王旭明，趙捷

（1.物資節(jié)能中心，北京 100037；2.北京市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100045）

1 引言

在全球氣候變化背景下，極端天氣導(dǎo)致世界各地自然災(zāi)害頻發(fā)。2021年7月，德國(guó)西部的特大洪水災(zāi)害導(dǎo)致了大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，洪災(zāi)嚴(yán)重影響城市平穩(wěn)運(yùn)行。在2021年，我國(guó)同樣經(jīng)歷了“7·12華北暴雨”“7·20河南鄭州特大暴雨”等災(zāi)害，導(dǎo)致嚴(yán)重的城市內(nèi)澇和洪水等多災(zāi)并發(fā)。近年來(lái)，我國(guó)遭受洪水災(zāi)害的頻率逐漸增加，“城市看?！眴?wèn)題愈發(fā)突出，特大洪災(zāi)的頻發(fā)對(duì)城市應(yīng)對(duì)超標(biāo)洪水的能力提出了新的要求。

德國(guó)西部此次重大洪災(zāi)事件，涉及多個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口眾多的城市區(qū)域，具有很高的借鑒價(jià)值。因此，將此次德國(guó)災(zāi)情作為案例，從地理位置、水文氣象條件、城市建設(shè)方式等多角度分析成災(zāi)原因，能夠?yàn)槌鞘泻闉?zāi)的預(yù)防、城市防洪規(guī)劃以及防洪工程建設(shè)提供借鑒，有助于及時(shí)改進(jìn)防洪工作短板，逐步從“被動(dòng)應(yīng)對(duì)”向“主動(dòng)預(yù)防”的轉(zhuǎn)型。

2 洪災(zāi)事件回顧

2.1 受災(zāi)情況

2021年7月12至14日，一場(chǎng)持續(xù)強(qiáng)降雨席卷了德國(guó)西部，萊茵河及其多條支流發(fā)生洪水漫溢，引發(fā)了山地泥石流等多種地質(zhì)災(zāi)害，此次洪災(zāi)的重災(zāi)區(qū)主要涉及人口最多、經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的北萊茵-威斯特法倫州（簡(jiǎn)稱(chēng)“北威州”）和萊茵蘭-普法爾茨州（簡(jiǎn)稱(chēng)“萊法州”）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，洪災(zāi)導(dǎo)致175人遇難，823人受傷，16.5萬(wàn)戶(hù)家庭斷電斷氣，數(shù)千名居民被迫撤離家園，預(yù)計(jì)重建資金將達(dá)到數(shù)十億歐元[1]。德國(guó)氣象局將此次洪災(zāi)判定為“千年一遇”。

2.2 災(zāi)區(qū)水文氣象條件

德國(guó)位于北緯47°～55°、東經(jīng)5°～15°地區(qū)，所有城市都在我國(guó)哈爾濱以北，其氣候特點(diǎn)可以概括為“風(fēng)調(diào)雨順，夏季無(wú)酷暑，冬季無(wú)嚴(yán)寒”。同時(shí)，德國(guó)河流水系發(fā)達(dá)，受災(zāi)嚴(yán)重的北威州和萊法州大部分地區(qū)屬于德國(guó)重要的水運(yùn)大動(dòng)脈——萊茵河流域。受災(zāi)地區(qū)的海洋性氣候特征明顯，多年平均降水量500～1 500 mm，雖然雨水充沛但均勻分布于四季，山地相對(duì)較多，罕見(jiàn)極端天氣。根據(jù)長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)資料記錄，歷史上德國(guó)的洪水問(wèn)題并不突出。正是由于歷史上“溫和平順”的水文氣象條件，德國(guó)對(duì)洪水的防范意識(shí)有限，遭遇突發(fā)極端降雨時(shí)，被打了個(gè)措手不及。

3 成災(zāi)原因分析

3.1 氣候變化，引發(fā)了持續(xù)性極端強(qiáng)降雨事件

此次洪水主要由持續(xù)性強(qiáng)降雨引發(fā)，而強(qiáng)降雨的原因是北極顯著升溫導(dǎo)致了一系列不同氣候帶的氣壓顯著變化，高低氣壓團(tuán)的擾動(dòng)、冷暖空氣的迅速匯集，使得德國(guó)西部處于強(qiáng)降雨的漩渦之中。據(jù)觀(guān)測(cè)，該次降雨幾乎覆蓋了德國(guó)全境，西部雨量尤為突出（7月12～14日累計(jì)降雨量空間分布如圖1所示）。位于中德山地中的維伯費(fèi)爾特附近的暴雨中心1 h最大雨量23.7 mm，24 h最大雨量162 mm，過(guò)程總雨量182.4 mm。對(duì)于溫帶海洋性氣候的德國(guó)，這場(chǎng)降雨已經(jīng)非常極端。波恩-科隆站的雨量已經(jīng)打破了該站歷史紀(jì)錄，一天內(nèi)的降雨量相當(dāng)于年降雨量的17%，16 000 km2的暴雨范圍也是德國(guó)氣象史上前所未有。在該次暴雨之前，德國(guó)西部已連續(xù)20多天降雨，累計(jì)降雨量達(dá)61.1 mm，使土壤達(dá)到飽和含水量，而當(dāng)?shù)胤篮樵O(shè)施的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)難以應(yīng)對(duì)突發(fā)的、超標(biāo)的極端降雨事件，為洪災(zāi)和地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生埋下了伏筆。

圖1 德國(guó)7月12～14日降雨量空間分布圖

3.2 應(yīng)急時(shí)間短，“丘陵-平原”地形導(dǎo)致洪水暴漲

受災(zāi)地區(qū)的地形以丘陵和平原為主。丘陵地帶地形崎嶇，高差明顯，降雨迅速轉(zhuǎn)化為徑流，且匯集快、流速大，如無(wú)有效的山區(qū)洪水控制工程，降雨后很短時(shí)間就會(huì)形成山洪。山洪出山后，對(duì)淺山、平原區(qū)河道帶來(lái)巨大沖擊，造成平原河道水位暴漲，導(dǎo)致河道洪水漫溢。以萊法州受災(zāi)最嚴(yán)重的阿爾韋勒地區(qū)為例，持續(xù)降雨后山洪暴發(fā)，位于西部淺山區(qū)的下游河流阿爾河水位在10 h內(nèi)暴漲了近4.5 m，水位達(dá)到5.75 m，遠(yuǎn)高于2016年創(chuàng)下的3.71 m水位紀(jì)錄，平時(shí)僅2 m的河寬快速增長(zhǎng)至200 m，河道兩岸建筑大面積被淹。如此迅速暴漲的洪水，留給處于丘陵、平原地區(qū)的城鎮(zhèn)的應(yīng)急響應(yīng)時(shí)間極短，使得緊鄰河谷區(qū)域的人員撤退時(shí)間非常有限，最終導(dǎo)致了人員傷亡。

3.3 水系空間被擠占，建設(shè)用地選址于地勢(shì)低洼的河流灘地

由于德國(guó)氣候條件優(yōu)越，洪水問(wèn)題并不突出，出于降低建設(shè)難度和成本的考慮，受災(zāi)地區(qū)的建設(shè)用地并未選擇地勢(shì)較高的山坡，而是選擇了地勢(shì)低洼的河谷灘地，占據(jù)了大量河道的行洪空間。因此，在持續(xù)強(qiáng)降雨發(fā)生后，洪水暴漲漫溢至灘地，沖擊了地勢(shì)較低的建設(shè)區(qū)。不當(dāng)?shù)倪x址方式使得城市建設(shè)區(qū)位于低洼區(qū)域，這些區(qū)域在應(yīng)對(duì)洪水時(shí)處于劣勢(shì)地位，積水難以排除，致使城市應(yīng)對(duì)洪災(zāi)的能力不足。不僅是在此次發(fā)生洪災(zāi)的德國(guó)，伴隨著城市建設(shè)用地的擴(kuò)張，國(guó)內(nèi)外不少城市都存在天然河道被填埋、占據(jù)、河道兩側(cè)濱水空間喪失等類(lèi)似問(wèn)題，這將直接影響城市的防洪排水能力。

3.4 基礎(chǔ)設(shè)施落后，防災(zāi)能力和意識(shí)薄弱

此次德國(guó)洪災(zāi)事件中可以看出，受災(zāi)地區(qū)的防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展相對(duì)滯后，河流行洪空間未經(jīng)治理和管控，防洪工程和排水管網(wǎng)系統(tǒng)亦不完善，硬件的缺失導(dǎo)致該地區(qū)抵御洪災(zāi)的能力不足。城市防洪應(yīng)加強(qiáng)防洪排水設(shè)施“硬件”的建設(shè)，同時(shí)也需要完善應(yīng)急搶險(xiǎn)機(jī)制，增強(qiáng)社會(huì)及民眾防災(zāi)能力和意識(shí)等“軟件”提升。此次德國(guó)洪災(zāi)事發(fā)突然，加之政府及民眾的防洪經(jīng)驗(yàn)并不豐富，接到洪水預(yù)警系統(tǒng)消息的村鎮(zhèn)、城市、州等地方政府未能足夠重視，沒(méi)有提前做好快速響應(yīng)準(zhǔn)備，而當(dāng)?shù)鼐用褚擦?xí)慣了“風(fēng)調(diào)雨順”的氣候，并沒(méi)有意識(shí)到極端天氣存在的致命危險(xiǎn)，導(dǎo)致了政府及民眾無(wú)法從容面對(duì)洪災(zāi)，“軟件”的不足也是洪水成災(zāi)的重要因素。

4 對(duì)城市防洪規(guī)劃建設(shè)的啟示

4.1 “科學(xué)設(shè)計(jì)”——深入開(kāi)展降雨研究，為防洪規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)

極端降雨是此次德國(guó)洪災(zāi)的自然誘因，分析降雨成因、研究降雨規(guī)律等水文氣象要素，對(duì)科學(xué)開(kāi)展防洪工作至關(guān)重要。而降雨資料正是城市防洪規(guī)劃及工程建設(shè)工作的重要前提和依據(jù)。以北京市為例，目前在城市防洪規(guī)劃及工程建設(shè)中使用的設(shè)計(jì)降雨數(shù)據(jù)多來(lái)源于在歷史降雨資料基礎(chǔ)上通過(guò)概率統(tǒng)計(jì)分析研究編制而成的《北京市水文手冊(cè)》。該手冊(cè)首次編制于1975年，最近一次修訂是1999年，距今已有20余年。近年來(lái)，大氣環(huán)流規(guī)律已發(fā)生“突變”，極端天氣事件多發(fā)，僅僅依據(jù)多年前總結(jié)出的降雨規(guī)律，或許已不足以應(yīng)對(duì)極端降雨引發(fā)的洪澇災(zāi)害，因此，需考慮結(jié)合當(dāng)前氣候變化背景對(duì)既有降雨資料開(kāi)展深入研究和分析，進(jìn)行適度的修正更新。

此外，還應(yīng)針對(duì)歷史發(fā)生的極端降雨事件，通過(guò)多種分析方法，如 “歷史極端暴雨移置”“最大可能降雨分析（Probable Maximum Precipitation，PMP）”“區(qū)域氣候模型模擬（Regional Climate Model，RCM）”等，從降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)、降雨總量、降雨概率、降雨區(qū)域等角度，開(kāi)展區(qū)域降雨的高精度集合預(yù)報(bào)，為城市防洪規(guī)劃設(shè)計(jì)提供科學(xué)可靠的基礎(chǔ)資料。

4.2 “風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別”——繪制洪水風(fēng)險(xiǎn)圖，預(yù)判高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域

當(dāng)城市區(qū)域遭受極端降雨時(shí)，受地形地貌、防洪排水設(shè)施建設(shè)程度等因素的影響，不同區(qū)域的洪水風(fēng)險(xiǎn)并不一致，防洪規(guī)劃階段應(yīng)做好風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和預(yù)判。規(guī)劃中需要辨識(shí)山前、地下空間、生命線(xiàn)工程薄弱點(diǎn)等高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，采取必要的防范措施，做好災(zāi)害的快速應(yīng)急修復(fù)預(yù)案，同時(shí)需要科學(xué)預(yù)設(shè)不同降雨情景，基于大尺度的水文-水力學(xué)模型，在市域?qū)用骈_(kāi)展洪水淹沒(méi)模擬，分析淹沒(méi)區(qū)域、淹沒(méi)水深、淹沒(méi)時(shí)長(zhǎng)，繪制洪水風(fēng)險(xiǎn)圖，明確高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。結(jié)合保護(hù)對(duì)象的重要性，要有針對(duì)性地開(kāi)展防洪建設(shè)，汛前做好應(yīng)急準(zhǔn)備，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判結(jié)果合理制定應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，以便災(zāi)害發(fā)生時(shí)快速應(yīng)對(duì)。

4.3 “空間預(yù)留”——?jiǎng)澏ǖ乇硭w藍(lán)線(xiàn)，為水系預(yù)留空間

德國(guó)西部洪災(zāi)的重要成因之一是建設(shè)用地占據(jù)了河道的行洪空間，造成了“人水爭(zhēng)地”的局面。在國(guó)土空間規(guī)劃的編制和實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)開(kāi)展科學(xué)分析，合理繪制規(guī)劃藍(lán)線(xiàn)，落實(shí)水域用地的管控要求，科學(xué)管理城鄉(xiāng)建設(shè)，保證雨洪行泄、蓄滯空間充足。其中，水體藍(lán)線(xiàn)是規(guī)劃中確定的江、河、湖、庫(kù)、渠和濕地等地表水體保護(hù)和控制的地域界線(xiàn)，是保護(hù)水域空間的重要依據(jù)。因此，防洪規(guī)劃需要支撐各層級(jí)國(guó)土空間規(guī)劃，明確水域空間布局，處理好水域空間用地與其他用地的關(guān)系，重視地表水體藍(lán)線(xiàn)的劃定和管控，逐步建成具有“減勢(shì)消能、滯洪削峰”能力的城市“海綿”，為應(yīng)對(duì)洪水預(yù)留空間[2]。

4.4 “韌性重建”——打造韌性城市，提升超標(biāo)洪水應(yīng)對(duì)能力

極端降雨導(dǎo)致城市洪災(zāi)頻發(fā)，極端自然災(zāi)害對(duì)城市的“韌性”提出了更高的要求。在防洪規(guī)劃中要具有“韌性”思維，支撐“韌性城市”的建設(shè)。“韌性城市”是指經(jīng)歷洪水、地震等災(zāi)難和突發(fā)事件后，能承受沖擊、快速重組、恢復(fù)保持正常運(yùn)行，具有反思力大、隨機(jī)反應(yīng)能力強(qiáng)、穩(wěn)健冗余、靈活包容等特點(diǎn)的城市。要提高城市韌性，除了增強(qiáng)防洪基礎(chǔ)設(shè)施體系抵抗外部沖擊的能力外，還應(yīng)重視暴雨監(jiān)測(cè)和預(yù)警、淹沒(méi)積水信息及時(shí)公開(kāi)等非工程措施，持續(xù)不斷加強(qiáng)公眾對(duì)于洪澇災(zāi)害的重視和應(yīng)對(duì)能力，以靈活快速地應(yīng)對(duì)洪災(zāi)，減小超標(biāo)洪水導(dǎo)致的災(zāi)害損失[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

歷史災(zāi)害是防災(zāi)工作最好的教科書(shū)。此次德國(guó)西部的洪水災(zāi)害對(duì)城市防洪工作具有重要借鑒價(jià)值。面對(duì)極端降雨事件引發(fā)的洪災(zāi)，可以看到德國(guó)西部城市防洪工作在應(yīng)對(duì)極端天氣、應(yīng)急響應(yīng)速度、水系空間管控、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面尚存改進(jìn)空間。因此，本文從“科學(xué)設(shè)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、空間預(yù)留、韌性重建”4個(gè)角度展開(kāi)探討，得出了深入開(kāi)展降雨規(guī)律研究、繪制洪水風(fēng)險(xiǎn)圖明確高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域、科學(xué)開(kāi)展水系空間管控、建設(shè)“韌性城市”4個(gè)方面的啟示，以期為城市防洪規(guī)劃建設(shè)工作提供借鑒。