我国城市洪涝防治及雨洪资源利用

程晓陶，教授级高级工程师，工学博士，中国水利水电科学研究院副总工程师，《水利学报》 编辑部常务副主编。国家减灾委员会专家委员会专家，国家防汛抗旱总指挥部防汛抗旱专家，国际防洪大会常务委员会副主席。

近年来，我国众多城市洪涝频繁、供水短缺、水质恶化、水域萎缩，日趋严峻的水问题对公共安全与快速平稳发展构成了极大威胁，成为社会各界持续关注的热点。

城市排水防涝等基础设施建设滞后、调蓄雨洪和应急管理能力不足等问题已引起我国政府的高度重视。2013年9月，国务院下发了《关于加强城市基础设施建设的意见》，明确要求“完善城市防洪设施，健全预报预警、指挥调度、应急抢险等措施，到2015年，重要防洪城市达到国家规定的防洪标准。全面提高城市排水防涝、防洪减灾能力，用10年左右时间建成较完善的城市排水防涝、防洪工程体系”。但是，在我国城市前期基础设施建设欠账太多、城市洪涝风险显著上升的背景下，完成这一任务具有艰巨性和复杂性。因此，必须深入揭示城市洪涝特性随城镇化进程的演变趋向，并探讨与我国国情相适宜的防洪减灾、化害为利的途径。

城市水患频发的现状与成因

据国家防办统计， 2008年以来，我国每年洪涝成灾的城市都在 130座以上，2010年高达到 258座， 2013年为 234座，其中大多数为暴雨山洪与内涝所致。住房和城乡建设部对国内 351 座城市专项调研显示， 2008—2010年间有62%的城市发生过不同程度的内涝；最大积水深度超过50厘米的城市占74.6%，其中内涝灾害超过3 次以上的城市有137 座，有57 座城市的最大积水时间超过12 小时。2010 年以来，城市暴雨内涝更是愈演愈烈，尤以北京2012 年“7·21”暴雨为甚。城市暴雨洪涝灾害现象的常态化，成为干扰城市正常运行、威胁城市公共安全的重大问题。

国际、国内大量系列观测资料表明，在全球温暖化成为不争事实的背景下，21世纪以来西北太平洋区域年强台风发生次数从20世纪70 年代的25%上升至41%；1 小时50毫米甚至100毫米以上的局部强降雨次数，有明显上升趋势；同时年降雨变幅加大，呈现出水旱灾害频发并重的特点。全球变暖引起极端事件的增加，包括台风、暴雨频率和强度的加大，使得城市面临着更大的洪涝风险。寻求应对与适应气候变化的防灾减灾对策与可持续发展模式，已成为世界各国关注的重大课题。

城市洪涝频发，固然与气候变化背景下局部短历时强降雨增多相关，但更多的则是城镇化迅猛进程中洪涝风险增大的体现。快速城镇化无可避免地打破了区域之间、人与自然之间基于水的脆弱平衡，而现行管理体制与运行机制与发展需求不适应的矛盾也日益突出。

城市洪涝防治的压力与挑战

21世纪以来，随着我国“西部大开发”、“振兴东北老工业基地”、“中原崛起”战略的相继实施，城镇化浪潮从沿海向内地蔓延，城市洪涝风险加重的趋势凸显。这不仅有城市人口资产密度提升、城市不透水面积增加与蓄滞水功能降低，以及城市立体开发、对生命线网络系统依赖性加重等共性的原因，而且面临中西部城市经济技术实力与管理水平相对较低的困窘。

尤须指出的是，我国各地的快速城镇化相当程度上是依靠“土地财政”的支撑，城市非理性扩张的现象普遍存在，城市排水防涝系统建设不仅欠账很多，负担倍增，而且与排水管网相衔接的河湖水系往往调蓄与行洪功能不足，甚至因被开发挤占而萎缩；一些已建的排水系统也因失去了固有的承水区，而陷入洪涝无处可排的困境。

我国城市的急剧扩张，尤其是十大城市群（川渝城市群、关中城市群、长江中游城市群、海峡西岸城市群、中原城市群、珠三角城市群、长三角城市群、京津冀城市群、辽宁中南城市群、山东半岛城市群）的出现，对城市防洪以致流域防洪的基本格局亦产生了深刻的影响。以往虽然强调城市防洪作为区域防洪要服从于流域防洪的整体规划，但城市必然又是流域防洪规划中的防护重点，堤防标准的选定、蓄滞洪区的设置以及水库汛期调度规则的制定等，无不以保护城市为主要目标。然而，随着城市的急剧扩张与十大城市群的形成，一些城市的新城区扩张到了防洪保护圈之外，一些位于河流一侧的城市扩张到了河流两岸，一些分蓄洪区被高度开发而难以启用，一些城市的防洪水库已改为以供水为其主要功能，等等。这样，有些地区一旦再遭遇同等规模的特大洪水，流域防洪规划中一些既定的应对措施已经难以为继。

因此，可以做出一个基本的判断，大规模、进程迅猛的城镇化，必然导致洪涝风险的显著增长。我国是亚洲最大的发展中国家，围绕着城市化所带来的压力与挑战，要远大于发达国家。除非对流域治水方略进行适时调整，使城市防洪治涝系统建设新增能力足以抑制因城镇化而加重的洪涝风险，否则城市水患仍将处于持续恶化的状态中。只有当合理规划的城市防洪治涝系统切实建成并发挥效益之后，这一趋势才可能得以逆转。因此，应对城市洪涝灾害迫切需要更新观念、加大综合治理的力度。

城市型水灾害特点分析

城市洪水灾害系统由孕灾环境、致灾因子、承灾体和防灾力四部分组成。鉴于此，对城市型水灾害的特点分析如下。

（1）城市水灾的孕灾环境。随着城市的不断扩张，城市水灾的孕灾环境发生显著的改变。例如：①大型城市会形成热岛效应，进而产生雨岛效应，使城市更容易成为区域的暴雨中心，高强度暴雨可能发生得更为频繁。②城市内不透水面积增大、水体面积减少、地面沉降等下垫面的改变，使得径流形成规律发生变化，即同量级暴雨的产流系数增大，雨水更快向低洼地汇集。③城市中的排水系统将雨水快速排入河道，导致河道水位涨速加快，涨幅抬高，洪峰流量倍增，峰现时间提前。这不仅加大河道防洪压力，而且导致城市排水受阻，甚至倒灌，造成更严重的城市内涝。④城市向周边农村扩展，以往城外的行洪河道演变为城市的内河，且难以采用扩宽河道的措施来增强行洪能力。⑤城市依靠有压管道供水，近年来因供水管道破裂导致局部区域受淹的事件时有报道，这已成为与降雨无关的城市水灾新类型。endprint

（2）城市水灾的致灾因子。由于城市防洪标准相对较高，河道洪水泛滥成灾的概率减小，但城市暴雨引发的内涝可能更为频繁，而内涝发生的区域、水深与持续时间会因排水系统的建设、运营情况而发生显著的改变。此外，在暴雨洪水过程中，除因受淹等水灾致灾因子导致的直接损失之外，因次生、衍生灾害等致灾因子而遭受间接损失所占的比重，已越来越大。2005年美国卡特里娜飓风，新奥尔良市堤防溃决，直接经济损失达到250亿美元，而其总损失达到了1200亿美元，说明间接损失远远超出了直接经济损失。

（3）城市水灾的承灾体。在城市规模不断扩大的进程中，不仅人口、资产密度提高，而且城市经济类型多元化及其面对水灾的脆弱性也日趋显现。城市水灾承灾体的脆弱性主要表现为：①掌握国民经济命脉的中枢管理机能向大城市高度集中，其高速运转及城市正常秩序的维护对供水、供电、供气、通讯、交通等生命线工程系统及计算机网络系统的依赖程度日益增大，而其安全保障的难度也越来越大，一旦因水灾受损，其影响范围远远超出受淹范围，间接损失可能大大超出直接损失。②城市空间立体化开发，不仅地下商店街、车库、仓库及地铁系统在暴雨洪水袭击下易遭灭顶之灾，而且高层建筑由于生命线系统的瘫痪，损失亦在所难免。③在城市中，不仅包括建筑物、家电等有形资产，还包含信息、电子资料等宝贵的无形资产，这些无形资产一旦遭受损失，就会因无法恢复而带来不可估算的损失。

（4）城市水灾的防灾力。城市防洪安全的保障，不仅需要建设较高标准的不断强化的防洪排涝工程体系，而且需要大力加强非工程防洪减灾体系的建设。工程措施是城市防御外洪（江河泛滥、山洪侵袭等）、排除内涝与重点设施保护的基本依托，随着城市的发展，防洪排涝工程体系要不断健全，标准需要逐步提高。同时，城市防洪需更加重视非工程防洪措施的实施，包括依法行政、预警预报、风险评估、防汛演练、应急响应、转移安置与生命线系统快速恢复等各个方面，增强化解风险与承受风险的能力。

可资借鉴的国际经验：

日本的城市河流综合治水对策体系

在亚洲国家中，日本更早经历了迅猛的城镇化阶段，他们也未能避免“先地上、后地下”的发展模式，同样曾面临城市洪涝风险上升的困境。日本最初的思路也是尽力提高排水能力，但随后发现，当雨水被集中排向河道后，同样降雨条件下，洪峰流量增大，峰现时间提前，防汛形势变得更为严峻；遂转而强调采取拓宽、疏浚河道，加高堤防的措施来扩大行洪排涝能力。而这时，由于城市面积的急剧扩张，以往一些城外的行洪河道成了城区内的排水沟渠，两岸建筑林立，传统的治河措施代价倍增。为此，从20世纪70年代中期起，日本就开始调整“将雨水尽快排向河道”的思路，针对快速、高度城镇化流域水害激增的问题，积极推进“综合治水对策特定河川计划”，其主要对策包括：①设定积水易涝预想区，公布洪涝实际受淹区域图。②在流域中划分出水土保持区、分滞洪区与低洼易涝区，分别采取不同的治水对策。③维持流域滞水、蓄水的机能，措施包括设置治水绿地与多目的分滞洪区、设置防灾调节池与雨水储蓄设施、采用透水性铺装、改造下水道以增加其蓄留机能、城市新建区中固有蓄滞水机能的维持，以及鼓励居民采取储存雨水、抬高房基的措施。④设定与治水设施建设状况相对应的安全的土地利用方式与建筑方式，包括划定灾害危险区域，在土地利用中考虑治水安全度，寻求居民的理解与协作等等。此后，在城市防洪系统中又陆续增加了蓄水池与输水管的渗透功能，既回补地下水，又减轻了排水系统的负担。

2003年，日本又颁布了《特定都市河川浸水被害对策法》。该法律规定：“河川的管理者、下水道管理者、流域的地方公共团体有共同承担制定《流域水害对策计划》的职责，要切实协作、强化实施更为安全、更为有效的浸水被害对策”；同时要求“流域内的居民、事业者要努力促使雨水的蓄留与渗透”；新的“雨水渗透的阻碍行为在面积1000平方米以上的情况下，必须取得许可（要采取使雨水流出最小限度的措施）”；对已建具有抑制雨水流出机能的防灾调整池做出了必须维护保持方面的规定。可见，日本为抑制城镇化区域洪涝风险增大的趋势，雨水蓄留渗透设施的建设已走上法制化的轨道。

事实上，日本至少经过持续30年不断升级的努力，才使得城市洪涝受淹状况有了明显好转。我国当前正处于高速发展期中最为迅猛的阶段，迫切需要吸取日本等国的经验与教训，加大城市水患综合治理力度，力求以较小代价抑制城市水灾风险急剧上升的态势，为国民经济持续、快速、平稳发展创造有利的条件。

国际上城市的雨洪资源管理与利用

城市的雨洪具有利害两重性，既可造成洪涝灾害，又是城市水资源的补给来源；既可对受纳水体构成面源污染，又能增强水体净化能力，其利害关系在不同量级雨洪及暴雨径流的不同阶段表现出不同的转化形式。城市化的快速推进，往往导致雨洪利害失衡，使其负面作用被放大。为抑制其负面影响，在城市排水防涝体系建设中追求化害为利的可持续模式，已成为世界各国研究的重点。

20世纪末期，多样化的可持续雨洪管理的理念和技术已得到大范围的应用和实践。其中，最有代表性的包括20 世纪70 年代起源于北美的最佳管理措施（BMPs）；1990 年美国在BMPs 基础上推行的低影响开发（LID）；同时期在英国发起的可持续城市排水系统（SUDS）；澳大利亚墨尔本作为示范城市开展了水敏感性城市设计（WSUD）的研究；新西兰集合了LID 和WSUD 理念的低影响城市设计与开发（LIUDD）。这些模式均致力于寻找一种能缓解城市水患，改善城市水环境的雨水管理解决途径。这些雨水管理理念或措施先后在美国、加拿大、英国、德国、澳大利亚、新西兰等40多个国家进行了实践，取得了良好效果。

目前，国内大部分城市仍采用传统的雨水管网措施，将雨水视为灾害尽快排走，很少有城市在雨洪综合利用上下功夫。近年来，随着我国城市雨洪问题日益突出，雨水管理的理念在我国逐渐引起了关注，在实践中也取得了一些成果。例如，北京市从2004年起开始实施城镇雨水利用工程，到2012年底，已建设雨水利用工程898处，其中透水铺装334万平方米，下凹式绿地298万平方米，集雨池365万立方米，年综合利用雨水1800万立方米。endprint

城市防洪及雨洪资源利用的对策

未来10年我国仍将处于城镇化的高速发展阶段，洪涝风险仍呈加重的态势。目前运作的新一轮城市排水防涝、防洪工程体系建设热潮，从规划、设计到建设、运行、发挥作用，尚有待时日。大型基础设施体系建设的共同特点，是其建设期间功能反而降低，就像城市地铁建设期间交通更为拥堵一样。政府过高的承诺与民间过高的期望，均无助于形成持续的治水合力。同时，区域间发展水平的差异，也决定了我们不能采取“一刀切”的进度要求。只有全面理解防治城市水患的紧迫性、艰巨性与复杂性，做好打持久战的充分思想准备，并且全面认识城市雨洪的资源、环境与灾害特性，谋求化害为利的可持续治水模式，我们才可能找到更为切合实际的综合治理方略，形成部门协作、信息共享、公众参与的良性互动机制。

在城市基础设施中，有为支撑发展服务的系统，也有为保障安全服务的系统，其中，城市河湖水系的综合整治，则兼顾了城市环境改善、土地增值与防洪排涝两方面的需求。现在相关部门都积极行动起来，但要切实形成合力，取得成效，仍有一些问题值得深入探讨。

（1）针对城市的扩张与城市群的形成，如何判断其对既有城市防洪规划与流域防洪规划的影响。城市扩张与城市人口剧增，不仅对城市防洪标准提出了更高的要求，而且可能使已经达到的标准呈衰减状态。我国重点防洪城市31座，2013年统计达标城市仅10座，比2007年统计资料减少了9座。英国为了应对气候变化的威胁，仅要求维持现有的防洪标准不降低，年防洪投资就要提高到超过10亿英镑。因此，我国需要及早开展基础研究，处理好城市防洪规划与流域防洪规划的关系并适时做出必要的调整。

（2）处理好城市排水、治涝与城市防洪规划的关系。城市排水与城市防洪规划采用不同的标准计算体系。一般城市排水系统能达到1～5年一遇的标准，城市防洪系统对大江大河能达到百年一遇以上的标准，而市内中小河流的标准不过20年左右。治涝系统如何定义更为合理，标准如何选定与计算，与排水及防洪系统如何衔接，效益如何评估，一系列问题均有待明确，以便于部门之间形成治水合力。

（3）化解提高城市排水除涝能力与导致洪峰流量倍增、洪涝风险转移的矛盾。我国现阶段要减轻城市涝灾的危害，必然需要加大排水除涝能力。如何根据不同类型城市的特点，建立有利于抑制洪峰流量增长的评估准则，促使排水、治涝、防洪体系的合理布局，是亟待解决的问题。

（4）优化城市防洪治涝排水系统建设项目的实施循序。提高城市排水治涝防洪能力，涉及大量的基础设施建设项目，是长期、艰巨、复杂的任务。在人力、财力与技术实力有限的情况下，做好实施顺序的优化安排，不仅关系到投资与效益的优劣，而且关系到实施效果的成败。目前多数城市编制的规划，实际只能定位于重点项目的实施计划。为此，不仅要将相关专业部门的专项治理活动协调起来，而且要动员全社会的力量，以打“人民战争”的模式，使政府机关、企事业单位、居民小区等各尽其能，分散采取雨水源头治理措施，减轻排水系统负担，并尽可能利用好雨洪资源。

（5）在城市发展规划中将城市发展与城市防灾的目标有机地结合起来。城市河湖水系综合治理的专项规划，需要通过体制机制的创新，综合运用行政、法规、经济、技术、教育等手段，集成市政、水利、环保与园林等相关部门各自的优势，统筹考虑城市防洪治涝与资源、环境、景观、生态方面的需求，编制出先进合理、能经数届政府持续推进的规划。在城市发展规划中，要考虑洪涝灾害风险的时空分布特征，从土地利用规划的趋利避害，到相关部门规划的力量整合，如交通、电信、供电、供水、供气、排水、园林、环保等合力规划建设“管线共同沟”，以达到事半功倍的效果。

（6）改进与完善运作机制更有利于实现雨洪资源的源头控制。城市雨洪兼有灾害特性、资源特性与环境特性，三者之间存在着复杂的转换关系。雨洪的源头控制，不仅可以减轻排水系统的负担，削弱暴雨洪涝的危害性，而且可以化害为利，除害兴利，带来良好的资源效益与环境效益。但源头控制设置具有小而多的分散性，会增加规划建设与维护管理的成本。离开强制性的、良性互动的运作机制，很难保证项目的可持续性。

（7）识别好城市化区域洪涝的高风险区（点）。在迅猛的城市化进程中，由于下垫面条件的显著变化，城市暴雨洪涝的水文、水动力学特征具有变异性，而城市暴雨洪涝灾害则表现出连锁性与突变性。变化环境下城市洪涝高风险区（点）时空分布特征的辨识，对于提高城市洪涝应急预案的可操作性，增强城市对洪涝的适应、承受、快速响应与恢复能力，至为重要。

（8）在推进低影响开发模式（LID）时，考虑区域自然地理条件与经济发展阶段的差异。为了保证基础设施建设规划与实施计划的合理性与可行性，必须要在方案编制与论证环节上严格把关，最大限度地避免不必要的决策失误。尤其是各类涉及河湖水系的基础设施建设规划与实施方案，各相关责任部门在规划编制阶段，就须吸纳水利专家的参与，并最终使方案得到水利主管部门的认同。同时，水利系统也需要加强自身的能力建设，不断更新观念，熟悉与掌握现代城市水利的新理论、新方法与新技术，通过扎实的基础工作来赢得应有的话语权，通过积极的协作来实现自身的价值，为履行支撑发展与保障安全的双重使命，做出应有的贡献。

（9）需要修订、补充、完善相关的法律、规范与标准。人口城镇化率超过50%意味着社会经济形态的巨大变革。现有法规体制不适应发展需求的矛盾日益突出，有法不可依与无法可依的现象并存。亟待对现有法规标准体系进行梳理、修订与完善，以利于促进部门协作、资源整合、信息共享与公众参与。endprint