城市暴雨洪澇災(zāi)害鏈演變特征及減災(zāi)途徑

關(guān)鍵詞：城市暴雨洪澇；災(zāi)害鏈；鏈生機(jī)制；演變特征；減災(zāi)途徑

在全球變暖、城市化建設(shè)背景下，極端天氣頻發(fā)已成為近些年來全球洪澇災(zāi)害的熱點(diǎn)問題[1-2]，而極端氣候事件增多使中國成為暴雨洪澇災(zāi)害最為頻繁且多發(fā)的地區(qū)之一。從全球和區(qū)域?qū)用妫瑯O端氣候事件帶來的經(jīng)濟(jì)損失大幅增加[3-4]，城市暴雨洪澇災(zāi)害占全球各種自然災(zāi)害損失的比重約為40%，而中國氣候?yàn)?zāi)害導(dǎo)致的損失位居全球第二位[5]，城市暴雨洪澇災(zāi)害已成為中國極端天氣氣候事件中最主要的損失之一。中國氣象局發(fā)布《中國氣候變化藍(lán)皮書（2023）》指出：中國極端高溫事件頻發(fā)趨強(qiáng)，極端強(qiáng)降水量事件增多，氣候風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)呈升高趨勢，這預(yù)示著未來暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)可能性和不確定性在增大。城市暴雨洪澇災(zāi)害具有鏈?zhǔn)絺鞑ヌ卣?，形成過程呈現(xiàn)誘發(fā)、引爆、擴(kuò)散、放大的特點(diǎn)[6]。城市暴雨洪澇災(zāi)害鏈?zhǔn)俏镔|(zhì)和能量傳遞的重要載體，致災(zāi)因子在孕災(zāi)環(huán)境中對承災(zāi)體的作用過程決定了災(zāi)害鏈的破壞效應(yīng)[7]。

災(zāi)害鏈?zhǔn)菫?zāi)害之間通過因果關(guān)系使得災(zāi)害系統(tǒng)的復(fù)雜性大大加深、呈現(xiàn)多米諾式效應(yīng)的現(xiàn)象[8-9]。研究表明，低風(fēng)險(xiǎn)洪水平原上存在明顯的人口聚居模式，其暴露風(fēng)險(xiǎn)在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)均勻分布[10]。暴雨洪澇災(zāi)害強(qiáng)度影響著人口、房屋、資源以及基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施的分布與配置，災(zāi)害鏈將承災(zāi)體經(jīng)人工化系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致災(zāi)害發(fā)展過程具有復(fù)雜性、不確定性以及后果的嚴(yán)重性[11-12]。通常以洪水—房屋被淹沒或倒塌—道路受損—交通擁堵或癱瘓作為城市暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)最高的災(zāi)害鏈，其中交通擁堵和癱瘓成為重要節(jié)點(diǎn)[13]。沿海城市的房屋受到以臺風(fēng)-暴雨-風(fēng)暴潮-洪水為主的災(zāi)害鏈的重大威脅，這與城市布局、社會經(jīng)濟(jì)水平以及地理位置密切相關(guān)[14]。以粵港澳大灣區(qū)為代表的城市群在遭遇暴雨災(zāi)害事件時(shí)可引發(fā)多種災(zāi)害鏈，如山洪、河洪、泥石流、城市內(nèi)澇等，其中城市內(nèi)澇災(zāi)害鏈發(fā)生的概率最高[15]。

當(dāng)前圍繞城市暴雨洪澇災(zāi)害鏈的演化推理、風(fēng)險(xiǎn)評估、預(yù)測預(yù)警等方面開展了相關(guān)研究工作。在災(zāi)害鏈演化推理方面，基于知識圖譜理論推演城市洪澇災(zāi)害鏈傳遞過程；利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)建城市暴雨洪澇災(zāi)害演化網(wǎng)絡(luò)模型，演化災(zāi)害傳遞過程中的關(guān)鍵危機(jī)事件和演化鏈[16]。在災(zāi)害鏈風(fēng)險(xiǎn)評估方面，基于數(shù)學(xué)模型法推演洪澇致災(zāi)傳遞過程，評估災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級[17]；通過構(gòu)建城市雨洪災(zāi)害鏈的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立雨洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，計(jì)算災(zāi)害網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)重要度、邊的脆弱度和災(zāi)害鏈的風(fēng)險(xiǎn)度，給出斷鏈關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)[18]。在災(zāi)害鏈預(yù)測預(yù)警方面，基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)推演暴雨—地質(zhì)、暴雨—洪澇等災(zāi)害鏈場景，實(shí)現(xiàn)對暴雨引發(fā)的次生災(zāi)害和基礎(chǔ)設(shè)施損毀等級的預(yù)測；通過構(gòu)建暴雨災(zāi)害鏈監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對暴雨—山洪災(zāi)害鏈的精準(zhǔn)化、智能化監(jiān)測預(yù)警與防范[19]。

雖然相關(guān)學(xué)者在城市內(nèi)澇災(zāi)害鏈、暴雨型山洪災(zāi)害鏈、暴雨型地質(zhì)災(zāi)害鏈等方面取得了較為豐富的研究成果，但針對城市暴雨洪澇災(zāi)害鏈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、傳遞機(jī)理，還缺乏較為深入的系統(tǒng)研究，同時(shí)對災(zāi)害鏈演變規(guī)律和特征缺少總結(jié)與歸納。本文通過解析城市暴雨洪澇災(zāi)害鏈形成過程，給出了城市暴雨洪澇災(zāi)害鏈的結(jié)構(gòu)特征和內(nèi)部機(jī)制，提出了災(zāi)害鏈的發(fā)展演變特征，并分別從孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子、承災(zāi)體、應(yīng)急保障措施等方面分析斷鏈減災(zāi)途徑，以期為城市暴雨洪澇災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)工作提供技術(shù)支撐。

1城市暴雨洪澇災(zāi)害鏈傳遞機(jī)制

1.1城市暴雨洪澇災(zāi)害鏈構(gòu)成

城市暴雨洪澇災(zāi)害是由致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體相互作用并形成具有復(fù)雜特征的地表表層災(zāi)變系統(tǒng)。災(zāi)害鏈至少由2種災(zāi)害環(huán)組成，前者為原始環(huán)，后者為次生環(huán)，2種災(zāi)害環(huán)之間的鏈接點(diǎn)既是承災(zāi)體也是致災(zāi)體。城市洪澇災(zāi)害系統(tǒng)的復(fù)雜性決定災(zāi)害鏈形式具有多樣性[20]，按特征可分為串發(fā)式、并發(fā)式、復(fù)合式，見圖1。串發(fā)式災(zāi)害鏈?zhǔn)侵赣蓡我恢聻?zāi)因子引起的一連串災(zāi)害事件，該事件中每個(gè)災(zāi)害環(huán)之間是依次相互緊扣的，由初始的原生災(zāi)害、次生災(zāi)害、再到形成的衍生災(zāi)害，形成一個(gè)串聯(lián)式傳遞過程；并發(fā)式災(zāi)害鏈?zhǔn)侵赣蓡我恢聻?zāi)因子引起多個(gè)災(zāi)害環(huán)的并聯(lián)式災(zāi)害事件；復(fù)合式災(zāi)害鏈?zhǔn)侵笧?zāi)害演變過程既有串發(fā)式災(zāi)害鏈，又有并發(fā)式災(zāi)害鏈。災(zāi)害鏈的長短與致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境的敏感性、承災(zāi)體的脆弱性密切關(guān)聯(lián)。由于城市設(shè)施類型繁多、下墊面地形復(fù)雜，暴雨災(zāi)害引起的次生災(zāi)害具有不確定性，使得衍生災(zāi)害的演變過程具有復(fù)雜性。因此，城市暴雨洪澇災(zāi)害鏈?zhǔn)菫?zāi)害環(huán)能量的傳遞過程，災(zāi)害鏈的數(shù)量和長度決定了災(zāi)害損失的大小。

城市暴雨洪澇災(zāi)害鏈可表示為由多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的災(zāi)害鏈要素所組成的系統(tǒng)[21]，見式（1）。

式中：S（n）為暴雨洪澇災(zāi)害鏈系統(tǒng)，由n個(gè)相互關(guān)聯(lián)的災(zāi)害要素組成，n≥2；SF（n）為災(zāi)害鏈要素，指災(zāi)害鏈中各類災(zāi)害事件；R為各災(zāi)害事件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；E為災(zāi)害鏈所處的環(huán)境。

式中：Si、Ai分別為災(zāi)害鏈S（n）中災(zāi)害要素的狀態(tài)和狀態(tài)空間；HZ為災(zāi)害鏈外部表現(xiàn)行為，且是Sin和R的函數(shù)。

1.2城市暴雨洪澇災(zāi)害鏈鏈生機(jī)制

城市暴雨洪澇災(zāi)害鏈?zhǔn)怯蓸O端性暴雨因子引發(fā)的災(zāi)害動(dòng)力學(xué)過程。原生災(zāi)害的主要驅(qū)動(dòng)要素是自然災(zāi)害因子，次生災(zāi)害和衍生災(zāi)害的形成與人為因素息息相關(guān)，形成由自然因子和人為因素共同驅(qū)動(dòng)的災(zāi)情分散與轉(zhuǎn)移的復(fù)雜災(zāi)害系統(tǒng)[22]。不同孕災(zāi)環(huán)境下暴雨致災(zāi)具有顯著差異性特征，如丘陵或山地型城市易因暴雨沖刷土壤影響，引發(fā)山體或坡體滑坡形成泥石流；平原型城市易受城市排水系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施能力不足的影響，形成城市內(nèi)澇；沿江型城市易受河道漲水潰堤因素影響，造成外洪進(jìn)城形成城市洪澇。災(zāi)害鏈形成機(jī)制是災(zāi)害機(jī)理與過程共同耦合、相互作用的一種復(fù)雜的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)過程[23]。致災(zāi)因子引發(fā)的災(zāi)害動(dòng)力學(xué)過程是災(zāi)害形成過程的一部分，致災(zāi)因子時(shí)空變化的動(dòng)態(tài)演化以機(jī)理和過程展現(xiàn)，見圖2。

2城市暴雨洪澇災(zāi)害鏈演變特征

2.1災(zāi)害鏈演變過程同源性與共發(fā)性

城市暴雨洪澇災(zāi)害鏈的致災(zāi)因子是暴雨事件，形成的災(zāi)害事件有城市山洪、城市內(nèi)澇以及城市河湖潰堤，這些事件從成因來看屬于同源，即基于同一種原因在同一地區(qū)引發(fā)的不同類型災(zāi)害事件。城市洪水、內(nèi)澇、潰堤屬于同源性災(zāi)害事件，通過相互作用、相互影響形成復(fù)雜的洪澇災(zāi)害系統(tǒng)。城市洪澇引發(fā)建筑房屋倒塌、地下空間倒灌、路橋斷裂垮塌等次生災(zāi)害，每個(gè)次生災(zāi)害事件作為獨(dú)自致災(zāi)因子，同時(shí)也可引發(fā)其他災(zāi)害的產(chǎn)生，如暴雨—地下空間倒灌—設(shè)備受淹和人員傷亡、暴雨—公共交通中斷—交通癱瘓、暴雨—生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)水—停工停產(chǎn)。串聯(lián)式災(zāi)害鏈決定著災(zāi)害環(huán)之間前后緊密相扣，而并發(fā)式災(zāi)害鏈會同時(shí)引發(fā)多種災(zāi)害事件，決定了災(zāi)害鏈的同源性。

城市暴雨洪澇災(zāi)害鏈的共發(fā)性與同源性是相輔相成的，共發(fā)性是同一個(gè)災(zāi)害事件同時(shí)引起多種災(zāi)害事件。由于城市下墊面環(huán)境復(fù)雜、洪澇致災(zāi)因子類型多樣，加上災(zāi)害的空間異質(zhì)性特性[24]，導(dǎo)致城市暴雨洪澇災(zāi)害多屬于并發(fā)式災(zāi)害事件。2012年7月21日10時(shí)至22日6時(shí)，北京市遭遇了罕見的暴雨災(zāi)害，全市平均降水量為170mm，城區(qū)降水量為215mm，最大降水量為460mm，造成北京市主要積水道路63處，嚴(yán)重區(qū)域發(fā)生在下凹橋區(qū)和低洼路段；12個(gè)地鐵口因雨水倒灌而臨時(shí)封閉；1條110kV變電站水淹停運(yùn)，25條10kV架空線路發(fā)生永久性故障；京原鐵路線路臨時(shí)停運(yùn)8條。由于本次降雨總量大、短時(shí)強(qiáng)度高，所造成的各類災(zāi)害事件呈現(xiàn)共發(fā)性。

2.2災(zāi)害鏈演變過程累積性與放大性

城市暴雨洪澇災(zāi)害鏈傳遞過程中前一個(gè)災(zāi)害環(huán)的承災(zāi)體成為下一個(gè)災(zāi)害環(huán)的致災(zāi)因子，從而形成致災(zāi)因子鏈，并向不同的孕災(zāi)環(huán)境擴(kuò)展，而在同一環(huán)境中承災(zāi)體的數(shù)量也在不斷增加，由此形成的災(zāi)害鏈呈現(xiàn)累積效應(yīng)。例如，2020年5月22日，廣州市遭遇百年一遇特大暴雨災(zāi)害事件[25]，42個(gè)雨量站點(diǎn)小時(shí)雨強(qiáng)超80mm，最大小時(shí)降水量達(dá)到167.8mm，3h最大降水量為288.5mm，本次降雨事件造成全市443處內(nèi)澇積水點(diǎn)，形成多種災(zāi)害環(huán)的累加，如特大暴雨—增城廣汽本田基地進(jìn)水—設(shè)備材料受淹—生產(chǎn)生活停止—財(cái)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)損失、特大暴雨—增城官湖地鐵站和新沙地鐵站進(jìn)水—設(shè)備設(shè)施受損—供電中斷—地鐵13號線停運(yùn)、特大暴雨—黃埔區(qū)鳴泉山莊泥石流—道路沖斷（房屋沖塌）—2人員遇難。因此，災(zāi)害鏈傳遞過程造成的損失具有累積效應(yīng)。

城市洪水和內(nèi)澇具有同源異質(zhì)性，在城市高密度建設(shè)環(huán)境中易產(chǎn)生“放大效應(yīng)”，主要表現(xiàn)在多類型承災(zāi)體在雨、洪、澇、潮的作用下，將災(zāi)害破壞性進(jìn)行疊加和放大[26]。例如，2023年9月7日，深圳市受臺風(fēng)“海葵”殘余環(huán)流、弱冷空氣和季風(fēng)三者疊加影響，遭遇“百年一遇”特大暴雨災(zāi)害，24h最大累計(jì)降雨量超過500mm[27]，城區(qū)淹沒面積占比達(dá)到19%，平均淹沒時(shí)間超過12h。強(qiáng)降雨的作用下上游洪水下泄、內(nèi)河水位暴漲、地下管網(wǎng)溢流、濱海潮水頂托等多種威脅加持，形成以特大暴雨—洪、澇、潮、雨疊加放大—285個(gè)建筑小區(qū)受淹—101座二次供水泵房淹沒為代表的災(zāi)害鏈，不僅對市政基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施造成了破壞，也造成了居民因澇用水困難問題的出現(xiàn)。

2.3災(zāi)害鏈演變過程多變性與復(fù)雜性

災(zāi)害系統(tǒng)是一個(gè)多層次、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、多要素影響的動(dòng)態(tài)開放系統(tǒng)，使得系統(tǒng)演變過程呈現(xiàn)多變性和復(fù)雜性特征。災(zāi)害鏈的演變與孕災(zāi)環(huán)境中各要素的特性和自然社會活動(dòng)相關(guān)，其災(zāi)害響應(yīng)行為也會受環(huán)境狀態(tài)和輸入條件的影響。例如，2023年7月29日至8月2日，受臺風(fēng)“杜蘇芮”殘余環(huán)流與副熱帶高壓、臺風(fēng)“卡努”水汽輸送、地形綜合作用等影響，北京市及周邊遭遇特大暴雨災(zāi)害，83h內(nèi)降水量達(dá)到了全年平均降雨量的60%，門頭溝區(qū)和房山區(qū)屬于重災(zāi)區(qū)，雖然提前預(yù)警預(yù)報(bào)，但事件變化之大不僅引發(fā)特大山洪爆發(fā)、河道潰堤和水庫溢壩造成的人員傷亡、設(shè)備財(cái)產(chǎn)損失，而且致使幾十座供排水設(shè)施受淹受損嚴(yán)重。此次暴雨洪澇災(zāi)害的致災(zāi)因子具有多樣性，災(zāi)害之間相互疊加，致使承災(zāi)體受災(zāi)過程具有多變性，受災(zāi)點(diǎn)位和路徑也難以預(yù)判。

災(zāi)害鏈在不同階段展現(xiàn)出的致災(zāi)機(jī)制與特征均有所不同，其受氣候、地形、下墊面條件、空間布局等自然因素和人為因素的共同影響。城市暴雨洪澇災(zāi)害與城市區(qū)位、降水周期、地形地勢等復(fù)雜環(huán)境要素具有相適應(yīng)性。例如，2023年7月3—4日，重慶市萬州區(qū)受強(qiáng)降雨影響發(fā)生了特大暴雨洪澇災(zāi)害，萬州區(qū)91個(gè)雨量站中降水量超過150mm的有15個(gè)，最大降水量為261.2mm，災(zāi)害造成17人死亡、3.72萬人受災(zāi)、900多處山體滑坡[28]。此次強(qiáng)降雨主要由西南渦旋與西南暖濕空氣相互作用所致，此外重慶屬于山地型城市，地形復(fù)雜、高程不均且坡度變化大，在發(fā)生強(qiáng)降雨后極易產(chǎn)生道路行洪、山體泥石流，洪澇傳遞過程動(dòng)能與勢能相互轉(zhuǎn)化，大大增加了災(zāi)害事件的不確定性，讓災(zāi)害鏈傳遞呈現(xiàn)出復(fù)雜性特征。

3城市暴雨洪澇災(zāi)害鏈斷鏈機(jī)制和減災(zāi)途徑

3.1減弱城市暴雨洪澇災(zāi)害致災(zāi)因子強(qiáng)度

城市暴雨洪澇災(zāi)害具有自然和社會雙重屬性，一方面，溫室氣體引起全球變暖和氣候變化，直接導(dǎo)致全球和區(qū)域降水時(shí)空演變和分布改變；另一方面，城市化為暴雨致災(zāi)創(chuàng)造了有力條件。通過改善氣候環(huán)境、降低城市化影響，減少城市暴雨洪澇災(zāi)害發(fā)生機(jī)率，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害鏈的斷鏈目標(biāo)，如圖3所示。在降低溫室氣體排放方面，中國已明確提出了2030年“碳達(dá)峰”與2060年“碳中和”的目標(biāo)，采用綠色、環(huán)保、節(jié)能、低碳的生產(chǎn)方式，抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳或溫室氣體排放量，實(shí)現(xiàn)正負(fù)抵消，具體通過降低化石能源燃料使用、提高清潔能源占比率、減少建筑及工業(yè)能耗量、增大城市綠植面積等措施，達(dá)到減少溫室氣體排放目標(biāo)。在降低城市化影響方面，通過建設(shè)低碳城市、生態(tài)城市、海綿城市方式，留白增綠、減少城市硬化比例，恢復(fù)城市自然排水通道，提高下墊面滲透能力，降低城市雨島效應(yīng)、地形阻障效應(yīng)以及凝結(jié)核增強(qiáng)效應(yīng)，恢復(fù)城市的自然生態(tài)功能，提高城市的韌性水平。

3.2改善城市暴雨洪澇災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境條件

改善城市環(huán)境，降低孕災(zāi)環(huán)境敏感性、提高孕災(zāi)環(huán)境韌性，是阻斷災(zāi)害鏈的重要途徑。根據(jù)城市水文效應(yīng)特征，從滲、滯、蓄、排等方面，改善城市水循環(huán)通道和水生態(tài)分布，通過科學(xué)布設(shè)豎向高程、增大下墊面滲透面積、增加“藍(lán)綠”空間、增強(qiáng)災(zāi)害應(yīng)對能力等途徑，實(shí)現(xiàn)孕災(zāi)環(huán)境的斷鏈減災(zāi)，如圖4所示。①合理規(guī)劃城市整體豎向高程，避免建筑、工廠、商業(yè)及人員聚集區(qū)處于城市低洼區(qū)域，科學(xué)劃定雨水徑流排放路線，建設(shè)足夠能力的雨水排水系統(tǒng)和行泄通道；②改造城市道路、廣場、公園、綠地中滲、滯能力差的下墊面，增強(qiáng)其下滲、蓄水和保水能力，延長雨水匯流時(shí)間，降低雨水徑流峰值，恢復(fù)到城市化建設(shè)前的狀態(tài)；③增大城市“藍(lán)綠”空間，恢復(fù)原有的池塘和湖泊空間，提高城市整體調(diào)蓄能力；④做好城市防洪排澇和排水防澇能力建設(shè)，重點(diǎn)增強(qiáng)城市低洼路段、下凹橋區(qū)、地下空間等易澇場所的災(zāi)害防控能力。通過提高城市韌性，改善城市環(huán)境，破壞孕災(zāi)場景，實(shí)現(xiàn)從孕災(zāi)環(huán)境阻斷城市暴雨洪澇災(zāi)害鏈的目標(biāo)。

3.3增強(qiáng)城市暴雨洪澇災(zāi)害承災(zāi)體抗災(zāi)能力

減少承災(zāi)體暴露度、降低承災(zāi)體脆弱性是承災(zāi)體規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、災(zāi)害鏈斷鏈減災(zāi)的重要措施。采用主動(dòng)避險(xiǎn)、被動(dòng)應(yīng)對方式，其中主動(dòng)避險(xiǎn)通過提升承災(zāi)體的避險(xiǎn)意識、開展避險(xiǎn)策略學(xué)習(xí)以及避險(xiǎn)方法演練等途徑，被動(dòng)應(yīng)對主要采用防淹沒、防沖擊、災(zāi)害轉(zhuǎn)移、能量消納等措施，如圖5所示。人、車輛、其他機(jī)械化設(shè)施，在城市暴雨洪澇災(zāi)害侵襲前主動(dòng)降低暴露度，對于“人”可以通過學(xué)習(xí)避險(xiǎn)救援知識，在受災(zāi)過程中主動(dòng)撤退、撤離、規(guī)避，盡快移動(dòng)至安全區(qū)域；車輛移動(dòng)過程中主動(dòng)規(guī)避涉水風(fēng)險(xiǎn)較高和高的區(qū)域，且提高車輛自身的防水防淹性能；無法移動(dòng)的機(jī)械設(shè)施加裝防淹、防沖擊的保護(hù)措施。對于被動(dòng)型承災(zāi)體在規(guī)劃設(shè)計(jì)前科學(xué)預(yù)判可能面臨的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)及等級，建造時(shí)按照高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求執(zhí)行，增強(qiáng)其防御能力、降低受災(zāi)損失，如建筑物防沖刷能力、地下空間防淹能力、橋梁防沖擊能力、城市基礎(chǔ)服務(wù)場所防淹能力以及自然資源和環(huán)境防破壞能力，同時(shí)在災(zāi)害發(fā)生前采取預(yù)警、攔截、阻隔、防御等措施，阻止災(zāi)害對其產(chǎn)生的損害，以減小承災(zāi)體的受災(zāi)損失，阻斷災(zāi)害鏈的進(jìn)一步傳播，實(shí)現(xiàn)城市暴雨洪澇災(zāi)害鏈的斷鏈目標(biāo)。

3.4提高城市暴雨洪澇災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)與應(yīng)急搶險(xiǎn)能力

預(yù)報(bào)預(yù)警是提高城市暴雨洪澇災(zāi)害防御能力、降低洪澇災(zāi)害損失的重要措施之一，如圖6所示。災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警分為暴雨預(yù)報(bào)和災(zāi)害預(yù)警，前者通過采集氣象信息、氣象演變計(jì)算、圖譜推導(dǎo)分析等方式，預(yù)報(bào)暴雨中心位置、覆蓋范圍、雨量大小、持續(xù)時(shí)間；后者在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)作用下，利用深度學(xué)習(xí)和機(jī)器學(xué)習(xí)手段，對城市洪澇災(zāi)害演進(jìn)過程進(jìn)行快速化、動(dòng)態(tài)化評估，為災(zāi)害發(fā)展速度和方向提供精準(zhǔn)預(yù)警，使承災(zāi)體應(yīng)對暴雨洪澇災(zāi)害時(shí)由被動(dòng)處置向主動(dòng)防控方向轉(zhuǎn)變，有效降低洪澇災(zāi)害損失。應(yīng)急搶險(xiǎn)是及時(shí)、有序、高效地開展城市洪澇災(zāi)害應(yīng)急救援工作。從災(zāi)害發(fā)生的起始階段進(jìn)行搶險(xiǎn)救災(zāi)，降低災(zāi)害能量傳遞給次生災(zāi)害，避免造成更大的災(zāi)害損失；當(dāng)次生災(zāi)害產(chǎn)生時(shí)，應(yīng)及時(shí)阻斷衍生災(zāi)害的形成，避免災(zāi)害鏈的進(jìn)一步傳播。例如，當(dāng)?shù)叵驴臻g洪澇倒灌時(shí)，及時(shí)投放應(yīng)急搶險(xiǎn)排澇泵，正確判斷災(zāi)害變化趨勢，依靠機(jī)械救援措施，積極疏導(dǎo)人群向安全區(qū)域轉(zhuǎn)移，避免人員傷亡。

4鄭州市“7·20”特大暴雨洪澇災(zāi)害案例分析

4.1事件總體介紹

2021年7月17—23日，在太平洋副熱帶高壓異常偏北、夏季風(fēng)偏強(qiáng)的影響下，臺風(fēng)“煙花”、“查帕卡”共同作用將水汽西輸，途中與河南上空對流系統(tǒng)疊加，遇伏牛山、太行山地形阻斷，形成了一次極為罕見的特大暴雨事件。《河南鄭州“7·20”特大暴雨災(zāi)害調(diào)查報(bào)告》指出，本次暴雨災(zāi)害事件呈現(xiàn)降雨持續(xù)時(shí)間長、范圍廣、總量大、且短歷時(shí)降雨極強(qiáng)的特點(diǎn)[29]。從7月17日8時(shí)至23日8時(shí)，鄭州市累計(jì)降水量600mm以上覆蓋面積達(dá)到2068km2，最大日降水量為624.1mm，最大小時(shí)降水量為201.9mm。

鄭州市位于秦嶺東段余脈向黃淮平原過渡的交接地帶，地形西南高、東北低，且為中原地區(qū)高密度建設(shè)的核心區(qū)域，在城市外洪和內(nèi)澇并發(fā)下，鄭州“7·20”暴雨事件造成全市380人死亡失蹤，其中129人發(fā)生在城市區(qū)域，占總?cè)藬?shù)的34%。本次暴雨洪澇災(zāi)害事件中城區(qū)死亡和失蹤人口總數(shù)，是繼2012年北京“7·21”暴雨災(zāi)害事件之后單個(gè)城市區(qū)域在遭遇暴雨洪澇災(zāi)害時(shí)人員傷亡和失蹤人數(shù)最高的事件，在全國范圍內(nèi)造成的社會影響力也最大，其中鄭州地鐵5號線亡人事件、京廣快速路北隧道亡人事件、超半數(shù)小區(qū)地下空間和重要公共設(shè)施受淹情況等洪澇災(zāi)害嚴(yán)重事件，均體現(xiàn)出較為清晰的災(zāi)害鏈傳遞過程，故選擇鄭州市“7·20”特大暴雨洪澇災(zāi)害事件作為研究案例。

4.2災(zāi)害鏈演變機(jī)制

（1）災(zāi)害傳遞演變過程。由異常偏北的副熱帶高壓、夏季特有氣候、雙臺風(fēng)共同作用、先天地勢條件等4個(gè)要素共同引發(fā)本次特大暴雨事件，造成城市內(nèi)澇、山洪暴發(fā)、河道潰堤、水庫漫壩、泥石滑坡等多種災(zāi)害事件產(chǎn)生，由暴雨事件直接引發(fā)洪澇事件的過程屬于Ⅰ級災(zāi)害鏈。鄭州市市區(qū)內(nèi)的城市內(nèi)澇和河道潰堤形成的洪澇疊加，引發(fā)建筑物、地下空間、地鐵站（5號線）、下穿隧道（京廣快速路北隧道）、城市道路、城市公共服務(wù)設(shè)施等倒塌和受淹；市區(qū)外的水庫漫壩、山洪、滑坡、泥石流等，引發(fā)的工廠被淹、村落沖毀、路橋垮塌、水利設(shè)施破壞、農(nóng)田和資源毀壞等，由洪澇事件直接引發(fā)的多種災(zāi)害事件過程屬于Ⅱ級災(zāi)害鏈。由多種災(zāi)害事件引起斷水、斷網(wǎng)、斷電、交通停運(yùn)等基本服務(wù)中斷，造成經(jīng)濟(jì)損失，該過程屬于Ⅲ級災(zāi)害鏈，如圖7所示。由于災(zāi)害事件的形成涉及多種致災(zāi)因子共同作用，在災(zāi)害鏈傳遞過程中有多條災(zāi)害鏈共同作用于同一種承災(zāi)體，如城市斷網(wǎng)影響救援信息傳達(dá)，延誤最佳救援時(shí)機(jī)，造成人員傷亡，此過程涉及Ⅳ級和Ⅴ級災(zāi)害鏈，因此，鄭州“7·20”暴雨洪澇災(zāi)害鏈具有放大性、復(fù)雜性和多變性特征。

（2）典型災(zāi)害事件鏈生機(jī)制。選擇“鄭州地鐵5號線亡人事件”過程作為重點(diǎn)分析[29-31]，如圖8所示。2021年19—20日暴雨中心由豫北南移至鄭州，20日午后強(qiáng)降雨從西部山丘區(qū)移動(dòng)到中心城區(qū)，暴雨造成五龍口停車場因排水不暢產(chǎn)生內(nèi)澇積水，形成Ⅰ級災(zāi)害鏈；15：09五龍口停車場四周多處臨時(shí)圍擋倒塌，與此同時(shí)地鐵5號線多處進(jìn)水，17：00五龍口停車場中大量澇水倒灌，地鐵5號線路淹沒，形成Ⅱ級災(zāi)害鏈；澇水造成地鐵5號線運(yùn)行保障設(shè)備故障，在18：01時(shí)刻04502次列車迫停，形成Ⅲ級災(zāi)害鏈；在18：09時(shí)刻調(diào)度指令乘客疏散—澇水大量涌進(jìn)車廂—18：37乘客疏散中斷—澇水減少乘客開始互救，此過程造成人員傷亡，形成Ⅳ級災(zāi)害鏈。整個(gè)事件過程中有多個(gè)致災(zāi)因子和承災(zāi)體，形成的相鄰災(zāi)害事件間環(huán)環(huán)相扣，衍生出從環(huán)境破壞、到設(shè)備設(shè)施故障、再到人員傷亡的災(zāi)害鏈過程。

4.3災(zāi)害鏈斷鏈機(jī)制分析

基于災(zāi)害鏈的傳播過程分析可知，斷鏈點(diǎn)分為致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體、搶險(xiǎn)措施。鄭州“7·20”特大暴雨災(zāi)害調(diào)查組認(rèn)為，本次事件總體是“天災(zāi)”、具體有“人禍”。由于暴雨事件本身屬于原生災(zāi)害，事件具有“天災(zāi)”的不可規(guī)避性，但是引發(fā)的次生災(zāi)害、衍生災(zāi)害具有“人禍”因素。從本次災(zāi)害的主要亡人事件來看，除了暴雨直接引發(fā)洪澇的淹沒、倒灌、沖擊外，人為致災(zāi)因子輸入、場地不利環(huán)境、承災(zāi)體避險(xiǎn)意識薄弱、搶險(xiǎn)措施不及時(shí)等都會加重災(zāi)害鏈傳播，加大致災(zāi)損失。在調(diào)查報(bào)告中列舉的5個(gè)典型災(zāi)害鏈?zhǔn)录脑蛑校?個(gè)事件均涉及到應(yīng)急救援不足、3個(gè)涉及不利孕災(zāi)環(huán)境、2個(gè)涉及人為致災(zāi)因子、1個(gè)涉及承災(zāi)體避險(xiǎn)意識缺乏。

地鐵5號線因五龍口停車場違規(guī)設(shè)計(jì)與建設(shè)，蓄存的澇水沖倒圍墻進(jìn)入地鐵線內(nèi)成為致災(zāi)因子，導(dǎo)致04502次列車及地鐵內(nèi)設(shè)備停電停運(yùn)，該致災(zāi)因子具有人為因素，完全可以通過提前排查阻斷災(zāi)害鏈產(chǎn)生；同時(shí)，地鐵停運(yùn)后，地鐵方面應(yīng)急處置不力、行車調(diào)度失誤，延誤最佳救援時(shí)間，最后造成14人死亡。雖然地鐵5號線災(zāi)害鏈傳播單一，但有2次斷鏈機(jī)會均未及時(shí)把握住。京廣快速路北隧道處于低洼路段，洪澇倒灌急促，但在南隧道封閉時(shí)北隧道沒有及時(shí)封閉，造成不利場地環(huán)境更加惡化，當(dāng)北隧道西洞出口處發(fā)生擁堵時(shí)未及時(shí)疏導(dǎo)交通，造成車輛在隧道中停滯錯(cuò)過逃生機(jī)會，共計(jì)造成6人死亡，其中1人橫穿京廣快速路滑入坡段逆亡，該災(zāi)害鏈中孕災(zāi)環(huán)境加劇、應(yīng)急搶險(xiǎn)疏導(dǎo)不及時(shí)、承災(zāi)體避險(xiǎn)意識缺乏等3個(gè)因素也屬于3次斷鏈機(jī)會，但均未把握住。

4.4城市洪澇災(zāi)害防治及斷鏈措施

鄭州“7·20”暴雨災(zāi)害事件之后，鄭州市積極開展了“鄭州市排水（雨水）防澇綜合規(guī)劃項(xiàng)目及相關(guān)專題”、“鄭州市城市防洪規(guī)劃”等相關(guān)研究工作。2022年1月29日，國務(wù)院批復(fù)了《河南鄭州等地特大暴雨洪澇災(zāi)害災(zāi)后恢復(fù)重建總體規(guī)劃》（簡稱《總體規(guī)劃》），該《總體規(guī)劃》分為10章38小節(jié)，內(nèi)容涵蓋災(zāi)后重建、居民住房和基礎(chǔ)設(shè)施、城市內(nèi)澇治理、應(yīng)急管理以及政策措施等方面，其中在城市內(nèi)澇治理方面，強(qiáng)調(diào)著力構(gòu)建“源頭減排、管網(wǎng)排放、蓄排并舉、超標(biāo)應(yīng)急”的城市排水防澇工程體系，完善城市內(nèi)澇應(yīng)急預(yù)案及災(zāi)害預(yù)警、應(yīng)急疏散機(jī)制，排水防澇能力全面超過災(zāi)前水平；做好排水防澇系統(tǒng)恢復(fù)提升、易澇區(qū)域整治、城市內(nèi)外河湖行蓄洪聯(lián)動(dòng)、排水防澇智慧平臺建設(shè)等方面的工作。在應(yīng)急管理方面，堅(jiān)持以防為主、防抗救相結(jié)合，健全全域化應(yīng)急救援體系，全面加強(qiáng)應(yīng)急救援能力建設(shè)；做好災(zāi)害預(yù)警建設(shè)、應(yīng)急救援能力建設(shè)、應(yīng)急組織體系建設(shè)以及全民應(yīng)急素質(zhì)提升。通過對《總體規(guī)劃》的解讀可知，該規(guī)劃從提升孕災(zāi)環(huán)境韌性水平、增強(qiáng)承災(zāi)體抗災(zāi)能力以及完善應(yīng)急搶險(xiǎn)體系等方面，給出了具體的災(zāi)害防治策略與方法，也指明了災(zāi)害鏈傳遞過程中的斷鏈減災(zāi)措施與途徑，這對提高鄭州市城市暴雨洪澇災(zāi)害防治能力具有重要的指導(dǎo)意義。

5結(jié)論

本文通過研究城市暴雨洪澇災(zāi)害鏈鏈生結(jié)構(gòu)、演變特征以及斷鏈機(jī)制，并以鄭州“7·20”特大暴雨災(zāi)害事件為例，復(fù)盤災(zāi)害鏈形成機(jī)制和斷鏈途徑，對解析災(zāi)害系統(tǒng)復(fù)雜機(jī)理、揭示災(zāi)害演變規(guī)律、進(jìn)一步深入了解城市暴雨洪澇災(zāi)害特征并采取針對性的防災(zāi)減災(zāi)措施具有積極的指導(dǎo)作用。主要結(jié)論如下：

（1）城市暴雨洪澇災(zāi)害呈現(xiàn)鏈?zhǔn)絺鞑ヌ卣鳎煞譃榇l(fā)式、并發(fā)式及復(fù)合式，災(zāi)害鏈內(nèi)通過災(zāi)害環(huán)緊密相扣，災(zāi)害環(huán)是能量與信息傳遞的載體，災(zāi)害鏈的長度和災(zāi)害環(huán)的數(shù)量決定了災(zāi)害致?lián)p的嚴(yán)重程度。災(zāi)害鏈鏈生結(jié)構(gòu)是由災(zāi)害事件關(guān)聯(lián)性、災(zāi)害鏈所處環(huán)境、災(zāi)害要素狀態(tài)、狀態(tài)空間要素、外部表現(xiàn)行為等共同決定的。災(zāi)害鏈的演變過程是災(zāi)害形成機(jī)理與過程共同耦合、相互作用形成的一種動(dòng)力學(xué)響應(yīng)過程，呈現(xiàn)同源性和共發(fā)性、累積性和放大性、多變性和復(fù)雜性特點(diǎn)。

（2）鄭州“7·20”特大暴雨災(zāi)害是國內(nèi)近年來城市區(qū)域洪澇災(zāi)害鏈類型最為豐富、災(zāi)害傳遞最為復(fù)雜、災(zāi)害致?lián)p最為嚴(yán)重的事件，其造成的人員傷亡事件既有“天災(zāi)”作用，也有“人禍”為之。未來開展城市暴雨洪澇災(zāi)害鏈斷鏈減災(zāi)工作，應(yīng)從致災(zāi)因子、承災(zāi)體、孕災(zāi)環(huán)境三要素出發(fā)，即抑制致災(zāi)因子、減緩災(zāi)害源頭，改善孕災(zāi)環(huán)境、改變孕災(zāi)條件，增強(qiáng)承災(zāi)能力、強(qiáng)化避險(xiǎn)意識，同時(shí)，也要提升災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警能力，豐富搶險(xiǎn)救災(zāi)途徑與方法，從而實(shí)現(xiàn)對災(zāi)害鏈斷鏈的目的，達(dá)到減災(zāi)目標(biāo)。