鄭州特大暴雨啟示：高密度城市如何應(yīng)對暴雨洪澇
發(fā)布日期：2021-07-30 點(diǎn)擊：482
我國暴雨洪水集中、洪澇災(zāi)害頻發(fā)，城市洪澇問題歷來是一個非常突出的問題。近20年，在全球氣候變化和城市化進(jìn)程加快背景下，“城市看海”現(xiàn)象連年發(fā)生，城市洪澇災(zāi)害問題日趨嚴(yán)重。2021年7月17日到22日，河南省出現(xiàn)了極端的特大暴雨，鄭州、新鄉(xiāng)等多個城市城區(qū)發(fā)生嚴(yán)重內(nèi)澇，聚焦社會廣泛關(guān)注。結(jié)合廣州“5·22”暴雨等其他主要城市暴雨洪澇成因?qū)Σ哐芯砍晒�，通過深入分析中國高密度城市暴雨洪澇主要特征、成因，探討提出高密度城市暴雨洪澇防治對策，為系統(tǒng)解決中國城市洪澇問題、提升洪澇防御能力和韌性提供新思路。
高密度城市暴雨洪澇防治能力現(xiàn)狀分析
1.高密度城市暴雨洪澇災(zāi)害主要特征
（1）損失大
對于人口密度、GDP高的城市地區(qū)，一旦發(fā)生暴雨洪澇災(zāi)害，將造成人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失、城市基礎(chǔ)設(shè)施受損以及系列次生災(zāi)害。如北京2012年“7·21”、廣州2020年“5·22”和鄭州2021年特大暴雨，均造成了重大人員傷亡及財產(chǎn)損失，受到全社會的廣泛關(guān)注。
（2）突發(fā)性強(qiáng)
城市地區(qū)下墊面情況復(fù)雜，在下墊面動力和熱力作用共同影響下，易出現(xiàn)局部范圍突發(fā)性的強(qiáng)對流天氣，引發(fā)短歷時強(qiáng)降雨。這類突發(fā)性暴雨具有前期征兆不明顯、影響系統(tǒng)復(fù)雜、預(yù)報難度大的特點(diǎn)。如廣州2017年“5·7”暴雨，由于受到廣州北部山區(qū)“喇叭口”地形、暖濕氣流突然北上和城市“雨島效應(yīng)”等因素的綜合影響，在前期強(qiáng)降水信號征兆不明顯的情況下，發(fā)生了全市范圍大暴雨，多地出現(xiàn)城市內(nèi)澇、山體滑坡、洪水和泥石流等災(zāi)害。
（3）致災(zāi)快
城市化改變了地表天然的產(chǎn)匯流條件，天然調(diào)蓄水體銳減、不透水地面比例增加、天然匯水格局改變，導(dǎo)致地表產(chǎn)流量加大、匯流速度加快。以粵港澳大灣區(qū)高密度城市典型流域?yàn)槔c城市化前（1992年）相比，城市化后（2019年）流域出口斷面洪峰出現(xiàn)時間平均提前0.51小時。當(dāng)短歷時強(qiáng)降雨和城市化影響疊加，形成“脈沖式”暴雨洪水，致災(zāi)速度極快。以鄭州特大暴雨為例，鄭州京廣快速通道隧道由最大1小時降雨開始至完全淹沒僅1.5小時，致災(zāi)速度之快，令人猝不及防。
（4）洪澇交織
城市暴雨洪澇防御工程體系包括市政排水系統(tǒng)（又稱小排水系統(tǒng)）和水利排澇系統(tǒng)（又稱大排水系統(tǒng)）。小排水主要通過市政管網(wǎng)將城區(qū)較小匯水面積上較短歷時的雨水徑流排入城市內(nèi)河，大排水主要通過城市內(nèi)河將上游及兩岸管網(wǎng)匯集的區(qū)域雨水徑流排入外江。城市洪澇防御系統(tǒng)是一個有機(jī)整體，呈“流域樹”結(jié)構(gòu)，大排水構(gòu)成樹干和枝杈，地面排水區(qū)為樹葉。暴雨徑流按“水往低處流”規(guī)律在“流域樹”運(yùn)動，洪澇無明顯界限，相互交織。北京、廣州等城市受區(qū)域降雨影響，上游山洪可順勢入城，疊加中下游城市暴雨內(nèi)澇，洪澇交織特點(diǎn)更加突出，加劇了城市洪澇的復(fù)雜性。
因此，城市洪澇災(zāi)害損失大、致災(zāi)快、突發(fā)性強(qiáng)及洪澇交織的特點(diǎn)，為城市洪澇預(yù)報、預(yù)警及治理帶來巨大挑戰(zhàn)。
2.高密度城市暴雨洪澇災(zāi)害成因分析
（1）超標(biāo)準(zhǔn)降雨是城市洪澇災(zāi)害的主要成因
我國城市內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)偏低。如武漢內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇～20年一遇；鄭州大部分河道治澇標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇～10年一遇；廣州內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇～50年一遇。近年國內(nèi)城市暴雨頻率高、強(qiáng)度大、歷時短、范圍集中的特點(diǎn)越發(fā)凸顯，遭遇超標(biāo)準(zhǔn)降雨的機(jī)率提高。如2012年北京“7·21”最大24h降雨量局部區(qū)域接近500年一遇；2016年7月武漢最大4h降雨量超過100年一遇；2020年廣州“5·22”最大1h和6h降雨量均超過100年一遇；2021年鄭州特大暴雨最大1h降雨量達(dá)到201.9mm，突破我國大陸小時降雨量歷史極值（198mm），鄭州國家觀測站最大日降雨量達(dá)624.1mm，接近該站年平均降雨量641mm，也就是說，相當(dāng)于一天下了將近一年的雨。以標(biāo)準(zhǔn)偏低的洪澇防御系統(tǒng)應(yīng)對極端暴雨洪水，必定力不勝任。因此，城市內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)偏低和城市極端暴雨是造成城市洪澇災(zāi)害的主要成因。
（2）快速城市化導(dǎo)致城市洪澇防御能力被動下降
城鎮(zhèn)化快速擴(kuò)張過程中，原有的農(nóng)田、綠地、水系（池塘、河道、湖泊）等透水、蓄水性強(qiáng)的“天然調(diào)蓄池”被占用、填平，被不透水的“硬底化”水泥地面所取代。據(jù)統(tǒng)計，廣州市從1990年到2016年，不透水面面積從421km2增加到了1812km2，增加了3倍以上；鄭州市從2000年到2021年，不透水面積從373km2增加到了1147km2，增加了2倍以上，另外鄭州古代至少有3個超級大的湖澤（西邊滎澤、東邊圃田澤、五里堡南仆射陂湖）發(fā)揮調(diào)蓄作用，隨著城市發(fā)展這些調(diào)蓄湖如今基本消失。城市化導(dǎo)致地表徑流系數(shù)加大，同量級的降雨產(chǎn)匯流時間縮短，流量顯著增加，洪峰形成加快，徑流峰型趨“尖瘦”化。珠江水利科學(xué)研究院統(tǒng)計了粵港澳大灣區(qū)15個高密度城市典型流域，與城市化前（1992年）相比，城市化后（2019年）流域最大3小時暴雨洪峰流量平均增加了41%。隨著城市繼續(xù)擴(kuò)張，原本標(biāo)準(zhǔn)偏低的城市洪澇防御系統(tǒng)能力將進(jìn)一步下降，加劇城市洪澇災(zāi)害。
（3）城市重大基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)未充分考慮自身洪澇風(fēng)險
城市基礎(chǔ)設(shè)施是城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)的生命線系統(tǒng)，一旦因洪澇而遭受損害，會在系統(tǒng)之間形成連鎖反應(yīng)，間接損失甚至超過直接損失。以廣州市地鐵13號線官湖站為例，應(yīng)按100年一遇標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，但其在選址及工程建設(shè)時，未充分論證其洪澇設(shè)防措施，防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低。2020年“5·22”暴雨期間發(fā)生倒灌，停運(yùn)2個月，直接經(jīng)濟(jì)損失約2億元。鄭州某醫(yī)院、重要供電設(shè)施防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，在2021年暴雨期間陷入癱瘓，導(dǎo)致大量先進(jìn)醫(yī)療設(shè)備損壞、大規(guī)模停水、停電。
（4）城市洪澇應(yīng)急管理能力不足
在災(zāi)害發(fā)生時，城市災(zāi)害應(yīng)急管理體系是最后一道防線。目前城市洪澇應(yīng)急管理仍存在明顯短板。首先，暴雨洪澇的監(jiān)測預(yù)報預(yù)警能力不足，特別是對極端暴雨的預(yù)報精度仍偏低，預(yù)警主要依靠大規(guī)模短信群發(fā)、網(wǎng)絡(luò)消息推送、電視廣播輪播等手段，未精準(zhǔn)明確風(fēng)險位置、發(fā)生時間和危險程度，對市民安全出行、人員避險轉(zhuǎn)移和防災(zāi)應(yīng)急搶險提供的支撐有限。其次，公共事件應(yīng)急預(yù)案可操作性差，且都是作為單獨(dú)的存在、聯(lián)動性差，特大災(zāi)害來臨時無法及時、有效采取措施，無法充分調(diào)動足夠的資源來解決危機(jī)。
高密度城市暴雨洪澇韌性防治對策研究
任何防洪排澇體系都有設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，極端超標(biāo)準(zhǔn)暴雨產(chǎn)生的災(zāi)害是不可避免。洪澇災(zāi)害不存在根治的說法，類似鄭州這樣的極端暴雨，放在全國任何一個城市，都是“看海”。未來城市暴雨洪澇防治不是杜絕“看�！�，而是采用新的治理理念，實(shí)現(xiàn)“防御體系有韌性、基礎(chǔ)設(shè)施有韌性、極端暴雨少損失”三大目標(biāo)。
1.提升城市防洪排澇工程體系防御能力和韌性
（1）提高城市防洪排澇工程體系的防御能力，減少“看海”現(xiàn)象
隨著中國的城市化快速發(fā)展，人口、經(jīng)濟(jì)逐漸向城市聚集。截至2020年，中國人口密度最大的10座城市總面積僅占全國的0.51%，而人口和國民生產(chǎn)總值占比分別達(dá)到8.96%和16.99%。高密度城市人口、經(jīng)濟(jì)高度聚集，其社會經(jīng)濟(jì)地位決定其淹不起、澇不得，必須高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，如深圳和廣州城市內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃從現(xiàn)狀20年一遇提升至100年一遇。同時應(yīng)充分科學(xué)論證防洪排澇基礎(chǔ)設(shè)施資金投入與防御能力提升的最佳經(jīng)濟(jì)效益比，確定科學(xué)合理的內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)。
（2）創(chuàng)新高密度城市暴雨洪澇治理理論，構(gòu)建多維城市洪澇防御工程體系，提高防御韌性
長期以來，小排水系統(tǒng)和大排水系統(tǒng)治理各自為政。小排水系統(tǒng)按照《室外排水設(shè)計規(guī)范》，以管網(wǎng)擴(kuò)容提標(biāo)為主要措施；大排水按照《治澇標(biāo)準(zhǔn)》，以河道擴(kuò)寬、堤防加高為主要措施；彼此之間銜接不緊密，忽略了小排水和大排水系統(tǒng)之間的系統(tǒng)性。
高度城鎮(zhèn)化背景下，提升城市洪澇防御能力受用地嚴(yán)重制約，河道擴(kuò)寬無空間，管網(wǎng)擴(kuò)容將嚴(yán)重影響城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)。按傳統(tǒng)洪澇分治的治理模式，城市內(nèi)河提標(biāo)只能通過加高堤防解決，一則嚴(yán)重影響城市風(fēng)貌，二則壅高河道水位不利市政管網(wǎng)排水，三則防治手段單一，遭遇超標(biāo)準(zhǔn)暴雨洪澇時極有可能整體失效。
傳統(tǒng)城市洪澇治理模式難以適應(yīng)新時期的高密度城市洪澇治理需求，須基于流域系統(tǒng)整體觀，以流域?yàn)閱卧�，運(yùn)用“統(tǒng)一目標(biāo)、統(tǒng)一規(guī)劃、多維共治、系統(tǒng)優(yōu)化”的高密度城市暴雨洪澇治理規(guī)劃設(shè)計方法：
以流域相同頻率設(shè)計暴雨條件下城市內(nèi)河堤防保安全、地面積水不成災(zāi)作為城市洪澇治理的共同目標(biāo)；小排水系統(tǒng)和大排水系統(tǒng)同步一體化規(guī)劃，以避免各自為政導(dǎo)致的邊界條件不銜接和工程規(guī)模不協(xié)調(diào)；在整個內(nèi)河流域尺度充分挖潛治理空間和蓄排潛力，采用蓄排結(jié)合的多元措施、布局若干分散工程（如水庫挖潛、利用下凹式廣場和濕地公園、建設(shè)分散式雨水調(diào)蓄池、疏通河道、建設(shè)排澇泵站、構(gòu)建路面行洪通道、建設(shè)深層隧道等），聯(lián)動累加、形成合力，構(gòu)建流域多維共治體系，共同消納流域暴雨徑流；通過流域洪澇耦合模型，對多維體系工程布局下的城市洪澇過程精細(xì)化模擬，系統(tǒng)優(yōu)化工程布局及措施，確保各維度分散工程的聯(lián)動累加效應(yīng)最優(yōu)化。
通過構(gòu)建韌性城市洪澇防御工程體系，實(shí)現(xiàn)“雞蛋裝在一個籃子里”向“雞蛋裝在多個籃子里”轉(zhuǎn)變，避免超標(biāo)準(zhǔn)暴雨洪水唯一依靠堤防的對抗性脆性防御。
2.提高城市重大基礎(chǔ)設(shè)施洪澇防御能力和韌性
（1）提高重大基礎(chǔ)設(shè)施防御能力
提高重要市政基礎(chǔ)設(shè)施（如自來水廠、電廠、變電站等）、重要交通設(shè)施（如火車站、飛機(jī)場、地鐵站等）等重要基礎(chǔ)設(shè)施的防御能力。建議其設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)不低于城市洪澇設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，并制定獨(dú)立的應(yīng)急預(yù)案。
（2）強(qiáng)化部門協(xié)同治理
城市洪澇是系統(tǒng)病，包括防御體系和被保護(hù)對象兩個方面，涉及水務(wù)、交通、住建、規(guī)自、供電等多部門，城市洪澇治理必須是多元主體，需統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、明確責(zé)任、各司其職，確保防御體系和被保護(hù)對象之間的協(xié)調(diào)。以廣州市為例，水務(wù)部門負(fù)責(zé)河道、水庫范圍內(nèi)防洪排澇能力建設(shè)，交通部門負(fù)責(zé)道路、涵隧、橋梁等區(qū)域防洪排澇能力建設(shè)；住建部門負(fù)責(zé)地下停車場、地下通道、大型地下商場等地下空間的防洪排澇能力建設(shè)；規(guī)自部門負(fù)責(zé)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)域的防洪排澇能力建設(shè)；供電部門負(fù)責(zé)供電設(shè)施防洪排澇能力建設(shè)。通過防御體系“全局戰(zhàn)場”和被保護(hù)對象“局部戰(zhàn)場”的有機(jī)結(jié)合，才能實(shí)現(xiàn)城市洪澇標(biāo)本兼治。
（3）把洪澇安全作為城市開發(fā)建設(shè)的剛性約束，依法確保城市重要基礎(chǔ)設(shè)施的防御能力
豐富“以水定城”的內(nèi)涵，在水資源剛性約束的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化洪澇管理法規(guī)建設(shè)，杜絕城市開發(fā)進(jìn)程中時常出現(xiàn)的擠占現(xiàn)有河道和水務(wù)設(shè)施空間的現(xiàn)象，實(shí)施城市重要基礎(chǔ)設(shè)施洪澇安全評估。目前廣州市已經(jīng)在全國率先實(shí)施《廣州市城市開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目海綿城市建設(shè)—洪澇安全評估技術(shù)指引（試行）》，明確重要基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目控制性詳細(xì)規(guī)劃階段必須開展洪澇安全評估，嚴(yán)控河湖水域藍(lán)線、明確片區(qū)重要基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)豎向高程及設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，充分落實(shí)海綿城市、防洪排澇相關(guān)規(guī)劃及自身洪澇安全措施，從城市規(guī)劃階段落實(shí)“源頭”洪澇安全管控，以有效提高城市基礎(chǔ)設(shè)施洪澇防御韌性。
3.提高超標(biāo)準(zhǔn)暴雨應(yīng)急管理能力
超標(biāo)準(zhǔn)暴雨引起洪澇災(zāi)害是不可避免的，政府、社會應(yīng)急管理能力是超標(biāo)準(zhǔn)極端暴雨條件下減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失的關(guān)鍵要素。
（1）加強(qiáng)“四預(yù)”（預(yù)報、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案）體系建設(shè)，加強(qiáng)會商研判，以提升超標(biāo)準(zhǔn)暴雨應(yīng)急管理能力
①預(yù)報：在基于新一代天氣雷達(dá)的強(qiáng)降雨監(jiān)測預(yù)報基礎(chǔ)上，建設(shè)城市暴雨洪澇全過程、全要素監(jiān)測網(wǎng)，運(yùn)用城市洪澇快速模擬技術(shù)，實(shí)時動態(tài)預(yù)測預(yù)報水淹位置、范圍和過程，實(shí)現(xiàn)洪澇風(fēng)險早期識別，合理指導(dǎo)人員轉(zhuǎn)移、搶險布防、交通管制。
②預(yù)警：完善城市洪澇災(zāi)害預(yù)警發(fā)布機(jī)制，做好預(yù)警發(fā)布工作，針對不同用戶、不同場景、不同需求進(jìn)行“實(shí)時響應(yīng)、精準(zhǔn)定位、風(fēng)險分級”精準(zhǔn)靶向預(yù)警，確保能夠及時向責(zé)任人和受影響群眾發(fā)布預(yù)警信息，及時啟動避險轉(zhuǎn)移、交通管制等。針對重大災(zāi)害性天氣過程，滾動預(yù)測預(yù)報，及時發(fā)布預(yù)警，特別是要做好短臨預(yù)報預(yù)警，確保預(yù)警信息到村、到社區(qū)、到戶、到人。組織滾動聯(lián)合會商，發(fā)揮氣象、水利、自然資源等部門專業(yè)優(yōu)勢，精準(zhǔn)研判風(fēng)險，周密部署防范。
③預(yù)演：在城市暴雨洪澇應(yīng)對過程中，運(yùn)用數(shù)字化、智慧化手段，對氣象預(yù)報—洪澇預(yù)報—水工程調(diào)度—預(yù)警信息發(fā)布—多部門應(yīng)急聯(lián)動等洪澇應(yīng)急響應(yīng)全過程進(jìn)行模擬預(yù)演，為政府各部門應(yīng)急聯(lián)動、協(xié)同搶險救災(zāi)提供科學(xué)決策支持。
④預(yù)案：除了各級政府現(xiàn)行的防汛預(yù)案，需要重視超標(biāo)準(zhǔn)洪澇防御預(yù)案、城市重大基礎(chǔ)設(shè)施洪澇防御專項(xiàng)預(yù)案。建立“政府統(tǒng)籌，應(yīng)急主導(dǎo)，部門聯(lián)動”的城市洪澇應(yīng)急管理機(jī)制，強(qiáng)化洪澇風(fēng)險隱患摸查及洪澇風(fēng)險圖在預(yù)案中的應(yīng)用，針對城市更新情況及時修編洪澇風(fēng)險圖和預(yù)案，突出預(yù)案的實(shí)用性與可操作性。
（2）強(qiáng)化洪澇科普，提升公眾應(yīng)急避險能力
當(dāng)前技術(shù)水平條件下，短臨暴雨預(yù)報、洪澇預(yù)報還存在誤報和漏報，因此，在面臨極端天氣條件時，公眾的洪澇災(zāi)害風(fēng)險意識和自救能力極其重要。利用洪澇風(fēng)險圖向社會公布、線上線下普及暴雨洪澇風(fēng)險源及避險常識、科普基地教育等措施，加強(qiáng)對公眾的洪澇災(zāi)害應(yīng)急避險培訓(xùn)，提高群眾的防災(zāi)減災(zāi)意識，科學(xué)指導(dǎo)群眾學(xué)會正確的自保方式，增強(qiáng)危險狀態(tài)下的自救能力、互助能力和理智行為能力，提高惡劣環(huán)境下公眾自身對洪澇災(zāi)害的適應(yīng)性。
