上海內(nèi)澇氣象特征及成災(zāi)原因分析

陳長太

（上海市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計研究院，200233，上海）

上海地處環(huán)太平洋沿岸的主要自然災(zāi)害帶，又是中緯度和海陸過渡帶，特定的地理環(huán)境和氣象條件導(dǎo)致每年自然災(zāi)害較多，尤其是洪澇潮災(zāi)害突出，對經(jīng)濟社會影響也最大。20世紀(jì)90年代以來，受全球氣候變化、區(qū)域海陸效應(yīng)、熱島效應(yīng)、雨島效應(yīng)的交替作用，加上地面沉降、海平面上升，上海地區(qū)水災(zāi)頻次增多、強度增大趨勢明顯；尤其是局部性水災(zāi)比以前增多，呈現(xiàn)出更加復(fù)雜、多變、突發(fā)的態(tài)勢。因此，必須嚴(yán)守城鄉(xiāng)防汛安全底線，為上海建成“卓越的全球城市”做好基礎(chǔ)保障。

一、成災(zāi)氣象特征

1.臺風(fēng)的多發(fā)性

上海濱江臨海的地理特性決定了其易受臺風(fēng)侵襲。根據(jù)1884—2014年統(tǒng)計資料，上海5—10月共受熱帶氣旋影響272次，平均每年約2次，最多達(dá)11次 （1911年）；2000—2014年，當(dāng)年生成臺風(fēng)個數(shù)平均為23.2個，其中影響上海的臺風(fēng)平均為2.6個（圖1）。21世紀(jì)以來，黃浦江河口吳淞站風(fēng)暴潮增水超過1 m的就有15次，其中最大增水達(dá)1.86 m。臺風(fēng)主要發(fā)生在每年5—10月，其中7—9月最多，約占全年的90.6%，尤以8月多發(fā)，約占全年的36.2%。風(fēng)暴潮影響上海地區(qū)平均持續(xù)時間2～3天，長的可達(dá)5～6天。

影響上海的臺風(fēng)主要有3個特點：一是季節(jié)性強，一般出現(xiàn)在汛期的夏季和秋季；二是伴隨影響多，臺風(fēng)侵襲時一般都伴有大風(fēng)、暴雨，易造成疊加影響；三是災(zāi)害嚴(yán)重，臺風(fēng)侵襲會對沿江沿海地區(qū)造成不同程度的經(jīng)濟損失和人員傷亡，成為上海自然災(zāi)害中最為嚴(yán)重的災(zāi)害之一。

圖1　2000—2014年影響上海臺風(fēng)個數(shù)統(tǒng)計

2.暴雨的突發(fā)性

由于大氣環(huán)流形勢及上海城市小氣候的改變，汛期暴雨表現(xiàn)為短歷時、強降雨、局部性。通過對1981—2010年上海地區(qū)主要天氣系統(tǒng)形成的暴雨特征統(tǒng)計分析可知，形成上海地區(qū)暴雨的主要天氣系統(tǒng)為靜止鋒、暖區(qū)、低壓、臺風(fēng)。對暴雨分布特征進行分析，上海地區(qū)暴雨逐漸向強中暴雨、局部暴雨、特短歷時暴雨方向演變，全市性暴雨、特長歷時暴雨進入21世紀(jì)后逐漸減少，短歷時、局部性強降水已成為上海地區(qū)最具破壞力的自然災(zāi)害之一。

3.潮位的趨高性

受全球氣候變暖、海平面上升、地面沉降以及洪澇水歸槽等綜合影響，沿江沿海年最高潮位抬高趨勢明顯。以黃浦江為例，20世紀(jì)50、60年代黃浦江蘇州河口最高潮位是4.50 m，60年代平均高潮位為4.38 m，到70、80年代上升到5.00 m，90年代后升到5.50 m至5.70 m，最高達(dá)5.72 m，近10年來，平均高潮位已超過4.90 m；20世紀(jì) 50—90年代，5.00 m以上高潮位共出現(xiàn)7次，而2000年一年就出現(xiàn)4次，刷新了歷史第二高潮位，達(dá)5.70 m。黃浦江米市渡站1948—1988年實測最高潮位為3.80m （1954年出現(xiàn)），該記錄保持了40年，而1996—2012年的短短17年間，超過3.80 m的年最高水位達(dá)44次，其中以2005年8月“麥莎”臺風(fēng)期間出現(xiàn)的4.38 m為最高。1996—2011年的16年間有13年超過3.80 m。2013年10月“菲特”臺風(fēng)影響期間，米市渡站創(chuàng)造歷史最高潮位新紀(jì)錄，達(dá)4.61 m（圖 2）。

4.風(fēng)、暴、潮、洪遭遇的復(fù)雜性

隨著太湖流域綜合治理骨干工程基本建成，上游洪水的下泄速度加快，泄水量增大，黃浦江水位明顯抬升，致使黃浦江兩翼地區(qū)排澇能力明顯減弱，可排澇歷時明顯縮短，區(qū)域因洪致澇問題日益突出。特別是在2013年10月“菲特”臺風(fēng)影響期間，黃浦江承泄的太湖流域洪澇水流量、流速均創(chuàng)歷史紀(jì)錄，米市渡最高水位遠(yuǎn)超過1999年的特大梅雨期高水位。

圖2　米市渡站1991年以來年最高潮位系列圖

風(fēng)、暴、潮、洪可能單一發(fā)生，但更多的是相伴而生、重疊影響。“二碰頭”現(xiàn)象幾乎年年都會碰到，其中臺風(fēng)與天文高潮遭遇會使得沿江沿海地區(qū)出現(xiàn)超警戒潮水位的高潮位；而暴雨和天文高潮遭遇，容易使得澇水不能及時排出而成災(zāi)?！叭鲱^”和“四碰頭”現(xiàn)象近年時有發(fā)生，如2005年8月“麥莎”臺風(fēng)影響期間，全市普降大暴雨，同時又恰逢天文大潮汛和上游洪水下泄，黃浦江及蘇州河等內(nèi)河水位全面超過警戒線，帶來較為嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。2013年“菲特”臺風(fēng)風(fēng)、暴、潮、洪“四碰頭”遭遇的災(zāi)害，這次災(zāi)害受“菲特”臺風(fēng)殘留云系、冷空氣南下及第24號臺風(fēng)“丹娜絲”的共同影響，全市和上游杭嘉湖地區(qū)普降大暴雨到特大暴雨，同時恰逢天文大潮汛，黃浦江干流、長江口及杭州灣潮位全線超警戒潮（水）位，浦東新區(qū)、嘉定區(qū)、青浦區(qū)、松江區(qū)、金山區(qū)等內(nèi)河水位全面超警戒，金山、青浦、嘉定區(qū)等低洼地區(qū)嚴(yán)重受澇。因此，“三碰頭”“四碰頭”的威脅始終是上海的心腹之患，更是防汛工作的重中之重。

二、致災(zāi)原因

根據(jù)歷史上發(fā)生澇災(zāi)區(qū)域的自然條件、降雨情況、下墊面組成，以及調(diào)研反映情況，初步分析造成澇災(zāi)的主要原因有以下幾點：

1.河湖水面率低，調(diào)蓄能力不足

上海市屬平原感潮河網(wǎng)地區(qū)，地勢低平，從災(zāi)害統(tǒng)計分析可以清楚地看到，暴雨期間外河水位較高（高潮位和上游高水位綜合作用結(jié)果），澇水較難排出。在城市開發(fā)建設(shè)過程中“與水爭地”現(xiàn)象時有發(fā)生，根據(jù)《2016 上海市河道（湖泊）報告》，2016年全市河湖水面率為9.72%，低于2011年全國水利普查的9.77%。河道被填或縮窄導(dǎo)致河湖水面率過低、水系不暢、河道密度過稀，河道調(diào)蓄能力不足和空間分布不均勻，河道輸排水能力和雨水調(diào)蓄能力與本市除澇要求差距較大。

大數(shù)據(jù)時代的到來，使得網(wǎng)絡(luò)資源量逐漸增多。如能夠充分的利用網(wǎng)絡(luò)資源進行會計電算化教學(xué)，將能夠有效拓展學(xué)生的知識掌握范圍。以日常業(yè)務(wù)處理中的“憑證管理”為例，教學(xué)方法如下：首先，由教師為學(xué)生講解憑證管理的方法，并向?qū)W生強調(diào)“添加憑證”“出納簽字”“憑證審核”“主管簽字”“憑證記賬”的具體操作方式；其次，利用網(wǎng)絡(luò)資源為學(xué)生列舉與憑證管理知識有關(guān)的會計電算化案例，如：XX公司XX會計，執(zhí)行憑證管理時，發(fā)現(xiàn)“出納簽字”無法執(zhí)行，請同學(xué)們分析導(dǎo)致上述現(xiàn)象存在的原因；最后，當(dāng)學(xué)生分析完成后，教師需為學(xué)生講解具體原因，如“上月未結(jié)賬”“試算不平衡”“操作人員無權(quán)限”等，以提高學(xué)生對憑證管理知識的掌握水平。

另外，受全球氣候變化影響，短歷時強暴雨有增加趨勢，一旦遭遇根本來不及預(yù)降；部分區(qū)域受排水動力、河道通航、工農(nóng)業(yè)用水等條件制約，無法按調(diào)度要求預(yù)降到位，特別是一些地勢低、常水位高的區(qū)域有效調(diào)蓄空間不足，河湖作為防洪除澇“大海綿”的功能沒有被重復(fù)發(fā)揮，容易造成局部性澇災(zāi)。

2.城市下墊面硬化，暴雨徑流增強

城市化的重要特征是地面硬質(zhì)化、河網(wǎng)低密度化、排水管網(wǎng)化，由于下墊面的變化，暴雨徑流量增多，徑流強度增大，匯水快且集中，大量雨水通過眾多雨水管網(wǎng)系統(tǒng)收集就近強排入河，造成河網(wǎng)的蓄排水能力與管網(wǎng)排水能力不協(xié)同，河道水位會快速上漲。為避免漫溢潰堤帶來更嚴(yán)重的水災(zāi)，當(dāng)河道水位達(dá)到設(shè)計高水位時，應(yīng)急采取沿河市政雨水泵站被迫停機措施，形成城市內(nèi)澇。實際上，市政雨水排水系統(tǒng)是一個小系統(tǒng)，是一級排水，排水防澇安全還須依賴于與之相匹配的河網(wǎng)大系統(tǒng)二級蓄排能力。雨水泵站強排作用易加速河道水位上漲，加大河水漫溢風(fēng)險，并未根本解決區(qū)域內(nèi)澇問題，因此，地面硬化，下滲減少，暴雨徑流增大、增強是區(qū)域形成內(nèi)澇的另一重要原因。

3.局部地勢低洼，排澇能力不足

低洼地區(qū)通過興建水利控制工程，將同樣高程的地區(qū)連成一片，形成水利控制片或圩區(qū)，外圍建設(shè)堤防、水閘和泵站工程，采用“圍起來、打出去”的方法保障除澇安全。但在低洼水利片內(nèi)只注重圩區(qū)內(nèi)建泵強排、不注重河湖面積保護和控制，致使圩區(qū)泵站排澇能力不斷增大，遠(yuǎn)超過外圍泵站排澇能力，造成暴雨期間圩外河道水位快速上升，原來水利片內(nèi)地勢較高不需建圩的區(qū)域因此受澇。農(nóng)田強排、建圩中圩、隨意改變規(guī)劃建小圩區(qū)，增加了相鄰區(qū)域的排澇壓力，其本質(zhì)是風(fēng)險轉(zhuǎn)移或多增加一級排水，沒有解決除澇的根本問題。

4.超標(biāo)準(zhǔn)降雨超過設(shè)防能力

部分區(qū)域發(fā)生的實際暴雨時常超過規(guī)劃設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)降雨，遠(yuǎn)超過現(xiàn)狀除澇工程的設(shè)防能力，造成澇災(zāi)也不可避免。 例如，“77·8”暴雨是上海有記錄的最大暴雨，暴雨中心在寶山塘橋附近，各時段降雨量均創(chuàng)有記錄以來的歷史之最。400 mm以上總雨量籠罩面積約230 km2（東到吳淞，西到南翔，南到彭浦，北到羅店），市區(qū)普陀北部、閘北北部、虹口北部、楊浦北部地區(qū)及嘉定、寶山地區(qū)一片汪洋，水淹深度淺處20～30 cm，深處1 m有余。

三、對策與措施

根據(jù)上海市各水利分片不同的功能特點、薄弱環(huán)節(jié)、核心問題及除澇風(fēng)險等因素，在多措并舉的前提下，因地制宜提出有針對性的除澇策略。

①提高河湖水面率。加強河湖水面管控，加快中小河道整治，逐步達(dá)到《上海市總體規(guī)劃（2017—2035）》提出的全市河湖水面率達(dá)到10.5%左右的要求，進一步提高河湖水面的調(diào)蓄能力。

②增強澇水外排能力。完善骨干河網(wǎng)，加快通江達(dá)海骨干河道建設(shè)，疏拓、打通骨干河道瓶頸節(jié)點，開辟、拓寬外排口門，優(yōu)化和完善外圍泵閘設(shè)施。

③推進落實海綿城市建設(shè)。綜合運用綠色屋頂、滲透鋪裝、雨水花園、下沉式綠地、植被淺溝等源頭下滲減排措施，加強低影響開發(fā)和改造，充分發(fā)揮“城市海綿”蓄、滯、截、滲等作用。

④加強水利片與圩區(qū)分級排水相互協(xié)調(diào)。優(yōu)化并控制水利片內(nèi)圩區(qū)布局及規(guī)模，合理制定圩內(nèi)控制水位。

⑤完善水文站網(wǎng)和洪澇預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)?？茖W(xué)制定洪澇調(diào)度方案，合理控制常水位，提高雨前預(yù)降能力，增大河網(wǎng)有效調(diào)蓄。

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