葉雅倫 龍 亮

（貴州理工學(xué)院經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，貴州貴陽(yáng) 550001）

1 研究背景

聯(lián)合國(guó)政府專門(mén)氣候變化委員會(huì)（IPCC）在第五次報(bào)告中明確指出：19世紀(jì)初至今，盡管1998～2012年期間全球平均地表溫度的升溫速率有所減緩，但仍呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，未來(lái)仍有持續(xù)變暖的趨勢(shì)[1]。

在此背景下，氣候變暖加速水循環(huán)，洪澇、干旱等極端水文事件頻發(fā)。全球氣候變化關(guān)聯(lián)的極端水文事件及其增加的水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)正成為人類生存所面臨的重大挑戰(zhàn)。據(jù)全球性綜合災(zāi)害數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2001～2011年期間，暴雨洪澇是全球范圍內(nèi)發(fā)生最頻繁的自然災(zāi)害，受到影響的人口數(shù)量遠(yuǎn)超過(guò)其他所有自然災(zāi)害總和，累計(jì)直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)1 850億美元。

近十年來(lái)，我國(guó)不同地域發(fā)生了不同強(qiáng)度的極端降水事件，如2020年6月以來(lái)我國(guó)南方持續(xù)性強(qiáng)降雨，安徽黃山、岳西、湖北鶴峰等地累計(jì)降雨量超過(guò)1 400 mm，1 938萬(wàn)人次受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失416.4億元[2]。我國(guó)暴雨洪澇頻發(fā)，極端降水事件導(dǎo)致的氣象災(zāi)害嚴(yán)重影響了城市的生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，加劇了社會(huì)和城市的脆弱性。

城市作為人類活動(dòng)的重要區(qū)域，其發(fā)展與氣候變化聯(lián)系緊密，極端降水事件引發(fā)的洪澇災(zāi)害已成為制約城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要因素。2015年以來(lái)起，我國(guó)積極推進(jìn)海綿城市建設(shè)工作，提出通過(guò)運(yùn)用生態(tài)型雨洪管理措施，修復(fù)城市水生態(tài)和涵養(yǎng)水資源能力，提高城市的防澇能力，解決城市內(nèi)澇問(wèn)題。

本文基于我國(guó)極端降水事件，分析了近幾年我國(guó)主要城市暴雨內(nèi)澇特點(diǎn)及成因，探討了城市內(nèi)澇與氣候變化之間的關(guān)聯(lián)。從氣候變化的視角，結(jié)合海綿城市低影響開(kāi)發(fā)措施，對(duì)城市內(nèi)澇提出了相關(guān)建議。

2 城市暴雨內(nèi)澇特點(diǎn)及成因

2.1 城市暴雨內(nèi)澇特點(diǎn)

城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害是指由于短時(shí)間內(nèi)強(qiáng)降雨，超過(guò)城市排水能力，大量降水排水不暢無(wú)法快速滲透，造成市區(qū)產(chǎn)生積水災(zāi)害、對(duì)公共安全產(chǎn)生影響的氣象災(zāi)害。

（1）城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害在我國(guó)大中型城市頻發(fā)。

根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部對(duì)我國(guó)351座城市的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，2008～2010年我國(guó)有62%的城市發(fā)生過(guò)不同程度的洪澇，其中洪澇災(zāi)害超過(guò)3次以上的城市有137座[3]。從地域上看，城市內(nèi)澇在全國(guó)各地都有發(fā)生，東部、西部和中部，南方或者北方，沿海地區(qū)或者內(nèi)陸地區(qū)，如南方深圳、南寧、武漢等城市，北方地區(qū)如北京、石家莊、長(zhǎng)春等城市近幾年受內(nèi)澇災(zāi)害影響較大，且區(qū)域性極端強(qiáng)降水往往造成點(diǎn)多面廣式的城市暴雨洪澇災(zāi)害。

（2）城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，洪澇災(zāi)害所造成的損失在全球各種自然災(zāi)害中占比40%，占比最高。近年來(lái)，隨著城市化發(fā)展，城鎮(zhèn)規(guī)模逐步擴(kuò)大，特別是基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)增速加快，城市在極端降水事件及其衍生災(zāi)害方面的脆弱性越來(lái)越顯著，災(zāi)害損失也越來(lái)越大。

2.2 城市暴雨內(nèi)澇成因

城市暴雨內(nèi)澇的發(fā)生是各方面因素綜合作用下的結(jié)果，致災(zāi)因素復(fù)雜。城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害直接由極端強(qiáng)降水事件引起，氣候變化帶來(lái)的極端降水是城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害的主要致災(zāi)因子。我國(guó)城市內(nèi)澇原因主要是特大暴雨，地勢(shì)低洼、排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低致使無(wú)法及時(shí)排出超，標(biāo)雨水形成的徑流造成內(nèi)澇。因此，致災(zāi)因素可以總結(jié)為自然與人為兩方面。自然致澇因素主要有水文氣象及下墊面因素，人為致澇因素主要有市政工程及排水設(shè)施因素、設(shè)施管理因素。

（1）自然致澇因素。

近年來(lái)，隨著全球變暖對(duì)水循環(huán)要素的時(shí)空分布特征的影響加劇，且城市化發(fā)展使得“熱島效應(yīng)”顯著，致使城市大氣層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)，對(duì)流性極端降水頻次和強(qiáng)度呈增加趨勢(shì)。此外，我國(guó)正處于一個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的時(shí)期，在快速城市化的過(guò)程中，下墊面不透水面積占比也逐漸增大。1995～2016年期間，西安市城鎮(zhèn)面積平均每年增加28.88 km2，城市透水區(qū)域的綠地如林地、園地等面積變化較小，西安主城區(qū)耕地、荒地變?yōu)橐运?、混凝土為主的城市地表，下墊面滲透系數(shù)減小，不透水面積大幅度增加[4]。城市下墊面的改變促使城市地表徑流的時(shí)空模式及水循環(huán)過(guò)程發(fā)生變化，不僅會(huì)減少雨水下滲量，而且會(huì)引發(fā)降水突增的正反饋效應(yīng)及蒸散發(fā)驟減的負(fù)反饋效應(yīng)，導(dǎo)致地表徑流系數(shù)增加。與此同時(shí)，硬化地面的地表曼寧系數(shù)與透水區(qū)的綠地相比較小，雨水徑流的匯聚速度更快，極易在地勢(shì)低洼路段和下穿通道形成內(nèi)澇積水。

（2）人為致澇因素。

短歷時(shí)、高強(qiáng)度局地暴雨誘發(fā)的內(nèi)澇主要發(fā)生在城區(qū)局部地勢(shì)低洼區(qū)域，如下凹式立交橋、局部低地等。隨著城市化的過(guò)程中不斷朝立體方向發(fā)展，部分地勢(shì)相對(duì)低洼，極端降雨事件發(fā)生時(shí)，地面排水不暢，低洼地區(qū)易迅速積水。同時(shí)，硬化地表的曼寧系數(shù)的減少，徑流系數(shù)的增加，導(dǎo)致峰值徑流量增加，徑流匯聚時(shí)間縮短，城市雨水排放系統(tǒng)的流量負(fù)荷大幅度增加。尤其是部分老舊城區(qū)管網(wǎng)排水設(shè)計(jì)能力不足，雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)較低，匯入雨水不能及時(shí)排出。此外，在設(shè)施管理方面，部分城市建設(shè)排水系統(tǒng)規(guī)劃不夠長(zhǎng)遠(yuǎn)、系統(tǒng)，存在防洪排澇規(guī)劃不達(dá)標(biāo)、市政排水及應(yīng)急措施未規(guī)范化管理、蓄洪空間未充分利用等問(wèn)題。

3 氣候適應(yīng)性海綿城市建設(shè)的思考與策略

海綿城市的建設(shè)是將城市建設(shè)成為具有吸收、凈化、儲(chǔ)存雨水集一體的海綿式特性的城市，是有效解決城市內(nèi)澇災(zāi)害問(wèn)題的方法。本文結(jié)合氣候變化對(duì)解決城市極端降水事件可采取的海綿城市低影響開(kāi)發(fā)措施進(jìn)行分析，以期提高海綿城市的氣候適應(yīng)性，從防災(zāi)減災(zāi)與氣候變化的角度建設(shè)城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害防御機(jī)制。

3.1 將氣候變化納入海綿城市規(guī)劃建設(shè)

城市極端降水事件的發(fā)生，考驗(yàn)海綿城市系統(tǒng)的性能和水平，做好城市合理規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)質(zhì)量把控，對(duì)減少氣候變化帶來(lái)的不確定性、提高城市防御極端氣候?yàn)?zāi)害的能力十分重要。因此應(yīng)在城市各相關(guān)規(guī)劃中關(guān)注氣候變化帶來(lái)的影響，制定相關(guān)的應(yīng)對(duì)措施，為后續(xù)海綿城市設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)管理環(huán)節(jié)提供支撐，充分發(fā)揮海綿城市對(duì)雨洪的調(diào)蓄作用。建設(shè)前要對(duì)當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)等進(jìn)行調(diào)查分析，掌握當(dāng)?shù)爻鞘袣夂蜃兓约皹O端降水事件的規(guī)律和特點(diǎn)，結(jié)合事件下的城市排水問(wèn)題，通過(guò)生物滯留池、雨水花園、地下蓄滲等低影響開(kāi)發(fā)措施，充分利用城市蓄洪空間，最大限度提高城市對(duì)未來(lái)可能頻發(fā)的極端降水事件的應(yīng)對(duì)能力，降低降雨不利影響及損失，構(gòu)建高水平的海綿系統(tǒng)。

3.2 建立基于氣候變化的海綿城市預(yù)警系統(tǒng)

目前，國(guó)內(nèi)已有的洪澇災(zāi)害分析預(yù)報(bào)大多基于以往的基礎(chǔ)資料，采用數(shù)值統(tǒng)計(jì)方法，建立時(shí)間序列與暴雨洪澇各要素之間的簡(jiǎn)單函數(shù)關(guān)系進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)于氣候變化和趨勢(shì)性分析精度較差。因此，海綿城市建設(shè)需建立基于氣候變化分析的城市內(nèi)澇預(yù)警信息系統(tǒng)，例如借助人工智能重建缺失數(shù)據(jù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)氣候變化進(jìn)行分析，建立基于氣候變化情景的水文氣象耦合模型進(jìn)行模擬等，提高水文預(yù)報(bào)結(jié)果的可靠性，對(duì)氣候變化和極端天氣對(duì)城市可能產(chǎn)生的不利影響具有災(zāi)害預(yù)見(jiàn)性，從而增加城市應(yīng)急和防洪排澇時(shí)間，提升城市低影響開(kāi)發(fā)措施應(yīng)對(duì)極端天氣的能力，保障海綿城市的建設(shè)價(jià)值與效益。

3.3 確定基于氣候變化分析的海綿城市低影響開(kāi)發(fā)措施

氣候變化包括空間和時(shí)間上的多維度變化，目前我國(guó)海綿城市建設(shè)以年徑流總量控制率作為規(guī)劃控制目標(biāo)。然而，在實(shí)際生活中，我國(guó)降水時(shí)空上通常呈現(xiàn)非均勻分布，極端降水往往占全年總降雨量的大部分，尤其是我國(guó)北方的干旱、半干旱地區(qū)，如鄂爾多斯、赤峰等，暴雨占全年雨量的60%～70%，因此僅將年徑流總量控制率作為海綿城市建設(shè)規(guī)劃控制目標(biāo)，無(wú)法較好地實(shí)現(xiàn)城市內(nèi)澇防治。

李玲[5]分別對(duì)西安、無(wú)錫過(guò)去的極端降水事件進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)以西安和無(wú)錫為代表的南北兩地極端降水事件發(fā)生的頻率、強(qiáng)度變化趨勢(shì)不同，西安以常規(guī)降雨為主，且在全球氣候持續(xù)變暖的大趨勢(shì)下，區(qū)域總體趨于干旱；無(wú)錫的城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)在增大，城市建設(shè)在應(yīng)對(duì)極端天氣方面的要求將更高。因此，基于氣候變化分析，建立科學(xué)的海綿城市建設(shè)效果評(píng)估方法，因地制宜，根據(jù)評(píng)估結(jié)果指導(dǎo)、改進(jìn)海綿城市低影響開(kāi)發(fā)措施的建設(shè)也十分重要，在做好防汛減災(zāi)和應(yīng)對(duì)常規(guī)降雨的同時(shí)，更多考慮對(duì)雨水資源的合理利用，充分發(fā)揮海綿城市建設(shè)對(duì)雨洪資源的調(diào)蓄作用，加強(qiáng)徑流源頭與過(guò)程控制，建設(shè)灰綠設(shè)施協(xié)同作用的海綿城市，提升未來(lái)城市的氣候適應(yīng)性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，城市內(nèi)澇災(zāi)害已成為制約城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要因素，氣候變化帶來(lái)的極端降水是城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害的主要致災(zāi)因子，但城市內(nèi)澇的發(fā)生是各方面因素綜合作用下的結(jié)果，致災(zāi)因素復(fù)雜。通過(guò)分析我國(guó)近年來(lái)的內(nèi)澇災(zāi)情，可知其成因分為自然因素和人為因素兩方面，主要包括水文及下墊面因素、市政工程及排水設(shè)施因素、設(shè)施管理因素等。針對(duì)內(nèi)澇誘發(fā)因素，提出了氣候變化背景下城市的內(nèi)澇防治對(duì)策，包括將氣候變化納入海綿城市規(guī)劃建設(shè)、建立基于氣候變化的海綿城市預(yù)警系統(tǒng)、確定基于氣候變化分析的海綿城市低影響開(kāi)發(fā)措施。