德國西部洪災分析及對城市防洪規劃建設的啟示

王旭明，趙捷

（1.物資節能中心，北京 100037；2.北京市城市規劃設計研究院，北京 100045）

1 引言

在全球氣候變化背景下，極端天氣導致世界各地自然災害頻發。2021年7月，德國西部的特大洪水災害導致了大量人員傷亡和財產損失，洪災嚴重影響城市平穩運行。在2021年，我國同樣經歷了“7·12華北暴雨”“7·20河南鄭州特大暴雨”等災害，導致嚴重的城市內澇和洪水等多災并發。近年來，我國遭受洪水災害的頻率逐漸增加，“城市看海”問題愈發突出，特大洪災的頻發對城市應對超標洪水的能力提出了新的要求。

德國西部此次重大洪災事件，涉及多個經濟發達、人口眾多的城市區域，具有很高的借鑒價值。因此，將此次德國災情作為案例，從地理位置、水文氣象條件、城市建設方式等多角度分析成災原因，能夠為城市洪災的預防、城市防洪規劃以及防洪工程建設提供借鑒，有助于及時改進防洪工作短板，逐步從“被動應對”向“主動預防”的轉型。

2 洪災事件回顧

2.1 受災情況

2021年7月12至14日，一場持續強降雨席卷了德國西部，萊茵河及其多條支流發生洪水漫溢，引發了山地泥石流等多種地質災害，此次洪災的重災區主要涉及人口最多、經濟最發達的北萊茵-威斯特法倫州（簡稱“北威州”）和萊茵蘭-普法爾茨州（簡稱“萊法州”）。據統計，洪災導致175人遇難，823人受傷，16.5萬戶家庭斷電斷氣，數千名居民被迫撤離家園，預計重建資金將達到數十億歐元[1]。德國氣象局將此次洪災判定為“千年一遇”。

2.2 災區水文氣象條件

德國位于北緯47°～55°、東經5°～15°地區，所有城市都在我國哈爾濱以北，其氣候特點可以概括為“風調雨順，夏季無酷暑，冬季無嚴寒”。同時，德國河流水系發達，受災嚴重的北威州和萊法州大部分地區屬于德國重要的水運大動脈——萊茵河流域。受災地區的海洋性氣候特征明顯，多年平均降水量500～1 500 mm，雖然雨水充沛但均勻分布于四季，山地相對較多，罕見極端天氣。根據長期觀測資料記錄，歷史上德國的洪水問題并不突出。正是由于歷史上“溫和平順”的水文氣象條件，德國對洪水的防范意識有限，遭遇突發極端降雨時，被打了個措手不及。

3 成災原因分析

3.1 氣候變化，引發了持續性極端強降雨事件

此次洪水主要由持續性強降雨引發，而強降雨的原因是北極顯著升溫導致了一系列不同氣候帶的氣壓顯著變化，高低氣壓團的擾動、冷暖空氣的迅速匯集，使得德國西部處于強降雨的漩渦之中。據觀測，該次降雨幾乎覆蓋了德國全境，西部雨量尤為突出（7月12～14日累計降雨量空間分布如圖1所示）。位于中德山地中的維伯費爾特附近的暴雨中心1 h最大雨量23.7 mm，24 h最大雨量162 mm，過程總雨量182.4 mm。對于溫帶海洋性氣候的德國，這場降雨已經非常極端。波恩-科隆站的雨量已經打破了該站歷史紀錄，一天內的降雨量相當于年降雨量的17%，16 000 km2的暴雨范圍也是德國氣象史上前所未有。在該次暴雨之前，德國西部已連續20多天降雨，累計降雨量達61.1 mm，使土壤達到飽和含水量，而當地防洪設施的設計標準難以應對突發的、超標的極端降雨事件，為洪災和地質災害的發生埋下了伏筆。

圖1 德國7月12～14日降雨量空間分布圖

3.2 應急時間短，“丘陵-平原”地形導致洪水暴漲

受災地區的地形以丘陵和平原為主。丘陵地帶地形崎嶇，高差明顯，降雨迅速轉化為徑流，且匯集快、流速大，如無有效的山區洪水控制工程，降雨后很短時間就會形成山洪。山洪出山后，對淺山、平原區河道帶來巨大沖擊，造成平原河道水位暴漲，導致河道洪水漫溢。以萊法州受災最嚴重的阿爾韋勒地區為例，持續降雨后山洪暴發，位于西部淺山區的下游河流阿爾河水位在10 h內暴漲了近4.5 m，水位達到5.75 m，遠高于2016年創下的3.71 m水位紀錄，平時僅2 m的河寬快速增長至200 m，河道兩岸建筑大面積被淹。如此迅速暴漲的洪水，留給處于丘陵、平原地區的城鎮的應急響應時間極短，使得緊鄰河谷區域的人員撤退時間非常有限，最終導致了人員傷亡。

3.3 水系空間被擠占，建設用地選址于地勢低洼的河流灘地

由于德國氣候條件優越，洪水問題并不突出，出于降低建設難度和成本的考慮，受災地區的建設用地并未選擇地勢較高的山坡，而是選擇了地勢低洼的河谷灘地，占據了大量河道的行洪空間。因此，在持續強降雨發生后，洪水暴漲漫溢至灘地，沖擊了地勢較低的建設區。不當的選址方式使得城市建設區位于低洼區域，這些區域在應對洪水時處于劣勢地位，積水難以排除，致使城市應對洪災的能力不足。不僅是在此次發生洪災的德國，伴隨著城市建設用地的擴張，國內外不少城市都存在天然河道被填埋、占據、河道兩側濱水空間喪失等類似問題，這將直接影響城市的防洪排水能力。

3.4 基礎設施落后，防災能力和意識薄弱

此次德國洪災事件中可以看出，受災地區的防災基礎設施發展相對滯后，河流行洪空間未經治理和管控，防洪工程和排水管網系統亦不完善，硬件的缺失導致該地區抵御洪災的能力不足。城市防洪應加強防洪排水設施“硬件”的建設，同時也需要完善應急搶險機制，增強社會及民眾防災能力和意識等“軟件”提升。此次德國洪災事發突然，加之政府及民眾的防洪經驗并不豐富，接到洪水預警系統消息的村鎮、城市、州等地方政府未能足夠重視，沒有提前做好快速響應準備，而當地居民也習慣了“風調雨順”的氣候，并沒有意識到極端天氣存在的致命危險，導致了政府及民眾無法從容面對洪災，“軟件”的不足也是洪水成災的重要因素。

4 對城市防洪規劃建設的啟示

4.1 “科學設計”——深入開展降雨研究，為防洪規劃提供科學依據

極端降雨是此次德國洪災的自然誘因，分析降雨成因、研究降雨規律等水文氣象要素，對科學開展防洪工作至關重要。而降雨資料正是城市防洪規劃及工程建設工作的重要前提和依據。以北京市為例，目前在城市防洪規劃及工程建設中使用的設計降雨數據多來源于在歷史降雨資料基礎上通過概率統計分析研究編制而成的《北京市水文手冊》。該手冊首次編制于1975年，最近一次修訂是1999年，距今已有20余年。近年來，大氣環流規律已發生“突變”，極端天氣事件多發，僅僅依據多年前總結出的降雨規律，或許已不足以應對極端降雨引發的洪澇災害，因此，需考慮結合當前氣候變化背景對既有降雨資料開展深入研究和分析，進行適度的修正更新。

此外，還應針對歷史發生的極端降雨事件，通過多種分析方法，如 “歷史極端暴雨移置”“最大可能降雨分析（Probable Maximum Precipitation，PMP）”“區域氣候模型模擬（Regional Climate Model，RCM）”等，從降雨強度、降雨歷時、降雨總量、降雨概率、降雨區域等角度，開展區域降雨的高精度集合預報，為城市防洪規劃設計提供科學可靠的基礎資料。

4.2 “風險識別”——繪制洪水風險圖，預判高風險區域

當城市區域遭受極端降雨時，受地形地貌、防洪排水設施建設程度等因素的影響，不同區域的洪水風險并不一致，防洪規劃階段應做好風險識別和預判。規劃中需要辨識山前、地下空間、生命線工程薄弱點等高風險區域，采取必要的防范措施，做好災害的快速應急修復預案，同時需要科學預設不同降雨情景，基于大尺度的水文-水力學模型，在市域層面開展洪水淹沒模擬，分析淹沒區域、淹沒水深、淹沒時長，繪制洪水風險圖，明確高風險區域。結合保護對象的重要性，要有針對性地開展防洪建設，汛前做好應急準備，根據風險預判結果合理制定應急響應機制，以便災害發生時快速應對。

4.3 “空間預留”——劃定地表水體藍線，為水系預留空間

德國西部洪災的重要成因之一是建設用地占據了河道的行洪空間，造成了“人水爭地”的局面。在國土空間規劃的編制和實施過程中，應開展科學分析，合理繪制規劃藍線，落實水域用地的管控要求，科學管理城鄉建設，保證雨洪行泄、蓄滯空間充足。其中，水體藍線是規劃中確定的江、河、湖、庫、渠和濕地等地表水體保護和控制的地域界線，是保護水域空間的重要依據。因此，防洪規劃需要支撐各層級國土空間規劃，明確水域空間布局，處理好水域空間用地與其他用地的關系，重視地表水體藍線的劃定和管控，逐步建成具有“減勢消能、滯洪削峰”能力的城市“海綿”，為應對洪水預留空間[2]。

4.4 “韌性重建”——打造韌性城市，提升超標洪水應對能力

極端降雨導致城市洪災頻發，極端自然災害對城市的“韌性”提出了更高的要求。在防洪規劃中要具有“韌性”思維，支撐“韌性城市”的建設。“韌性城市”是指經歷洪水、地震等災難和突發事件后，能承受沖擊、快速重組、恢復保持正常運行，具有反思力大、隨機反應能力強、穩健冗余、靈活包容等特點的城市。要提高城市韌性，除了增強防洪基礎設施體系抵抗外部沖擊的能力外，還應重視暴雨監測和預警、淹沒積水信息及時公開等非工程措施，持續不斷加強公眾對于洪澇災害的重視和應對能力，以靈活快速地應對洪災，減小超標洪水導致的災害損失[3]。

5 結語

歷史災害是防災工作最好的教科書。此次德國西部的洪水災害對城市防洪工作具有重要借鑒價值。面對極端降雨事件引發的洪災，可以看到德國西部城市防洪工作在應對極端天氣、應急響應速度、水系空間管控、基礎設施建設等方面尚存改進空間。因此，本文從“科學設計、風險識別、空間預留、韌性重建”4個角度展開探討，得出了深入開展降雨規律研究、繪制洪水風險圖明確高風險區域、科學開展水系空間管控、建設“韌性城市”4個方面的啟示，以期為城市防洪規劃建設工作提供借鑒。