周廣勝, 何奇瑾

1 中國氣象科學(xué)研究院,北京　100081 2 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,北京　100193

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城市內(nèi)澇防治需充分預(yù)估氣候變化的影響

周廣勝1, 何奇瑾2

1 中國氣象科學(xué)研究院,北京100081 2 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,北京100193

周廣勝, 何奇瑾.城市內(nèi)澇防治需充分預(yù)估氣候變化的影響.生態(tài)學(xué)報,2016,36(16):4961- 4964.

近年來,中國城市內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā),不僅造成了慘重的人員傷亡和財產(chǎn)損失,也嚴(yán)重影響了城市經(jīng)濟的正常發(fā)展。2007年7月18日,山東省濟南市因洪澇災(zāi)害造成至少34人喪生,直接經(jīng)濟損失達12億元[1]；2008年6月13日,深圳市因暴雨災(zāi)害造成5人死亡、2人失蹤、數(shù)十萬人受災(zāi),全市1000多處內(nèi)澇水浸,近萬家企業(yè)被迫臨時停業(yè)[2],直接經(jīng)濟損失超過5億元[3]；2008年8月25日,上海市因暴雨災(zāi)害造成中心城區(qū)150多條馬路積水,超過1.1萬戶民居進水,徐家匯等地一度交通嚴(yán)重?fù)矶耓4]。2010年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部組織開展的全國范圍內(nèi)351個城市調(diào)研發(fā)現(xiàn),在2008—2010年的3年間,全國有62%的城市都曾發(fā)生過內(nèi)澇事件,內(nèi)澇發(fā)生3次以上的城市有137個[5]。2012年中國有184個縣級以上城市遭受了不同程度的內(nèi)澇災(zāi)害[6],特別是北京“7·21暴雨”,造成79人死亡、10660間房屋倒塌,160.2萬人受災(zāi),經(jīng)濟損失116.4億元。以2012年的北京“7·21暴雨”為契機,中國相繼出臺了《國務(wù)院辦公廳關(guān)于做好城市排水及暴雨內(nèi)澇防治設(shè)施建設(shè)工作的通知》(國辦發(fā)[2013 323號)、《城市排水(雨水)防澇綜合規(guī)劃編制大綱》、《城鎮(zhèn)排水與污水處理條例》、《室外排水設(shè)計規(guī)范》(GB 50014—2006,2014版)和《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加強城市地下管線建設(shè)管理的指導(dǎo)意見》(國辦發(fā)[2014)27號)等政策和標(biāo)準(zhǔn)文件,建立了包括源頭控制設(shè)施、排水管渠設(shè)施和綜合防治設(shè)施的三段式城市內(nèi)澇防治體系,強化了源頭控制政策措施,排水管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)與國際普遍標(biāo)準(zhǔn)接軌,并確立了中國內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn),城市排水防澇標(biāo)準(zhǔn)化工作取得了階段性進展。由于城市內(nèi)澇產(chǎn)生的原因非常復(fù)雜,如何系統(tǒng)有效地解決城市排水防澇難題已經(jīng)成為當(dāng)前國家面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。特別是,2014年版的《室外排水設(shè)計規(guī)范》是以已經(jīng)發(fā)生的強降水及其持續(xù)時間為基礎(chǔ)規(guī)定的城市雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期和內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期,沒有充分預(yù)估氣候變化影響導(dǎo)致的降水強度及其持續(xù)時間出現(xiàn)的新特征,從而將可能嚴(yán)重影響城市內(nèi)澇防治體系的排水能力。

2011年修訂的《室外排水規(guī)范》首次提出城市內(nèi)澇定義,即強降水或連續(xù)性降水超過城市排水能力,導(dǎo)致城市地面產(chǎn)生積水災(zāi)害的現(xiàn)象。城市內(nèi)澇防治的根本目的在于將降水期間的地面積水控制在可接受的范圍。根據(jù)2014年版的《室外排水設(shè)計規(guī)范》,城市內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期,特大城市為50年到100年,大城市為30年到50年,中等城市和中小城市為20年到30年,表明特大城市內(nèi)澇防治設(shè)施至少應(yīng)能抵御50年到100年一遇的暴雨。新標(biāo)準(zhǔn)還提高了雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期,特大城市的中心城區(qū)為3年至5年,大城市為2年至5年,中等城市和小城市為2年至3年,表明特大城市中心城區(qū)的雨水管渠最低應(yīng)能抵御3年一遇的暴雨。

研究表明,已經(jīng)發(fā)生的全球氣候變暖不僅導(dǎo)致了許多熱帶地區(qū)和高緯度地區(qū)的降水量增多,而且使得強降水事件在美國、中國、澳大利亞、加拿大、挪威和墨西哥、波蘭和前蘇聯(lián)均有所增加[7]。全世界許多地區(qū)的研究都表明[8],20世紀(jì)后半葉中高緯度大部分地區(qū)的降水量增加,強降水或極端降水頻率也相應(yīng)增加。氣候變化背景下降水強度與降水持續(xù)時間的變化必將嚴(yán)重影響當(dāng)前基于已經(jīng)發(fā)生的強降水或連續(xù)性降水規(guī)定的城市雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期和內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期,從而影響城市內(nèi)澇防治體系的排水能力。為此,城市內(nèi)澇防治體系在進行城市雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期和內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期的規(guī)劃時,應(yīng)該充分預(yù)估已經(jīng)發(fā)生的氣候變化的影響,以科學(xué)有效地實現(xiàn)城市內(nèi)澇防治的源頭控制。

■氣候變暖背景下中國氣候變得澇時更澇

中國地處地球環(huán)境變化速率最大的季風(fēng)氣候區(qū),氣候條件年際變化很大,極端天氣氣候事件與氣象災(zāi)害頻發(fā)。政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第五次評估報告指出[9],過去60年中極端天氣氣候事件,特別是干旱、強降水、高溫?zé)崂说瘸什粩嘣龆嗯c增強的趨勢。1901—2013年中國地表年平均氣溫呈顯著上升趨勢(圖1)。1914—2013年中國地表平均氣溫上升了0.91℃,最近10—15年升溫趨緩,總體特征與全球一致。

圖1　1901—2013年中國地表平均氣溫距平變化(引自中國氣象局氣候變化中心《中國氣候變化監(jiān)測公報(2013年)》)

氣候變暖背景下1901—2013年盡管中國全國平均年降水量并無顯著線性變化趨勢,但1961—2013年全國年累計暴雨站日數(shù)呈顯著的增加趨勢,增加速率達3.8%/10a(圖2)。

圖2　1961—2013年中國年累計暴雨日數(shù)變化 (引自中國氣象局氣候變化中心《中國氣候變化監(jiān)測公報(2013年)》)

1961—2013年,中國全國區(qū)域性強降水事件的頻次也呈弱的增多趨勢(圖3),期間共發(fā)生390次區(qū)域性強降水事件,其中極端強降水事件37次,嚴(yán)重強降水事件81次,中度強降水事件158次,輕度強降水事件114次。

圖3　1961—2013年中國區(qū)域性強降水事件頻次變化(引自中國氣象局氣候變化中心《中國氣候變化監(jiān)測公報(2013年)》)

研究表明[10],1956—2013年中國全國平均年暴雨量、平均年暴雨日數(shù)和年暴雨強度均呈增加趨勢,增加速率分別為3.18mm/10a、0.03d/10a和0.11mm/(d·(10a))。東部季風(fēng)區(qū)1日、連續(xù)3日和連續(xù)5日最大降水量增加(減少)的站點數(shù)百分比分別為59.2%(40.8%)、54.4%(45.6%)和51.5%(48.5%),顯著增加(減少)的站點數(shù)百分比分別為5.1%(1.2%)、4.2%(2.5%)和3.7% (2.8%)。這表明,中國極端強降水事件頻數(shù)和強度確有增加趨勢,同時極端降水持續(xù)時間呈短歷時性傾向,使得氣候變暖背景下中國氣候變得澇時更澇。

■氣候變暖背景下中國強降水的強度及其持續(xù)時間均出現(xiàn)新的特征

降水強度及其持續(xù)時間直接關(guān)系到城市雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期和內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期,直接影響城市內(nèi)澇防治體系的排水能力。研究表明,1960年以來中國極端降水事件和極端降水量與降水總量的比值均呈增加趨勢,四季(春、夏、秋、冬)的降水量均有向極端化方向發(fā)展趨勢。其中,西部地區(qū)四季的極端降水事件均呈顯著增加趨勢；江淮華南地區(qū)除秋季外均呈增加趨勢；華北、東北地區(qū)除冬季增加外其它季節(jié)增減參半[11]。

總體而言,中國的極端降水事件多發(fā)于35°N以南,特別是在長江中下游和江南地區(qū)以及青藏高原東南部,且在這些地區(qū)極端降水事件持續(xù)時間也較長。在季節(jié)分布上,極端降水事件主要出現(xiàn)在夏季,以低持續(xù)性事件為主。特別是,在中國東部地區(qū)發(fā)生的極端降水事件通常呈持續(xù)時間越長且其降水強度也越強的特征[12]。中國極端降水事件持續(xù)l 天的頻數(shù)占總頻數(shù)的70%以上,即中國大部分極端降水事件僅能持續(xù)1 天；持續(xù)2天的極端降水主要分布在江南、西南、東南沿海與華南沿海等地區(qū)；持續(xù)3 天的極端降水主要發(fā)生在云貴高原西部和長江以南的東南地區(qū)；持續(xù)4天及以上的極端降水發(fā)生較為偶然,主要發(fā)生在中國南方多雨地區(qū)和云貴高原西部。同時,中國持續(xù)l 天的極端降水強度呈東南向西北減弱趨勢,東南部地區(qū)強度都在40mm/d以上,強度大于70 mm/d的降水主要發(fā)生在華南沿海和長江中下游部分地區(qū),西北大部分地區(qū)強度在20 mm/d以下；持續(xù)2天的極端降水強度分布與持續(xù)l 天的差異在于70 mm/d以上的降水范圍更大；持續(xù)3天的極端降水主要發(fā)生在東部地區(qū),且強降水的范圍進一步擴大,特別是華南沿海局部地區(qū)強降水強度進一步增大；持續(xù)4天以上的極端降水事件主要分布在中國南方,且在部分站點強度也更強[12]。強度較大(50mm/d以上)的降水主要發(fā)生在105°—122°E之間和35°N以南,而持續(xù)時間越長、強度也越強的極端降水事件主要發(fā)生在100°—122°E之間、40°N以南的中國東部地區(qū)。盡管高持續(xù)性極端強降水事件發(fā)生次數(shù)較少,但由于降水的強度更大、持續(xù)時間更長,由此帶來的降水量也越多,更容易造成城市積水以及泥石流等災(zāi)害,對社會經(jīng)濟和人民生命財產(chǎn)的危害不容忽視。

■中國城市內(nèi)澇防治展望

城市內(nèi)澇防治是一項系統(tǒng)工程,涵蓋從雨水徑流產(chǎn)生到末端排放的全過程控制,包括產(chǎn)流、匯流、調(diào)蓄、利用、排放、預(yù)警和應(yīng)急等。盡管2014年版的《室外排水設(shè)計規(guī)范》規(guī)定了中國城鎮(zhèn)雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期和內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期,但由于氣候變化背景下中國的強降水強度及其連續(xù)時間均出現(xiàn)了新的特征,而且其空間分布也發(fā)生了變化。因此,迫切需要在規(guī)劃城市雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期和內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期時考慮氣候變化背景下中國不同區(qū)域城市強降水強度及其持續(xù)時間的變化特征,以確保城市具有足夠的排水能力,有效減少城市內(nèi)澇災(zāi)害的發(fā)生。

[1]張明泉, 張曼志, 張鑫, 張勝平. 濟南“2007·7·18”暴雨洪水分析.防汛與抗旱, 2009, (17):40-44.

[2]王強, 張華, 王青, 李書勇. 深圳河流域“6·13”特大暴雨洪水特性分析. 長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報, 2009, 26(1):33-35.

[3]搜房網(wǎng). 深圳雨災(zāi)損失約5億. 暴雨沒走遠(yuǎn)明天或又來[EB/OL]. [2008-06-16]. http://news.SZ.soufun.com/2008-06-16/1836011.html.

[4]中華人民共和國中央人民政府門戶網(wǎng). 上海百年一遇強暴雨致中心城區(qū)150多條馬路積水[EB/OL]. [2008-08-25]. http://www.gov.cn/jrzg/2008-08/25/content_1078983.html

[5]朱思誠, 任希巖. 關(guān)于城市內(nèi)澇問題的思考. 行政管理改革, 2011, 11:62-66.

[6]車伍, 楊正, 趙楊, 李俊奇. 中國城市內(nèi)澇防治與大小排水系統(tǒng)分析. 中國給水排水, 2013, 29(16):13-19.

[7]Groisman P,Keal T,Easterling D, Knight R, Jamason P, Hennessy K, Suppiah R, Page C, Wibig J, Fortuniak K, Razuvaev V, Douglas A, Forland E, Zhai P. Changes in the probability of extreme precipitation: important indicators of climate change. Climatic Change, 1999, 42:243-283.

[8]IPCC. Climate change 2001：the science of climate change. Houghton J T, Y Ding, D J Griggs, et al.(eds.). Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel of Climate Change. Cambridge：Cambridge University Press,United Kingdom and New York, NY, USA. 2001, 156-159.

[9]IPCC. IPCC fifth assessment report (AR5). Cambridge: Cambridge University Press.2013

[10]任國玉, 任玉玉,戰(zhàn)云健, 孫秀寶, 柳艷菊, 陳峪, 王濤. 中國大陸降水時空變異規(guī)律——II. 現(xiàn)代變化趨勢, 2015, 26(4):451-465.

[11]閔屾, 錢永甫. 我國近40年各類降水事件的變化趨勢. 中山大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版, 2008, 47(3):105-111.

[12]王志福, 錢永甫. 中國極端降水事件的頻數(shù)和強度特征. 水科學(xué)進展, 2009, 20(1):1-9.

2016-08-18

10.5846/stxb201608181689

周廣勝,博士、研究員、博士生導(dǎo)師、中國氣象科學(xué)研究院副院長，世界氣象組織(WMO)農(nóng)業(yè)氣象學(xué)委員會(CAgM)委員、全國生態(tài)保護與建設(shè)專家咨詢委員會委員。主要從事生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的響應(yīng)與適應(yīng)研究。發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇。E-mail: gszhou@cams.cma.gov.cn

導(dǎo)讀： 城市內(nèi)澇防治是一項系統(tǒng)工程,包括源頭控制設(shè)施、排水管渠設(shè)施和綜合防治設(shè)施。城市降水的強度及其持續(xù)時間是源頭控制中首先需要考慮的要素,直接影響到城市排水能力的設(shè)計。已經(jīng)發(fā)生的氣候變化導(dǎo)致了中國不同區(qū)域的降水強度及其持續(xù)時間的顯著增加。強度較大的降水主要發(fā)生在105°—122°E之間和35°N以南,而持續(xù)時間越長、強度也越強的極端降水事件主要發(fā)生在100°—122°E之間、40°N以南的中國東部地區(qū)。建議,城市內(nèi)澇防治體系在進行城市雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期和內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期的規(guī)劃時,應(yīng)該充分預(yù)估已經(jīng)發(fā)生的氣候變化的影響,以科學(xué)有效地實現(xiàn)城市內(nèi)澇防治的源頭控制。