深圳龍崗區(qū)2023年“9·7”極端特大暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估與對策

吳輝明 陳文龍 楊 芳 薛冰賢

（1.廣州珠科院工程勘察設(shè)計(jì)有限公司，廣州 510610；2.珠江水利委員會(huì)珠江水利科學(xué)研究院，廣州 510610）

0 引 言

隨著全球氣候變化，極端降雨天氣越來越頻繁。高密度城市受“熱島效應(yīng)”“雨島效應(yīng)”影響，突發(fā)性、短歷時(shí)、高強(qiáng)度的特大暴雨事件屢見不鮮，給人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅[1-5]。2023 年9 月7—8 日，深圳出現(xiàn)超歷史紀(jì)錄的極端特大暴雨，最大滑動(dòng)2 h（195.8 mm）、3 h（246.8 mm）、6 h（355.2 mm）、12 h（465.5 mm）、24 h（559.6 mm）、48 h（615.4 mm）、72 h（616.4 mm）降雨量打破1952 年有氣象記錄以來7 項(xiàng)歷史極值。其中龍崗區(qū)暴雨中心龍城街道愛聯(lián)站最大1 h 降雨量達(dá)93.4 mm，最大3 h降雨量達(dá)222.0 mm。

龍崗區(qū)是深圳市東部中心，是深圳市行政大區(qū)、人口大區(qū)、產(chǎn)業(yè)大區(qū)，是全國工業(yè)強(qiáng)區(qū)、經(jīng)濟(jì)大區(qū)。2022年，龍崗區(qū)GDP達(dá)4 759.06億元。龍崗區(qū)龍崗河流域三面環(huán)山，山體坡度超過10°以上區(qū)域占一半，地貌復(fù)雜，洪澇交織，致災(zāi)因子多，兼有“地形復(fù)雜、建成度高”的城市特征和“上有山洪入城、內(nèi)有突發(fā)雨澇、下有河道水位頂托”的防汛特點(diǎn)。本文選擇本次降雨龍崗暴雨中心、高度建成、內(nèi)澇積水嚴(yán)重的愛聯(lián)河片區(qū)作為研究對象，模擬分析其在深圳市2023年“9·7”極端特大暴雨中的內(nèi)澇積水過程，為高密度城市小流域短歷時(shí)強(qiáng)降雨洪澇災(zāi)害防御提供參考。

1 洪澇分析

1.1 洪澇災(zāi)害情況概述

根據(jù)龍崗區(qū)政府官網(wǎng)數(shù)據(jù)，2023 年9 月7 日17 時(shí)至8 日5 時(shí)，龍崗區(qū)12 h平均降雨量為246.3 mm，最大累計(jì)降雨量為356.4 mm，最大1 h 滑動(dòng)降雨量為93.4 mm（龍城街道愛聯(lián)站），最大3 h 降雨量222.0 mm，全區(qū)32 個(gè)自動(dòng)站中有25 個(gè)站點(diǎn)累計(jì)雨量達(dá)特大暴雨級別，30 個(gè)站點(diǎn)累計(jì)雨量達(dá)大暴雨級別。龍崗區(qū)防汛防旱防風(fēng)指揮部將防汛響應(yīng)提升至Ⅰ級。龍崗中心城區(qū)及周邊地區(qū)部分區(qū)域出現(xiàn)嚴(yán)重積水現(xiàn)象，全區(qū)共監(jiān)測到26 處積水，52 個(gè)小區(qū)不同程度進(jìn)水被淹，龍城街道畬嚇村、錦繡村、前進(jìn)村等積水嚴(yán)重，部分地段積水最深處接近1.50 m。降雨期間龍崗河干流沿程水位迅速上漲4.31～8.22 m，最高水位達(dá)27.54 m，已超100 年一遇水位27.37 m[6]。強(qiáng)降雨過程中，龍崗區(qū)及時(shí)動(dòng)員、緊急處置，未出現(xiàn)人員傷亡報(bào)告。

1.2 降雨數(shù)據(jù)分析

根據(jù)龍崗區(qū)各典型雨量站實(shí)測降雨過程，統(tǒng)計(jì)各測站1 h、3 h、6 h 降雨量，繪制龍崗區(qū)降雨分布圖，如圖1所示。降雨范圍基本覆蓋龍崗全區(qū)范圍，呈現(xiàn)西南高、東北低的趨勢，降雨時(shí)間約24 h，降雨時(shí)段主要集中在6 h內(nèi)，降雨分布主要集中在龍城街道愛聯(lián)片區(qū)、南部深圳河流域上游。其中龍城街道愛聯(lián)站降雨強(qiáng)度最大，降雨過程如圖2 所示，降雨時(shí)段主要集中在9 月7 日18—24 時(shí)，最大1 h 降雨量93.4 mm，接近100 年一遇（99.5 mm）；最大3 h 降雨量222.0 mm，超過100 年一遇，接近200 年一遇；最大6 h 降雨量274.0 mm，接近100 年一遇（288.0 mm）。

圖1 深圳市2023年“9·7”極端特大暴雨洪澇龍崗區(qū)降雨分布圖

圖2 深圳市2023年“9·7”極端特大暴雨龍崗區(qū)龍城街道愛聯(lián)站降雨過程

1.3 洪澇風(fēng)險(xiǎn)分析

1.3.1 流域概況

愛聯(lián)河片區(qū)位于龍崗中心區(qū)，區(qū)域地形起伏較大，總體上西南高、東北低，流域面積27.93 km2。愛聯(lián)河為龍崗河一級支流，發(fā)源于神仙嶺水庫，河道總長8.66 km，現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。流域上游有神仙嶺水庫、龍口水庫，愛聯(lián)河片區(qū)流域水系情況見圖3。

圖3 龍崗區(qū)愛聯(lián)河片區(qū)流域水系圖

1.3.2 模型簡述

模型選用由珠江水利科學(xué)研究院自主研發(fā)的Hy?droMPM（Hydro Multi-Processes Modeling）模型云平臺[7]。洪澇模型由產(chǎn)匯流模型、水庫調(diào)洪演算模型、河道洪水演進(jìn)模型、管網(wǎng)模型、城區(qū)地表洪水演進(jìn)模型等耦合組成。

模型所采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括現(xiàn)狀管網(wǎng)數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)、實(shí)測地形圖，基于2020 年遙感影像提取的土地利用類型數(shù)據(jù)。龍崗河干流、愛聯(lián)河的斷面采用實(shí)測資料及最新整治設(shè)計(jì)斷面。一維河道模型范圍上至河道上游的水庫，下至河道河口，水庫的河流上邊界采用水庫調(diào)洪演算后的出流過程，區(qū)間匯流由降雨產(chǎn)匯流模型自動(dòng)提供，下游水位邊界由干流相應(yīng)斷面頻率水位自動(dòng)提供，河道沿程與管網(wǎng)模型耦合；二維模型模擬地面的漫流和內(nèi)澇積水過程，采用三角形網(wǎng)格，最小網(wǎng)格面積50 m2；管網(wǎng)模型模擬研究區(qū)域的管網(wǎng)匯流過程，利用實(shí)測地形資料劃分子匯水區(qū)，根據(jù)土地利用資料確定每個(gè)子集水區(qū)的不透水率。一維、二維、管網(wǎng)3個(gè)模型分別構(gòu)建完成后進(jìn)行耦合。

在國際反家暴日來臨之際，沂南縣依汶鎮(zhèn)人大、婦聯(lián)組織部分女人大代表和巾幗志愿者20余人走上街頭，聯(lián)合開展“11·25國際反家暴日”普法宣傳活動(dòng)，通過張貼反家暴宣傳畫、懸掛橫幅、發(fā)放宣傳單頁等多種形式開展婦女權(quán)益保護(hù)法和反家庭暴力法宣傳活動(dòng)。

1.3.3 模型構(gòu)建

選取龍崗河流域愛聯(lián)河片區(qū)進(jìn)行分析，考慮片區(qū)管網(wǎng)及龍崗河干流、愛聯(lián)河建立耦合模型，建模范圍南至龍口西水庫、北至龍平西路、東接龍崗河、西達(dá)鹽龍大道，面積約28 km2。根據(jù)管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)（雨水井、檢查井、雨水篦等）的位置批量劃分子匯水區(qū)，片區(qū)共計(jì)劃分3 910 個(gè)子匯水區(qū)、3 910個(gè)節(jié)點(diǎn)、3 960條管道、15個(gè)雨水排放口。

1.3.4 洪澇風(fēng)險(xiǎn)分布

根據(jù)洪澇數(shù)學(xué)模型模擬結(jié)果，愛聯(lián)河片區(qū)出現(xiàn)內(nèi)澇積水面積3.6 km2，最大積水深度達(dá)1.05 m，最大積水時(shí)間達(dá)11.5 h，愛聯(lián)河片區(qū)淹沒分布見圖4，龍翔大道—龍城大道內(nèi)澇積水退水過程見圖5。黃閣坑地鐵站，平均水深（最大積水深度平均值）0.66 m，龍翔大道平均水深0.98 m、世貿(mào)中心平均水深0.62 m、奧林華府平均水深0.84 m，最高水深均超1.00 m。通過實(shí)際數(shù)據(jù)和模擬結(jié)果對比，洪澇模擬內(nèi)澇、積水區(qū)域情況與實(shí)際內(nèi)澇、積水點(diǎn)基本吻合，積水淹沒深度、退水時(shí)間接近（表1）。表明精細(xì)化模擬結(jié)果基本合理，模型分析結(jié)果可作為本次降雨洪澇分析依據(jù)。模擬分析得到愛聯(lián)河沿程水面線如圖6 所示，模擬計(jì)算河道水位與實(shí)際調(diào)研水位情況基本吻合，愛聯(lián)河水位高企，滿負(fù)荷運(yùn)行，難以承泄周邊澇水，使得河道兩岸城區(qū)內(nèi)澇嚴(yán)重。

表1 愛聯(lián)河流域洪澇風(fēng)險(xiǎn)模擬結(jié)果表

圖4 龍崗河流域愛聯(lián)河片區(qū)淹沒分布圖

圖5 龍翔大道—龍城大道內(nèi)澇積水退水過程

圖6 深圳2023年“9·7”極端特大暴雨愛聯(lián)河沿程水面線

2 內(nèi)澇成因分析

結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研情況及洪澇模型模擬分析成果，本次龍崗河流域愛聯(lián)河區(qū)域極端特大暴雨洪澇成因主要有以下幾個(gè)方面。

（1）短時(shí)雨強(qiáng)大、范圍廣。本輪降雨覆蓋龍崗全區(qū)范圍，其中愛聯(lián)片區(qū)3 h 降雨量超100 年一遇、接近200 年一遇，1 h、6 h 降雨量接近100 年一遇，降雨遠(yuǎn)超現(xiàn)狀龍崗區(qū)內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)，是導(dǎo)致內(nèi)澇積水的直接原因。

（3）河道過流能力不足。愛聯(lián)河雖現(xiàn)狀已按照50 年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)完成整治，但北理莫斯科大學(xué)段至河口段全部為暗涵，暗涵率達(dá)95%，河道尺寸約4.5 m×4.0 m，遭遇強(qiáng)降雨時(shí)過流能力不足。

（4）洪澇疊加。愛聯(lián)河片區(qū)為龍崗區(qū)中心區(qū)域，城市開發(fā)強(qiáng)度高，建成區(qū)面積占比高，徑流系數(shù)大，加上2309號臺風(fēng)“蘇拉”、2311 號臺風(fēng)“海葵”雙臺風(fēng)時(shí)間間隔短，受臺風(fēng)“蘇拉”降雨影響，土壤含水量高，導(dǎo)致產(chǎn)匯流時(shí)間短。愛聯(lián)河片區(qū)西北側(cè)有神仙嶺山體，北側(cè)為龍城公園，降雨時(shí)山體山水流量較大，山水散排進(jìn)入排水管道，增加管網(wǎng)排水壓力，加重城市內(nèi)澇積水風(fēng)險(xiǎn)。

3 對策與建議

以龍崗區(qū)愛聯(lián)河片區(qū)為例，針對高密度城市短歷時(shí)強(qiáng)降雨洪澇災(zāi)害防御，建議從規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、風(fēng)險(xiǎn)管控、管理體系等多方面著手，以更好適應(yīng)未來短歷時(shí)強(qiáng)降雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)。

（1）規(guī)劃引領(lǐng)，落實(shí)國土空間規(guī)劃管控。將城市防洪內(nèi)澇防治規(guī)劃納入國土空間總體規(guī)劃，加強(qiáng)空間分配和豎向銜接推動(dòng)城市洪澇治理工作，城市用地應(yīng)按照有利于城市河流水系流通、雨水徑流排放、雨水管渠系統(tǒng)布設(shè)的原則，科學(xué)劃分排水分區(qū)，明確各類防洪排澇設(shè)施、調(diào)蓄空間等用地邊界，強(qiáng)化城市豎向規(guī)劃和管控，構(gòu)建高低有序的城市豎向格局，提升自然蓄水排水能力，從源頭上降低城市洪澇風(fēng)險(xiǎn)。道路交通、園林綠地、地下空間、城鎮(zhèn)豎向、市政綜合等規(guī)劃要優(yōu)先滿足防洪潮排澇規(guī)劃需要。建立城市開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目洪澇安全評估制度，將經(jīng)洪澇安全評估后的堤防達(dá)標(biāo)、源頭調(diào)蓄、豎向高程控制等專項(xiàng)成果納入控規(guī)，作為建設(shè)用地配套條件，要求地塊開發(fā)過程嚴(yán)格落實(shí)防洪治澇建設(shè)要求。

（2）高標(biāo)設(shè)防，提升城市洪澇設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。工程防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)的高低與保護(hù)對象的重要性、洪澇災(zāi)害的嚴(yán)重性及其影響直接有關(guān)，且與國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平相聯(lián)系。發(fā)達(dá)國家對主要江河和重要城市確定較高的防洪標(biāo)準(zhǔn)，重現(xiàn)期一般是100～200 a；紐約內(nèi)澇防治設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為100 a 或大于100 a，倫敦為30～100 a，香港城市主干管為200 a，郊區(qū)主排水渠為50 a。對標(biāo)對表國內(nèi)外城市，高密度城市在國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中具有重要戰(zhàn)略地位，淹不得、淹不起，必須高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防。以深圳為例，要求到2035 年全市防洪標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期達(dá)200 a，防潮標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期200～1 000 a，內(nèi)澇防治重現(xiàn)期達(dá)到100 a。

（3）全面感知，支撐“四預(yù)”功能智慧水務(wù)體系?；谥腔鄢鞘行畔⒛Ｐ停–IM）平臺建設(shè)，全面匯聚氣象降雨、河道水文、管網(wǎng)液位等涉水感知監(jiān)測數(shù)據(jù)，查漏補(bǔ)缺，提檔升級，優(yōu)化完善城市涉水感知監(jiān)測體系，為城市洪澇“四預(yù)”提供實(shí)時(shí)、連續(xù)和準(zhǔn)確的感知監(jiān)測數(shù)據(jù)。建立城市暴雨洪澇全過程預(yù)報(bào)模型，探索有物理機(jī)制的水利專業(yè)模型和深度學(xué)習(xí)模型的融合互補(bǔ)，運(yùn)用城市洪澇快速模擬技術(shù)，實(shí)時(shí)滾動(dòng)預(yù)測水淹位置、范圍，靶向發(fā)布預(yù)警信息，指導(dǎo)決策，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，減少損失。

（4）風(fēng)險(xiǎn)管控，部門協(xié)同提升洪澇管理水平。按照“管行業(yè)必須管安全”的原則，建立健全“條塊結(jié)合、條塊協(xié)作、齊抓共管”的全行業(yè)城市洪澇綜合防御機(jī)制，實(shí)現(xiàn)各部門高效協(xié)同。完善重點(diǎn)防護(hù)對象預(yù)案體系，醫(yī)院、學(xué)校、交通站場等管理單位應(yīng)明確自身防洪標(biāo)準(zhǔn)，負(fù)責(zé)管轄范圍內(nèi)的洪澇災(zāi)害防御措施及應(yīng)急處置。未編制預(yù)案的醫(yī)院、學(xué)校等針對自身及周邊環(huán)境狀況，分析積水范圍和積水深度，制定澇水?dāng)r擋、疏散轉(zhuǎn)移等保障措施；已編制預(yù)案的涵隧、地鐵站、變電站等進(jìn)一步規(guī)范值守、調(diào)度、巡查、搶險(xiǎn)工作要求，強(qiáng)化具體管理單位、行業(yè)主管部門、應(yīng)急部門、水務(wù)部門之間的協(xié)同聯(lián)動(dòng)，提高應(yīng)急處置效率。

（5）聯(lián)排聯(lián)調(diào)，構(gòu)建全流域全要素調(diào)度體系。完善流域防洪、區(qū)域排澇、片區(qū)排水之間的聯(lián)排聯(lián)調(diào)體系，健全城區(qū)河道、排水管網(wǎng)等聯(lián)排聯(lián)調(diào)運(yùn)行管理模式。統(tǒng)籌上下游、左右岸、干支流，洪澇兼治、蓄排結(jié)合，加強(qiáng)水庫山塘、河湖水體、泵站、調(diào)蓄設(shè)施等全要素統(tǒng)籌調(diào)度，科學(xué)合理及時(shí)做好水庫、河湖、調(diào)蓄設(shè)施的預(yù)降水位或預(yù)騰空工作，提高流域、區(qū)域、城市的洪水，澇水聯(lián)防聯(lián)控能力。針對水庫、堤防等，制定翔實(shí)有效行洪排澇調(diào)度方案，做好城市上游水庫和內(nèi)河水位調(diào)度，避免出現(xiàn)泄洪加大對城市排水口頂托的情況。

4 結(jié) 論

采用HydroMPM 模型軟件構(gòu)建龍崗河流域愛聯(lián)河片區(qū)一維、二維、管網(wǎng)耦合暴雨洪澇模型，對深圳市2023 年“9·7”極端特大暴雨進(jìn)行復(fù)盤模擬分析，模擬龍崗中心城區(qū)積水情況，并分析愛聯(lián)河沿程水位情況，主要結(jié)論如下。

（1）基于HydroMPM 模型構(gòu)建的愛聯(lián)河片區(qū)洪澇模型計(jì)算結(jié)果總體上與實(shí)際情況較為吻合，積水深度平均相對誤差約為18.1%，退水時(shí)間平均相對誤差約為24.3%，可以用于支撐相關(guān)洪澇調(diào)查和復(fù)盤分析工作。

（2）根據(jù)模型模擬結(jié)果，特大暴雨期間，模擬區(qū)域內(nèi)澇積水面積3.6 km2，最大水深1.05 m，最長積水時(shí)間11.5 h，從積水范圍和幅度來看，龍崗中心區(qū)內(nèi)澇積水較為嚴(yán)重。

（3）本次降雨短時(shí)雨強(qiáng)大、范圍廣是導(dǎo)致內(nèi)澇積水的直接原因。河道水位頂托、河道過流能力不足也是其中重要因素。

（4）高密度城市防御短歷時(shí)強(qiáng)降雨應(yīng)強(qiáng)化洪澇源頭管控，提高洪澇設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，提升工程體系韌性，構(gòu)建具有“四預(yù)”功能智慧水務(wù)體系，加強(qiáng)部門聯(lián)動(dòng)，優(yōu)化流域統(tǒng)一調(diào)度，以實(shí)現(xiàn)短歷時(shí)極端降雨少損失。