堤防工程是防洪工程體系的重要組成部分。本文通過對長江1998年防洪歷史片段的回顧提出一些值得思考的問題。通過對堤防工程的功能作用、設計標準和超標準運用的討論，探討提出應該開展的研究工作，通過這些研究工作的開展可以進一步提高防洪工程體系建設和運用的科學性、有效性和可靠性，對于充分發揮堤防工程對社會、經濟、環境可持續發展的作用具有重要意義。
　　1. 1998年防洪片段回顧和引起的思考
　　1998年我國長江、松花江、嫩江流域都發生了大洪水，政府和廣大軍民經過艱苦的奮戰最大限度地降低了洪災損失，取得了防洪斗爭的重大勝利。長江流域宜昌站形成了六次大的洪峰；由于上、下游洪水疊加，長江流域的洪水過程顯示了水位上漲迅猛、水位高、高水位持續時間長、洪峰流量大的特點[1].與1954年比較，湖北荊州地區的堤防工程經受了更為嚴峻的考驗。可以說除了九江長江干堤的潰口堵口外，1998年長江流域防洪最為吃緊的戰場在湖北荊州地區。
　　在沙市第四次洪峰和第六次洪峰到來之前，荊江分洪區都做了分洪準備。經過精心調度，沙市第四次洪峰以44.95m的水位與荊江分洪區的啟用水位（45m）擦肩而過。第六次洪峰更加兇險，沙市水位一度達到45.22m，超過了荊江分洪區的啟用水位。回顧第六次洪峰前的重大決策和當時堤防工程的運行情況，可以引出應該關心的問題。
　　第六次洪峰來臨之前預計沙市的洪峰水位將超過45m.根據預定的方案，當沙市水位達到45m，并預報將繼續上漲時，為了保證荊江大堤、江漢平原和武漢市的安全，要啟用荊江分洪區分洪，但啟用荊江分洪區的最后決策必須由中央做出。8月16日，長江防汛總指揮部向國家防總提出了書面意見，其中技術上關鍵的兩條是：“荊江分洪區的運用對緩解洪湖長江干堤的緊張狀況有一定的作用，但是沒有決定性的作用，關鍵是加強對洪湖長江干堤的防守，落實24小時不間斷的巡查，對查出的險情應立即采取科學的、高標準的排險、搶險措施”：“據當前預報的水雨情，對荊江大堤的安全尚不存在不可克服的困難，但需堅持嚴防死守。” [1]在此意見基礎上，中央經過綜合考慮后決定不運用荊江分洪區。
　　8月17日9時，沙市達到45.22m的洪峰水位，比1954年最高水位高0.55m，比荊江分洪區啟用水位高0.22m.當年的荊江大堤已經基本建設達標，作為一級堤防，堤頂高程系按沙市設計水位45m加2m的安全超高設計，荊江大堤沒有出現漫頂現象，其它險情也不多見。
　　8月20日20時，洪湖市螺山站水位達到34.95m的峰值，超過1954年最高水位1.78m.當年的洪湖長江干堤遠未實現達標建設。作為長江防總派出的專家，作者當時在現場了解到，當螺山站水位達到34.95m時，全長135km的洪湖長江干堤有43km需要利用子堤擋水，為防止風浪引起的漫頂，幾乎全線搶筑了子堤。22日18時左右狂風暴雨掀起的風浪在燕窩堤段漫過了子堤，所幸時間不長。第六次洪峰來臨前已出現的重大堤身、堤基險情就達22處之多。我們專家組每天在參加當地防汛指揮部的防汛形勢和險情協商會后都會根據需要去查看新、老險情。即使沒有接到新的情況報告也會主動到老險情現場去察看和指導。但20日開始，我們已經無法做到主動去關心老險情了，把主要精力轉向全線檢查子堤高度、寬度、牢固程度和擋水情況這樣技術要求較低，平時不需要我們關心的事情上。至于堤身、堤基險情，我們只在接到情況報告后才去。之所以做出這種轉變，是因為省、地、市各級技術人員已經盯在各個具體的險點上無法脫身，全線子堤巡查的工作成了人員部署上的薄弱環節，我們不得不彌補上去。情況表明，當時洪湖長江干堤的防洪已經達到了極限狀態。
　　荊南長江干堤建設也嚴重滯后于規劃目標，搶筑的子堤綿延幾十公里長，石首市境內的子堤最高的筑到了2m多高，堤身、堤基和穿堤涵閘的險情也很多。
　　經過軍民的齊心協力，加上防洪工程的合理調度運用，在沒有啟用荊江分洪區的情況下，荊州地區的長江干堤以未達標的面貌抵御了超標準的洪峰水位，這是一系列局部抗洪斗爭勝利的集成，是一次重大戰略決策的偉大勝利，也是一次堤防工程超標準運用的典型案例。
　　經歷這次防洪勝利后，至少有3個問題值得研究：
　　 如何評價1998年荊州地區長江干堤在超標準運用中經歷的風險？
　　 如何評價堤防工程的擋水能力？
　　如何確定以后的超標準運用方案？
　　本文不可能一下子回答這三個問題，但下面將就與之相關的幾個基本問題進行初步的討論。
　　2. 堤防工程作用及其擋水能力的一般討論
　　解決防洪問題的根本途徑實際上只有兩條：提供足夠的蓄洪能力和保證適當的泄洪能力。對于一個（流域、河段或防洪體系）系統來說，在一個時間段內可以建立如下關于洪水的等式：
　　洪水總量F=蓄洪總量R+泄洪總量S （1）
　　三個變量統一為體積量綱。洪水總量包括來自相鄰系統的洪水加上本系統產生的洪水；蓄洪總量是本系統內新蓄存的洪水；泄洪總量是從本系統排泄出去的洪水。
　　長江流域的防洪工程體系包括堤防工程、水庫和蓄滯洪區。興修水庫是提高蓄洪能力的主動行為。堤防工程對蓄洪能力的影響是兩方面的：將洪水限制在河道和漫灘范圍內，約束了洪水的泛濫空間，減少了蓄洪空間的平均寬度；同時由于堤防工程的存在又抬高了河道的蓄洪水位，在忽略河道沖淤變化的條件下，也就是增加了蓄洪的平均水深。所以堤防工程對蓄洪能力的影響是復雜的。蓄滯洪區往往利用的是堤防工程建設前的天然蓄洪空間，堤防工程建設后按一定的調度原則有條件地使用這部分蓄洪空間，所以蓄滯洪區的設置是增加了蓄洪能力的。
　　單位長度河段的蓄洪能力C可以簡單地表示為
　　C=W×D （2）
　　W是河段蓄洪空間的平均寬度，當兩岸都有堤防工程時就相當于兩岸堤防的間距；D是河段蓄洪空間的平均水深，不考慮河道沖淤變化時，它只隨蓄洪水位H的變化而變化。
　　由（2）式可見，合理地確定堤距對于保證河段的蓄洪能力是非常重要的；堤距不當時就不得不提高蓄洪水位。為了簡化起見，也可慮到堤防工程已經建成，堤距已經確定，以下的討論不考慮河段蓄洪空間寬度的變化。
　　以往的規劃、規范和設計文件都是通過設計洪水位確定堤防工程防洪目標的。三峽工程的防洪調度方式也是通過控制泄洪流量達到關鍵水文站的水位控制目標[3].所以設計水位被看作堤防工程的關鍵特征值。
　　堤防工程的擋水能力可以理解為它能夠安全承受洪水的作用使其保護區免受洪水侵襲的能力。所謂安全承受洪水的作用，起碼的要求是不因洪水的作用而發生漫頂和潰堤。漫頂是由于堤頂高程不足引起的。合理確定堤防工程的設計水位和安全超高可以避免相應洪水過程中出現漫頂現象。水庫和蓄滯洪區是通過控制泄洪和分洪流量來實現河道洪水水位控制目的的。只要水位流量關系準確，根據降雨或洪水來量可以預報并通過調洪而避免漫頂現象。潰堤的發生則復雜得多，一般都有一個由險情的發生、擴展、直至堤身塌陷、潰決的演變過程。險情的發生和擴展與堤防工程自身條件（堤身結構、材料特性，滲流控制措施，地基及內、外灘地質條件）有關，也與本次洪水過程（包括洪水水位和洪峰形態），甚至與前次洪水過程或汛前水位過程有關。在堤防工程自身條件一定時，其擋水能力不應該只是體現在所能抵擋的洪峰最高水位，而應該是體現為能夠安全經歷的洪水過程。
　　本文關于1998年防洪片段的回顧已經表明湖北省荊州地區的堤防工程曾以未達標的面貌經歷了六次洪峰的考驗，抵御了超標準的洪峰水位，這些堤防工程當時體現的擋水能力遠遠超出了為它們設定的防洪目標，不過這是以軍民“嚴防死守”，不斷加筑一段段子堤，搶護和日夜守護一處處險情為代價的。
　　所以堤防工程的擋水能力又是與防洪過程中的投入相對應的。對于已建堤防，在防洪過程中要求其達到的擋水能力越強，就必須投入越多。當然其擋水能力是有極限的，而且要求越高，承擔的風險就越大。防洪實戰中，如何發揮堤防工程的擋水能力，必須結合整個防洪工程體系的聯合作用來考慮。正常情況下，應以發揮與其設計標準對應的擋水能力為限。