城市化背景下城區(qū)洪澇災(zāi)害頻發(fā)的原因及對(duì)策

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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(guó)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(duì)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(guó)家工程研究中心,江蘇南京 210098)

對(duì)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(huì)經(jīng)濟(jì)因素進(jìn)行了分析,并對(duì)1991年太湖流域的洪災(zāi)和2007年濟(jì)南“7.18”洪災(zāi)等近年來(lái)發(fā)生的洪澇災(zāi)害和積水問(wèn)題進(jìn)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(diǎn)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(duì)策,工程措施方面主要包括提高城市防洪標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)城市排水管網(wǎng)建設(shè)、增加城市廣場(chǎng)和綠地的占地面積、降低城市廣場(chǎng)和綠地的地勢(shì)、鋪設(shè)樓頂蓄水池和地下蓄水池,非工程措施方面重點(diǎn)應(yīng)放在做好城市的防洪規(guī)劃,加強(qiáng)工程項(xiàng)目的防洪評(píng)價(jià),進(jìn)行洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析和洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃,加強(qiáng)洪水預(yù)報(bào)預(yù)警工作,通過(guò)向城市居民普及洪澇災(zāi)害知識(shí),提高防災(zāi)意識(shí)。

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

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,城市化進(jìn)程加快。地面不透水面積所占比例不斷加大,人口和財(cái)富不斷積聚,城市洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越大,城市在洪澇災(zāi)害面前變得更加脆弱,短歷時(shí)的強(qiáng)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(gè)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(guò)地面匯流后,進(jìn)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(guò)城市排水系統(tǒng)很快進(jìn)入河道,地面徑流匯水時(shí)間明顯縮短,洪峰出現(xiàn)時(shí)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(zhǎng)的壓力和經(jīng)濟(jì)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(xiǎn)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(diǎn),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(xiǎn)也隨之呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。

二、城區(qū)洪澇災(zāi)害觸發(fā)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)原因分析

城市化實(shí)現(xiàn)了人口、財(cái)富向城市的轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)移的結(jié)果就是人口和財(cái)富的大量聚集,一旦發(fā)生洪澇災(zāi)害,就會(huì)造成巨大損失[4]。城市這個(gè)承災(zāi)體發(fā)展得越來(lái)越大,而它在洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)面前卻變得越來(lái)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(wàn)hm2,蘇州、無(wú)錫、常州及一批中小城鎮(zhèn)進(jìn)水,太湖平均水位最高達(dá)4.79 m,比1949年以來(lái)最高記錄1954年的4.65m還高0.14m,造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。蘇州、無(wú)錫、常州市和一批中小城鎮(zhèn),以及數(shù)以萬(wàn)計(jì)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(jìn)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(jì)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(lái)的超強(qiáng)特大降雨,降水過(guò)程歷時(shí)短、強(qiáng)度大。降水從7月18日17:00開(kāi)始,到20:30前后減弱,市區(qū)1h最大降水量達(dá)150mm,2 h最大降水量達(dá)167.5 mm,3 h最大降水量達(dá)180 mm,均是濟(jì)南市有氣象記錄以來(lái)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(lái)的暴雨造成濟(jì)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(cái)產(chǎn)嚴(yán)重?fù)p失。不只是1991年太湖,2007年濟(jì)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(lái)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(duì)近二十年來(lái)實(shí)際發(fā)生在城市和快速城市化地區(qū)的洪澇災(zāi)害進(jìn)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(chǎng)和地下停車場(chǎng)雨水倒灌、沿街商鋪進(jìn)水、低洼地區(qū)居民小區(qū)樓房進(jìn)水、道路的低洼區(qū)段積水、工廠和企業(yè)進(jìn)水等。通過(guò)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(lái)越頻繁,而極端天氣帶來(lái)的暴雨,則超過(guò)了城市的防御能力;②城市化過(guò)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(méi)有跟進(jìn),所以造成了居民小區(qū)樓房進(jìn)水、沿街商鋪進(jìn)水;③工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段沒(méi)有做好區(qū)域洪水影響評(píng)價(jià),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(diǎn)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(méi)做好防洪設(shè)計(jì),此類區(qū)域在設(shè)計(jì)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(huì)越過(guò)出入口進(jìn)入地下建筑內(nèi);⑤工廠和企業(yè),特別是城市化進(jìn)程中新建企業(yè),不重視洪水影響評(píng)價(jià),廠區(qū)進(jìn)水、設(shè)備被淹。

三、城市防洪減災(zāi)對(duì)策

多數(shù)情況下,洪澇災(zāi)害是由于上游來(lái)水和(或)本地降雨沒(méi)有及時(shí)排走引起的。如果能夠及時(shí)解決洪水宣泄的問(wèn)題,就可以避免洪澇災(zāi)害的發(fā)生。天然流域能夠?qū)樗M(jìn)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(lái)排水,超出排水管網(wǎng)排水能力的部分就會(huì)在地面形成積水,輕者影響出行,重者造成交通癱瘓、房屋進(jìn)水等,甚至積水成災(zāi),造成嚴(yán)重的人員財(cái)物損失。另一方面,不透水地面具有很強(qiáng)的匯水能力,經(jīng)過(guò)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(xiǎn)。

總之,城市化不但使得本地區(qū)面臨的澇災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)增大,也使得下游的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)加大。同時(shí),由于城市聚集了大量的人口和財(cái)富,一旦發(fā)生洪澇災(zāi)害,就會(huì)造成大量的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。降低城市化地區(qū)面臨的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn),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(duì)策,可以采取以下幾種對(duì)策:

1.工程措施

(1)加強(qiáng)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(jìn)程的快速發(fā)展,城市越來(lái)越大,面臨的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)也越來(lái)越大,如果防洪工程跟不上城市的發(fā)展,勢(shì)必會(huì)使城市處于洪澇災(zāi)害的高風(fēng)險(xiǎn)中,造成災(zāi)害再來(lái)補(bǔ)救就為時(shí)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(qiáng)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(xiǎn)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(jìn)城形成的洪災(zāi)。因此,城市防洪是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),只有提高防洪標(biāo)準(zhǔn),才能將強(qiáng)降雨造成的洪水量排出城區(qū),同時(shí)應(yīng)考慮全局,從流域的角度去設(shè)計(jì)本地的防洪標(biāo)準(zhǔn),重視城市各個(gè)區(qū)域的排水能力。

(2)加強(qiáng)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(huì)在排水能力不足的區(qū)域形成積水,造成澇災(zāi),淹沒(méi)道路、房屋和基礎(chǔ)設(shè)施。因此,加強(qiáng)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(xiǎn)的重要工程措施。

城市化地區(qū)的排水能力提高的重點(diǎn)區(qū)域應(yīng)放在會(huì)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(lái)設(shè)計(jì),通過(guò)提高這些區(qū)域的排水能力來(lái)避免積水,避免洪澇災(zāi)害的發(fā)生。

(3)增加城市廣場(chǎng)和綠地占地面積,降低廣場(chǎng)和綠地的地勢(shì)

強(qiáng)暴雨來(lái)臨時(shí),單純依靠地下排水管網(wǎng)來(lái)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(huì)形成積水,而能夠及時(shí)排入河流的部分又會(huì)給河流的防洪帶來(lái)壓力,將風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)嫁給下游地區(qū)。而通過(guò)增加城市廣場(chǎng)和綠地的占地面積,鋪設(shè)透水磚,給降雨提供下滲的機(jī)會(huì),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(xiǎn)。

同時(shí),廣場(chǎng)和綠地設(shè)計(jì)時(shí),比其他用地地勢(shì)低,周圍地區(qū)的降雨就可以順地勢(shì)匯集到廣場(chǎng)和綠地來(lái),而減少進(jìn)入排水管網(wǎng)的水量,起到延長(zhǎng)匯流時(shí)間的作用。廣場(chǎng)下面設(shè)有地下商場(chǎng)和地下車庫(kù)時(shí),出入口設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行防洪評(píng)價(jià),比周圍地勢(shì)要高。

新建城區(qū)可以采用此種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)就地蓄滯洪,不影響城市原來(lái)的防洪體系,或者不會(huì)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(chǎng)等設(shè)施臨時(shí)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(shí)蓄滯一部分降雨,其作用類似于修建城市廣場(chǎng)和綠地,為排水贏得一些時(shí)間,推遲洪峰的到來(lái),錯(cuò)開(kāi)洪峰,達(dá)到消減洪峰的目的。在建筑物密度大、無(wú)法開(kāi)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(gè)排水管網(wǎng)中布設(shè)一定量的地下蓄洪池或地下水庫(kù)來(lái)減緩下游河流的防洪壓力。室外停車場(chǎng)等設(shè)施也可以在暴雨來(lái)臨時(shí),起到臨時(shí)蓄滯洪的作用。

2.非工程措施

(1)加強(qiáng)城市防洪規(guī)劃,做好工程建設(shè)項(xiàng)目的洪水影響評(píng)價(jià)

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(xiǎn)區(qū)被開(kāi)發(fā),發(fā)生洪澇災(zāi)害時(shí),經(jīng)濟(jì)損失也大。很多城市出現(xiàn)了各種各樣的積水問(wèn)題和洪災(zāi)問(wèn)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(guò)去的教訓(xùn),在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中,把城市防洪規(guī)劃作為城市發(fā)展規(guī)劃中的一個(gè)舉足輕重的部分重視起來(lái),那么城市防洪將會(huì)迎來(lái)美好的春天。

對(duì)城市工程項(xiàng)目,如城市高速路的出入口,地下商場(chǎng)的建設(shè)等都要進(jìn)行洪水影響評(píng)價(jià),既要評(píng)價(jià)項(xiàng)目本身的防洪情況,應(yīng)采取哪些防洪措施,又要評(píng)價(jià)對(duì)區(qū)域防洪的影響,從全局來(lái)評(píng)價(jià)工程項(xiàng)目對(duì)整個(gè)區(qū)域防洪的影響,只有從系統(tǒng)工程的角度,做好整個(gè)城市的防洪規(guī)劃和工程項(xiàng)目的洪水影響評(píng)價(jià),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(jì)損失。

(2)城市發(fā)展應(yīng)重視洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析,加強(qiáng)洪水預(yù)報(bào)及預(yù)警工作

通過(guò)加強(qiáng)城市化地區(qū)的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析和風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃,對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)采取不開(kāi)發(fā)的措施,或者通過(guò)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(duì)于低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)可以采取接受風(fēng)險(xiǎn),由社會(huì)的不同角色來(lái)分擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的管理方式。

加強(qiáng)洪水預(yù)報(bào)及預(yù)警工作,及時(shí)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(xiǎn),減少損失。

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

洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)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(guò)程中,有可能會(huì)因?yàn)樵O(shè)計(jì)規(guī)劃不到位,工程項(xiàng)目未進(jìn)行防洪影響評(píng)價(jià)就進(jìn)行施工的區(qū)域,面臨的洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)很大,因此,普及居民的防洪減災(zāi)知識(shí),了解洪災(zāi)發(fā)生的特點(diǎn),提高居民的防災(zāi)意識(shí)非常重要,盡量避免在強(qiáng)暴雨或雷暴雨天氣出門(mén),或者等暴雨結(jié)束幾小時(shí)后再外出,就可以避免一些可以避免的傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

另外,需要向居民傳遞一種風(fēng)險(xiǎn)沒(méi)有辦法完全避免的認(rèn)識(shí),在洪澇災(zāi)害發(fā)生時(shí),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(xiǎn)和洪災(zāi)損失。同時(shí),又應(yīng)普及群眾的洪澇災(zāi)害常識(shí),穩(wěn)定人心,有雨不一定就成災(zāi),既讓群眾有防災(zāi)意識(shí),又要避免因缺乏常識(shí),而終日惶惶不安,處于過(guò)于緊張的心理狀態(tài),影響社會(huì)穩(wěn)定。

四、結(jié) 語(yǔ)

近幾十年來(lái),中國(guó)一直處于經(jīng)濟(jì)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(gè)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(xiǎn)增大了。近些年頻發(fā)的城市洪澇災(zāi)害及積水問(wèn)題,發(fā)現(xiàn)其背后原因,據(jù)此積極研究防洪減災(zāi)對(duì)策,做好防洪預(yù)報(bào)預(yù)警是避免和降低洪災(zāi)損失的有效途徑和必然選擇。

[1]陳云霞,許有鵬,付維軍.浙東沿海城鎮(zhèn)化對(duì)河網(wǎng)水系的影響[J].水科學(xué)進(jìn)展,2007,18(1):68-73.

[2]周建康,黃紅虎,唐運(yùn)憶,等.城市化對(duì)南京區(qū)域降水量變化的影響[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào),2003,20(4):44-46.

[3]Y U SQ.Interannual variation of annual precipitation and urban effect on precipitation in the Beijing region[J].Progress in Natural Science,2007,17(9):1042-1050.

[4]劉朝輝,劉高峰,仇蕾.城市洪水災(zāi)害損失評(píng)估及應(yīng)用[J].水利經(jīng)濟(jì),2009,27(1):36-38.

[5]王同生.太湖流域1991年大水與城鎮(zhèn)洪澇問(wèn)題[J].水利水電技術(shù),1994(1):1-6.

F294

A

1671-4970(2012)01-0073-03

2011-09-10

水利部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目(200801027);國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)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(xiǎn)中的應(yīng)用研究。