我國(guó)沿海地區(qū)城市洪（潮）澇成因及應(yīng)對(duì)策略
——以深圳市為例

徐宗學(xué) 陳 浩 黃亦軒 陳文龍

（1.北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院，北京 100875；2.城市水循環(huán)與海綿城市技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100875；3.珠江水利委員會(huì)珠江水利科學(xué)研究院，廣州 510610）

0 引 言

隨著城市化快速發(fā)展，全球氣候發(fā)生劇烈變化，使得自然水循環(huán)過程和水文氣象要素發(fā)生重大改變，極端氣候事件增多增強(qiáng)，城市“熱島效應(yīng)”和“雨島效應(yīng)”等問題更加凸顯，從而導(dǎo)致城市洪澇發(fā)生的范圍及造成的損失不斷擴(kuò)大。

聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）第六次評(píng)估報(bào)告指出，與工業(yè)化之前1850—1990 年的平均氣溫相比，2011—2020 年的平均氣溫升高了1.09 ℃。在1901—2018 年的100 多年間，全球海平面上升了0.2 m，其上升速率比過去3 000 年中的任何一個(gè)世紀(jì)都要快。氣候變化對(duì)自然系統(tǒng)的影響是最強(qiáng)、最全面的，將會(huì)使極端事件（極端降水、臺(tái)風(fēng)、極高海平面、高溫等）的發(fā)生頻率和強(qiáng)度不斷提升，導(dǎo)致城市洪澇災(zāi)害加劇。聯(lián)合國(guó)人居署統(tǒng)計(jì)發(fā)布的《2022 年世界城市報(bào)告：展望未來》指出，全球城市化將在未來30 年內(nèi)持續(xù)增加，2021 年全球城市化率為56%，預(yù)計(jì)到2050年將會(huì)上升至68%。我國(guó)的城市化率增長(zhǎng)也極為迅速。在改革開放之初的1978 年，我國(guó)城市化率僅有17.92%，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示2022 年我國(guó)城市化率已經(jīng)上升至65.22%?！吨袊?guó)城市競(jìng)爭(zhēng)力第19 次報(bào)告》指出，我國(guó)城市化率將會(huì)在未來15 年提升到75%左右。城市化的快速發(fā)展使得城市區(qū)域的產(chǎn)匯流特性發(fā)生變化，產(chǎn)流速度加快、產(chǎn)流量增加、匯流時(shí)間縮短，使得洪峰流量增大，峰現(xiàn)時(shí)間提前。同時(shí)，人口和財(cái)富的高度集中，使得城市地區(qū)在遭遇洪澇災(zāi)害時(shí)變得更加敏感和脆弱，城市地區(qū)洪澇災(zāi)害造成的損失急劇增大。

沿海地區(qū)受海洋氣候和港口貿(mào)易的影響，一般都是生態(tài)環(huán)境優(yōu)美、氣候適宜人類居住且經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展的地區(qū)。獨(dú)特的地理位置和氣候條件，使得沿海地區(qū)城市洪（潮）澇的發(fā)生不僅與降水、地形和排水管網(wǎng)密度等因素密切相關(guān)，而且受到潮位變化的劇烈影響，極易遭受臺(tái)風(fēng)侵襲，形成臺(tái)風(fēng)、暴雨和高潮位“三碰頭”或臺(tái)風(fēng)、暴雨、洪水和高潮位“四碰頭”的復(fù)合城市洪（潮）澇災(zāi)害。同時(shí)，沿海地區(qū)城市人口密度高且經(jīng)濟(jì)繁榮，使得城市洪（潮）澇災(zāi)害的危險(xiǎn)性更加突出，承災(zāi)體的暴露性、敏感性和脆弱性更加明顯。

深圳市是我國(guó)城鎮(zhèn)化率最高、經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)、人口最密集的沿海城市之一。隨著全球氣候變化和城市化的快速發(fā)展，深圳市洪（潮）澇災(zāi)害頻發(fā)，嚴(yán)重影響城市的公共安全，制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)健康發(fā)展。因此，深入分析和探討深圳市洪（潮）澇災(zāi)害成因及應(yīng)對(duì)策略，對(duì)于深圳市乃至沿海地區(qū)城市防洪（潮）減災(zāi)工程體系建設(shè)與城市洪（潮）澇風(fēng)險(xiǎn)管理至關(guān)重要。

1 典型城市洪（潮）澇災(zāi)害

深圳市受地理位置和地形地貌特征的影響，在4—10 月頻繁發(fā)生暴雨、風(fēng)暴潮或二者遭遇事件，導(dǎo)致嚴(yán)重的城市洪（潮）澇災(zāi)害。如2008 年6 月13—18 日，深圳市受強(qiáng)雷雨云團(tuán)影響，全市整體降雨量200 mm 以上，局部日降雨量更是超過600 mm，全市發(fā)生內(nèi)澇和水浸的區(qū)域高達(dá)1 000多處，造成8人死亡、4人失蹤，直接經(jīng)濟(jì)損失12億元。2018年8月29日至9月1日，深圳市普降大到暴雨，全市平均降雨量312.9 mm，有70% 的地區(qū)累計(jì)降雨量達(dá)250 mm，16%的地區(qū)超過400 mm，其間全市最大1 h 累計(jì)降雨量112.4 mm（坪山區(qū)田頭站），達(dá)100年一遇；最大24 h累計(jì)降雨量417.2 mm（龍崗區(qū)布吉站），超過50 年一遇，創(chuàng)1952 年后8 月全市最大24 h 降雨量紀(jì)錄。暴雨造成全市10 個(gè)區(qū)共219 處內(nèi)澇積水點(diǎn)，發(fā)生局部河堤坍塌10 起，大小山體滑坡37起，圍墻倒塌3起。全市98余處道路積水，約61個(gè)片區(qū)（社區(qū)或工業(yè)區(qū)）內(nèi)澇，18條河道局部河段河水漫堤。2019 年4 月11 日，受冷暖氣流交匯影響，深圳市羅湖區(qū)、福田區(qū)發(fā)生短時(shí)極端強(qiáng)降雨，造成11 人死亡。2023 年9 月7 日，深圳市普降“強(qiáng)度超強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間超長(zhǎng)、強(qiáng)降雨范圍超廣”的極端特大暴雨，最大2 h、3 h、6 h、12 h、24 h、48 h、72 h 降雨量均打破深圳市1952 年有氣象記錄以來的歷史極值，導(dǎo)致深圳羅湖區(qū)、龍崗區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重內(nèi)澇。

2 城市洪（潮）澇成因分析

根據(jù)城市水文循環(huán)過程，綜合考慮致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體等，沿海地區(qū)城市洪（潮）澇成因概括為“先天不足—后天變化”兩個(gè)方面?！跋忍觳蛔恪敝饕侵傅乩?xiàng)l件，“后天變化”是指氣候變化引起的極端降雨、潮位和熱帶氣旋等的變化及城市化發(fā)展導(dǎo)致的下墊面和產(chǎn)匯流特征變化等。

2.1 先天不足

深圳市位于珠江口東岸，東臨大亞灣和大鵬灣，西瀕珠江口和伶仃洋，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，雨量充沛，多年平均降雨量1 925 mm。地勢(shì)東南高、西北低，東南部大鵬半島主要為低山，中部和西北部主要為丘陵，間有低山突起和平緩的臺(tái)地，西南部主要為濱海沖積平原，極易遭受熱帶氣旋的侵襲，平均每年發(fā)生6.47次。受地形影響，深圳市平均年暴雨（日降雨量≥50 mm）日數(shù)空間分布呈東多西少，中南部的鹽田區(qū)和羅湖區(qū)年暴雨日數(shù)最多，達(dá)到9.6 d；東部的大鵬區(qū)和坪山區(qū)、中部的龍崗區(qū)為8～9 d；中西部的龍華區(qū)、福田區(qū)和光明區(qū)為7 d；西南部的南山區(qū)為6.7 d，寶安區(qū)最少為5.8 d，如圖1 所示。境內(nèi)河流眾多，流域面積大于1 km2的河流共有310 條，但流域面積大于100 km2的河流僅有5 條，大多數(shù)發(fā)源于境內(nèi)的獨(dú)山和丘陵，河流短小，山高坡陡，汛期洪水陡漲陡落，河流中下游兩岸是洪澇災(zāi)害多發(fā)區(qū)。深圳市獨(dú)特的地理位置和地貌特征使其在汛期極易形成復(fù)合洪（潮）澇災(zāi)害。

圖1 深圳市2007—2015年平均年暴雨日數(shù)空間分布

2.2 后天變化

2.2.1 氣候變化

氣候變化引起極端降雨、潮位和熱帶氣旋等致災(zāi)因子發(fā)生變化，對(duì)沿海地區(qū)城市洪（潮）澇產(chǎn)生嚴(yán)重影響。IPCC第六次評(píng)估報(bào)告指出，氣候變化造成的負(fù)面影響和風(fēng)險(xiǎn)日趨顯著，以風(fēng)暴潮、海洋巨浪和潮汐洪水為主要特征的極端海平面事件疊加強(qiáng)降雨造成的復(fù)合型洪澇事件加劇。

降雨是沿海地區(qū)城市洪（潮）澇系統(tǒng)的關(guān)鍵水源輸入，特別是短時(shí)強(qiáng)降雨事件對(duì)于城市洪（潮）澇的影響至關(guān)重要。氣候變化對(duì)深圳市降雨的影響如圖2 所示。1961—2018 年，深圳市最大日降雨量（圖2（a））呈降低趨勢(shì)，多年平均值為169.9 mm，平均每10 a降低4.6 mm。最大1 h降雨量（圖2（b））呈顯著增加趨勢(shì)，多年平均值為49.6 mm，接近我國(guó)規(guī)定的日暴雨量標(biāo)準(zhǔn)，平均每10 a 增加2 mm。短時(shí)強(qiáng)降雨（小時(shí)降雨量＞20 mm）強(qiáng)度（圖2（c））呈不顯著增加趨勢(shì)，多年平均值為29.5 mm/h，平均每10 a增加0.2 mm/h。短時(shí)強(qiáng)降雨頻次（圖2（d））呈增多趨勢(shì)，多年平均值為13.1 次，平均每10 a 增加0.5 次。隨著氣候態(tài)的推移，短時(shí)強(qiáng)降雨強(qiáng)度（圖2（e））和頻次（圖2（f））均呈明顯增加趨勢(shì)?？傮w來說，深圳市的最大日降雨量呈降低趨勢(shì)，但最大1 h降雨量、短時(shí)強(qiáng)降雨強(qiáng)度和頻次均呈增加趨勢(shì)，城市洪（潮）澇發(fā)生概率增加。

圖2 深圳市降雨指標(biāo)變化

沿海地區(qū)城市洪（潮）澇的發(fā)生同樣受潮位變化的劇烈影響。特別是當(dāng)極端降雨與天文大潮或風(fēng)暴潮遭遇時(shí)，城市內(nèi)河道的洪水受到河口海洋高潮位頂托影響，使得河道水位升高，城市管網(wǎng)的排水不暢甚至出現(xiàn)倒灌現(xiàn)象，導(dǎo)致嚴(yán)重的城市洪（潮）澇災(zāi)害。深圳市潮位變化如圖3所示。深圳市年平均高潮位與低潮位隨時(shí)間變化呈線性增加趨勢(shì)；平均高潮位每年增加約3.2 mm，低潮位每年增加約3.7 mm，年平均低潮位的增加速度大于年平均高潮位，從而導(dǎo)致深圳灣的潮差減小，加劇城市洪（潮）澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 深圳市潮位變化

熱帶氣旋是導(dǎo)致沿海地區(qū)風(fēng)暴潮發(fā)生的直接原因，其攜帶的大量水汽也會(huì)導(dǎo)致極端降雨的發(fā)生，引發(fā)沿海地區(qū)風(fēng)暴潮疊加極端降雨的復(fù)合城市洪（潮）澇災(zāi)害。1987—2019 年深圳市共計(jì)遭受熱帶氣旋侵襲220 次，平均每年經(jīng)歷6.47 次，其中2005 年遭受熱帶氣旋侵襲的次數(shù)最多，達(dá)到13次。深圳市年平均遭受熱帶氣旋侵襲的次數(shù)呈下降趨勢(shì)；熱帶低壓、臺(tái)風(fēng)和強(qiáng)臺(tái)風(fēng)等熱帶氣旋的年平均發(fā)生頻次呈降低趨勢(shì)。熱帶風(fēng)暴、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴和超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)等熱帶氣旋的年平均發(fā)生頻次呈增加趨勢(shì)，特別是如1822號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“山竹”最大風(fēng)速超過51 m/s，受其影響引發(fā)的城市洪（潮）澇災(zāi)害所帶來的破壞性更為嚴(yán)重，威脅沿海地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

2.2.2 城市化發(fā)展

經(jīng)過幾十年的城市快速發(fā)展，深圳市的下墊面發(fā)生巨大變化。1980—2018年，深圳市土地利用類型以城鎮(zhèn)、村落占地面積增加，森林、草地、耕地和水域等面積逐年減少的變化特征為主。其中，城鎮(zhèn)面積變化最大，由280.2 km2增加到1 010.7 km2，在2018 年已經(jīng)達(dá)到全區(qū)面積的50%；耕地面積減少最多，減少380.1 km2，2018 年占地面積比例小于10%；森林、草地等綠地占地面積減少321.9 km2；水域面積變化較小，1990 年前呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，2000 年之后面積日益減少，如圖4所示。

圖4 深圳市土地利用類型變化

隨著城市化快速發(fā)展，原本糙率較大且能夠透水的耕地、草地和林地等被改造為糙率相對(duì)較小且不透水或者下滲率很低的人造地表；原有的水塘、魚塘、湖泊和濕地等蓄水和滯洪區(qū)域被填平；天然的河道或者明渠由于城市發(fā)展被迫阻斷或者改為暗涵等，使得城市的產(chǎn)匯流特征與自然流域相比發(fā)生了巨大的變化；此外，城市不透水面積的迅速擴(kuò)張，城市“熱島”“雨島”效應(yīng)凸顯，使得城市區(qū)域的降雨發(fā)生變化，從而導(dǎo)致沿海地區(qū)城市洪（潮）澇災(zāi)害的加劇。

2.2.3 產(chǎn)匯流變化

降雨和下墊面的變化必然導(dǎo)致流域內(nèi)產(chǎn)匯流的變化。深圳市徑流系數(shù)與不透水率之間存在顯著的線性正相關(guān)關(guān)系；隨雨強(qiáng)增大，在相同的不透水率變化情況下，徑流系數(shù)的變化越小，即曲線越平坦，如圖5所示。此外，城市化的發(fā)展改變了深圳市的匯流路徑，使得城市地表水流的匯流和滯后時(shí)間縮短，城市及其下游的洪水過程線變高、變尖，峰現(xiàn)時(shí)間提前，最大洪峰流量和洪量增大。

圖5 深圳市徑流系數(shù)與不透水率的響應(yīng)關(guān)系

此外，城市規(guī)劃建設(shè)考慮不全面、雨洪調(diào)蓄能力不足、排水格局變化和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低等也會(huì)導(dǎo)致沿海地區(qū)城市洪（潮）澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)增加。

3 沿海地區(qū)城市洪（潮）澇應(yīng)對(duì)策略

3.1 提高城市防洪（潮）和排澇能力

沿海地區(qū)的地理位置和地形條件，先天決定了其極易發(fā)生洪（潮）澇災(zāi)害事件。深圳市羅湖區(qū)、寶安區(qū)沿海區(qū)域地勢(shì)低洼，每逢暴雨極易形成城市內(nèi)澇。深圳市沿海區(qū)域不僅受地勢(shì)條件的影響，排水管網(wǎng)和排澇泵站無法滿足排澇需求、深圳河泄洪能力不足同樣對(duì)其產(chǎn)生重大影響。因此，通過在低洼地區(qū)修建排澇泵站，增加排水管網(wǎng)密度，提高排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、河道防洪標(biāo)準(zhǔn)和海岸防潮標(biāo)準(zhǔn)，疏浚河道、暗涵復(fù)明提升河道泄洪能力等措施，提高沿海地區(qū)城市防洪（潮）和排澇能力，才能從根本上降低洪（潮）澇災(zāi)害損失。

3.2 合理制定防洪、治澇、排水標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)防洪標(biāo)準(zhǔn)和排水標(biāo)準(zhǔn)的制定分屬水務(wù)和市政兩個(gè)部門，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)取值方面相互獨(dú)立，差異較大。流域內(nèi)大江大河防洪標(biāo)準(zhǔn)與城市河湖防洪標(biāo)準(zhǔn)的制定雖同屬水利（務(wù)）部門，但由于地形條件、氣候條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件等不同，標(biāo)準(zhǔn)的制定也基本是分離的，而流域內(nèi)大江大河防洪標(biāo)準(zhǔn)、城市河湖防洪標(biāo)準(zhǔn)、城市治澇標(biāo)準(zhǔn)和城市管網(wǎng)排水標(biāo)準(zhǔn)是相互聯(lián)系、相互影響的。在城市暴雨洪澇期間，城市內(nèi)澇水通過排水系統(tǒng)收集、輸送，當(dāng)城市河道水位較低時(shí)，澇水通過排水系統(tǒng)直接進(jìn)入河道，或者通過排水系統(tǒng)進(jìn)入泵站再排入河道；當(dāng)城市河道水位較高時(shí)，澇水主要通過泵站抽排至河道。城市河道除承接城市排水系統(tǒng)和除澇系統(tǒng)來水外，主要承接城市上游來水，并最終排入下游江河系統(tǒng)。因此，科學(xué)合理地制定流域內(nèi)大江大河防洪標(biāo)準(zhǔn)、城市河湖防洪標(biāo)準(zhǔn)、城市治澇標(biāo)準(zhǔn)和城市管網(wǎng)排水標(biāo)準(zhǔn)，整體規(guī)劃、布局，使之相互協(xié)調(diào)、銜接，做到“物盡其用，各行其是”，整體協(xié)同降低城市洪澇災(zāi)害。

3.3 科學(xué)規(guī)劃城市發(fā)展，提升城市調(diào)蓄能力

我國(guó)城市化快速發(fā)展，城市總體規(guī)劃對(duì)洪澇災(zāi)害重視不足且缺乏人與自然和諧相處的空間布局，間接加劇城市洪澇災(zāi)害。因此，在制定城市總體發(fā)展規(guī)劃時(shí)，要充分考慮生態(tài)化韌性發(fā)展理念，嚴(yán)格控制新城區(qū)的開發(fā)強(qiáng)度，老城區(qū)更新過程中要增綠留白，減少城市徑流量并增加匯流遲滯時(shí)間，提高城市的調(diào)蓄能力。

3.4 充分考慮地下空間的豎向設(shè)計(jì)

隨著人口向城市聚集，城市地表空間已經(jīng)無法滿足社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和交通等的發(fā)展需要，地下商場(chǎng)、地鐵、車庫(kù)等建設(shè)已是大勢(shì)所趨。在城市發(fā)生洪（潮）澇災(zāi)害時(shí)，地下空間往往是最易導(dǎo)致人員傷亡和重大經(jīng)濟(jì)損失的區(qū)域。2007年7 月18 日，濟(jì)南市遭遇特大暴雨洪澇災(zāi)害，市中心銀座地下商場(chǎng)被淹，導(dǎo)致多人死亡；2020 年5 月22 日，受暴雨影響，廣州市地鐵官湖車輛段地面積水嚴(yán)重，雨水倒灌進(jìn)隧道導(dǎo)致無法出車，13號(hào)線暫停運(yùn)營(yíng)；2021年7月20日，鄭州市遭遇特大暴雨洪澇災(zāi)害，地鐵5號(hào)線遭遇澇水灌入，造成14 人死亡，京廣快速路北隧道發(fā)生淹水倒灌，造成6 人死亡；2023年9月7日，深圳市受極端特大暴雨影響，地鐵16號(hào)線黃閣坑站被淹，奧林華府等小區(qū)地下車庫(kù)進(jìn)水。考慮到地下空間的快速發(fā)展和洪（潮）澇災(zāi)害事件發(fā)生時(shí)的易淹、易損等特性，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，要充分研究出入口的豎向高度，同時(shí)應(yīng)設(shè)置應(yīng)急防洪擋板、沙袋等，保障地下空間的安全。

3.5 全面加強(qiáng)流域統(tǒng)一管理

沿海地區(qū)城市洪（潮）澇災(zāi)害的防治是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，應(yīng)從全流域角度出發(fā)，左右岸統(tǒng)籌，上下游兼顧，加強(qiáng)流域統(tǒng)一管理。加強(qiáng)流域上中游土地利用管理和水土保持工作，增加水源涵養(yǎng)功能，控制水土流失，降低江河湖庫(kù)的泥沙淤積，增加濕地、湖泊的蓄滯洪能力，降低中下游區(qū)域的洪峰流量，延遲峰現(xiàn)時(shí)間，減小城市洪澇災(zāi)害；提高上中游水利工程調(diào)蓄洪水能力，嚴(yán)格中下游蓄滯洪區(qū)利用，調(diào)整區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，保證蓄滯洪容積，實(shí)現(xiàn)洪水“分得進(jìn)、蓄得住、退得出”；加強(qiáng)中下游城市防洪（潮）規(guī)劃及監(jiān)測(cè)預(yù)警能力，提高降雨預(yù)報(bào)精度，完善監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)城市易澇點(diǎn)、易積水點(diǎn)等的信息監(jiān)測(cè)，提高洪澇實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警水平；同時(shí)，加強(qiáng)城市洪（潮）澇應(yīng)急管理水平，構(gòu)建精細(xì)化城市洪澇模型，增強(qiáng)公眾洪澇災(zāi)害防御意識(shí)，提升沿海地區(qū)城市洪（潮）澇災(zāi)害應(yīng)對(duì)能力。

4 結(jié) 語

本文根據(jù)城市水文循環(huán)過程，綜合考慮致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體等，將沿海地區(qū)城市洪（潮）澇成因概括為“先天不足—后天變化”兩個(gè)方面，并以深圳市為例進(jìn)行了深入分析。深圳市地理位置和地勢(shì)特征，先天決定其極易發(fā)生洪（潮）澇災(zāi)害；氣候變化引起的降雨、潮位和熱帶氣旋等的變化，城市化發(fā)展導(dǎo)致的下墊面特征變化，氣候變化和城市化共同作用導(dǎo)致的產(chǎn)匯流變化等是導(dǎo)致深圳市洪（潮）澇頻繁發(fā)生的主要原因。針對(duì)沿海地區(qū)城市洪（潮）澇問題，從提高防洪（潮）和排澇能力，協(xié)調(diào)防洪、治澇、排水標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)規(guī)劃城市發(fā)展，充分考慮地下空間豎向設(shè)計(jì)，全面加強(qiáng)流域統(tǒng)一管理5個(gè)方面提出沿海地區(qū)城市洪（潮）澇應(yīng)對(duì)策略，為沿海地區(qū)城市防洪（潮）、除澇工程體系建設(shè)和城市洪（潮）澇風(fēng)險(xiǎn)管理提供支撐。