荷蘭阿姆斯特丹洪澇風險管控策略及啟示

王 君 張曉昕 魏保義 WANG Jun,ZHANG Xiaoxin,WEI Baoyi

城市洪澇災害已經成為困擾世界各國的主要難題之一。隨著氣候變化所導致的問題逐漸顯現以及城鎮化持續發展，暴雨等極端氣象事件頻發，城市的自然屬性弱化、不透水面積增加，同時人口和社會財富越來越向城市聚集。在這些因素的共同作用下，城市洪澇問題日益凸顯。我國降雨時空分布不均，汛期暴雨頻發，每年都有多地發生不同程度的洪澇災情，對人民生命財產安全和社會持續發展造成嚴重威脅。據統計，2018年全國31個省（自治區、直轄市）共發生171次洪澇事件[1]，并呈現出“北增南減”的趨勢，直接經濟損失逾1 000萬元[2]。受全球變暖和城鎮化快速發展影響，未來我國多地區強降水和洪澇等極端事件趨于增多，城市洪澇風險將可能進一步加大[3]。

城市洪澇災害是一種自然災害，不能被徹底消除，但可以通過采取一系列工程和非工程措施、構建防御體系來減控其風險。我國各級國土空間規劃編制均要求充分評估洪澇風險并制定有效防災減災策略，包括提出規劃目標、規劃要求和具體應對措施，并明確重大項目的布局和時序安排等。同時，相關主管部門還會編制城市防洪防澇專項規劃。世界上許多發達國家和地區較早地開展了城市洪澇防治研究和實踐，近年來對未來氣候變化和人類活動對洪澇災害風險的影響和應對也開展了廣泛研究。因此，分析和總結國外應對洪澇風險的經驗和理念，可以為我國城市洪澇風險應對和防御提供有益借鑒。荷蘭有低洼之國之稱，其首都阿姆斯特丹平均海拔低于海平面約2 m。這座城市從無到有的形成以及從小到大的發展，均依賴對不同成因洪澇災害的有效防御。阿姆斯特丹洪澇風險管控的先進經驗值得我們研究和借鑒。

1 阿姆斯特丹概況

阿姆斯特丹是荷蘭的首都，也是荷蘭最大的城市。它位于荷蘭西北部、艾瑟爾湖南岸，通過北海運河與北海相通（見圖1）。總面積約219 km2（其中陸地面積165 km2，占75%；水域面積54 km2，占25%），屬低洼之地，絕大部分地面高程低于海平面。受北大西洋灣流影響，阿姆斯特丹屬溫帶海洋性氣候，全年溫和潮濕，多年平均降水量約760 mm，降水年內分布較為均勻，略集中于7—12月，每年平均降水日數為182 d，以小雨和陣雨居多，但近年來極端暴雨事件明顯增多。

圖1 阿姆斯特丹位置示意及水系圖Fig.1 River systems in Amsterdam

阿姆斯特丹是荷蘭最大的工業城市和經濟中心，主要產業包括商業服務、國際貿易、運輸、金融和旅游等。阿姆斯特丹港為荷蘭第2大港口，按吞吐量排序為歐洲第4大港口，是重要的現代化國際物流中心。2018年阿姆斯特丹總人口達到87萬人，人口密度為3 854人/km2。在經濟學人智庫（The Economist Intelligence Unit）發布的《2017年城市安全度調查報告》中，阿姆斯特丹被評為歐洲最安全的城市，其中阿姆斯特丹在反映基礎設施安全（含自然災害防御）的指標中位列世界第6。堅實而完備的洪澇風險管控體系為阿姆斯特丹居民的生命和財產安全提供了有效保障。

2 阿姆斯特丹城市形成與發展

從今天的地圖上看，阿姆斯特丹位于艾瑟爾湖西南岸，大大小小共計165條人工開鑿或修整的河道在這里編織交匯。而在數百年之前，這里尚為一片汪洋與沼澤，土地僅為散布的沙洲小島。

歷史上，艾瑟爾湖原是一處海灣，稱南海或須德海（見圖2）。阿姆斯特丹所在地原為沿海灘涂，最早的定居者首先要考慮的是如何排除水患、開辟可供生產和生活的陸地。大約在12世紀前后，一些漁民順流而下，定居在這片低洼之地的北部，并將這里命名為Aemestelle（古荷蘭語，意為水多之地），將定居地東側由南向北入南海的河流命名為阿姆斯特爾河（Amstel River，見圖1）。為防止河流泛濫，早期定居者廣筑堤防，后又在阿姆斯特爾河入海口處建造大壩，并將定居地改為與大壩同名，即阿姆斯特丹（Amsterdam）。在隨后的數百年中，阿姆斯特爾河經歷多次改造和整治。1936年，因阿姆斯特爾河入海口淤積嚴重，遂將入海口處填平，自此阿姆斯特爾河止于阿姆斯特丹市內的鑄幣廣場，通過地下管道排入IJ灣（IJ是古荷蘭語，意為水，見圖1）。

圖2 荷蘭古今地理地形對比Fig.2 The Netherlands in 1300 and today

早期定居者采用“化零為整”的策略，通過筑堤圍海、開挖運河并借助風車排水，在沼澤灘涂上造出一塊塊可供開發建設的陸地，由此形成了密布而復雜的運河網絡。地圖上引人注目的4條同心半圓形運河就是其中的重要部分（見圖3）。環狀運河的修建起于黃金時代的17世紀，由內向外依次為辛格運河（Singel）、紳士運河（Herengracht）、皇帝運河（Keizersgracht）和王子運河（Prinsengracht）。環形運河之間通過徑向渠道連通，總體呈蛛網狀。辛厄爾運河（Singelgracht）修建于19世紀，具有防御功能，是當時阿姆斯特丹城的外邊界。這些環狀運河寬約25 m，總長約14 km，環繞出約160 hm2的老城區。環狀運河通過將兩岸積水順暢地導引入IJ灣（即排入南海），使城市能夠進一步向既有開發邊界外擴張[4]93-94。除了排水，運河還具有運輸的功能，由此形成倉儲、集市、手工業與商人住宅沿環形運河由內向外布置的格局。早期的城市規劃建設還體現出先進的空間理念，從圖3中可以看出，在環形運河的設計中，于相鄰兩條運河之間劃分了居住區，并規定這些條狀土地上只有一半可建造房屋（即圖3中棕色區域），因此建筑背向運河一側建成整齊的花園。此外，早期城市管理者開創性地在運河兩岸廣植樹木進行綠化建設。如今，這郁郁蔥蔥、沿岸不乏古跡的環狀運河已經成為阿姆斯特丹的符號，并于2010年被列入世界文化遺產名錄。

圖3 阿姆斯特丹的運河Fig.3 Canals in Amsterdam

除此之外，還有兩條重要的運河，即北海運河和阿姆斯特丹—萊茵運河。為縮短遠洋船只航行到達阿姆斯特丹港的距離，于1865—1876年修建北海運河，全長約25 km，寬約235 m，為阿姆斯特丹提供到達海上的最短路線；而為使船只能夠直抵萊茵河，又于1931—1952年修建了連接阿姆斯特丹港與瓦爾河（萊茵河分支）的阿姆斯特丹—萊茵運河（Amsterdam-Rijnkanaal），全長72 km，寬100—120 m。北海運河與阿姆斯特丹—萊茵運河在IJ灣處相接。北海運河的開通是阿姆斯特丹走向現代化的起點。隨后在諸多有利因素的推動下，19世紀和20世紀初期，城市規模迅速擴展，僅1850—1920年間，人口就增加了2倍。

錯綜復雜的運河網絡是早期有意識的城市規劃的結果，而反過來又為后期城市規劃和擴張提供了基本結構、分界和圖底。阿姆斯特丹現有165條運河，總體呈現出以老城區為核心的半圓形環狀及放射狀網絡形態（見圖1）。運河總長約100 km，平均深度2.6 m，設有14座閘和1 281座橋等附屬設施。城市空間區劃依托運河網絡，以環狀放射網格的形態向外鋪開，并形成半圓形環狀加放射狀的主要道路系統[4]94。

3 阿姆斯特丹的洪澇風險及應對措施

阿姆斯特丹面臨的洪澇風險主要有3個來源：海潮、河流泛濫、暴雨內澇。因地勢低洼，阿姆斯特丹易受到來自北海和南海（今已變成艾瑟爾湖）的海潮侵襲，同時面臨阿姆斯特爾河、阿姆斯特丹—萊茵運河（受萊茵河洪水影響）等河流泛濫的風險，而遇極端暴雨事件又極易發生內澇。荷蘭《水法》（2009年修訂）綜合考慮海潮、河流泛濫等多種災害成因，基于成本—效益分析對全國不同地區的防洪標準作出明確規定，阿姆斯特丹港及北海運河沿岸所在地區設防標準為1 250年一遇，阿姆斯特丹其余地區因人口稠密、建筑及產業密集，設防標準為萬年一遇。經過持續數百年的努力，阿姆斯特丹及周邊地區現已形成有效的洪澇災害防控體系，根據最新的洪水風險評估，現有堤防系統基本達到防洪標準[5-6]。然而，隨著社會和環境的變化發展，洪澇風險呈現增大的跡象和趨勢，現有的體系將不足以應對未來的風險[7]21，28。一方面，已初露端倪的全球性氣候變化，將造成海平面上升、極端暴雨事件增強增多；另一方面，泥炭土開采等人類活動造成嚴重且不均勻的地面沉降，這無疑在增大洪澇風險的同時又加大應對災害的難度。對此，荷蘭已經開展了相關研究并制定了初步應對策略。

3.1 整體布局，防控海潮侵襲

20世紀初期以前，阿姆斯特丹東北側瀕臨南海，南海向北延伸與北海相通（見圖4a）。這使得阿姆斯特丹與南海周邊的村莊長期受到潮汐洪水的威脅。僅1717年的“圣誕節大洪水”就導致數千人死亡，包括阿姆斯特丹在內的多個城市受災。頻繁的海潮侵襲催生了封堵潮汐通道的設想，然而限于當時的技術水平和經濟條件，加之來自航海事業和漁業的反對，這一設想并未實現。直到1913年，“封鎖”南海的決議才被正式通過，而第一次世界大戰的爆發又延緩了計劃的實施，隨后而來的1916年特大洪水，終于促成整個區域的格局與防洪體系的徹底改變[8]。

1916年的特大洪水致多處南海大堤被摧毀，大面積區域被淹，房屋損毀無數，16人失去生命。受此影響，南海計劃（又稱須德海計劃）于1918年正式開始實施。整個計劃包含兩大部分：建造攔海大壩和圍田造地。為封堵潮汐通道，首先修建了從恩克赫伊森鎮到萊利斯塔德鎮的阿夫魯戴克（Afsluitdijk）攔海大壩（見圖4b）。隨后，疏挖南海形成艾瑟爾湖，湖水位可通過工程措施進行調節。經過入湖淡水河流的反復沖刷，艾瑟爾湖如今已經完全變成淡水湖。南海計劃的第2部分即圍田造地。原計劃開展5個圍墾工程，實際實施了4個，并修建了分隔壩——豪特里布（Houtribdijk）大堤，形成新的交通道路（見圖4b）。整個工程從1920年起歷時55年完成，建成后的阿夫魯戴克大壩長約32 km，跨越多個潮汐通道，使荷蘭的海岸線縮短數百公里。

來自西側北海的風險則相對復雜。首先，潮汐引發海水倒灌進入北海運河并能上溯較長距離。這將造成河道水位上漲，并可能產生頂托作用。其次，因阿姆斯特丹—萊茵運河與北海之間為大片低洼之地，一旦北海運河發生漫溢，將有大面積區域存在淹沒風險。對此，荷蘭陸續修建了多座堤防工事，逐漸形成完整的堤防系統。目前，沿北海東岸、艾瑟爾湖周邊均建造了連續的堤防體系；北海運河入海口處建有斯普伊水閘，配套設有歐洲最大的泵站，以確保北海運河的來水可以排入北海。

然而，全球變暖將直接導致海平面上升，阿姆斯特丹所在地區地勢低洼，對海平面上升尤其敏感。據預測，到2050年，受北極冰蓋加速融化的影響，荷蘭周邊海域海平面將有明顯的上升。而到2100年，如果《巴黎協定》能夠實現（即控制全球溫升較工業化前水平不超過2℃），荷蘭周邊海域海平面將上升1—2 m；在更極端（不采取氣候變化緩解措施）的情景下，全球平均溫升將達到4℃，荷蘭周邊海域海平面將上升2—3 m[7]21。為應對瓦登海（艾瑟爾湖與北海之間的海域，見圖4b）海平面的上升，荷蘭初步制定的策略是，進一步加固現有防洪工程體系，確保在2050年之前可控制艾瑟爾湖冬季平均水位不升高；2050年之后，將允許湖水位上升30 cm；但關于海平面迅速上升的影響及進一步的應對策略目前仍在研究中。

圖4 南海計劃實施前后對比Fig.4 The Netherlands before and after the Zuiderzee Works

3.2 系統評估，防范河流泛濫

阿姆斯特丹所在地區地勢平坦且無大河穿流，因而受河流泛濫的影響相對較小。雖然在圍海造地的過程中阿姆斯特丹形成了縱橫交錯的運河系統（見圖1，圖3），但這些運河大部分為圍墾地的排水渠道，不承接上游來水，因而不易發生洪水。有泛濫風險的河流主要是阿姆斯特爾河和阿姆斯特丹—萊茵運河。前者經過數百年的疏浚改造，已幾乎成為一條半人工河道，沿途匯集了多條運河及天然河流。而阿姆斯特丹—萊茵運河與萊茵河溝通，一旦萊茵河發生特大洪水甚至決堤，影響可能會直接傳遞至阿姆斯特丹東南部地區。為防止河流泛濫引發災害，沿阿姆斯特爾河和阿姆斯特丹—萊茵運河均建有連續的堤防體系，針對萊茵河還有更復雜和全面的防洪體系。

萊茵河是西歐第一大河，由東南向西北流經多個國家后于荷蘭的鹿特丹入北海。歷史上萊茵河洪水頻發。近幾十年來，流域內氣候呈現冬季氣溫升高、降雨增多等變化趨勢，相應地，洪水事件的頻率和強度也在增加。特別是1993年和1995年發生的兩次特大洪水，直接促使洪水標準的重新修訂，調整后的1 250年一遇設計洪峰流量增加了近7%[9]104。受氣候變化影響，未來萊茵河將可能從融雪—降雨混合補給轉變為完全由降雨補給，而極端事件的頻率和強度將進一步增加[9]102-104。為應對不斷增大的洪水風險，荷蘭制定了“還地于河”（Room for River）等策略，因項目的具體實施不涉及阿姆斯特丹及其境內河流，在此不詳細展開。

3.3 灰綠結合，應對暴雨內澇

因阿姆斯特丹地勢低洼，加上城市開發建設導致下墊面高度硬化，極端暴雨還極易引發大規模內澇[10]。近年來，暴雨事件的頻率和強度均呈增加趨勢。對2003—2016年的降雨分析顯示，50年一遇以上的暴雨事件明顯增多[7]21-22。然而現有的排水系統尚不足以應對某些極端暴雨事件。例如2014年7月28日阿姆斯特丹遭遇特大暴雨，幾個小時內降雨量達到90 mm，道路、房屋被淹，交通陷入癱瘓，損失嚴重。而2011年7月2日發生在地理氣候條件相似的哥本哈根的極端暴雨事件（2 h內降雨量達到150 mm，造成10億歐元損失），則給阿姆斯特丹以長期且深刻的警示。

考慮到未來極端天氣事件的頻率和強度將進一步增加，阿姆斯特丹制定了灰色基礎設施與綠色基礎設施相結合、工程措施與非工程措施相結合的城市內澇應對策略[7]19。灰色基礎設施指傳統的市政基礎設施，包括排水管網、河道、泵站等。綠色基礎設施指基于生態理念和自然過程，通過收集和利用雨水、加強地表入滲等實現減少地表徑流的一系列措施。

（1）灰色基礎設施體系：利用基礎設施體系防止城市內澇的發生。基礎設施體系包括現代化的排水管道系統、排水泵站以及提供了排水通道和出路的運河網等。

（2）綠色基礎設施體系：通過優化城市空間形態、發展綠色基礎設施降低城市內澇的影響。這項策略通過建設“‘耐雨’城市”（Amsterdam Rainproof）來具體實施。“耐雨”城市計劃由阿姆斯特丹官方發起，由荷蘭唯一的水務公司Waternet執行，鼓勵全民參與。“耐雨”是形容好像給城市穿上了雨衣，即便遭遇暴雨（一定強度內的），也能夠保持城市的正常運行而不產生較大損失。具體來說，是通過優化城市空間設計，使雨水就地蓄滯或消納，在減小內澇風險的同時還能對“免費”的雨水加以利用。這項策略與我國所提倡的海綿城市理念具有相似性。

（3）非工程措施：通過危機管理減小城市內澇的影響，如改進監測和預警系統、制定撤離方案等。

上述“耐雨”城市理念的提出，主要是為應對頻率和強度均呈增加趨勢的極端暴雨事件[11]2-3。荷蘭雨水管道的設計標準一般是兩年一遇（降雨量20 mm/h）。阿姆斯特丹現有的排水管道系統中，老城區及少量周邊地區因建成較早為合流制系統，但1950年之后開發建設的其他地區基本采用分流制，全市分流制的比例達75%。然而限于阿姆斯特丹的地理地質條件（土壤以泥炭土為主），已幾乎沒有地下空間可進行管道系統的升級，且實施難度巨大[12]653。因此，從優化城市空間、增強下滲能力和蓄滯能力的角度，阿姆斯特丹提出建設“耐雨”型城市，從細微之處有針對性地解決積水問題、提高城市應對極端暴雨事件的能力。

阿姆斯特丹建設“耐雨”城市的目標是，能夠應對百年一遇（小時降雨量60 mm[12]656）的極端暴雨，確保房屋和重要基礎設施不受損壞。發生20 mm/h（兩年一遇）以下降雨時，按照荷蘭雨水管道的設計標準可全部由地下排水管道排出；發生20 mm/h以上降雨時，過量雨水將臨時儲存在公共和私人空間中（屋頂、花園等），之后再進行利用或緩慢排除。建設“耐雨”城市需要所有居民和單位機構的參與，因為每個人都可以做出貢獻，也因為每滴雨水都可能產生影響。具體可采取的措施見表1。

表1 “耐雨”城市措施舉例Tab.1 Measures for a rainproof city

有關機構模擬和分析了發生2 h降雨量120 mm的暴雨時阿姆斯特丹的積水情況，又根據淹沒風險和淹沒對象確定了瓶頸區（bottlenecks），并將之分為“極度迫切”“非常迫切”和“迫切”需要處理3類（見圖5）。“極度迫切”和“非常迫切”的瓶頸區多分布在老城區及其周邊，這些正是以合流制為主且難以通過升級地下排水管道來應對洪澇風險的地區。基于上述分析，阿姆斯特丹目前已設計并實施100余處“耐雨”城市措施。

圖5 發生2 h 120 mm降水時積水點模擬結果及瓶頸區分析Fig.5 Bottlenecks modeling with a 2-hour 120 mm storm event

4 總結及啟示

洪澇災害防御貫穿了阿姆斯特丹城市建設和發展的全過程。通過對不同成因的洪澇災害風險采取有針對性的措施，阿姆斯特丹發生洪澇災害的可能性和災害強度均顯著降低。受氣候變化和人類活動影響，未來洪澇災害風險將可能進一步增大，且防御難度也將增大，對此荷蘭已經開展了廣泛研究并制定了初步應對策略。受地理位置及地形地貌等的影響，我國洪澇災害頻發。經過數十年的發展和積累，我國大部分地區已逐漸建立起相關基礎設施體系，并采取工程與非工程措施相結合的策略應對洪澇災害。近年來，我國積極踐行生態文明理念，注重在城市規劃設計中融入洪澇風險管控，通過推進綠色發展和采用新技術，進一步加強城市洪澇風險防御能力。從阿姆斯特丹的案例中，可以總結出以下經驗。

4.1 識別風險來源，從整體把控防洪防澇布局

阿姆斯特丹能夠防御海潮洪水風險的一個重要原因，在于對風險源的準確識別和對防洪體系的整體布局。洪水與其他自然災害（如火山爆發、山體滑坡）不同，其產生和發展具有很強的系統性，不能依靠局部的防御，且一旦爆發，影響將是大范圍和嚴重的。因此，從根本上找到風險產生的源頭，并從整體進行布局，構建系統的防御體系，而不局限于關注當前的防護對象，在洪水風險應對中是十分重要的。

4.2 推進綠色發展理念，將橫向排除與縱向消納相結合

荷蘭早期投入大量資金用于灰色基礎設施建設，為包括阿姆斯特丹在內的主要城市開展洪澇防治構建了堅實的基礎。最新的評估表明，阿姆斯特丹現有排水系統不足以應對某些極端暴雨事件，而受地質地理條件限制，又難以通過升級地下排水管道系統來解決洪澇問題。對此，阿姆斯特丹采取將雨水的橫向排除與縱向消納和利用相結合的策略。發展綠色基礎設施，不僅能進一步降低洪澇風險，還可獲得長久的綜合效益[11]6。阿姆斯特丹的“耐雨”城市計劃與我國的海綿城市理念具有相通性，是從優化城市空間的角度，有針對性地布局綠色基礎設施，以回歸自然的方式減小暴雨事件的影響并改善城市環境。

4.3 盡早開展氣候變化影響下城市洪澇風險分析并研究制定應對策略

全球變暖將導致海平面升高、極端天氣事件增加，從而直接或間接地增大洪澇風險。荷蘭較早地開展了對氣候變化影響的研究，分析了不同情景下洪澇風險變化趨勢，并研究制定應對策略。氣候變化將對阿姆斯特丹的3種洪澇風險產生不同程度的影響，因而應對策略也從國家層面到局部層面而不同，既有規范指導類，也有具體的技術措施。全球性的氣候變化在我國已初現端倪，我們需及早開展相關研究、制定應對策略并充分納入城市規劃設計。具體實踐中需注意，氣象等基礎數據序列需及時更新，并應意識到基礎設施建設和城市空間優化等措施需要有較長的時間來論證和實施。

4.4 應對洪澇風險需要全體公眾的參與

“耐雨”城市計劃始終向公眾強調“每一滴雨水都值得重視”（every drop counts），而每個人和每個機構實體——只要他（它）在城市中占據了一定空間——都可以做出貢獻。從“耐雨”城市措施的列表中也可看出，很多措施是微小的、散布于城市各個角落的，因此可以并且需要由相關個體參與完成。阿姆斯特丹制定了一系列激勵措施，來鼓勵公眾參與改造自己的房屋、花園，并鼓勵居民提出新的措施。我國的海綿城市建設目前正在大范圍、全面地鋪開，并進行了廣泛的宣傳，如何進一步引入公眾參與、發揮群眾的力量，值得規劃設計和實施管理部門深入思考和探究。