陳文龍，夏 軍

（1.水利部珠江水利委員會珠江水利科學研究院，510611，廣州；2.武漢大學水資源與水電工程科學國家重點實驗室，430072，武漢；3.中國科學院水資源研究中心，100010，北京）

在全球氣候變暖和城市化進程背景下，我國城市洪澇災害問題日趨嚴重。 廣州市是粵港澳大灣區(qū)的核心城市之一。 近年，廣州市強降雨引起的洪澇災害頻發(fā)， 強度不斷增大，如2017 年的“5·7”特大暴雨、2018 年的“6·8”特大暴雨、2019 年的“6·13”特大暴雨和2020 年的“5·22”特大暴雨，都造成了不可估量的損失。 其中，2020 年“5·22”特大暴雨全市共產(chǎn)生443 處積水，多地出現(xiàn)水淹，增城廣汽本田生產(chǎn)基地被淹，廣州地鐵增城官湖地鐵站、 新沙地鐵站嚴重侵水，導致地鐵13 號線停運。 暴雨引發(fā)的洪澇災害已成為影響城市公共安全的突出問題和制約廣州經(jīng)濟社會發(fā)展的重要因素。 本文結合廣州城市洪澇歷史資料分析和“5·22”特大暴雨災害調查分析，對廣州市城市洪澇成因進行了分析（外江洪水不在研究范圍內），并提出了防治對策。

一、 廣州城市洪澇成因分析

近年廣州“逢雨必澇”“城區(qū)看?！爆F(xiàn)象不斷上演，主要表現(xiàn)為暴雨強度大，外江洪水位高，城市地面雨水不能及時排出從而產(chǎn)生內澇， 以及城市河涌行洪能力不足導致河水漫溢淹城。城市洪澇是個“系統(tǒng)性疾病”，洪澇致災因素復雜， 是內因和外因共同作用的結果。對廣州而言，外因主要是極端強降雨、外江潮水頂托倒灌，內因主要是城市水文效應、排水系統(tǒng)標準偏低、城市河道行洪排澇功能不足和防洪排澇工程管理不善等。

1.短歷時強降雨頻發(fā)

廣州地處亞熱帶海洋季風氣候區(qū)，特殊的地理位置決定了其降雨具有強度大、 時間集中且發(fā)生頻率高的特點。城市化引發(fā)的“熱島效應”和“雨島效應”也會導致城市突發(fā)性短歷時強降雨更加頻繁、強度更大。 據(jù)資料統(tǒng)計，廣州近10 年平均年降水量多達2 193.8 mm，約為上海的1.5 倍、北京的2 倍。 而且，其年降水量和雨強均呈增多趨勢，近百年雨量增加速度為每10 年32.2 mm。2020 年的“5·22”特大暴雨具有強度大、范圍廣和面雨量大的特點，小時雨強無論強度還是范圍均超歷史紀錄，42 個站點小時雨強超80 mm。 其中黃埔區(qū)珠江街錄得全市最大小時雨量167.8 mm，超百年一遇，3 h 最大降水量288.5 mm，破黃埔區(qū)歷史極值。 雨量和強度均超過了廣州市現(xiàn)狀河涌排澇能力和城市排水管網(wǎng)排水能力。

2.城市高強度高密度開發(fā)

廣州市城市化率達86.38%。城市化快速擴張過程中， 原有的農(nóng)田、綠地等透水能力強的地面被不透水的“硬底化”水泥地面所取代，雨水的下滲量和截流量下降， 徑流峰值增加。同時“硬底化”使得地面粗糙度降低，暴雨匯流速度加快，匯流時間縮短且徑流峰值提前，徑流峰型趨“尖瘦”形化。 相關研究表明，廣州城市化建設使得地面徑流系數(shù)由0.3~0.5 增大到0.6~0.9，增大了近1 倍。 相關研究指出，城市化使廣東“龍舟水”徑流峰值出現(xiàn)時間提前了1~2 h。

同時，城市化建設引起城市自然調蓄能力的下降。 城市化以前，城市內存在不少的農(nóng)田、池塘、河道、湖泊等“天然調蓄池”，具有減緩城市內澇的功能。 城市化之后，這些天然的調蓄池被填平、占用，加劇了城市的防澇壓力。 以廣州市天河區(qū)獵德涌為例，在20 世紀80 年代初，河涌兩岸基本為農(nóng)田， 隨著城市化建設的推進， 到2009 年河涌兩岸已基本被建成區(qū)覆蓋，獵德涌流域調蓄容量由83萬m3減為8 萬m3，20 年一遇洪峰流量從103 m3/s 增大到157 m3/s。

另外受觀念影響，過去的城市規(guī)劃建設未充分考慮防洪排澇要求。 如道路建設切斷了幾十公里自然狀態(tài)的天然排水路線，改變了匯水格局，道路兩側僅僅依靠涵洞連通， 排水由“線”變“點”，極大增加了上游內澇壓力。 城市規(guī)劃和重要項目方案未深入論證洪澇安全， 有些重要項目就選址在城市低洼區(qū)等洪澇災害高風險區(qū)。如位于南崗河流域的黃浦區(qū)開源大道隧道，“5·22”特大暴雨期間積水嚴重，究其原因，從洪澇安全的角度考慮，地勢低洼區(qū)交通應采用高架橋方案，而采用隧道方案使之變成了低洼地的“鍋底”，大暴雨匯流或附近河水漫溢，水迅速往低處流，極易造成人員傷亡。

3.城市排水標準偏低

據(jù)資料統(tǒng)計，廣州新城區(qū)排水管道按3 年一遇排澇標準設計，而老城區(qū)83%左右排水管網(wǎng)為1 年一遇排澇標準，僅9%達到2 年一遇標準。 隨著城市繼續(xù)擴張，原本偏低的城區(qū)排水系統(tǒng)排澇能力將進一步下降。 另外，城市建設截斷了排水管網(wǎng)，破壞了排水系統(tǒng)，老城區(qū)排水系統(tǒng)老化失修，淤積堵塞嚴重，都進一步降低了排水能力。 面對傾盆大雨，城市排水系統(tǒng)“小馬拉大車”，力不從心。

4.城市河道行洪排澇能力不足

廣州城市河道可分為防洪河道（以防洪為主）、排澇河道（以城市排澇任務為主）和防洪排澇河道（兼具防洪和排澇任務，如增城新塘鎮(zhèn)官湖河和埔安河流域，上游為山區(qū)，受山洪影響，下游為城市建成區(qū)，承擔市區(qū)排澇任務）。 根據(jù)《廣州市防洪（潮）排澇規(guī)劃（2010—2020 年）》，廣州 市城區(qū)及建制鎮(zhèn)排澇標準采用20 年一遇24 h 暴雨不成災，農(nóng)田及生態(tài)保護區(qū)排澇標準采用10 年一遇24 h 暴雨不成災，河道防洪標準原則上按排澇標準規(guī)劃設計。 目前廣州市許多內河水系尚不能滿足10 年一遇的排澇標準，個別區(qū)域達不到5 年一遇排澇標準，且河道中的阻水橋梁、橋涵以及各類垃圾倒棄等使得河道行洪空間被占用、堵塞，造成行洪不暢。 當流域發(fā)生超標準洪水， 就會發(fā)生河水漫溢。 “5·22”特大暴雨期間，埔安河流域發(fā)生超標準降雨（1 h 降雨約20 年一遇，3 h 降雨100 年一遇，6 h 降雨約50 年一遇），而河道防洪標準不足10年一遇，且河道多處卡口、淤積，導致河水漫溢、山水進城，流域內的翡翠綠洲小區(qū)水淹約9 h。

5.外江水位頂托

廣州市內河受珠江口伶仃洋潮汐作用影響， 汛期還受外江洪水影響。 外江高水位的頂托也是引起廣州內澇的因素之一。 如強降雨遭遇外江天文大潮或風暴潮，外江高潮位頂托使得城市河道洪水不能及時排入外江，河道長時間維持高水位，排水管網(wǎng)排水能力大幅度下降， 出現(xiàn)內澇。所幸這次“5·22”特大暴雨期間沒有遭遇天文大潮或風暴潮，否則后果將不堪設想。

二、廣州城市洪澇防治對策

1.以流域系統(tǒng)整體觀和韌性防御理念，開展防洪排澇規(guī)劃

（1）流域系統(tǒng)整體觀

城市洪水和內澇從概念上既有區(qū)別又有聯(lián)系。 城市洪水一般指由于降雨引起城市河流水位上漲漫堤造成水淹；而城市內澇是指降雨超過城區(qū)排水能力導致水淹。 防洪是防外水，防澇是治內水。 廣州城市洪澇同源，都產(chǎn)生于流域暴雨，所以城市洪水的發(fā)生往往伴隨著內澇，城市內澇會因為城市河流水位頂托等原因引起市政排水系統(tǒng)排水不暢。 同時，城市河流還可能受到外江潮位的頂托。因此，廣州城市防洪排澇規(guī)劃必須以城市河流所在流域為單元進行統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)籌排水、防洪、防潮，統(tǒng)籌流域上中下游，統(tǒng)籌流域和區(qū)域。

（2）統(tǒng)一城市排水標準和水利排澇標準

城市排澇系統(tǒng)包括城市排水系統(tǒng)（小水系，主要由排水管網(wǎng)、排水泵站和雨水調蓄池組成）和城市排澇系統(tǒng)（大水系，由河道、蓄滯洪區(qū)、水閘、泵站組成）。 目前，排水標準和排澇標準自成體系，無法直接銜接。 過去工程規(guī)劃設計未充分考慮排水系統(tǒng)和排澇系統(tǒng)互為邊界條件，如排澇系統(tǒng)的內河水位與排水系統(tǒng)的出流能力互為邊界條件。 一個區(qū)域的內澇防治標準是排水系統(tǒng)和城市排澇系統(tǒng)綜合協(xié)調作用下的標準。 因為城市洪澇同源于流域暴雨，立足于整體觀應統(tǒng)一標準，研究能夠統(tǒng)籌市政短歷時和水利長歷時的設計雨型，統(tǒng)一市政排水標準和水利排澇標準。

（3）加強城市水系統(tǒng)理論與實踐研究，以多元措施提高韌性

城市防洪排澇體系由排水系統(tǒng)和河湖庫系統(tǒng)組成， 具有多尺度特效。 防洪排澇體系追求的是整體達標，整體達標方案并非唯一解。 廣州作為粵港澳大灣區(qū)的核心城市，防洪排澇規(guī)劃要從戰(zhàn)略高度、長遠角度進行近期規(guī)劃，兼顧城市水環(huán)境、水生態(tài)、水資源和城市建設；以高標準為遠期規(guī)劃預留提升空間和可能，其關鍵在于措施多元，提高韌性。 切忌“頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳”， 防洪標準偏低一味加高堤防，排水標準偏低則一味提升管網(wǎng)改造擴容。

加高堤防在滿足抵御洪水需要的同時，也可能帶來其他弊端：一則高水位行洪會降低排水系統(tǒng)的排水能力； 二則影響城市景觀和親水性；三則單一依靠堤防的對抗性防御對超標準洪水依然束手無策。 花巨資改善排水網(wǎng)也并不現(xiàn)實， 不僅投入大、對居民造成一定影響，而且即使排水標準提升， 承接排水的河道排澇能力不足，城市積水也排不出去。韌性防御必須按照系統(tǒng)整體觀，采用“滯、蓄、截、擋、疏、抽、擴、調”等多元措施組合， 從整體上提升排水排澇能力。 “滯”指源頭蓄滯，通過綠色屋頂、雨水花園、地面透水鋪裝等手段，進行源頭控制，降低產(chǎn)匯流的峰值，減輕排澇壓力。 “蓄”指水庫挖潛或者新建水庫，設置蓄滯洪區(qū)（濕地公園）， 建立分散式雨水調蓄池（下凹式綠地、下凹式廣場），建設深層隧洞。 “截”指高水截排，減輕河道防洪壓力，有效防止山水進城。 “擋”指加高加固堤防。 “疏”指疏通河道阻擋物，使洪澇水排放順暢。 “抽”指在河涌的下游入江口處建設排澇泵站等強排措施， 及時排走河涌內洪水。 “擴”指管網(wǎng)擴容，提高排水標準。 “抽”指低水抽排，在河口建泵強排，及時將河涌的洪水排走，降低河道水位。 “調”指優(yōu)化水工程調度，如雨前預警預報，提前預降水庫、河道水位。 研究表明，采用多元措施，按50 年一遇24 h 暴雨標準設計， 甚至可以防御100 年一遇~200 年一遇的短歷時強降雨， 多元措施比單一措施具有更高的韌性。

2.加強法制建設，把防洪排澇規(guī)劃有關要求作為城市建設的剛性約束

對高度城市化地區(qū)，不僅要強調水資源的剛性約束，防洪排澇規(guī)劃有關要求也應作為城市建設的剛性約束。 一是把海綿城市建設“年徑流總量控制率” 作為城市建設的剛性約束。 廣州市已經(jīng)出臺《廣州市建設項目雨水徑流控制辦法》，規(guī)定“建設后的雨水徑流量不超過建設前的雨水徑流量”“新建建設工程硬化面積達1萬m2以上的項目， 除城鎮(zhèn)公共道路外， 每1 萬m2硬化面積應當配建不小于500 m3的雨水調蓄設施”“新建項目硬化地面中， 除城鎮(zhèn)公共道路外，建筑物的室外可滲透地面率不低于40%；人行道、室外停車場、步行街、自行車道和建設工程的外部庭院應當分別設置滲透性鋪裝設施，其滲透鋪裝率不低于70%”。 二是開展城市洪水風險圖的編制與應用。根據(jù)洪水風險圖，合理制定洪泛區(qū)土地利用規(guī)劃，避免在風險大的區(qū)域出現(xiàn)人口與資產(chǎn)的過度集中， 合理制定超標準洪水的避災路線， 避免臨危出亂。“5·22” 特大暴雨中官湖地鐵站受淹就是個警示，后續(xù)調查發(fā)現(xiàn)，官湖地鐵站設計過程對內澇分析沒有足夠重視，地鐵站位于常年易澇區(qū)且設計標準偏低。 三是把洪澇風險論證作為城市規(guī)劃和重要項目建設的前置條件，論證內容應包括工程建設是否增加城市內澇壓力、是否對已有防洪排澇體系產(chǎn)生不利影響以及自身洪澇安全是否滿足要求等。

3.建設城市內澇實時監(jiān)測預報預警系統(tǒng)，科學指導防汛應急決策

建設以內澇監(jiān)測設備和內澇數(shù)值模型為核心的城市內澇實時監(jiān)測預警預報系統(tǒng)。 內澇監(jiān)測設備側重“點”，內澇模型側重“面”，兩者相輔相成，監(jiān)測數(shù)據(jù)可用于檢測和修正內澇模型，點面結合可以實現(xiàn)洪澇風險的滾動預報。 內澇監(jiān)測設備主要布設于全市易澇區(qū)，實時監(jiān)測城區(qū)內易澇點的積水水位、窨井水位和重點河段的河道水位。 內澇模型核心是采用“地面-管網(wǎng)-河道”耦合一、二維數(shù)學模型。 內澇模型可根據(jù)地面水位、內河涌水位和水閘泵站運行情況，以及未來1~3 h 的降水預報信息， 繪制相應的洪水風險圖， 展示最大淹沒水深、淹沒歷時和最高水位時刻。 水務管理部門借助防汛內澇監(jiān)測系統(tǒng)可整體掌握城區(qū)內澇狀況，及時進行科學的防洪排澇調度。 交通管理部門通過該系統(tǒng)可實時掌握低洼路段的積水狀況，并借助廣播、電視、短信、微信等方式向廣大群眾提供出行指南，避免人員、車輛誤入深水路段造成重大損失。

4.一澇一策，精準施策

“5·22” 特大暴雨期間， 廣州有443 處積水。不同洪澇點成因不同，必須點對點地制定對策。 應對全市洪澇風險區(qū)進行歷史資料的收集分析，洪澇發(fā)生期間的調研尤為重要。 “5·22”特大暴雨后，廣州市水務局組織專業(yè)力量，采用實地勘察、無人機、衛(wèi)星遙感和內澇實時監(jiān)測等多種手段對此次澇點進行了原因分析， 成效顯著。有的澇點是河水漫溢，要提升河道排澇能力，可采取疏浚河道、增加排澇泵站等措施。 有的澇點是雨水收集設施過水能力不足，要加快健全排水系統(tǒng)建設，可增設雨水口，對管道口徑較小、管網(wǎng)鋪設較少的及時更換和加鋪管網(wǎng)，排水口設置不合理的要及時調整。 有的低洼地要增設抽水泵站和就近建設調蓄池；有的澇點是管道淤積，應加強管道養(yǎng)護管理和汛前管道疏浚。 對于易澇區(qū)和重點防護對象（如地鐵）， 應開展綜合洪澇風險評估，包括防洪排澇體系自身情況，以及非工程管理方面如管理人員素質、管理水平，防汛物資、設備儲備情況及搶險隊伍情況等，在此基礎上編制專項防洪應急預案，確保應對超標準暴雨洪澇的針對性和可操作性，如發(fā)生超強暴雨洪澇，風險區(qū)隧道要提前禁止通車。

5.推進城市防洪排澇體制機制創(chuàng)新，加強規(guī)范化管理

建立健全管理法規(guī)、制度、機構，讓防洪排澇工程設施的管理及調度有法可依。 城市洪澇的發(fā)生是以流域為單元的，目前廣州不少城市河涌都是橫跨多個行政區(qū)域，但防洪排澇工程的管理和調度分屬不同行政部門，遇到流域性洪水時難以統(tǒng)一調度?！?·22”暴雨調查發(fā)現(xiàn)，埔安河流域涉及黃埔、增城兩區(qū)，跨區(qū)域協(xié)調難度大，災情信息互通不充分，影響流域調度時效性。 建議涉及多區(qū)域的流域，由上級水務局統(tǒng)一管理或在上級水務部門指導下建立流域防洪排澇工作機制。 目前不少水庫、水閘、泵站的管理還處于放任狀態(tài)，基礎監(jiān)測設施不健全，水閘（泵站）調度不遵循調度規(guī)則，有的甚至因管理不當造成應急搶險設施失效等問題。 如埔安河流域下游的金紫涌水南閘年久失修，在“5·22”暴雨期間閘門無法正常開啟，造成河道水位壅高漫堤，致使多處被淹。 因此必須在汛前做好防洪工程的規(guī)范化管理，特別要做好小型水庫監(jiān)測預報預警通信、 調度運用方案、防汛應急預案“三個重點環(huán)節(jié)”和“三個責任人”的管理工作，使防洪排澇工程管理和防汛工作走向規(guī)范化。

三、結 語

在全球氣候異常、極端超標暴雨頻發(fā)的情況下，廣州市長期受暴雨洪澇災害困擾， 城市水安全問題突出。通過歷史資料分析和對“5·22”特大暴雨調研， 認為極端的降雨強度、城市化建設造成的城市下墊面 “硬底化”、蓄滯能力降低、城市排水管網(wǎng)和河道排水排澇能力不足等是產(chǎn)生洪澇的主要原因， 另外外江潮水頂托也是一個重要原因。 從規(guī)劃、建設、治理角度， 建議以流域整體觀和韌性防御理念開展防洪排澇規(guī)劃， 把防洪排澇規(guī)劃有關要求作為城市建設的剛性約束， 同時建設城市內澇實時監(jiān)測預報預警系統(tǒng)， 對洪澇風險點按 “一澇一策”針對性治理，對防洪排澇工程和調度進行規(guī)范化管理， 做好城市防洪排澇，保障人民群眾生命財產(chǎn)安全。