劉建芬,王慧敏,張行南

(1.河海大學(xué)商學(xué)院,江蘇南京 210098;2.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點實驗室,江蘇南京 210098;3.河海大學(xué)水資源高效利用與工程安全國家工程研究中心,江蘇南京 210098)

城市化背景下城區(qū)洪澇災(zāi)害頻發(fā)的原因及對策

劉建芬1,王慧敏2,張行南3

(1.河海大學(xué)商學(xué)院,江蘇南京 210098;2.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點實驗室,江蘇南京 210098;3.河海大學(xué)水資源高效利用與工程安全國家工程研究中心,江蘇南京 210098)

對城市化背景下城區(qū)洪澇災(zāi)害觸發(fā)的自然條件改變和社會經(jīng)濟因素進行了分析,并對1991年太湖流域的洪災(zāi)和2007年濟南“7.18”洪災(zāi)等近年來發(fā)生的洪澇災(zāi)害和積水問題進行大量調(diào)查和分析,發(fā)現(xiàn)積水成災(zāi)的城市區(qū)域具有一些共性,多集中在低洼地區(qū),這些地區(qū)是城市防洪的重點地區(qū)。在集中分析積水成災(zāi)原因的基礎(chǔ)上,提出采取工程措施和非工程措施相結(jié)合的防洪減災(zāi)對策,工程措施方面主要包括提高城市防洪標(biāo)準(zhǔn)、加強城市排水管網(wǎng)建設(shè)、增加城市廣場和綠地的占地面積、降低城市廣場和綠地的地勢、鋪設(shè)樓頂蓄水池和地下蓄水池,非工程措施方面重點應(yīng)放在做好城市的防洪規(guī)劃,加強工程項目的防洪評價,進行洪澇災(zāi)害風(fēng)險分析和洪災(zāi)風(fēng)險區(qū)劃,加強洪水預(yù)報預(yù)警工作,通過向城市居民普及洪澇災(zāi)害知識,提高防災(zāi)意識。

洪澇災(zāi)害;城市化;洪災(zāi)風(fēng)險;防洪減災(zāi)

隨著中國經(jīng)濟的迅速發(fā)展,城市化進程加快。地面不透水面積所占比例不斷加大,人口和財富不斷積聚,城市洪澇災(zāi)害風(fēng)險越來越大,城市在洪澇災(zāi)害面前變得更加脆弱,短歷時的強暴雨似乎正在逐漸地成為城市不能承受之重。

一、城區(qū)洪澇災(zāi)害觸發(fā)的自然條件變化

1.孕災(zāi)環(huán)境的變化

城市化使得洪澇災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境發(fā)生了明顯變化,表現(xiàn)在以下幾個方面:①地面硬化是目前城市地面的主要特征,這種地面透水性差,降雨落在不透水地面上,滲入地下的水量很少,大部分經(jīng)過地面匯流后,進入地下排水管網(wǎng),排入城市河道,于是就引起城市地區(qū)河流水位上漲。②城市雨洪徑流通過城市排水系統(tǒng)很快進入河道,地面徑流匯水時間明顯縮短,洪峰出現(xiàn)時間提前。③隨著城市的發(fā)展,河道被裁彎取直,河床用混凝土襯砌,河道的天然形態(tài)被改變,河道糙率系數(shù)降低,降雨徑流在城市河網(wǎng)水系間的匯流加快,易出現(xiàn)城市河網(wǎng)水位的暴漲[1]。④迫于城市人口增長的壓力和經(jīng)濟發(fā)展的需要,河道被擠占,水面率明顯降低,城市遭受洪澇災(zāi)害的風(fēng)險隨之增大。

2 致災(zāi)因子的變化

城市化的城市熱島效應(yīng)、城市阻礙效應(yīng)和凝結(jié)核效應(yīng)改變了城市上空的天氣,加之全球氣候變化的作用,表現(xiàn)出夏季降雨發(fā)生明顯變化的特點,城市上空的降雨明顯高于郊區(qū)[2-3],夏天發(fā)生在城市的雷暴雨次數(shù)顯著增加,城市洪澇災(zāi)害風(fēng)險也隨之呈增長趨勢。

二、城區(qū)洪澇災(zāi)害觸發(fā)的社會經(jīng)濟原因分析

城市化實現(xiàn)了人口、財富向城市的轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)移的結(jié)果就是人口和財富的大量聚集,一旦發(fā)生洪澇災(zāi)害,就會造成巨大損失[4]。城市這個承災(zāi)體發(fā)展得越來越大,而它在洪澇災(zāi)害風(fēng)險面前卻變得越來越脆弱。如1991年發(fā)生在太湖流域的流域性大水,全流域農(nóng)田受災(zāi)40萬hm2,蘇州、無錫、常州及一批中小城鎮(zhèn)進水,太湖平均水位最高達4.79 m,比1949年以來最高記錄1954年的4.65m還高0.14m,造成了很大的經(jīng)濟損失。蘇州、無錫、常州市和一批中小城鎮(zhèn),以及數(shù)以萬計的骨干企業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)被淹,城市設(shè)施和工業(yè)企業(yè)的損失占總損失的80%,成為1991年流域水災(zāi)的主要損失[5]。這是發(fā)生在快速城市化進程中的非常典型的一次城市洪澇災(zāi)害。而2007年發(fā)生在濟南市區(qū)的洪澇災(zāi)害,更是一次慘痛的教訓(xùn)。極端天氣帶來的超強特大降雨,降水過程歷時短、強度大。降水從7月18日17:00開始,到20:30前后減弱,市區(qū)1h最大降水量達150mm,2 h最大降水量達167.5 mm,3 h最大降水量達180 mm,均是濟南市有氣象記錄以來歷史最大值。市區(qū)主要排洪河道小清河最大行洪流量為1987年“8.26”特大暴雨行洪流量的1.6倍。突如其來的暴雨造成濟南市區(qū)低洼地區(qū)嚴(yán)重積水,部分地區(qū)受災(zāi),大部分路段交通癱瘓,造成人員財產(chǎn)嚴(yán)重?fù)p失。不只是1991年太湖,2007年濟南發(fā)生的城市洪澇災(zāi)害,近一二十年,北京、武漢、南京等特大城市也頻遭極端天氣帶來的超大暴雨的襲擊,交通癱瘓、城市積水是頻頻出現(xiàn)的事件。

因此,對近二十年來實際發(fā)生在城市和快速城市化地區(qū)的洪澇災(zāi)害進行了大量調(diào)查和分析,發(fā)現(xiàn)城市化背景下,城區(qū)洪澇災(zāi)害多發(fā)區(qū)域多集中在低洼地區(qū),主要表現(xiàn)在立交橋下大量積水、地鐵口雨水倒灌、地下商場和地下停車場雨水倒灌、沿街商鋪進水、低洼地區(qū)居民小區(qū)樓房進水、道路的低洼區(qū)段積水、工廠和企業(yè)進水等。通過調(diào)查和分析,發(fā)現(xiàn)造成這類地區(qū)積水的主要原因有:①城市化改變了降雨形成的自然條件,發(fā)生極端天氣的現(xiàn)象越來越頻繁,而極端天氣帶來的暴雨,則超過了城市的防御能力;②城市化過程中河道填埋造成天然河網(wǎng)的消失,而地下排水管網(wǎng)又沒有跟進,所以造成了居民小區(qū)樓房進水、沿街商鋪進水;③工程項目設(shè)計階段沒有做好區(qū)域洪水影響評價,如立交橋下的大量積水,是由于周圍的雨水匯集到該區(qū)域造成的,此類區(qū)域是防洪的重點區(qū)域,應(yīng)提高該區(qū)域的排水能力,應(yīng)為城市排水標(biāo)準(zhǔn)的幾倍;④地下建筑的出入口周圍沒做好防洪設(shè)計,此類區(qū)域在設(shè)計和施工中,應(yīng)比周圍區(qū)域高,雨水向周圍低洼區(qū)域匯流,而不會越過出入口進入地下建筑內(nèi);⑤工廠和企業(yè),特別是城市化進程中新建企業(yè),不重視洪水影響評價,廠區(qū)進水、設(shè)備被淹。

三、城市防洪減災(zāi)對策

多數(shù)情況下,洪澇災(zāi)害是由于上游來水和(或)本地降雨沒有及時排走引起的。如果能夠及時解決洪水宣泄的問題,就可以避免洪澇災(zāi)害的發(fā)生。天然流域能夠?qū)樗M行調(diào)蓄,一部分降雨可以下滲到土壤中,而城市由于地面硬化,透水能力差,調(diào)蓄洪水的能力較差,需要借助排水管網(wǎng)來排水,超出排水管網(wǎng)排水能力的部分就會在地面形成積水,輕者影響出行,重者造成交通癱瘓、房屋進水等,甚至積水成災(zāi),造成嚴(yán)重的人員財物損失。另一方面,不透水地面具有很強的匯水能力,經(jīng)過排水管網(wǎng)排入河網(wǎng)中的雨洪,致使下游承受更大的洪災(zāi)風(fēng)險。

總之,城市化不但使得本地區(qū)面臨的澇災(zāi)風(fēng)險增大,也使得下游的洪災(zāi)風(fēng)險加大。同時,由于城市聚集了大量的人口和財富,一旦發(fā)生洪澇災(zāi)害,就會造成大量的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟損失。降低城市化地區(qū)面臨的洪災(zāi)風(fēng)險,需要采取工程措施和非工程措施相結(jié)合的防洪減災(zāi)對策,可以采取以下幾種對策:

1.工程措施

(1)加強防洪減災(zāi)工程措施,逐漸提高城市防洪標(biāo)準(zhǔn)

隨著城市化進程的快速發(fā)展,城市越來越大,面臨的洪災(zāi)風(fēng)險也越來越大,如果防洪工程跟不上城市的發(fā)展,勢必會使城市處于洪澇災(zāi)害的高風(fēng)險中,造成災(zāi)害再來補救就為時晚矣。所以,根據(jù)與城市化發(fā)展相適應(yīng)的城市防洪規(guī)劃,加強防洪減災(zāi)工程的建設(shè),提高城市防洪標(biāo)準(zhǔn),是最重要的降低城市面臨的洪澇災(zāi)害風(fēng)險的工程措施。

洪澇災(zāi)害包括兩部分:一部分是本地降雨形成的澇災(zāi),另一部分是匯集到河流中卻排不掉從而引起潰壩或倒灌進城形成的洪災(zāi)。因此,城市防洪是個復(fù)雜的系統(tǒng),只有提高防洪標(biāo)準(zhǔn),才能將強降雨造成的洪水量排出城區(qū),同時應(yīng)考慮全局,從流域的角度去設(shè)計本地的防洪標(biāo)準(zhǔn),重視城市各個區(qū)域的排水能力。

(2)加強排水管網(wǎng)建設(shè),提高城市的排水能力

排水管網(wǎng)的建設(shè)是城市化發(fā)展的重要工程,如果排水管網(wǎng)與防洪標(biāo)準(zhǔn)不配套,城市本身縱然有較高的城市防洪標(biāo)準(zhǔn),有高標(biāo)準(zhǔn)的防洪工程,也一樣會在排水能力不足的區(qū)域形成積水,造成澇災(zāi),淹沒道路、房屋和基礎(chǔ)設(shè)施。因此,加強排水管網(wǎng)建設(shè),提高城市的排水能力,也是降低城市洪澇災(zāi)害風(fēng)險的重要工程措施。

城市化地區(qū)的排水能力提高的重點區(qū)域應(yīng)放在會經(jīng)常發(fā)生積水的“重災(zāi)區(qū)”,按照城市排水標(biāo)準(zhǔn)的3～5倍來設(shè)計,通過提高這些區(qū)域的排水能力來避免積水,避免洪澇災(zāi)害的發(fā)生。

(3)增加城市廣場和綠地占地面積,降低廣場和綠地的地勢

強暴雨來臨時,單純依靠地下排水管網(wǎng)來排水,不一定能夠有效避免積水和洪澇災(zāi)害的發(fā)生,超出排水管網(wǎng)排水能力的地方,會形成積水,而能夠及時排入河流的部分又會給河流的防洪帶來壓力,將風(fēng)險轉(zhuǎn)嫁給下游地區(qū)。而通過增加城市廣場和綠地的占地面積,鋪設(shè)透水磚,給降雨提供下滲的機會,可以起到較好的蓄滯洪效果,既可以減小排水管網(wǎng)的排水壓力,又可以降低城市河道和下游地區(qū)的洪災(zāi)風(fēng)險。

同時,廣場和綠地設(shè)計時,比其他用地地勢低,周圍地區(qū)的降雨就可以順地勢匯集到廣場和綠地來,而減少進入排水管網(wǎng)的水量,起到延長匯流時間的作用。廣場下面設(shè)有地下商場和地下車庫時,出入口設(shè)計時應(yīng)進行防洪評價,比周圍地勢要高。

新建城區(qū)可以采用此種方式來實現(xiàn)就地蓄滯洪,不影響城市原來的防洪體系,或者不會給原有防洪體系造成大的不利影響。

(4)適當(dāng)修建地下蓄洪池和樓頂蓄水池,利用室外停車場等設(shè)施臨時蓄滯部分降雨

適當(dāng)?shù)匦藿ㄒ恍┑叵滦詈槌睾蜆琼斝钏?臨時蓄滯一部分降雨,其作用類似于修建城市廣場和綠地,為排水贏得一些時間,推遲洪峰的到來,錯開洪峰,達到消減洪峰的目的。在建筑物密度大、無法開辟綠地的區(qū)域可以考慮在地下和樓頂修建蓄水池的措施。另外,可以在整個排水管網(wǎng)中布設(shè)一定量的地下蓄洪池或地下水庫來減緩下游河流的防洪壓力。室外停車場等設(shè)施也可以在暴雨來臨時,起到臨時蓄滯洪的作用。

2.非工程措施

(1)加強城市防洪規(guī)劃,做好工程建設(shè)項目的洪水影響評價

城市防洪規(guī)劃是城市發(fā)展,制定城市防洪標(biāo)準(zhǔn)的前提,應(yīng)與城市發(fā)展規(guī)劃同步,這樣才可以避免由于盲目地發(fā)展,使高風(fēng)險區(qū)被開發(fā),發(fā)生洪澇災(zāi)害時,經(jīng)濟損失也大。很多城市出現(xiàn)了各種各樣的積水問題和洪災(zāi)問題就是城市發(fā)展規(guī)劃中忽視了防洪規(guī)劃造成的。吸取過去的教訓(xùn),在未來的發(fā)展過程中,把城市防洪規(guī)劃作為城市發(fā)展規(guī)劃中的一個舉足輕重的部分重視起來,那么城市防洪將會迎來美好的春天。

對城市工程項目,如城市高速路的出入口,地下商場的建設(shè)等都要進行洪水影響評價,既要評價項目本身的防洪情況,應(yīng)采取哪些防洪措施,又要評價對區(qū)域防洪的影響,從全局來評價工程項目對整個區(qū)域防洪的影響,只有從系統(tǒng)工程的角度,做好整個城市的防洪規(guī)劃和工程項目的洪水影響評價,才能夠真正避免城市防洪標(biāo)準(zhǔn)以下洪澇災(zāi)害的發(fā)生,減小超標(biāo)準(zhǔn)洪水造成的人員傷亡和經(jīng)濟損失。

(2)城市發(fā)展應(yīng)重視洪災(zāi)風(fēng)險分析,加強洪水預(yù)報及預(yù)警工作

通過加強城市化地區(qū)的洪災(zāi)風(fēng)險分析和風(fēng)險區(qū)劃,對于高風(fēng)險區(qū)采取不開發(fā)的措施,或者通過采取一些工程措施提高防洪標(biāo)準(zhǔn),可以降低發(fā)生洪澇災(zāi)害的可能性,減少災(zāi)害損失。對于低風(fēng)險區(qū)可以采取接受風(fēng)險,由社會的不同角色來分擔(dān)風(fēng)險的管理方式。

加強洪水預(yù)報及預(yù)警工作,及時向公眾發(fā)布暴雨天氣預(yù)警,就可以在一定程度上避免發(fā)生災(zāi)害,或者降低洪災(zāi)風(fēng)險,減少損失。

(3)普及居民有關(guān)洪災(zāi)的防災(zāi)減災(zāi)知識,提高居民的防災(zāi)意識

洪澇災(zāi)害風(fēng)險可能會隨著城市化程度的加深而增大,尤其是小流域內(nèi)中小城市在建設(shè)的過程中,有可能會因為設(shè)計規(guī)劃不到位,工程項目未進行防洪影響評價就進行施工的區(qū)域,面臨的洪澇災(zāi)害風(fēng)險可能會很大,因此,普及居民的防洪減災(zāi)知識,了解洪災(zāi)發(fā)生的特點,提高居民的防災(zāi)意識非常重要,盡量避免在強暴雨或雷暴雨天氣出門,或者等暴雨結(jié)束幾小時后再外出,就可以避免一些可以避免的傷亡和財產(chǎn)損失。

另外,需要向居民傳遞一種風(fēng)險沒有辦法完全避免的認(rèn)識,在洪澇災(zāi)害發(fā)生時,政府需要一方面積極采取救援措施,另一方面尋求群眾的理解,能夠在心理上接受并承擔(dān)一部分洪災(zāi)風(fēng)險和洪災(zāi)損失。同時,又應(yīng)普及群眾的洪澇災(zāi)害常識,穩(wěn)定人心,有雨不一定就成災(zāi),既讓群眾有防災(zāi)意識,又要避免因缺乏常識,而終日惶惶不安,處于過于緊張的心理狀態(tài),影響社會穩(wěn)定。

四、結(jié) 語

近幾十年來,中國一直處于經(jīng)濟快速發(fā)展的階段,與之相伴而行的是城市化的迅猛發(fā)展,城市化的發(fā)展既改變了洪澇災(zāi)害的孕災(zāi)環(huán)境和致災(zāi)因子,又增加了城市這個承災(zāi)體的易損性和脆弱性,從而使得發(fā)生洪澇災(zāi)害的風(fēng)險增大了。近些年頻發(fā)的城市洪澇災(zāi)害及積水問題,發(fā)現(xiàn)其背后原因,據(jù)此積極研究防洪減災(zāi)對策,做好防洪預(yù)報預(yù)警是避免和降低洪災(zāi)損失的有效途徑和必然選擇。

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F294

A

1671-4970(2012)01-0073-03

2011-09-10

水利部公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費資助項目(200801027);國家自然科學(xué)基金重點項目(41030636)

劉建芬(1972—),女,山東濰坊人,講師,博士,從事水文水資源、遙感與GIS在洪災(zāi)風(fēng)險中的應(yīng)用研究。