因在于責權利不對等：防汛主管部門承擔責任，蓄滯洪區遭受風險，水庫業主單位獲取利益。本文基于優化汛限水位后的汛期運行水位控制，以水庫新增的效益、蓄滯洪區居民繳納的洪水保險、國家投入的啟動資金為主體，構建流域防洪基金模型，以對沖汛限水位調整后的風險。應用于漢江中下游流域，分析結果表明：水庫增加效益的投入比例是基金持續運行的關鍵要素。推薦方案是將水庫增加效益的50%、蓄滯洪區繳納的洪水保險和國家投入的100億啟動資金用于防洪基金的構建。通過防洪基金運行機制的構建，促進形成風險分擔、利益共享的良好局面，推行汛期運行水位的優化控制，實現流域的可持續發展。
關鍵詞：防洪基金;洪水保險;可持續發展;漢江中下游
引言
我國是一個洪澇災害頻發的國家。空間分布上，水資源從東南到西北逐漸減少，南方水多，占水資源總量的81%;時間分布上，水資源年內變化非常大，受季風等因素影響，長江以南等地區最大四個月水量占全年總水量的50%以上。降水時空分布不均等原因導致我國洪澇災害事件頻發。水庫汛限水位優化技術日趨成熟[1-5]，但其推行過程中存在著各主體責權利不對等的問題：水庫業主單位獲取利益，防汛主管部門承擔責任，上下游群眾遭受風險。
其中，水庫業主單位作為自負盈虧的企業實體，可通過水庫汛限水位優化顯著增加自身效益，因此積極性較高;對于防汛主管部門，現行的防汛工作人員考核方式中，超蓄洪水對防汛部門業績無直接關系，而一旦發生洪災則可能帶來工作處分，因此積極性不高;上下游群眾是水庫汛限水位附加風險的直接承受者，生命財產因此受到威脅，故抵觸汛限水位調整。
同時，隨著下游蓄滯洪區內經濟和人口的增長[6-10]，分洪造成的損失增加，且災后補償資金到位慢，蓄滯洪區建設長期滯后，推行水庫汛限水位優化技術越發困難[11-16]。我國的蓄滯洪區大多位于七大江河中下游平原地區，是江河防洪系統的重要組成部分。長期以來，蓄滯洪區的建設和管理滯后，啟用困難，分蓄洪水時居民生命財產安全得不到保障。
與此同時，蓄滯洪區內居民災害意識薄弱，蓄滯洪區遭到過度開發，人水爭地現象日漸加劇，致使蓄滯洪區分洪與保障區內居民生命財產安全、經濟發展間的矛盾日益突出，嚴重影響了蓄滯洪區作用的發揮。且蓄滯洪區的災后重建工作基本依靠政府，區內建設和管理的落后最終導致國家財政負擔加重。因此，擬構建汛限水位專用防洪基金運行機制，為流域的可持續發展提供新思路。過去已有一些關于流域防洪基金的研究[17-20]。
由于洪水保險屬于巨災保險，外加理賠時間集中、我國居民風險意識不高等原因，導致洪水保險在我國仍處于研究性階段，尚未取得實質性的進展。防洪基金是繼洪水保險后我國在非工程防洪措施方面的進一步探索。建立防洪基金，是指除國家撥付的防洪經費外，向防洪受益區內的集體和個人征收一定資金，用于新的防洪工程的建設投資，現有防洪工程的運維管理及受災區域的補償，這是解決防洪資金來源的合理而有效的途徑。
胡振鵬等[21]提出了防洪基金的概念，并闡明了防洪基金的性質、作用、征收原則。徐新華[22]對安徽省淮河防洪基金的征收、使用和管理中出現的問題進行了分析總結，為今后的工作提供了經驗。尤寶良等[17]對東平湖水庫防洪基金的問題進行了初步探討，說明了防洪基金建立的必要性。Karlinger等[23]通過計算機模擬實驗，評估了保險計劃、洪水分布等不確定因素對洪水保險支付意愿的影響，對比分析了固定保險與共同保險這兩種保險計劃的適用情形，并發現洪災損失的函數形式對洪水保險需求的影響很小。
MacDonald等[24]建立了不同所在地房屋對應的防洪風險模型，分析了房價與保險費之間的關系，研究發現風險低處的房屋需要更高的費用。付湘等[18]指出防洪基金可以彌補洪水保險中存在的缺陷，以“誰受益，誰出資;多收益，多出資”為基本原則，結合安徽省淮河行蓄洪區進行實例研究，應用數學優化方法建立了防洪基金模型，確定了受益者應繳納的防洪保護費率[25]。
趙勇等[19]應用博弈論對防洪基金機制進行了研究，模擬中央政府和地方政府在防洪減災中的相互影響和作用，闡明了允許和支持防洪基金出現的條件。李繼清等[26-27]采用系數分攤方法構建了征收防洪基金的基本框架，并建議通過制定嚴格的管理辦法，發揮防洪基金的作用。防洪基金雖在安徽淮河、吉林松花江等中下游河段開征，卻因地方政府、防洪受益區居民憂患意識不足，不愿出資等問題導致工作受阻。這些文獻在防洪基金模型的運行過程中，未考慮其動態性，即人口等社會經濟因素隨流域洪災年際變化情況做出的適應性調整。
同時，已有的防洪基金模型的資金主要來源于政府、受保護區內的企業、個體等，存在責權利不對等的問題。郭生練和劉攀[28]提出了對開展汛期運行水位動態控制的水庫實行強制性保險的構想�；诖耍疚臉嫿素煓嗬麑Φ鹊难聪匏粚Ｓ梅篮榛�，并考慮了人口等社會經濟因素隨流域洪災年際變化情況。所構建的防洪基金以水庫優化汛限水位后增加的效益為主，加上蓄滯洪區繳納的保險費及國家幫扶的啟動資金，在推行汛限水位優化方案的同時，實現流域的自我管理和可持續發展。
1研究方法
流域防洪基金模型由水庫調度模塊、蓄滯洪區運行模塊和國家扶持的啟動資金組建而成。本文構建的流域防洪基金運行機制，不同于已有的防洪基金研究，不是以國家、地方政府、防洪保護區為主體來籌集費用，而是以國家、水庫、蓄滯洪區為主體。既然水庫汛限水位的抬高是因為利用了蓄滯洪區進行防洪，那對蓄滯洪區分洪損失的賠償，水庫就應發揮主要作用，將汛限水位優化后增加的部分效益用于防洪基金的構建。
而蓄滯洪區不宜再過度開發，考慮采用強制繳納洪水保險的方式來制約區內經濟及人口發展。同時，為了避免防洪基金因在初期遭遇賠償而失敗，國家投入一定的啟動資金。通過防洪基金運行機制的構建，促進形成風險分擔、利益共享的良好局面，推行汛限水位優化方案，實現流域的可持續發展。
其中，水庫調度模塊用于得到優化汛限水位方案下水庫增加的效益;還可得到蓄滯洪區的分洪量，作為蓄滯洪區運行模塊的輸入。蓄滯洪區運行模塊中，居民風險意識受分洪量影響;區內人口變化由風險意識及分洪量共同決定;人均繳納的保險費由風險意識決定。形成的流域防洪基金模型中，各變量隨時間而變化，互相關聯，可以更好地模擬實際情況。
1.1水庫調度模塊
1)年供水量、年發電量在丹江口水庫與蓄滯洪區的聯合調度下，丹江口水庫的汛限水位抬高，在提高洪水資源利用率的同時，增加了水庫的綜合效益[28]。因此，考慮將水庫因汛限水位優化而增加的效益作為防洪基金的主要投入資金，具體包括增加的供水效益及發電效益兩部分。
2)年分洪量分洪量計算采用分段馬斯京根法，考慮丹江口水庫的補償調度作用，根據皇莊的安全泄量反饋調節丹江口水庫的出流。再從丹江口水庫到襄陽、皇莊、沙洋、仙桃、漢川各段，分別采用馬斯京根法進行河道演算，得到各段的分洪量。將各河段的分洪量相加，便可得到整個蓄滯洪區的分洪量。
1.2蓄滯洪區運行模塊
通過水庫調度模塊，可以得到蓄滯洪區在防洪中運用時，將產生的分洪損失。隨著社會經濟、人口數量的增加，蓄滯洪區不斷被開發利用。這在減少蓄滯洪區有效蓄洪容積的同時，還將導致分洪損失進一步增加，對整個漢江中下游防洪系統具有不利的影響。因此，在本模塊中，不僅要考慮對蓄滯洪區的分洪損失進行賠償，還要考慮讓蓄滯洪區內的居民繳納洪水保險。通過強制繳納洪水保險，來增強區內居民的風險意識，遏制蓄滯洪區內經濟與人口的進一步增長，同時也可對防洪基金的構建作貢獻。
1)風險意識
蓄滯洪區內居民的風險意識并不是一個固定不變的值，而是隨著每年分洪量的變化而變化。當分洪量較大時，區內居民會因財物受損等原因，意識到洪水的災害性，產生風險意識。但當蓄滯洪區長期沒有得到啟用，或者分洪量較小并不會影響其生產、生活時，風險意識又會逐年降低。
2)人口數量
蓄滯洪區內人口的變化隨風險意識變化而變化，人口方程的基本結構參照Logistic人口阻滯增長模型[29]。為了模擬蓄滯洪區受災后人口遷移的情況，對Logistic模型進行了調整，在人口變化方程中考慮了分洪量的影響。3)人均繳納的保險費
蓄滯洪區居民人均繳納的保險費也隨風險意識變化而變化，在本研究中假定二者線性相關。當風險意識較高時，說明蓄滯洪區近年內遭受了分洪損失，會有更多的居民選擇洪水保險，相應的保險費率也會較高;當風險意識較低時，保險費率就會相應降低，這更容易被蓄滯洪區居民接受。
1.3防洪基金構建
防洪基金累計量的變化來源于水庫優化汛限水位后增加的發電、供水效益，蓄滯洪區居民繳納的洪水保險，以及蓄滯洪區因分洪造成的損失。同時，為了避免防洪基金因在初期遭遇賠償而失敗，國家投入一定的啟動資金。國家給予的啟動資金決定防洪基金的初值。
2模型驗證
2.1模型輸入
研究區域為漢江中下游。通過水庫調度模塊，可分別得到現行汛限水位方案與優化汛限水位方案下水庫的調度結果。對比兩種方案的調度結果，各年供水、發電增加量，分洪增加量及優化方案下的年分洪量。 抬高汛限水位后，每一年水庫的供水量均有所增加。供水量增加得最多的年份(1978年)可達近14億m3，多年平均的供水增加量為2.86億m3，說明汛限水位的抬高可以保證丹江口水庫更好地完成供水任務，提高水資源的利用率。
丹江口水庫的發電量并沒有像供水量那樣每年都增加，而是出現了有增有減的分布。究其原因，是因為丹江口水庫加高后供水任務優先于發電任務。優先供水后，水庫上游水位降低，上下游水位差變小，若發電流量差異不大，發電量也就會相應減少。但是多年平均發電增加量依舊為正，為0.21億kW·h。
2.2模型參數設置
構建的防洪基金模型中的各參數含義及取值，蓄滯洪區有效蓄洪容積、初始人口及最大人口等參數可根據蓄滯洪區的實際情況確定;單位效益或損失與汛限水位模擬—優化模型中的數值一致;而其他的各變量則根據經驗，并參考其他學者的研究[30-32]，采用試錯法設定。
2.3單組輸入下模型模擬結果及分析
用57年水庫調度結果來模擬防洪基金的運行情況，還不足以充分說明基金運行的可行性。因此，采用蒙特卡羅法，從57年的調度結果中隨機抽取，擴展得到T年的調度結果，作為T年(基金運行期)內防洪基金模型的輸入。
為了進一步證明基金的可靠性與穩定性，重復以上將57年調度結果擴展成T年的步驟，以模擬不同的輸入情景下基金運行的情況。因此，設定不同的運行期長度及基金重復運行次數，對基金的運行情況進行統計。以200年為運行期長度，得到防洪基金運行一次后各變量變化情況。由57年擴展得到的這200年運行期的數據基本包含了實測57年的原始數據，具有較強的代表性。
這18種情形代表著不同主體對防洪基金的貢獻，具體包括：水庫增加的效益0%、25%或50%投入到防洪基金中這三種情況;蓄滯洪區具有兩種情況，繳納洪水保險參與到基金構建中，記為1;不繳納洪水保險對防洪基金無貢獻，記為0;國家的啟動資金設定有0億元、50億元、100億元這三種情況。將以上各種情況按四類進行組合，得到了18種情形。建議水庫增加的效益50%投入到防洪基金中，蓄滯洪區繳納洪水保險，且國家啟動資金為100億元。
3結論
本文針對水庫汛限水位調整中責權利不對等問題及蓄滯洪區運行管理中存在的問題，構建了以水庫、蓄滯洪區、國家三者為主體的防洪基金模型，將水庫調度模塊、蓄滯洪區模塊整合到防洪基金模型中，展開對漢江中下游流域可持續發展的探索。主要研究成果及結論如下：
(1)防洪基金的構建具有可行性。拓寬基金的資源來源，以水庫抬高汛限水位后增加的效益為主，外加蓄滯洪區繳納的洪水保險以及國家資助的啟動資金。若遭遇較大洪水的時間靠后，基金累計量在運行期內整體呈穩定遞增趨勢。
(2)防洪基金的運行主要受水庫投入比例的影響。基金是否能夠穩定運行，水庫增加效益的投入比例是關鍵因素。而蓄滯洪區洪水保險的投入，有利于基金累計量在運行期內的整體提高;國家啟動資金的投入，有利于減小基金累計量在運行期內為負的概率。建議水庫增加的效益50%投入到防洪基金中，蓄滯洪區繳納洪水保險，且國家啟動資金為100億元。
(3)構建的防洪基金穩定可靠，可推動汛限水位優化方案在實際中的應用，有利于流域的可持續發展。在后續工作中，基金累計量會對蓄滯洪區的人口數量或風險意識產生一定的影響，從而防洪基金模型還需進一步調整。同時基金累計量還會對水庫的汛限水位有反饋調節的作用，需進一步開展水庫的適應性調度研究。
參考文獻(References)
[1]郭軍峰,馮平.流域下墊面變化對水庫防洪風險率的影響[J].水力發電學報,2016,35(3):56-65.GUOJunfeng,FENGPing.Impactofunderlyingsurfacechangesonriskrateofreservoirfloodcontrol[J].JournalofHydroelectricEngineering,2016,35(3):56-65.(inChinese)
[2]郭生練,尹家波,李丹,等.丹江口水庫設計洪水復核及偏大原因分析[J].水力發電學報,2017,36(2):1-8.GUOShenglian,YINJiabo,LIDan,etal.RationalcheckofdesignfloodsforDanjiangkouReservoir[J].JournalofHydroelectricEngineering,2017,36(2):1-8.(inChinese)
[3]李曉英,張琰,童澤淳.水庫汛限水位控制多目標協同決策研究[J].水力發電學報,2022:1-11.LIXiaoying,ZHANGYan,DONGZechun.Studyonmulti-objectivecooperativedecisionmakingofreservoirfloodcontrolwaterlevel[J].JournalofHydroelectricEngineering,2022:1-11.(inChinese)
[4]周如瑞,盧迪.并聯水庫群聯合防洪預報調度方式優化研究[J].水力發電學報,2018,37(9):19-28.ZHOURurui,LUDi.Optimizationonjointfloodforecastandcontroloperationmodesforparallelreservoirgroups[J].JournalofHydroelectricEngineering,2018,37(9):19-28.(inChinese)
[5]周研來,郭生練,段唯鑫,等.梯級水庫汛限水位動態控制[J].水力發電學報,2015,34(2):23-30.ZHOUYanlai,GUOShenglian,DUANWeixin,etal.Dynamiccontroloffloodlimitedwaterlevelforcascadereservoirs[J].JournalofHydroelectricEngineering,2015,34(2):23-30.(inChinese)
[6]果鵬,夏軍強,陳倩,等.基于力學過程的蓄滯洪區洪水風險評估模型及應用[J].水科學進展,2017,28(6):858-867.
作者：劉攀1，謝艾利2，鞏鈺1
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