汛情下的城市防洪排澇方案分析

張宏雅 魏永強 范仲杰

摘 要：2020年，長江流域發(fā)生了繼1998年以后又一次流域性大洪水，作為長江中下游和上游的特大城市，武漢和重慶汛情較為嚴(yán)峻，但應(yīng)對城市洪澇災(zāi)害的方案并不相同。本文以武漢和重慶為例，分析對比汛情下城市內(nèi)澇防汛中的決策、預(yù)警預(yù)報與防洪調(diào)度、水利設(shè)施等方面情況，以期對城市洪澇災(zāi)害研究與防治問題有所借鑒。

關(guān)鍵詞：城市防洪排澇;防洪調(diào)度;預(yù)警預(yù)報;城市建設(shè)

中圖法分類號：TU998.4? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2021.0103

近幾十年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)和城市化發(fā)展，洪澇災(zāi)害損失的主要部分已經(jīng)從原先的農(nóng)業(yè)損失轉(zhuǎn)移到城市，而城市內(nèi)澇防汛是城市防汛工作中的重中之重。全球氣候變化和城市化進(jìn)程等多重影響疊加下，城市洪澇災(zāi)害頻發(fā)，嚴(yán)重影響城市的正常運轉(zhuǎn)，威脅居民正常生產(chǎn)生活和生命財產(chǎn)安全，制約城市健康有序發(fā)展。

城市洪澇災(zāi)害問題日益突出，諸多學(xué)者對于城市內(nèi)澇防汛的關(guān)注度逐漸增加。侯精明等[1]利用水文、水動力耦合模型模擬并分析設(shè)計暴雨雨型對城市內(nèi)澇的影響。鄧金運[2]等以武漢市光谷中心城為研究區(qū)域，采用一、二維耦合的水動力數(shù)學(xué)模型，分析排水體系建設(shè)對城市洪澇災(zāi)害的影響。張建云等[3]分析了變化環(huán)境對城市降雨和極端暴雨的影響以及城鎮(zhèn)化引起洪澇災(zāi)害頻發(fā)的原因。王穎等[4]通過GIS技術(shù)實現(xiàn)海綿城市內(nèi)澇災(zāi)害數(shù)值可視化，服務(wù)于城市內(nèi)澇的預(yù)防和控制。根據(jù)李雯等[5]從文獻(xiàn)計量學(xué)角度對城市洪澇災(zāi)害研究可視化知識圖譜分析可知，城市洪澇災(zāi)害相關(guān)文獻(xiàn)的出版數(shù)量與被引頻次在近十年呈上升態(tài)勢，其中，2008～2019年文獻(xiàn)被引頻次呈現(xiàn)顯著增長趨勢，增幅高達(dá)99.9%。由此可見，城市洪澇災(zāi)害的相關(guān)研究不斷增加，洪澇災(zāi)害研究體系構(gòu)建穩(wěn)步推進(jìn)。

2020年我國暴雨洪水多發(fā)頻發(fā)，發(fā)生了1998年以來最嚴(yán)重的汛情，長江流域的流域廣闊、支流眾多，降水量豐富，長江流域發(fā)生洪澇災(zāi)害的城市較多。本文結(jié)合2020年城市內(nèi)澇防汛調(diào)查的實際情況，以長江流域上中游的兩大城市武漢和重慶為例，探討城市內(nèi)澇防汛，以期對城市洪澇災(zāi)害研究與防治問題提出有效建議。

1? 洪澇災(zāi)害與汛情

2020年我國發(fā)生了自1998年以來最嚴(yán)重的汛情——降雨總量大且時空集中，洪水多發(fā)且量級大，超警河流數(shù)量多且超警時間長。

暴雨多發(fā)頻發(fā)，降雨總量偏多、時空集中。6月以來，全國平均降雨量438 mm，較常年偏多18%，為1961年以來最多。長江共發(fā)生5次編號洪水，次數(shù)超過1998年，為近23年以來最多。長江發(fā)生流域性大洪水，其中上游發(fā)生特大洪水，三峽水庫出現(xiàn)建庫以來最大入庫流量75 000m3/s。全國七大流域26個省份827條河流發(fā)生超警以上洪水，較常年偏多8成，為1998年以來最多，其中266條超保證、77條超歷史。長江干流及兩湖超警26～67天，太湖超警48天，安徽巢湖超警78天、超歷史16天，松花江干流超警達(dá)7～41天。

汛情引發(fā)了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。據(jù)統(tǒng)計，2020年9月洪澇災(zāi)害造成28個省份多處堤防護(hù)岸、水庫設(shè)施、農(nóng)村供水和灌溉設(shè)施、泵站涵閘、水文站等水利工程損毀。經(jīng)水利部組織各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）對災(zāi)后水利工程修復(fù)工程量及投資需求初步測算，水利災(zāi)后恢復(fù)重建任務(wù)十分繁重，據(jù)初步測算，大約需投資840億元。

2? 城市內(nèi)澇防汛

2.1? 武漢市內(nèi)澇防汛

武漢地處長江中下游平原，江漢平原東部，是全世界水資源最豐富的特大城市之一，水域面積占全市市區(qū)面積的1/4。武漢全境水域面積2 217.6km2，覆蓋率26.10%，人均占有地表水11.4萬m2，人均占有地表水量居世界大城市之首，是全世界水資源最豐富的特大城市及中國最大的淡水中心。世界第三大河長江及其最大支流漢水橫貫市境中央，境內(nèi)5km以上河流165條，水面面積471.31 km2。武漢現(xiàn)有大小湖泊166個，被稱為“百湖之市”，在正常水位時，湖泊水面面積803.17 km2，居中國城市首位。

2013年7月6日至7日，遭受特大暴雨襲擊的武漢市多點出現(xiàn)“一片汪洋”的內(nèi)澇場景，中心城區(qū)的累計總降雨量超過1.6億m3。全市平均降雨量超過210.9mm，局部降雨最高達(dá)到317.2mm（江夏）。2016年6月至7月，多場暴雨侵襲武漢，武漢6月30日至7月6日，持續(xù)性周降雨量達(dá)584.8mm，7月5日至6日，武漢全市平均降雨量為228.6mm，局部降雨達(dá)到277.6mm（蔡甸），超過2013年的平均降雨量。2020年入梅之際，武漢雨情急、汛情猛，同時承受洪水和大暴雨內(nèi)澇的雙峰疊加，城市內(nèi)澇防汛壓力極大。2020年7月5日至7月6日，武漢江夏區(qū)烏龍泉站24小時雨量達(dá)435.4mm，最大小時雨強88.3mm。武漢市于7月6日啟動防汛“二級響應(yīng)、一級戰(zhàn)備”。汛前，及時騰退庫容，“空腹”迎汛。汛中，超強組織、分區(qū)管控，精準(zhǔn)調(diào)度，聯(lián)調(diào)聯(lián)控、聯(lián)動聯(lián)排，各點水位快速下降，逐步回歸安全水位，給后續(xù)雨水騰出空間。相較于2013年和2016年的暴雨洪水，2020年更為嚴(yán)峻的城市洪澇災(zāi)害并未給武漢市的城市功能運轉(zhuǎn)和市民生產(chǎn)生活造成太大影響，其客觀原因在于武漢利用自然景觀，統(tǒng)籌城市建設(shè)和治水建設(shè)，加以精準(zhǔn)聯(lián)合調(diào)度。

武漢市的排澇抗洪能力可以包括三個方面：海綿城市水容能力、抽排能力、湖泊水容能力[6-8]。武漢水務(wù)局負(fù)責(zé)人表示，“管涵、泵站等人工的排水設(shè)施，不可能無限度提高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，必須兼顧實際效益，武漢坐擁內(nèi)陸城市少有的湖泊資源，必須把天然的調(diào)蓄功能利用好?！?020年河湖水網(wǎng)經(jīng)過有效的調(diào)控，在武漢市防洪排澇中發(fā)揮著重要的效益。武漢中心城區(qū)的40個湖泊中，有23個具有調(diào)蓄功能。為積極備汛，從2020年4月下旬起，武漢市數(shù)次于暴雨前提前騰庫容，給大量的雨水留出一定的騰蓄空間，全市集中將部分湖泊水位降至合理區(qū)間，以防止大暴雨帶來的雨洪沖擊和危害。其中，東湖的作用極為典型。東湖水域面積33.63km2，汛期變成城市“綠胃”，收納來自武昌、青山、洪山和東湖高新等去的自然匯水，匯水面積達(dá)132 km2。按2020年降雨量898mm計算，汛期東湖為城市內(nèi)澇排憂解難，總共納入1億m3雨水。武漢東湖利用大東湖生態(tài)水系工程，實現(xiàn)“水系經(jīng)脈”一網(wǎng)通，快速排水入江;利用百公里生態(tài)綠廊，發(fā)揮滲、滯、蓄、凈、用、排等功能。

自然景觀湖泊在前，依景而設(shè)的生態(tài)水系工程在后，通過協(xié)同共治機制實現(xiàn)市區(qū)聯(lián)動，流域聯(lián)排，分區(qū)管控，科學(xué)調(diào)度，使武漢從容應(yīng)對2020年暴雨洪水。

2.2? 重慶市內(nèi)澇防汛

重慶位于中國內(nèi)地西南部、長江上游地區(qū)，水資源十分豐富，年平均水資源總量在5 000億m3左右，每平方千米水面積全國第一。重慶河流眾多，水系稠密，流經(jīng)重慶的主要河流有長江、嘉陵江、烏江、涪江、綦江、大寧河、阿蓬江、酉水河等，長江干流自西向東橫貫全境，流程長達(dá)665km，境內(nèi)流域面積大于50km2的河流有553條、大于1萬km2的河流有7條，長江上游的來水均匯集于重慶。

8月中上旬，受上游強降雨影響，“嘉陵江2020年第1號洪水”在嘉陵江支流涪江形成。重慶市正式啟動洪水防御Ⅱ級應(yīng)急響應(yīng)。截至8月13日下午4時30分，涪江水位上漲，位于涪江畔的重慶市潼南區(qū)7個沿江鎮(zhèn)街不同程度受災(zāi)，受災(zāi)人數(shù)8 209人。8月14日，長江2020年第四號洪峰過境江津白沙，重慶江津段三條主要街道被淹沒。8月17日早5點，潼南城區(qū)小河壩站水位達(dá)到243.86m，流量19 500m3/s，超保證水位3.86m。潼南城區(qū)梓潼、桂林、米心、玉溪、雙江、上和、別口等7個鎮(zhèn)街40個村（居）受災(zāi)，受災(zāi)群眾達(dá)31 700名。8月18日，洪水持續(xù)上漲，重慶銅梁區(qū)安居古城部分低洼低端民房被淹。長江上游干流以及多條支流洪峰疊加來襲，8月19日上午，洪水不斷上漲，重慶市南濱路、嘉濱路淹沒，主城區(qū)多條道路實施交通管制。長江、嘉陵江兩江交匯處的長嘉匯景區(qū)，水流湍急，重慶洪崖洞、朝天門、磁器口等多處知名景點部分區(qū)域也被淹沒。

2020年8月下旬，位于四川下游和三峽水利樞紐上游的重慶，經(jīng)歷了40年來最大洪水過境，主城多地被淹，情況嚴(yán)重。8月中下旬，位于重慶上游的四川各地持續(xù)出現(xiàn)暴雨、大暴雨，局部特大暴雨，導(dǎo)致岷江、沱江、涪江出現(xiàn)歷史排位性洪峰流量。距離“長江2020年第4號洪水”過境僅4天，重慶主城迎來“長江2020年第5號洪水”。這個過程中，來自于外洪威脅的洪澇災(zāi)害情勢嚴(yán)重。

本輪汛情重慶經(jīng)歷1981年以來最高位長江洪水，重慶15個區(qū)縣26.32萬人受災(zāi)，緊急避險25.1萬人，緊急轉(zhuǎn)移安置13.27萬人，倒損房屋4 095間，農(nóng)作物受災(zāi)面積8 636hm2，未造成人員傷亡。

3? 城市內(nèi)澇防汛決策分析與思考

3.1? 武漢、重慶內(nèi)澇防汛決策

武漢主要充分利用湖泊水庫調(diào)度應(yīng)對內(nèi)澇防汛。汛前，湖泊的水位適度下降;汛中，大量雨水入湖錯峰調(diào)蓄、外排;汛后蓄水、保水，以實現(xiàn)動態(tài)管理、動態(tài)平衡。汛情中，重慶的水利氣象機構(gòu)持續(xù)預(yù)報預(yù)警，汛前，按照科學(xué)路線做好人口轉(zhuǎn)移;汛中，科學(xué)有序應(yīng)對，確保人民生命財產(chǎn)安全;汛后，積極進(jìn)行災(zāi)后重建。

洪澇災(zāi)害中的武漢和重慶面對災(zāi)種不同——武漢“內(nèi)澇”為主，重慶“外洪”為主;受災(zāi)程度不同——武漢“輕傷”，重慶“重傷”，但兩市都啟動了高級別防汛響應(yīng)，采取專業(yè)有效的政府決策，決策的重中之重是預(yù)警預(yù)報和防洪調(diào)度。武漢此次汛情受災(zāi)程度較小得益于準(zhǔn)確的預(yù)警預(yù)報和水庫調(diào)度。而重慶作為長江中上游和下游防洪保安的一個關(guān)鍵節(jié)點，為了確保長江中下游平安，一直在蓄水控流。這是權(quán)衡利弊后做出的決策，重慶洪峰過境期間未下雨，保證城市不受暴雨洪水雙面夾擊，同時，水利、氣象等各部門每日會商，滾動分析預(yù)報洪水演進(jìn)過程，充分做好預(yù)警預(yù)報工作。此次防洪調(diào)度避免武漢、荊州、岳陽、九江和長江中下游上億的老百姓遭受毀滅性洪災(zāi)。而綜合全局考慮、統(tǒng)籌調(diào)度，聯(lián)合調(diào)度長江上中游水庫群，確保了人民生命財產(chǎn)安全的損失降到最低。

3.2? 防洪調(diào)度與預(yù)警預(yù)報

武漢2020年汛情中城市防洪排澇得益于湖泊水庫調(diào)度，重慶在長江4號、5號洪水中的調(diào)度決策中，保衛(wèi)了武漢、荊州、岳陽、九江和長江中下游上億人民。水工程調(diào)度在2020年防洪排澇中發(fā)揮重要作用，截至2020年9月，全國3 852座次大中型水庫共攔洪1 680億m3，減淹城鎮(zhèn)1 310個次、減淹耕地3 392萬畝、避免人員轉(zhuǎn)移2 148萬人。聯(lián)合調(diào)度以三峽為核心的長江上中游水庫群攔洪490億m3，避免了城陵磯附近蓄滯洪區(qū)和荊江分洪區(qū)的運用。通過水庫群聯(lián)合調(diào)度和各項防御措施，2020年我國大江大河堤防沒有出現(xiàn)決口，大中型和小（1）型水庫沒有出現(xiàn)垮壩，確保了人民群眾的生命安全和經(jīng)濟(jì)社會的穩(wěn)定運行，也確保了大江大河的安瀾。在這個過程中，水庫的作用功不可沒，長江5號洪水，三峽最大入庫流量75 000 m3/s，通過三峽調(diào)峰，削峰率34%。

實時雨水情和預(yù)報成果有助于統(tǒng)籌考慮各方面因素，更好地研究制定水工程調(diào)度運用方案，預(yù)警預(yù)報在城市洪澇災(zāi)害防治中發(fā)揮著重要作用。2020年汛期，全國氣象部門通過各種渠道累計發(fā)布23.3萬余條各類氣象災(zāi)害預(yù)警信息，其中，暴雨、雷電的預(yù)警信息發(fā)布數(shù)量比過去三年同期平均值提升30%，時效整體縮短到3～10min，預(yù)警信息公眾覆蓋率逐年上升，已達(dá)87.3%以上。同時，水利部新聞指出，1998年，中央收集3 300個站的水情信息需要2h，現(xiàn)在只要10～15min就能夠收齊13萬個報汛站信息。及時準(zhǔn)確的預(yù)報有效輔助防汛調(diào)度，優(yōu)化和細(xì)化水工程調(diào)度運用方案，更好地為防洪排澇確定決策。

3.3? 城市防洪除澇設(shè)施建設(shè)

武漢湖泊優(yōu)異的解澇防洪能力，在2020年武漢防汛抗洪全局中起到舉足輕重的作用。大東湖生態(tài)水網(wǎng)日漸成型，離不開生態(tài)優(yōu)先的綜合治理念和先進(jìn)的水利工程設(shè)計、建設(shè)，其中代表工程有大東湖生態(tài)水系工程和百公里生態(tài)綠廊。大東湖生態(tài)水系工程又稱武漢“六湖連通”工程，該工程將東湖、沙湖、北湖、楊春湖、嚴(yán)東湖、嚴(yán)西湖六個湖泊貫通，并通過港渠與長江相連，實現(xiàn)港渠疏通、子湖連通，快速排水入江。百公里生態(tài)綠廊指101.98km的東湖綠道，該工程對湖泊岸線環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)改善，建設(shè)軟質(zhì)生態(tài)駁岸，修整邊坡減少水土流失，同時對湖邊塘進(jìn)行整治，這些生態(tài)建設(shè)舉措讓綠道、湖堤更富有彈性，實現(xiàn)消峰調(diào)蓄，消解內(nèi)澇的功能。

這些利民工程并非一蹴而就，而是著眼頂層設(shè)計、因地制宜、統(tǒng)籌規(guī)劃、保持先進(jìn)理念下，長時間打磨而成?！笆奈濉币?guī)劃中，水利部推進(jìn)防洪薄弱環(huán)節(jié)工程建設(shè)，盡快補齊防洪工程短板，全面提升水旱災(zāi)害防御能力，圍繞國家水網(wǎng)建設(shè)和2020年防洪暴露的薄弱環(huán)節(jié)，著眼修建“有溫度”的重大民生水利項目，支撐經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展。

4? 結(jié)語

本文以武漢和重慶為例，闡述了兩座城市在2020年汛情中的防洪排澇情況，并從決策、預(yù)警預(yù)報和防洪調(diào)度、防洪除澇設(shè)施建設(shè)展開分析和討論。2020年嚴(yán)重的汛情下，水庫調(diào)度發(fā)揮著重大作用，城市內(nèi)澇防汛需要全方位的支撐，決策發(fā)揮著決定性作用，防洪調(diào)度是決策中的重中之重，而水利設(shè)施和預(yù)警預(yù)報為防洪調(diào)度和各項決策提供了重要的支撐。

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