#由郑州极端暴雨说开去｜从中日治水经验谈未来城市型洪涝灾害的应对策略

原创中国防汛抗旱中国防汛抗旱

引用格式：于月增.从中日治水经验谈未来城市型洪涝灾害的应对策略[J].中国防汛抗旱，2021，31（9）：30-36.

摘要：针对2021年郑州“7.20”洪涝灾害引发的社会对于城市型洪涝灾害防御对策的疑问，对防洪排涝的基本概念进行了说明，举例分析了海绵城市－低影响开发雨水系统的效果，介绍了日本东京都暴雨基本对策和我国社会主义先行示范区深圳市的防洪（潮）及内涝治理体系，为今后各地制定城市型洪涝灾害应对策略和明确发展重点提供借鉴。

关键词：极端天气；城市型洪涝灾害；应对策略；防灾减灾；目标分级；应急预案

单位：深圳市广汇源环境水务有限公司

作者：于月增

2021年7月17日至7月22日，河南部分地区出现持续性降雨过程，7月20日，郑州、新乡、开封、周口、焦作等地出现特大暴雨，郑州市最大1小时降雨量201.9毫米（20日16－17时）。这次灾害引发了各界对于城市防洪排涝系统的思考，在全球变暖引起的极端天气影响下，降雨呈现短历时强降雨加重的变化趋势，城市看海的现象近年频繁出现，今后怎么样治理才能更有效减少灾害损失，本文根据中国和日本两国的治水经验，提出城市型洪涝灾害防御体系建设的应对策略。

城市型洪涝灾害的特征与起因

1.1城市型洪涝灾害的特征

城市型洪涝灾害有以下特点：①城市人口密集，资产集中，地下空间多，一旦遭受洪涝灾害损失巨大；②城市交通、通信、电力、供水、供气等基础设施是城市的命脉，一旦受损直接影响城市的基本功能，也影响抢险救援工作的进行；③医院、工厂、重要指挥机关遭受洪涝灾害后，往往会引起次生灾害。

1.2城市型洪涝灾害的起因

城市洪涝灾害的形成原因有两个方面：①降雨。降雨主要由3个特征值表述：一轮降雨的持续时间（小时）、降雨持续时间内的降雨总量（毫米）、单位时间内的降雨量即降雨强度（毫米每时）。降雨有随机性，而且受极端天气的影响，呈现出短历时强降雨的变化，即降雨持续时间缩短，最大降雨强度增强，这种降雨对于泄洪排涝设施非常不利，易造成排水不及时而导致积涝成灾或河水泛滥。降雨总量增大对于雨水滞（调）蓄设施不利，易造成因设施的雨水滞（调）蓄容量不足而导致其功能下降、水位升高。此外，雨型和暴雨中心走向，也有影响。暴雨峰值后置，渗透、滞蓄能力已耗尽，危险更大；暴雨中心自上游向下游移动，雨、洪叠加，更易成灾。②地形。地表的形态、地形的高低影响雨水的流动方向，如高山、平原、洼地、河道，灌渠。地表层状态，通过其透水性和粗糙度影响地表径流的流量及流动快慢。如森林、草地、砂砾地块雨水下渗涵蓄水量多，地表径流量少且流动较慢。不透水的水泥路面则反之，容易在短时间内汇合成较大的水流，当其规模超过河道或排水管渠排水能力时，会造成河水泛滥或积水内涝。

1.2.1气候变化引起的极端降雨

根据郑州市政府2017年发布的《郑州市海绵城市专项规划（2017－2030年）》，在水安全方面的标准为：城区与航空城的内涝防治设计标准为50年一遇降雨。郑州市24小时设计暴雨量5年一遇、50年一遇标准分别为119.0毫米、199.4毫米。郑州“2021.7.20”降雨最大24小时降雨量超过600毫米，按国家气象局颁布的降水强度等级划分标准为特大暴雨（内陆地区，24小时降雨量≥250.0毫米）。

由以上数据，可知郑州“2021.7.20”降雨最大24小时降雨量是郑州市内涝防治标准（50年一遇）降雨量的3.12倍。远远超过郑州市的内涝防治标准。

由此可知，极端天气引起的特大暴雨是造成洪涝灾害的最主要原因。对上述特征暴雨雨量分析，管网在设计能力条件下排水量（含源头海绵设施）占本次极端降雨总量的19%，50年一遇防涝系统排水量（含管网）约占32%，则有68%超标准雨水不能排放，大量超出内涝防治体系能力标准的雨水快速形成地表坡面汇流，流向地势低洼区域，甚至直接形成了顺街行洪的汹涌急流。

1.2.2城市开发建设的影响

（1）高密度城市建设挤占雨水滞蓄空间、改变径流状况。高密度的城市开发建设改善了人民的生存环境，同时也带来防洪排涝方面的问题。原来的池塘、湖泊被填埋，雨水的自然调滞蓄空间减少，增加地表径流量；原来的绿地、农田被不透水的水泥路面或密集建筑物所覆盖，地表渗蓄能力下降，雨水径流系数增大，径流量增大，光滑的水泥地表面导致汇流时间缩短，雨水迅速汇集形成大流量，增大管网、河道排水压力，易带来积水内涝问题。

（2）由于历史的原因，部分防洪排涝设施标准偏低。一是部分雨水管渠标准偏低。早期建设的雨水管渠排水标准普遍在1年一遇到2年一遇，此现象在城中村等老旧片区较为突出。排水设施不完善，管网错接乱排，低洼区积水抽排能力不足，易发生内涝积水问题；二是部分河道存在防洪瓶颈段。城市的快速发展，建设用地紧张，河道空间被挤占，或河道暗渠化，导致部分河道泄流能力不足，达不到设计标准。

（3）城市内的雨水最后要排到下游，受下游水位（外江水位或海潮水水位）顶托，导致管网排水不畅或河水漫溢，易发生积水内涝。

对于洪水及城市防洪排涝体系的认识

2.1防洪排涝的设计标准

人类与洪水相处几千年，抗洪减灾兴利的工作一直在继续，将来还会继续下去。因为降雨的随机性，而且随着人类的活动，城市化和工业化的发展，温室气体的排放，地球气候发生了显著的变化，极端气候变化引起降雨也呈现出短历时、高强度的趋势。防御高强度的极端降雨就要不断地投资建设水利设施，由于财力和空间的限制，不能无限制投资兴建水利设施，所以根据水灾害的危害程度和投资效益比较，设定了不同的工程设计标准。

以深圳市为例，依据《深圳市防洪（潮）及内涝防治规划（2021－2035年）》内容可知深圳市的防潮、防洪、防涝的能力建设目标如表1至表3所示。

从表1至表3数据可知，由于灾害影响程度不同，防护能力建设的标准也不同。建设的目标是防御设计标准内的水灾害。超过设计标准的水灾害仅仅靠工程措施是无法完全防御的。

2.2海绵城市措施在城市内涝防御中的作用

关于海绵城市建设措施对于城市内涝防治的作用，有些媒体夸大其词说海绵城市建设能够消除城市内涝、告别城市“看海”，造成一些民众的误解；也有些观点则完全否定海绵城市建设的防涝效果。这些观点都较片面，没有全面认识海绵城市。

《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》中说明了海绵城市的目的：在新型城镇化建设过程中，推广和应用低影响开发建设模式，加大城市径流雨水源头减排的刚性约束，优先利用自然排水系统，建设生态排水设施，充分发挥城市绿地、道路、水系等对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，使城市开发建设后的水文特征接近开发前，有效缓解城市内涝、削减城市径流污染负荷、节约水资源、保护和改善城市生态环境，建设具有自然积存、自然渗透、自然净化功能的海绵城市。也提出了具体措施：在城市开发建设应保护河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等水生态敏感区，因地制宜地选用下沉式绿地、植草沟、雨水湿地、透水铺装、多功能调蓄等低影响开发设施及其组合系统。采用源头削减、中途转输、末端调蓄等多种手段，通过渗、滞、蓄、净、用、排等多种技术，实现城市良性水文循环，提高对径流雨水的渗透、调蓄、净化、利用和排放能力，维持或恢复城市的“海绵”功能。并且提出了年径流总量控制率作为控制指标。

从以上的表述来看，海绵城市建设－低影响开发雨水系统建设对于缓解城市内涝、改善水质和生态环境是有积极作用的，是应该给予肯定并因地制宜实施的。以深圳市为例，对海绵城市建设在城市内涝防治中的作用做量化分析。根据深圳市所处的地理位置，年径流总量控制率取为70%，根据深圳40多年的降雨资料统计，70%年径流总量控制率对应的设计降雨量为31.3毫米，因为年径流总量控制率计算是以日降雨量为统计，所以海绵城市各项设施容纳雨水的设计降雨量为31.3毫米每天。从文献[9]中的降雨量频率计算结果，可知1小时、3小时、24小时的频率降雨量如表4所示。

根据表4中的降雨量可以计算出，对于50年一遇1小时、3小时和24小时降雨量，海绵城市－低影响开发雨水设施能够容纳的雨量占比分别是1.11%（1.3毫米/117.0毫米）、1.96%（3.9毫米/199.0毫米）和6.86%（31.3毫米/456.0毫米）。日降雨量与24小时降雨量不完全等同，此处近似。

由此可知，对于50年一遇的降雨量，根据降雨持续时间的不同，海绵城市－低影响开发雨水设施能够容纳的雨量小于防御目标降雨量的7%（6.86%），这就是它对于防治内涝的贡献率。

日本东京都暴雨基本对策介绍

日本是自然灾害比较多的国家，因其四周环海、山多地少、人口和资产集中在沿海的平原或低洼地区，易遭受台风、暴雨、海潮、洪水、山地滑坡、泥石流灾害的威胁，而且也是地震频繁发生的国家，在防御自然灾害及减灾方面积累了一些有益的经验。

3.1东京都制定暴雨基本对策的目的

从东京都2014年编制的《东京都暴雨对策基本方针（改定）》可以了解到，制定暴雨对策的目的有3个。

（1）水灾时保护居民的生命。在东京都，地下商业街、地铁等一旦进水，可能引起重大损害。另外，在东京都内的部分区域，频繁发生超过50毫米每时的集中暴雨，这是当时的内涝防治标准。在这样的暴雨情况下，河川和下水道的水位会在降雨开始后快速上升，在没有时间做避难准备的状态下，有可能突然发生洪涝。针对这样的情景，推进保护居民生命的对策。

（2）确保城市必不可缺的城市机能。在东京，高度集中了支撑日本经济活动的铁道、道路、电力、通信等重要公共设施。这些机能如果因为浸水而瘫痪，其影响面广、损害巨大。所以要努力确保洪水时关键性的城市机能。

（3）减轻水灾引起的财产损失。以往的治水对策是对于一定标准内的降雨，把不发生洪涝灾害作为目的而进行的。但是对于自然灾害，无论采用什么对策，发生超过防御设计标准降雨的可能性一直存在。今后，不是仅仅详细地确定一定的降雨条件下的对策，而是推进尽可能地减轻洪涝引起的财产损害的综合对策。

为了实现以上3个目的，针对不同规模降雨，设定了3个基准，对于各个基准设定目标，推进暴雨对策。

基准1：防止洪涝灾害。为了防止洪涝引起的财产损害而设定的基准。对于这个基准以下的降雨，采用河流、雨水排水管的治理和流域对策，使洪涝灾害不发生。

基准2：防止床上浸水等。日本的床是指屋内地板或榻榻米，离室外地面高度约45厘米。所以是防止积水深度超过45厘米、淹至室内地板以上。这个基准是洪涝发生时确保城市必不可缺的机能，同时减轻水灾引起的财产损失而设定的基准。作为这个基准的参照，即使雨水超过河流、排水管网的过流能力，在漫溢出来的状况下，争取防止地铁、地下商业街、地下室等淹水和防止屋内地面以上进水被淹。

基准3：确保生命安全。为了从水灾中保护居民的生命而设定的基准。通过提供准确的洪水信息和建立适当的避难体制等，努力确保生命安全。

3.2东京都综合治水对策介绍

东京都的综合治水对策如图1所示，分为工程对策和非工程对策。

图2表示日本雨水流出抑制设施，相当于我国的海绵城市－低影响开发雨水措施。从2009年开始通过制定流域单位的暴雨对策规划、强化流域对策。在暴雨引起的洪涝灾害频发的流域，制定流域单位的暴雨对策计划，对于满足一定条件（用地面积500平方米以上）的建筑开发行为，与区市町村联合强力推进渗透篦子、滞蓄槽等滞蓄渗透设施的建。神田川等7流域的滞蓄渗透容积为600立方米/公顷等，其他流域的滞蓄渗透容积500立方米/公顷。

对于公共设施和民间设施设立雨水滞蓄渗透设施，提供资助。

3.3对于超标准暴雨的应对策略

在日本会通过学校、街道宣传栏、相关网页、电视节目等进行居民的防灾教育，包括火灾、水灾和地震等灾害，并定期组织模拟训练。

地下空间里淹水时在短时间内引起与人民生命安全相关的严重灾害的可能性较高，《水防法》规定，地下街等所有者或管理者有义务制定《避难确保、浸水防止计划》，实施训练，设置自卫水灾防御组织。《避难确保、浸水防止计划》中需要确定以下事项：①洪水发生时防灾体制的相关事项。②洪水发生时避难引导的相关事项。③洪水发生时防止淹水活动的相关事项。④为了洪水发生时避难的确保及浸水防止，设施整备的相关事项。⑤洪水发生时的防灾教育及训练的实施相关事项。⑥自卫水灾防御组织业务相关事项。⑦洪水发生时，为确保顺利迅速地避难以及防止浸水采取的其他必要措施。《避难确保、浸水防止计划》制作完成后，提交给政府总务局地域防灾科，用网页、小册子等方式公布告知从业人员和利用者。

政府相关部门会把洪水泛滥内涝风险图发放到每家每户，图上标有避难场所和相关说明，居民确认各自住所位置的淹水深度，最近的避难场所和路径。做到平时有准备，灾难时不慌乱。通过各种学习训练，掌握自救、互救的避险减灾知识。

3.4东京都的内涝治理目标

2014年，东京都编制的《东京都暴雨对策基本方针（改定）》中记载了内涝治理目标及对策，见表5和表6。

深圳市防洪潮及内涝治理体系介绍

深圳市作为社会主义先行示范区，对标最好最优最先进，提升城市整体防洪潮排涝能力，推动建设海绵城市、韧性城市，为经济社会可持续发展提供保障。深圳市是沿海城市，面临防海潮、防河流洪水及防内涝的任务，其治理体系及措施具有代表性。

深圳市防洪潮及内涝治理措施主要分为两部分，应对洪潮及内涝灾害的工程体系建设和应对超标准洪水及内涝的非工程体系建设。

4.1防洪潮排涝治理体系

深圳市综合治水体系如图3所示，从整个综合治水体系来看，目标明确，思路正确，措施齐全。根据2025年和2035年的目标，分步实施，逐步完善。今后着重解决的问题是自然调蓄空间不足、排水设施建设滞后、应急管理能力不强的问题，增强城市应对极端天气灾害的抗灾减灾能力、韧性城市建设、保障人民安全和城市正常运转必不可少的基础设施能力建设。

4.2防洪排涝应急管理体系建设建议

（1）增强预测预报能力。向公众发布台风暴雨、雷雨大风等灾害风险提示及各街道积水降雨阈值和易积水区域预测。深化流域洪涝预报模拟系统研究，实现科学预测、精准预警。修改完善主要河道洪水频率图、洪水淹没图及内涝风险图。

（2）完善应急预案方案。每年度编制（修编）水务工程设施防汛应急预案，覆盖值班值守、巡查整改、调度运行、应急处置、灾后评估等5项关键环节，逐一落实责任人，健全洪、涝、潮水应急处置工作机制。

（3）加强抢险队伍建设及防汛物资保证。建立市、区两级专业抢险队伍，承担水务行业水旱灾害的应急抢险工作。强化实战演练，建设专业齐、数量足、能力强的防汛抢险专家团队，各责任单位每年汛前开展1次及以上防汛抢险实战演练；强化物资信息化管理，建设防汛物资信息管理平台，做到物资储存、补充、调拨、归还的动态化管理，进一步提升物资管理效率；完善抢险救灾物资储备和调拨机制，确保险情发生后充足、快速、安全、高效调运。结合辖区防洪排涝高风险区域位置，提前预置防汛物资。

（4）提高城市抵御极端天气的防灾抗灾能力。在发生极端天气时，以保障人民的生命安全和减少损失为原则，按照市、区、街道各级防汛预案要求，启用次要道路作为临时行泄通道，统筹做好综合救援、交通保障、物资保障、工程抢险，通信、供电、供水、供气等公用设施保障工作。保障极端天气情况下，全市可基本维持骨干交通不中断，就医、重要公共设施、大型居民小区、所有庇护场所的供电、通信、供气、供水等均能得到保障，城市在极端天气情况下基本功能运转正常，灾后可快速恢复。

（5）加大培训宣传教育力度。积极推进防洪防灾科普知识进学校、进社区、进企业活动，提高社会公众的主动避险意识和自救互救能力。加强行业培训，增强一线作业人员防灾意识，掌握必要的逃生技能。

结语

本文针对近期社会上对于城市型洪涝灾害防御对策的疑问，说明了城市型洪涝灾害的特征与起因，并根据洪涝灾害的损害程度设定不同的防洪标准和排涝标准；海绵城市－低影响开发雨水系统在城市型洪涝灾害综合防御系统中是必要的一部分。以深圳市为例，对于50年一遇的防涝标准，分析海绵城市在内涝防治综合系统中的贡献率小于7%；介绍了日本东京都的暴雨基本对策和深圳市的防洪潮及内涝防治体系，东京都的防涝目的和基准分为3级，对于不同的基准目标也是不同的；对于超标准暴雨的应对策略包括预报预警的发布、预先制定避险逃生方案并进行模拟训练，民众自救意识和自救知识的教育、避险启动等。这些策略与措施可为我国提高城市型洪涝灾害的防御能力和减灾能力提供借鉴。