變化環境下城市暴雨致災防御對策與建議

張楚漢 王光謙 李鐵鍵

1 清華大學 水利水電工程系 北京 1000842 水沙科學與水利水電工程國家重點實驗室 北京 100084

2021年7月17—23日，河南省遭遇歷史罕見特大暴雨。7 月17—18日，降雨主要發生在豫北；19—20日，暴雨中心南移至鄭州，發生長歷時特大暴雨；21—22日，暴雨中心再次北移，并于 23日逐漸減弱結束。回顧整個降雨過程，鶴壁市累計面雨量最大，為 589 毫米；鄭州市次之，為 534 毫米，鄭州市總降雨量約 40 億立方米，相當于蓄滿的北京密云水庫水量。2021年7月20日鄭州國家基本氣象站錄得最大日降雨量 624.1 毫米，采用 P-III 分布擬合鄭州站年最大日降雨量序列（不含 2021年）可知，7 月20日降雨量超“千年一遇”標準。7月20日 16—17 時，鄭州國家基本氣象站錄得小時最強雨量 201.9 毫米，突破我國大陸氣象觀測記錄歷史極值，此前 1975年8月5日河南林莊錄得最大小時雨強為 198.5 毫米。

河南鄭州“7·20”特大暴雨引發特別重大災害：鄭州城區發生嚴重洪澇和次生災害，洪水倒灌進入地鐵、隧道、醫院等處；西部山丘區山洪溝、中小河流發生特大洪水，漲勢極為迅猛。鄭州市遭受重大人員傷亡和財產損失，并導致大面積停水停電停網，嚴重影響城市正常運轉。此次災害過程中，鄭州市因災死亡失蹤 380 人，占全省的 95.5%。

河南鄭州“7·20”特大暴雨是在西太平洋副熱帶高壓異常偏北、夏季風偏強等氣候背景下，2 個臺風匯聚輸送海上水汽，與河南上空對流系統疊加，遇伏牛山、太行山地形抬升形成的一次極為罕見特大暴雨過程。國務院調查組調查認定，河南鄭州“7·20”特大暴雨災害是一場因極端暴雨導致嚴重城市內澇、河流洪水、山洪滑坡等多災并發，造成重大人員傷亡和財產損失的特別重大自然災害。總體是“天災”，具體有“人禍”①國務院災害調查組. 河南鄭州“7·20”特大暴雨災害調查報告. (2021-01-21). http://www.gov.cn/xinwen/2022-01/21/content_5669723.htm.。

河南鄭州“7·20”特大暴雨強度和范圍突破當地歷史記錄，遠超出城鄉防洪排澇能力，是形成特別重大自然災害的主要原因。此次特大暴雨距河南“75· 8”特大洪水災害不足 50年，二者發生的天氣形勢、暴雨強度基本相似。北京市于 2012年發生“7·21”500年一遇特大暴雨造成 79 人遇難；僅隔 4年發生 2016年“7·20”特大暴雨，雖然日降雨量為 20年一遇水平，但全市降水總量超過 2012年“7·21”特大暴雨。

在全球氣候變化導致極端天氣頻發的背景下，城市暴雨洪澇日益多發，我們必須放眼全國，謀劃未來，建議：深刻認識氣候變化和快速城市化對城市洪澇災害防治的顯著影響，揭示特大暴雨形成和致災鏈發展的機理；合理制定、實施城市建設與洪澇防治規劃，確保城市防御暴雨洪澇的工程能力達標；科學開展防災減災管理與應對，全面提高城市面對超設防暴雨洪澇災害的減災應急能力。最終竭力做到遭遇超設防暴雨時人民生命有保護、城市運行不癱瘓、國民經濟少損失。

1 提高對變化環境下城市洪澇災害風險的科學認識

氣候變化和城市化共同作用，使城市暴雨頻率和強度提高，而城市暴雨產生洪澇災害的形式復雜多樣，隨著我國城市數量和規模不斷增加，城市暴雨洪澇致災頻繁、損失嚴重，有必要引起城市管理部門和人民群眾的充分重視，提高對城市洪澇災害風險的科學認識。

（1）氣候變化影響顯著。研究表明，未來氣候變化條件下，我國大部地區暴雨日數和降水強度都將有所增加。即便在《巴黎協定》溫升 1.5℃ 理想目標實現的前提下，東亞季風仍有增強趨勢，西太平洋熱帶氣旋多發、西太平洋副熱帶高壓偏北等天氣條件將有所增加[1,2]，京津冀豫遭遇特大暴雨的概率仍將增大。

（2）城市雨島效應不容忽視。我國城市化成就顯著，大城市城區規模不斷擴大，建成區面積超過 1000 平方千米的城市已達 6 個。城市熱島效應影響大氣邊界層結構，城區高層建筑群增加地表阻力，城市顆粒物排放為降雨提供凝結核。三方面因素均對城區氣候和降雨條件產生明顯影響，共同作用下使城市降雨更為集中，“雨島”效應顯著[3-5]。在氣候變化、城市“雨島”效應的共同作用下，氣候變化和城市化前后的氣象水文序列的一致性遭到破壞，城市特大暴雨更易刷新歷史紀錄，并使重現期較長的暴雨頻繁出現。根據歷史數據設計建設的防洪排澇工程的絕對能力不變，但失效概率相對設計目標升高。

（3）城市洪澇致災形式復雜多樣。城市因當地及更大區域內的強降雨而遭遇的洪澇災害主要分為三類：城市毗鄰江河洪水、城區內澇、城郊山洪及地質災害，可能產生的次生災害則更為復雜。①城市毗鄰江河洪水。江河洪水的規模和影響范圍巨大，仍然是洪水災害的首要形式。我國各級別城市多沿江河分布、依堤防洪，中等以上城市的堤防標準普遍在 100年一遇以上，重點防洪城市為 200年一遇。在氣候變化和部分河流因河道萎縮、擠占而行洪能力下降的條件下，必須未雨綢繆，認清短板，高度警惕城市遭遇江河洪水災害的“黑天鵝”事件。②城區內澇。因城市當地暴雨超過其滯、滲、蓄、排能力引起，是發生在城市內部的水災害。城市地面硬化使徑流系數增大、匯流速度加快，人水爭地影響低地蓄水和河道排水空間，骨干排澇管網能力不足，外圍江河水位、潮位頂托，均可能成為引起或加重城市內澇的主要原因。③城郊山洪及地質災害。城市郊區多有山地，部分城市依山而建，山區發生特大暴雨易引起山洪和滑坡、泥石流等地質災害，這類災害局域性強、過程猛烈，工程防范和預報預警均較為困難，易引起人員傷亡。城郊仍在城市行政管理范圍內，應在城市暴雨災害防御中一并考慮。

（4）城市化進程快速發展，暴雨致災頻繁、損失嚴重。根據住房與建設部公布的《2020年城市建設統計年鑒》，我國擁有城區人口百萬以上大城市 86 個；根據第七次全國人口普查的最新數據，我國城區人口 500 萬以上的特大、超大城市已達 21 個。城市基數與規模快速增長，是我國城市超設防暴雨洪澇災害頻繁發生、損失重大的主要原因。《城鎮內澇防治技術規范》（GB51222-2017）為城市內澇防治規定了設計重現期：大城市 30—50年一遇、特大城市 50—100年一遇、超大城市 100年一遇，計算時一般采用年最大值法和日雨量。雖然我國各地氣候條件不同，但由于各城市均根據各自氣象數據確定不同重現期的暴雨量值，因此可統一估計我國城市總體遭遇超設防暴雨的頻次。以城市內澇防治的設計重現期代表城市防御不同形式暴雨洪澇災害能力的總水平，假設大城市均按 50年一遇標準設防，則我國平均每年有近 2 個大城市遭遇超設防暴雨；假設特大超大城市均按 100年一遇標準設防，則我國平均每 5年將出現一次超設防暴雨事件。因此，僅從概率即可發現，城市暴雨洪澇災害是我國城市治理和應急管理必須面對的重大問題，必須提高對城市洪澇災害的風險意識。

2 動態修訂規劃并加快構建城市防御洪澇災害的工程體系

城市洪澇災害防御是一項系統工程，要在城市發展的空間布局中將防御洪澇作為剛性約束，在其基礎上完善標準、規范，協調規劃，尤其要重視低洼地帶的行洪排澇能力、城市周邊的水利工程安全，并加強城市各類生命線工程隱患排查，全面建成城市防御洪澇災害的工程體系。

（1）完善“以水定城”的內涵，以剛性約束統領空間布局。完善“以水定城”的內涵，既將水資源作為確定城市發展規模的剛性約束，又將防御洪澇作為確定城市建設空間布局的剛性約束。在城市規劃中通盤考慮城市降雨需要的滲、蓄、排空間，以防御災害的剛性約束統領空間布局，保留、騰讓天然雨洪通道、蓄滯洪空間，避免人水爭地。

（2）完善標準、多規協調，補齊規劃短板。充分重視城市發展侵占蓄洪行洪空間、城市生命線遇水脆弱等問題，完善不同領域的標準、規范，協調國土空間、洪澇防御、市政交通、海綿城市、河道景觀等規劃目標，統籌不同等級降雨的生態價值、資源利用、洪澇蓄泄等綜合目標。全面考慮江河洪水防御、城市防澇排澇和城郊山洪防治，針對超設防暴雨，研究制定不同類型不同頻率的洪澇災害風險區劃圖。具體規劃中要考慮氣候變化和城市化的影響，補充新數據重新核算城市暴雨頻率曲線，復核城市防洪排澇標準，補足欠賬，增強城市韌性。

（3）提升標準、蓄排結合，確保行洪排澇能力。城內或跨城交通主干線與城區河流交匯地帶、城市大型低洼地帶等是城市面對超設防暴雨的主要風險區，內澇外排需求大。城市建設應優化蓄洪空間和排洪通道，加強主要風險區的蓄滯與排澇能力建設，提升標準開展改造，如建設地表或地下蓄滯洪空間、建設排水深隧等。對于自排不暢、外水頂托等薄弱環節，確保抽排水能力達到設防標準，并在遭遇超設防暴雨時正常工作。對于遇城區邊界、城市邊界的情況，確保洪澇外排通道按設計標準“一路通暢”，不受行政管理邊界的影響。

（4）重視城市周邊水利工程安全。城市上游供水水庫、下游調節水庫等水利工程是城市防洪、水資源利用、生態景觀所需的重要基礎設施，但汛期便是下游老百姓“頭上的一盆水”，一旦出現險情將帶來重大災害。要高度重視城市周邊水利工程安全，開展安全評估；加強調度管理，嚴格執行調度規則，減輕大壩壓力；加強安全監測和險情巡查，發現問題及時處置；加強水情監測預報，在保障安全的前提下加強雨洪資源利用，防止集中棄水與暴雨疊加；嚴防極端情況下潰壩，加劇下游災害。

（5）加強城市各類生命線工程涉水隱患排查。開展市政、水利、交通、電力、燃氣、物流、教育、醫療、文體等城市基礎設施和生命線工程的涉水安全隱患排查。洪澇易在人口密集、設備集中的地下空間及低洼地段致災，為此應設置人員應急避險、逃生的專門設施和應急預案，應通過工程措施確保重要地下空間和地下生命線安全。

3 科學提升城市防災減災與應急管理水平

以精確天氣預報、精準災害預警為前提，強化領導責任、明確部門職責、聯動響應災情，并在預報預警中充分利用信息化、智能化技術實現以人為本目標，在避險減災中強化社區組織能力，從而科學提升城市防災減災與應急管理水平。

（1）精確預報，精準預警。① 精確的天氣預報是發布精準防災預警的前提。目前氣象監測預報能力還不完全滿足城市防御特大暴雨災害的需要，預報的降雨區域、時間、雨強不夠精準，未達到空間到街區、時間到小時的程度。應持續加強基礎研究和技術開發，提高災害性天氣預報精度。② 明確區分災害性天氣預報和洪澇災害預警的性質和作用，確保發布災害預警的精準性、及時性。研究完善城市暴雨內澇預警關鍵指標和監測系統，南北方不同城市設立包括實測雨量、河流水位、城區積水、預報雨水情等可操作的洪澇災害預警閾值指標，納入防災減災應急指揮系統。

（2）明確職責，聯動響應。加強領導干部責任意識和底線思維，落實各級政府防汛救災的主體責任和各職能部門的具體職責，嚴格執行防災指揮制度和決策流程，理清城市洪澇防御的應急管理職責與聯動機制，加強信息發布和組織動員能力。切實落實“大應急”理念，研究氣象預報到災害風險預警的傳遞機制，制定從政府組織發動、職能部門專業行動，到企業運營單位應急聯動、社會公眾積極響應的高效快速應急響應聯動機制，建立暴雨洪澇災害緊急情況下的高效協調決策和執行機制，提升城市洪澇防御和應急搶險能力。

（3）以人為本，智慧防災。針對公眾在暴雨洪澇災害發展過程中信息不全面、不精準、不及時，及引起的風險意識薄弱問題，堅持以人為本，提高城市洪澇災害監測預警的信息化和智慧化水平，充分考慮人在災害環境中的暴露情況，利用室內外精確定位、應急通訊和大數據技術，提高公眾信息接收和情勢感知能力，對暴露于特定時空受災風險的人群，通過手機應急預警通知等方式有針對性地發布包含災害后果的定制化預警信息，并提供迅速有效的行動指引。

（4）強化社區，救助生命。通過開展城市洪澇災害風險評價，編制發布高精度洪澇風險圖并動態更新，提高城市各類單位和居民社區、村對洪澇災害的風險意識。加強社區、村的宣傳教育、組織動員、應急處置能力，落實社區、村的逃生通道、應急通訊、儲備物資，在洪澇災害風險教育、群測群防、預演預練、避險救助中發揮作用，實現救助生命的根本任務。