鄭州市防洪減災(zāi)問題分析與路徑探索

高曉蒙

（蘭州交通大學(xué) 建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

0 引言

近年來，鄭州城鎮(zhèn)化率超過79%，城鎮(zhèn)化發(fā)展正處于從增量擴張到存量更新的轉(zhuǎn)型期[1]，這既是經(jīng)濟繁榮的時期，也是“城市病”集中爆發(fā)的時期。2021 年7 月20 日，鄭州市突發(fā)暴雨，造成了嚴(yán)重的事故，搶險救災(zāi)和災(zāi)后處理措施都暴露出了相關(guān)規(guī)劃以及管理體制存在的問題，如基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、城市的管理制度、城市預(yù)測系統(tǒng)的完善性、城市應(yīng)急系統(tǒng)的保障性等。整體來說，城市的安全韌性系統(tǒng)正面臨考驗、急待完善。

鄭州市地處華中地區(qū)，地勢中西部高、東部低，北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，春、冬季少雨，夏、秋季多雨。年內(nèi)降雨不均，夏季和秋季降雨量偏多，降雨過度集中會導(dǎo)致內(nèi)澇，嚴(yán)重時會對人民的生命財產(chǎn)安全造成威脅[2]。因此，鄭州市安全韌性維度上的防洪減災(zāi)體系建設(shè)迫在眉睫。

1 自然地理格局分析

1.1 地理條件分析

鄭州市西依嵩山，北臨黃河，地勢西高東低，由山區(qū)、丘陵向平原過渡，整體地形平坦[3]。地勢若以鄭州市主城區(qū)為分界線，市區(qū)以東的部分區(qū)域即邙山區(qū)和中牟縣海拔較低，其高度基本與黃河的水面齊平甚至略低。此次災(zāi)情較為嚴(yán)重的地區(qū)便是市區(qū)及偏東部地區(qū)，由于地勢問題，市區(qū)內(nèi)的洪水難以排入黃河，易在市區(qū)造成積水。鄭州市的水系有黃河和淮河兩大水系，城區(qū)主要是由淮河支流賈魯河水系貫穿。

1.2 氣候條件分析

鄭州市屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明。在2005—2020 年之間，各年的降雨量大小呈高低起伏趨勢，降雨量不一，沒有明顯的規(guī)律。三個不同時間段即1956—2000 年、2005—2014 年、2015—2020 年多年平均降雨量分別為625.9 mm、598.9 mm、562.53 mm，可以看出多年平均降雨量在整體上呈下降趨勢。鄭州市的降水主要集中在夏季和秋季，其汛期主要集中在6—9 月份。統(tǒng)計2011—2020 年10 年間的汛期降雨量，2013 年汛期降雨量占全年降雨量的37.15%，是占比最低的，2012 年汛期降雨量占全年降雨量的73.15%，是占比最高的。而10 年間汛期降雨量，最高值是2011 年，達(dá)479.8 mm。2018—2020 年3 年間的降雨量比較均勻，為355 mm 左右，近年來汛期降雨量也呈下降趨勢（圖1）。

圖1 2011—2020 年汛期降雨量統(tǒng)計圖

根據(jù)以上多年平均降雨量以及汛期降雨量數(shù)據(jù)所得，近年來，鄭州市年平均降雨量已經(jīng)處于下降及穩(wěn)定趨勢，鄭州市“720”特大暴雨造成的城市內(nèi)澇現(xiàn)象，其1 h 積水已經(jīng)達(dá)到去年三分之一的積水量，可謂是千年一遇，而城市排澇工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)是十年一遇?？梢?，現(xiàn)有的城市排澇標(biāo)準(zhǔn)難以應(yīng)對突發(fā)災(zāi)害。

2 暴雨災(zāi)害概述

2021 年7 月17 日至23 日，河南省持續(xù)暴雨天氣，造成了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。尤其7 月20 日，暴雨災(zāi)害造成了重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。鄭州市“720”特大暴雨災(zāi)害具有以下特點：（1）持續(xù)時間長，這場強降雨從17 日開始，連續(xù)多天出現(xiàn)特大暴雨，造成部分地段路面被淹、泥石流滑坡等；（2）短時降雨極強，20 日鄭州國家氣象站出現(xiàn)最大日降雨量624.1 mm，而此前鄭州的年降雨量才640.8 mm，同時當(dāng)天下午16—17 時雨強達(dá)到201.9 mm，突破我國氣象觀測記錄1 h 降雨歷史極值198.5 mm；（3）城區(qū)排澇不及。據(jù)《河南鄭州“7.20”特大暴雨災(zāi)害調(diào)查報告》統(tǒng)計，主城區(qū)超過一半的小區(qū)地下空間及公共設(shè)施被淹，且街道、橋涵、隧道、地鐵等多處出現(xiàn)積水。

3 問題分析

鄭州市防洪減災(zāi)路徑遵循以人為本，因地制宜的原則。城市洪澇災(zāi)害的發(fā)生與多種因素有關(guān)。綜合分析城市化進(jìn)程、內(nèi)澇防治、排水管網(wǎng)布置、海綿城市建設(shè)等多方面因素，找出城市的災(zāi)害因子，并制定應(yīng)對措施，構(gòu)建韌性防洪排澇體系[4]。

3.1 城市化建設(shè)分析

近年來，鄭州市正處于高速發(fā)展時期，作為中原城市群的中心，其承載著區(qū)域政治經(jīng)濟中心、交通樞紐等多種功能。改革開放后，城鎮(zhèn)化率顯著提高，城市規(guī)模不斷擴大，城市建成區(qū)面積由1990 年的112 km2擴大到2020 年底的836.2 km2，年平均增長超過30 km2?？梢姵鞘谢ㄔO(shè)之快，而城市出現(xiàn)內(nèi)澇的原因與城市化建設(shè)也息息相關(guān)，且會對城市地表產(chǎn)生影響。

3.1.1 城市的水文條件變化

城市化會改變城市的土地利用分布和河道形狀。在城市化建設(shè)初期，城市有自然調(diào)蓄水體的能力，雨水會順地勢流向水道、湖泊等儲存水系的流域；在城市化建設(shè)快速推進(jìn)中，原有的水流路徑被覆蓋上了難以下滲的水泥地，只能流向設(shè)計好的水槽等路徑，這些用水泥磚塊切成的水槽等地方在正常情況下可以良好的保持暢通，但是卻難以應(yīng)對突發(fā)暴雨的沖擊。城市的調(diào)蓄水體能力減弱，易在災(zāi)害發(fā)生時造成事故。

3.1.2 降雨量與地表徑流量的變化

隨著城市化的快速發(fā)展，城市中人口、工業(yè)、交通、建筑等會逐漸增加，城市中的鋼筋水泥便逐漸搶占了自然流域，隨之而來的是城市的地表徑流量加大，因排水管網(wǎng)負(fù)載能力有限，易形成內(nèi)澇點，影響人們的生活；同時，城市中的熱容逐漸高過了郊區(qū)，產(chǎn)生了“熱島效應(yīng)”，城市中的溫度比郊區(qū)高3 ℃左右，上空形成熱氣流，灰塵的增多促使降雨，形成“雨島效應(yīng)”，易在汛期引起暴雨。

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市的土地利用類型不斷發(fā)生改變，城市化建設(shè)的快速擴張會導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境越來越脆弱，對城市的地理、水文產(chǎn)生影響。

3.2 城市內(nèi)澇分析

3.2.1 數(shù)據(jù)分析

隨著氣候變化和人類活動的影響，城市內(nèi)澇已經(jīng)成為嚴(yán)重制約社會經(jīng)濟發(fā)展的突出問題之一。內(nèi)澇一般出現(xiàn)在地勢較為低洼的城市，而鄭州市地形相對平坦，“720”暴雨的出現(xiàn)是始料未及的。

利用相關(guān)學(xué)者根據(jù)鄭州市1961—2010 年降雨資料[5]，得出的鄭州市暴雨強度公式為：

式中：i 為設(shè)計暴雨強度，mm/min；t 為降雨歷時，min；P 為重現(xiàn)期，年。

該暴雨強度公式為相關(guān)學(xué)者根據(jù)鄭州市近50 年降雨資料采用年最大值編制的成果，相較于2002 年的暴雨強度公式設(shè)計值更合理，更能反映鄭州市的降雨規(guī)律。根據(jù)《鄭州市海綿城市專項規(guī)劃（2017—2030 年）》規(guī)定，在雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期方面，重要地區(qū)即主城區(qū)可以抵御1 h 雨強為53.4 mm 的暴雨，一般地區(qū)可抵御1 h 雨強為46.6 mm，而根據(jù)河南省2021 年7 月20—21 日實時降雨分布圖，在7 月20 日，鄭州市在16—17 點之間1 h 雨量值便達(dá)到了201.9 mm，是鄭州市多年平均降雨量數(shù)值的三分之一，超過中國陸地小時降雨量極值，可見主城區(qū)排水管網(wǎng)難以抵御突發(fā)暴雨的強度。在內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期方面，即使按照規(guī)劃區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)200 年一遇設(shè)計，鄭州市1 h 抵御雨強102.8 mm，仍不可能抵御此次強降雨，可見城市的內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)難以抵御暴雨的突襲。

3.2.2 城市內(nèi)澇分析

近年來，鄭州市“遇暴雨便內(nèi)澇”的現(xiàn)象嚴(yán)重。每當(dāng)遇到暴雨時，鄭州市的排水系統(tǒng)總是難堪重任，市內(nèi)積水無法排出，市外排水通道不暢，這些問題會直接導(dǎo)致內(nèi)澇的發(fā)生。

隨著氣候變化和人類活動的影響，城市內(nèi)澇已經(jīng)成為嚴(yán)重制約經(jīng)濟社會發(fā)展的突出問題之一。城市內(nèi)澇是指由于強降雨或者大量降雨導(dǎo)致城市的排水能力不足，造成大量積水的狀況。內(nèi)澇一般出現(xiàn)在地勢較為低洼的城市，而鄭州市地形平坦，“720”暴雨的出現(xiàn)是始料未及的。

根據(jù)圖2 可以看出河南省在2021 年7 月20—21 日 期 間的降雨量分布情況，鄭州市平均降雨量是458.2 mm，鄭州新密市白寨累計降雨量最大達(dá)918.9 mm，鄭州國家級氣象觀測站772 mm。在7 月20 日，鄭州市在16—17 點之間1 h 降雨量便達(dá)到了201.9 mm，接近2020 年全年降雨量的二分之一，鄭州市多年平均降雨量數(shù)值的三分之一，超過中國陸地小時降雨量極值。可見暴雨強度之高。

圖2 鄭州市暴雨實時分布圖

其一，鄭州市排水系統(tǒng)規(guī)劃與城市總體規(guī)劃銜接不夠緊密。在城市建設(shè)過程中，地上、地下工程的建設(shè)對城市的排水系統(tǒng)產(chǎn)生了一定的影響。城市排水系統(tǒng)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)需要及時更新，鄭州市的老城區(qū)排水管網(wǎng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)多為1—2 年一遇，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是偏低的，同時，還面臨著設(shè)施老舊，管道擁堵的現(xiàn)象?？梢?，城市排水管網(wǎng)的冗余度極其重要[6]。

其二，應(yīng)急體系不完善，各項聯(lián)動機制不健全。在暴雨發(fā)生的同時，也引發(fā)了一系列的次生災(zāi)害，像道路中斷、居民家里進(jìn)水、地鐵站進(jìn)水、地下車庫被淹等，這些事故都對居民的人身安全造成了威脅；還出現(xiàn)了擋水圍墻因質(zhì)量或高度不合規(guī)范被沖塌、山體滑坡、人員疏導(dǎo)不及時造成被困等現(xiàn)象。這些問題都暴露了鄭州市在防洪減災(zāi)應(yīng)急系統(tǒng)方面的缺陷，其預(yù)警發(fā)布、應(yīng)急指揮、搶險救援等能力都受到了極大的考驗。

3.3 海綿城市建設(shè)分析

3.3.1 鄭州市海綿城市建設(shè)現(xiàn)狀與規(guī)劃情況

鄭州市海綿城市研究區(qū)域為主城區(qū)和四個片區(qū)，規(guī)劃面積共計1 945 km2。海綿城市建設(shè)控制目標(biāo)主要是對徑流量的控制，年徑流量的控制率與多種因子有關(guān)。主城區(qū)的建設(shè)目的是解決現(xiàn)狀問題，中心城區(qū)海綿城市建設(shè)5 類分區(qū)分別是：“老城以有機更新、局部節(jié)點加強改造為主；新城采用漸進(jìn)式、小范圍改造，重視與景觀的協(xié)調(diào)為主；新建區(qū)以保護(hù)自然本底、控制開發(fā)強度為主；徑流污染控制區(qū)以加強雨污水處理、資源化利用為主；建設(shè)協(xié)調(diào)區(qū)以保護(hù)生態(tài)、本底加固、適度開發(fā)為主?！?/p>

規(guī)劃提出構(gòu)建自然生態(tài)空間格局，旨在打造優(yōu)良的海綿城市，為實現(xiàn)“小雨不積水、大雨不內(nèi)澇”，改善城市生態(tài)環(huán)境，提高城市防洪排澇能力，規(guī)劃中也對城市的防洪排澇制定了一系列的措施。

3.3.2 海綿城市應(yīng)對暴雨情況分析

《海綿城市建設(shè)指南》將我國大陸地區(qū)分為五個分區(qū)，鄭州市處于Ⅲ區(qū)（75%≤α≤85%），即年徑流總量控制率目標(biāo)的最低值為75%,控制降雨徑流深為22.0 mm。意味著目前鄭州市海綿城市建設(shè)對降雨的日處理量為22.0 mm，而鄭州市在2021 年7月20 日，一個小時的降雨量就達(dá)到了200 mm，可見，在極端天氣情況下，海綿城市處理雨量是微不足道的。

鄭州市于2016 年開始海綿城市試點建設(shè)，資料統(tǒng)計顯示，自海綿城市建設(shè)以來，鄭州市易澇點消除量125 處，消除率已達(dá)到77%，鄭州市建成排水管網(wǎng)5 162 km，再生水利用率50%[7]。那么，海綿城市建設(shè)效果如此良好，為什么“720 暴雨”還是造成了那么嚴(yán)重的事故呢？海綿城市在暴雨防災(zāi)中可以發(fā)揮多大的作用還有待考量。

其一，海綿城市的建設(shè)不能夠夸大其做法，海綿城市主要針對的是徑流量較小的城市，其吸水能力是有限的，突發(fā)暴雨已經(jīng)超出了海綿城市的吸水極限，它是吸水設(shè)施而不是排水設(shè)施；其二，鄭州市相對其他城市較晚建設(shè)海綿城市，到2021 年才剛滿5 年，尚未達(dá)到評估的最佳時期，還有很大的進(jìn)步空間。同時，根據(jù)《鄭州市海綿城市規(guī)劃建設(shè)管理辦法的通知》，預(yù)計到2030年，城市建成區(qū)80%以上的面積達(dá)到國家要求的目標(biāo)要求[8]。

可見，海綿城市對于極端降雨天氣的降雨量處理是有限的。綜合上述，海綿城市對于防洪排澇僅起到一定的緩解作用。

4 路徑探討

4.1 構(gòu)建城市生態(tài)安全格局

城市的防洪排澇，需要的不僅僅是引進(jìn)先進(jìn)理念。更為重要的是，建立城市的生態(tài)安全格局。從自然層面來說，充分發(fā)揮城市中河流、湖泊、草地、濕地等水系以及綠地的吸收和滲透作用。其一，在海綿城市建設(shè)的基礎(chǔ)上，道路與綠地水系相結(jié)合，提取生態(tài)廊道與節(jié)點，形成完整的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為城市吸水、滲水、蓄水建立防線；其二，嚴(yán)格劃定城市生態(tài)紅線，對城市建成區(qū)進(jìn)行徑流模擬，并根據(jù)城市的高程、坡度、植被覆蓋度等情況進(jìn)行分析，構(gòu)建城市洪澇災(zāi)害防護(hù)安全格局。

4.2 城市體檢與城市發(fā)展規(guī)劃相銜接

鄭州市在2020 年入選城市體檢樣本城市，城市體檢與城市發(fā)展規(guī)劃是密不可分的，城市的發(fā)展規(guī)劃需要與時俱進(jìn)，根據(jù)城市的發(fā)展?fàn)顩r及時修訂與完善。其一，將城市每年的體檢結(jié)果深入分析、認(rèn)真對待，以便使城市發(fā)展規(guī)劃及時對所了解的信息進(jìn)行更新與完善，找對癥狀，并提出切實可行的意見；其二，進(jìn)行更深層次的體檢與規(guī)劃，根據(jù)其他省市的體檢分析所得，城市需要深度體檢才可精準(zhǔn)識別城市病癥；其三，城市體檢對接總規(guī)與詳規(guī)，承上啟下，在城市規(guī)劃的基礎(chǔ)上對城市出現(xiàn)的問題查詢改善，可以更加科學(xué)合理地規(guī)劃與建造城市。從其他方面來說，疏通城市的排水系統(tǒng)，根據(jù)城市的現(xiàn)狀和遠(yuǎn)期規(guī)劃，加大城市防洪排澇設(shè)施的冗余性。

4.3 構(gòu)建常態(tài)化應(yīng)急管理機制，完善救災(zāi)生命線系統(tǒng)

應(yīng)該大力推進(jìn)城市應(yīng)急管理常態(tài)化運行機制，在國土空間規(guī)劃體系下，按照“一年一體檢，五年一評估”，構(gòu)建安全韌性方面的應(yīng)急管理機制，及時發(fā)現(xiàn)城市發(fā)展過程中出現(xiàn)的短板，加強風(fēng)險評估和排除安全隱患，對風(fēng)險進(jìn)行有效管控，如果發(fā)生自然災(zāi)害，確保將損失降到最低。其一，通過監(jiān)測評估城市的發(fā)展?fàn)顩r，對于應(yīng)急系統(tǒng)，應(yīng)及時關(guān)注城市近年來的降雨量、內(nèi)澇點個數(shù)及位置等信息，并對城市的給排水系統(tǒng)進(jìn)行檢修，對于常年積水地方進(jìn)行處理修繕；其二，建立常態(tài)化應(yīng)急的評估機制，將體檢指標(biāo)監(jiān)測列入到正常部門的工作中，落實到責(zé)任部門，與考核掛鉤。將應(yīng)急系統(tǒng)的短板和風(fēng)險及早暴露，并當(dāng)下解決，才是防范災(zāi)情的關(guān)鍵，有利于形成常態(tài)化、長效化、安全化的城市體檢評估體系，進(jìn)而創(chuàng)造更加宜居、安全的城市。

5 結(jié)語

城市突發(fā)災(zāi)害越來越頻發(fā)，對人民的生命和財產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重威脅，城市的高質(zhì)量發(fā)展面臨著極大的挑戰(zhàn)。通過對鄭州市城市化建設(shè)、城市內(nèi)澇、海綿城市建設(shè)等進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)了鄭州的規(guī)劃建設(shè)在突發(fā)暴雨時暴露出的安全問題。提出通過構(gòu)建城市生態(tài)安全格局、完善常態(tài)化應(yīng)急管理機制，重視基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、城市體檢與城市發(fā)展規(guī)劃相銜接等多種途徑來治理城市病癥，促進(jìn)城市健康發(fā)展，將城市的防洪減災(zāi)體系提升到一個新的高度。