3 德国洪水风险评估与管理
德国成立了联邦/州水务协调工作组（LAWA），目的是协调跨国际、州和社区水资源管理和水法规问题，制定共同解决方案，并提出实施建议。2009年，工作组建议开展《洪水风险评估与管理指令（2007／60/EC）》规定的相关工作，2011年年底完成了洪水风险初步评估，2013年年底完成了风险图的编制工作，2015年年底完成了洪水风险管理计划的制订。2015年1月，德国已基本完成了《洪水风险管理计划》初稿的编制工作，正在征求公众意见与建议。
3.1 风险图编制组织协调机构精简效率高
德国洪水风险图编制与洪水风险管理由联邦环保部统一管理，由各州环保部门负责，汉堡市则由城市发展与环保部负责，环保部的水管理处具体负责洪水风险图相关管理工作，如黑森州的洪水风险图编制工作由其水管理处负责组织黑森州环境与地质局以及专业公司进行编制，见图1。
洪水风险图编制工作中所需要的基础地理数据、水文数据、工程数据，以及更为详细的1：5000比例尺地籍数据，都由该州环保部统一管理与提供，这些信息与保险公司的相关信息共享，地籍数据能精确到户，整个德国共有超过2100万的地址坐标被输入系统。
专业公司进行洪水风险图编制时，由水管理处提供以上基础数据，仅需要对河道断面等做些补充测量。补充测量主要采用激光扫描和正射影像制作河道断面图，利用测深仪补充测量水下地形，地形数据采用航空或航天摄影测量数据，河道与保护区的水位采用水力学模型分析计算得到。基础数据精度要求高，数字高程模型空间分辨率为1～2m，水平误差小于0.4m，高程误差小于0.15m。
图1 黑森州环保部组织机构示意图
风险图项目经费预算，是确定洪水可能泛滥的河段，根据河段长度来确定风险图编制经费。
实施洪水风险图编制工作的机构掌握了基础地理数据、土地利用数据、水文工程数据、社会经济地籍数据等基础数据，困扰我国洪水风险图编制工作的数据保密和共享问题在德国几乎不存在。
3.1.1 洪水风险初步评估1.
欧盟成员国对每一个流域以及跨国流域流经该国的河道部分进行风险初评估。洪水风险初评估根据可取得的资料或易于开展论证的信息进行，至少应包括下列内容：
（1）适当比尺的流域图，内容应包括流域与子流域的边界范围、地形和土地利用状况。
（2）对历史洪水的描述，对人类健康、环境、文化遗产和经济活动造成重大负面影响，以及类似事件在未来发生的可能性。包括洪水范围和演进路径，以及洪水所产生的负面影响评估。
（3）历史大洪水的描述以及类似洪水在未来发生可能造成重要的不利影响。
（4） 根据欧盟各成员国的具体需求，评估还可能包括针对未来洪水对人类健康、环境、文化遗产和经济活动造成的潜在负面影响进行评估，并尽可能多地考虑有关因素，如地形、河道位置、水文和地貌特征，洪泛平原的自然滞洪区、现有防洪设施的效果、人口居住区、经济活动范围及其长期发展变化情况，包括气候变化对洪水的影响。
2011年年底德国各州完成了洪水风险初步评估。以汉堡为例，见图2。洪水初步评估结果为：受海潮与易北河洪水共同影响的范围河段长67km，面积约350km2；仅河道洪水影响的范围河段长117km，面积约14km2，这些地区需要绘制洪水风险图。
图2 汉堡市洪水风险初步评估结果
3.1.2 洪水危险图和洪水风险图编制
德国要求编制两类洪水风险图：洪水危险图和洪水风险图。
洪水危险图需包括信息有：洪水淹没范围、水深分布、流速分布、防洪工程体系、基础设施、河流水系分布、地形等，见图3。
洪水风险图需在洪水危险地图的基础上，添加受影响人口、社会经济、环境污染、文化遗产等信息（图4）。
2013年年底完成了洪水危险图与洪水风险图的绘制工作，其步骤见图5。
（1）基础地理数据收集处理，并进行基于GPS的测量。
（2）激光扫描河道地形，制作正射影像河道断面数据；采用激光扫描和正射影像制作河道断面图，利用测深仪补充测量水下地形，地形数据采用航空或航天摄影测量数据，河道与保护区的水位采用水力学模型分析计算得到。
（3）利用水文分析方法，分析计算上游来流洪水过程，采用的水文分析模型主要有HEC-HMS、TALSIM、NASIM、KalypsoHydrology。
（4）利用一维、二维水力学模型，进行河道、洪泛平原洪水分析计算。通过勾绘洪水淹没范围，得到危险区的边界。山区河道洪水风险分析主要一维水力学模型，一维模型主要为SOBEK、Kalypso WSPM、MIKE11、Kalypso 1D2D进行建模；在有堤防保护的河流中下游洪泛平原中，可采用二维模型进行洪水分析，主要采用SOBEK、Hydro_AS-2D、Telemac2D、MIKE21、Kalypso 1D2D、Delft3D 2D，一维、二维耦合模型主要为OBEK、Kalypso 1D2D。
图3 洪水危险图成果示意图
图4 黑森州洪水风险图成果示意图
图5 洪水风险图编制步骤示意图
（5）利用GIS技术，对空间数据与洪水分析数据进行管理，分析洪水影响，并对洪水分析成果进行展示。灾情评估采用的社会经济信息采用官方房地产地籍信息系统中的信息，数据比例尺为1：5000。
3.1.3 洪水风险管理计划制定
德国各州2013年12月完成了洪水风险图编制工作，在洪水危险图与洪水风险图编制的基础上，编写洪水风险管理计划。
公众参与贯穿于整个编制过程，主要环节包括：
（1）参与风险分析范围确定。
（2）积极与市政府、水资源和自然保护组织私营部门和专业机构协商。
（3）在市、镇、社区公示，解释洪水危险图和洪水风险图，征集意见与建议，据此修改后，在官方报纸杂志与国家门户网站发布。
2015年1月基本完成了《洪水风险管理计划》的编制工作，正在征求公众意见与建议。
根据欧盟风险评估与管理指令计划，以上工作内容每6年更新一次，更新工作在2016—2021年进行，见图6。
3.1.4 洪水风险图制图
洪水风险图由联邦州负责绘制，联邦各州的洪水风险图制图颜色标准不一，难以统一制图，见图7。
尽管各州制图颜色标准不一，大多数州洪水风险图制图采用LAWA推荐的水深色系：针对不同的洪水标准，无堤段或堤防标准低于所采用洪水的标准实际会被淹没的区域，见图8。
水深分布图叠加居民地、街道等信息，可了解洪水对居民与社会经济的影响，支持抢险与居民转移，如判断救援车辆是否能顺利通过、居民是否需要撤退，如何撤退，见图9。
图6 欧盟洪水风险图编制与更新计划
图7 洪水风险图色系示例
3.2 跨境区域洪水风险分析与风险图编制
3.2.1 跨境洪水风险图编制困难大
溃堤后洪水不会在国境线停止流动，在德国、荷兰边境地区，莱茵河在德国溃堤，洪水必然会流往荷兰，在荷兰溃堤，洪水也可能影响德国。2005年，为提高协同防洪能力，评估和缓解德国与荷兰间的莱茵河下游跨境堤圈堤防溃堤风险，德国与荷兰联合成立了洪水风险分析工作组，研究跨境堤圈应对莱茵河洪水风险的措施，参与的机构包括，荷兰的海尔德兰省（Provincie Gelderland）、Waterschap Rivierenland、Rijkswaterstaat RIZA、HKV Lijn en Water、Deltares（ex GeoDelft）、Grontmij，德国的北莱茵-威斯特法伦州环保部（MKULNV NRW）、亚琛工业大学（RWTH Aachen University）、卡尔斯鲁厄大学（Universität Karlsruhe）、卡尔·卡斯特与合作伙伴（Karl Kast&Partner）等机构。
图8 洪水风险图成果示意图——水深分布图
图9 洪水风险图成果示意图——灾害图
跨境洪水风险图编制的重点是洪水风险评估，研究首先遇到的困难为：
（1）语言问题。德国采用德语、荷兰使用荷兰语，项目报告采用哪种语言，双方官员与专家争论很大。
（2）德国与荷兰数据共享问题。两国间的数据共享经过长时间的协商后达成一致。
（3）分析和计算方法的确定。荷兰和德国常用风险分析计算方法并不相同。经协商统一了计算方法，具体包括堤防失事概率分析、洪水分析、潜在的伤害、成本效益分析。
（4）对于洪水风险，荷兰与德国的关注点不一致，通过两国官员与项目专家的协商，花了1年的时间求同存异，最终确定了风险分析目标与内容。
3.2.2 跨境洪水风险图编制过程
在联邦政府的支助下（100万欧元/3年），选择荷兰、德国莱茵河下游国界线左右岸跨国堤圈42和跨国堤圈48（图10），德国和荷兰洪水风险工作组开展了相应的风险分析。
图10 莱茵河堤圈保护区范围
莱茵河下游跨境堤圈堤防风险分析研究分几个阶段进行。
（1）第一阶段为分析方法和计算流程的确定。项目启动后，通过对荷兰和德国常用方法分析综合，确定了洪水风险分析方法和计算流程：
1）数据收集处理，包括水文、编制区域的基础数据。
2）堤防溃坝风险概率分析，通过分析莱茵河下游左右岸堤防高度、土壤质地，确定各堤段洪水出险综合概率。
3）洪水分析计算。
4）洪水危险分析，确定淹没范围。
5）风险分析，利用洪水信息与人口、经济信息，分析得到每个情景的洪水损失，结合堤防出险概率，得到年均影响结果。
6）应对措施。
7）应对措施的成本效益分析。
（2）第二阶段分析莱茵河右岸48号堤圈洪水风险、莱茵河左岸42号堤圈洪水风险。莱茵河左岸42号堤圈从克桑滕至奈梅亨面积266.8km2，莱茵河右岸48号堤圈沿艾塞阿到杜斯堡，面积462.9km2。分析过程为4个步骤。
1）堤防失事概率分析。通过分析两个堤圈的莱茵河干堤堤防高度、土壤质地，确定洪水出险综合概率；然后进行洪水分析与洪水危险分析，确定淹没范围。两岸堤防防洪标准均为1250年一遇，考虑是水流水位、地质条件、堤防土质，对42号与48号堤圈堤防进行风险分析后，两国专家确定20个可能溃口点，每个堤圈10个，德国6个、荷兰4个，然后进行溃堤洪水风险分析，见图11。
图11 莱茵河堤圈风险分析——溃口分布示意图
2）洪水分析。在各溃口点，利用亚琛工业大学水利学院的洪水分析模型，建42号和48号堤圈保护区立二维洪水分析模型，对各堤防溃口情景方案进行洪水分析计算；同时，也对保护区内建防护堤的情景进行洪水分析计算，例如，莱茵河洪水洪峰流量为16000m3/s，德国境内左堤溃口，洪水影响了的莱茵河左岸42号堤圈的德国、荷兰区域，假定荷兰在德荷边境建防护堤，分析计算洪水影响情况，见图12。
3）洪水影响分析。利用洪水情景分析结果，结合保护区内社会经济数据，分析不同溃决情景的影响，分析洪水对经济的潜在危害以及受洪水影响的人口（包括需避险转移的人员），并对其进行对比分析，见图13。
为了减轻洪水影响后果，可在洪泛平原内进行防洪工程建设，由于莱茵河防洪标准很高，对洪泛区的工程建设投资需要进行投资效益分析。例如，当堤圈范围内无防护工程时，洪水淹没范围较大，影响了德国和荷兰的地形较低地区；为应对上述洪水对荷兰的影响，荷兰有可能在边境处修建拦洪隔堤。根据洪水分析成果，对溃堤洪水进行综合概率分析，将成灾后果均分到每年中，得到年均损失。堤防在Bramsacker处溃口，单次损失为最大，达到39.80亿欧元，但结合堤防出现概率，堤防在Niedermörmter溃口的概率为540年一遇，按概率估算的年均损失最大，为476万欧元/年，而在Bramsacker处溃口，由于堤防溃决的概率为1100年一遇，按概率估算的年均损失为362万欧元/年。
图12 德国—荷兰跨境堤圈洪水淹没范围图
图13 德国—荷兰跨境堤圈洪水影响分析示意图
4）成本效益分析。在上述影响分析基础上，对洪水风险和防洪工程建设维护费用进行成本效益分析，见图14～图16。
图14 德国—荷兰跨境堤圈洪水淹没范围对比图
图15 洪水风险分析示意图
图16 成本效益分析示意图
3.3 洪水风险图在自然灾害保险中应用
1994年，德国启动自然灾害保险业务，针对房屋遭受洪水、暴雨、雷击、风浪和地震等影响，对房屋进行自然灾害保险，投保率由2002年的9%增长到2013年的35%。
按洪水风险程度，德国将受洪水影响地区分为4个危险种类（GK）：GK4，即10年一遇洪水影响范围，危险等级最高的区域；GK3，即10～50年一遇洪水影响范围；GK2，即50～200年一遇洪水影响范围；GK1，即大于200年一遇洪水影响范围。在确定4类危险区域时，综合利用了各联邦州2013年年底编制的洪水风险图成果。
德国保险业协会开发了洪水分区与查询系统（Zonierungssystemfür Überschwemmung，Rückstauund Starkrege，ZÜRS），ZÜRS系统利用遥感、地理信息系统技术德国环保部提供的基础地理数据、精确到房屋门牌号码的居民区地址数据、水文数据与洪水风险图成果，可以查询、分析甚至评估居民区与厂矿企业的洪水风险。2001年，ZÜRS的初步版本已经完成，多年来ZÜRS得到了进一步发展和定期更新：共有超过2100万的地址坐标被输入系统，所有省份200多个洪水管理部门水文数据与洪水风险图成果和约20万km河段集成到系统中。
自1994年开始，德国引入洪涝灾害险，作为传统的房屋保险的一个补充险种。2013年大洪水后，德国政府决定大力推动民众自愿加入自然灾害保险，但政府不提供保险补贴。2013年民意测验表明，全德约35%家庭认同该险种，购买了该保险，约1%～2%家庭认同该险种但由于费率高而不投保，其他人认为可不投保。
3.4 法律法规建设
法律上，德国虽有单独的防洪法，但在防洪工程规划建设、防洪管理、洪水预警预报、抗洪抢险组织，以及灾后救济等，都有相应的法律规定及相关执行部门，各部门依法行事，各司其职。德国联邦政府有关于水的法律法规，各州政府还有自己的水利法，但各州政府有责任有义务贯彻联邦政府的法律。严格的法律体系保证了各项工作的正常开展。这包括规定洪泛平原内的任何新建建筑都要经过洪水管理机构的严格审批，而且基本上不会被审批通过；德国联邦水道法对侵占水域进行开发提出了明确的防洪要求，制定了监控措施，以免因为节省开支而埋下洪灾隐患，例如，当新建基础设施可能导致水位提高，则需要采取措施消除影响，使水位保持不变。
3.5 风险图的编制和发布
根据欧盟指令（2007），德国对全国几乎所有的河流都编制了洪水风险图，并在专门的网站（http：//www.floodmap.net/）上进行公布。同时每6年更新一次风险图。在政府公布的洪水风险区内，有严格的土地使用限制和相应的洪水防御预案。
德国各联邦州负责编制管辖范围内的洪水危险图与洪水风险图，并负责成果的公开发布，如黑森州风险图成果查询网址为http：//www.hlug.de，http：//hwrm.hessen.de。