郑州市防洪减灾问题分析与路径探索

高晓蒙

（兰州交通大学 建筑与城市规划学院，甘肃兰州 730070）

0 引言

近年来，郑州城镇化率超过79%，城镇化发展正处于从增量扩张到存量更新的转型期[1]，这既是经济繁荣的时期，也是“城市病”集中爆发的时期。2021 年7 月20 日，郑州市突发暴雨，造成了严重的事故，抢险救灾和灾后处理措施都暴露出了相关规划以及管理体制存在的问题，如基础设施的建设标准、城市的管理制度、城市预测系统的完善性、城市应急系统的保障性等。整体来说，城市的安全韧性系统正面临考验、急待完善。

郑州市地处华中地区，地势中西部高、东部低，北温带大陆性季风气候，四季分明，春、冬季少雨，夏、秋季多雨。年内降雨不均，夏季和秋季降雨量偏多，降雨过度集中会导致内涝，严重时会对人民的生命财产安全造成威胁[2]。因此，郑州市安全韧性维度上的防洪减灾体系建设迫在眉睫。

1 自然地理格局分析

1.1 地理条件分析

郑州市西依嵩山，北临黄河，地势西高东低，由山区、丘陵向平原过渡，整体地形平坦[3]。地势若以郑州市主城区为分界线，市区以东的部分区域即邙山区和中牟县海拔较低，其高度基本与黄河的水面齐平甚至略低。此次灾情较为严重的地区便是市区及偏东部地区，由于地势问题，市区内的洪水难以排入黄河，易在市区造成积水。郑州市的水系有黄河和淮河两大水系，城区主要是由淮河支流贾鲁河水系贯穿。

1.2 气候条件分析

郑州市属温带大陆性季风气候，四季分明。在2005—2020 年之间，各年的降雨量大小呈高低起伏趋势，降雨量不一，没有明显的规律。三个不同时间段即1956—2000 年、2005—2014 年、2015—2020 年多年平均降雨量分别为625.9 mm、598.9 mm、562.53 mm，可以看出多年平均降雨量在整体上呈下降趋势。郑州市的降水主要集中在夏季和秋季，其汛期主要集中在6—9 月份。统计2011—2020 年10 年间的汛期降雨量，2013 年汛期降雨量占全年降雨量的37.15%，是占比最低的，2012 年汛期降雨量占全年降雨量的73.15%，是占比最高的。而10 年间汛期降雨量，最高值是2011 年，达479.8 mm。2018—2020 年3 年间的降雨量比较均匀，为355 mm 左右，近年来汛期降雨量也呈下降趋势（图1）。

图1 2011—2020 年汛期降雨量统计图

根据以上多年平均降雨量以及汛期降雨量数据所得，近年来，郑州市年平均降雨量已经处于下降及稳定趋势，郑州市“720”特大暴雨造成的城市内涝现象，其1 h 积水已经达到去年三分之一的积水量，可谓是千年一遇，而城市排涝工程建设标准是十年一遇。可见，现有的城市排涝标准难以应对突发灾害。

2 暴雨灾害概述

2021 年7 月17 日至23 日，河南省持续暴雨天气，造成了严重的洪涝灾害。尤其7 月20 日，暴雨灾害造成了重大人员伤亡和财产损失。郑州市“720”特大暴雨灾害具有以下特点：（1）持续时间长，这场强降雨从17 日开始，连续多天出现特大暴雨，造成部分地段路面被淹、泥石流滑坡等；（2）短时降雨极强，20 日郑州国家气象站出现最大日降雨量624.1 mm，而此前郑州的年降雨量才640.8 mm，同时当天下午16—17 时雨强达到201.9 mm，突破我国气象观测记录1 h 降雨历史极值198.5 mm；（3）城区排涝不及。据《河南郑州“7.20”特大暴雨灾害调查报告》统计，主城区超过一半的小区地下空间及公共设施被淹，且街道、桥涵、隧道、地铁等多处出现积水。

3 问题分析

郑州市防洪减灾路径遵循以人为本，因地制宜的原则。城市洪涝灾害的发生与多种因素有关。综合分析城市化进程、内涝防治、排水管网布置、海绵城市建设等多方面因素，找出城市的灾害因子，并制定应对措施，构建韧性防洪排涝体系[4]。

3.1 城市化建设分析

近年来，郑州市正处于高速发展时期，作为中原城市群的中心，其承载着区域政治经济中心、交通枢纽等多种功能。改革开放后，城镇化率显著提高，城市规模不断扩大，城市建成区面积由1990 年的112 km2扩大到2020 年底的836.2 km2，年平均增长超过30 km2。可见城市化建设之快，而城市出现内涝的原因与城市化建设也息息相关，且会对城市地表产生影响。

3.1.1 城市的水文条件变化

城市化会改变城市的土地利用分布和河道形状。在城市化建设初期，城市有自然调蓄水体的能力，雨水会顺地势流向水道、湖泊等储存水系的流域；在城市化建设快速推进中，原有的水流路径被覆盖上了难以下渗的水泥地，只能流向设计好的水槽等路径，这些用水泥砖块切成的水槽等地方在正常情况下可以良好的保持畅通，但是却难以应对突发暴雨的冲击。城市的调蓄水体能力减弱，易在灾害发生时造成事故。

3.1.2 降雨量与地表径流量的变化

随着城市化的快速发展，城市中人口、工业、交通、建筑等会逐渐增加，城市中的钢筋水泥便逐渐抢占了自然流域，随之而来的是城市的地表径流量加大，因排水管网负载能力有限，易形成内涝点，影响人们的生活；同时，城市中的热容逐渐高过了郊区，产生了“热岛效应”，城市中的温度比郊区高3 ℃左右，上空形成热气流，灰尘的增多促使降雨，形成“雨岛效应”，易在汛期引起暴雨。

随着社会经济的快速发展，城市的土地利用类型不断发生改变，城市化建设的快速扩张会导致生态环境越来越脆弱，对城市的地理、水文产生影响。

3.2 城市内涝分析

3.2.1 数据分析

随着气候变化和人类活动的影响，城市内涝已经成为严重制约社会经济发展的突出问题之一。内涝一般出现在地势较为低洼的城市，而郑州市地形相对平坦，“720”暴雨的出现是始料未及的。

利用相关学者根据郑州市1961—2010 年降雨资料[5]，得出的郑州市暴雨强度公式为：

式中：i 为设计暴雨强度，mm/min；t 为降雨历时，min；P 为重现期，年。

该暴雨强度公式为相关学者根据郑州市近50 年降雨资料采用年最大值编制的成果，相较于2002 年的暴雨强度公式设计值更合理，更能反映郑州市的降雨规律。根据《郑州市海绵城市专项规划（2017—2030 年）》规定，在雨水管渠设计重现期方面，重要地区即主城区可以抵御1 h 雨强为53.4 mm 的暴雨，一般地区可抵御1 h 雨强为46.6 mm，而根据河南省2021 年7 月20—21 日实时降雨分布图，在7 月20 日，郑州市在16—17 点之间1 h 雨量值便达到了201.9 mm，是郑州市多年平均降雨量数值的三分之一，超过中国陆地小时降雨量极值，可见主城区排水管网难以抵御突发暴雨的强度。在内涝防治设计重现期方面，即使按照规划区防洪标准200 年一遇设计，郑州市1 h 抵御雨强102.8 mm，仍不可能抵御此次强降雨，可见城市的内涝防治标准难以抵御暴雨的突袭。

3.2.2 城市内涝分析

近年来，郑州市“遇暴雨便内涝”的现象严重。每当遇到暴雨时，郑州市的排水系统总是难堪重任，市内积水无法排出，市外排水通道不畅，这些问题会直接导致内涝的发生。

随着气候变化和人类活动的影响，城市内涝已经成为严重制约经济社会发展的突出问题之一。城市内涝是指由于强降雨或者大量降雨导致城市的排水能力不足，造成大量积水的状况。内涝一般出现在地势较为低洼的城市，而郑州市地形平坦，“720”暴雨的出现是始料未及的。

根据图2 可以看出河南省在2021 年7 月20—21 日 期 间的降雨量分布情况，郑州市平均降雨量是458.2 mm，郑州新密市白寨累计降雨量最大达918.9 mm，郑州国家级气象观测站772 mm。在7 月20 日，郑州市在16—17 点之间1 h 降雨量便达到了201.9 mm，接近2020 年全年降雨量的二分之一，郑州市多年平均降雨量数值的三分之一，超过中国陆地小时降雨量极值。可见暴雨强度之高。

图2 郑州市暴雨实时分布图

其一，郑州市排水系统规划与城市总体规划衔接不够紧密。在城市建设过程中，地上、地下工程的建设对城市的排水系统产生了一定的影响。城市排水系统规划标准需要及时更新，郑州市的老城区排水管网设计标准多为1—2 年一遇，设计标准是偏低的，同时，还面临着设施老旧，管道拥堵的现象。可见，城市排水管网的冗余度极其重要[6]。

其二，应急体系不完善，各项联动机制不健全。在暴雨发生的同时，也引发了一系列的次生灾害，像道路中断、居民家里进水、地铁站进水、地下车库被淹等，这些事故都对居民的人身安全造成了威胁；还出现了挡水围墙因质量或高度不合规范被冲塌、山体滑坡、人员疏导不及时造成被困等现象。这些问题都暴露了郑州市在防洪减灾应急系统方面的缺陷，其预警发布、应急指挥、抢险救援等能力都受到了极大的考验。

3.3 海绵城市建设分析

3.3.1 郑州市海绵城市建设现状与规划情况

郑州市海绵城市研究区域为主城区和四个片区，规划面积共计1 945 km2。海绵城市建设控制目标主要是对径流量的控制，年径流量的控制率与多种因子有关。主城区的建设目的是解决现状问题，中心城区海绵城市建设5 类分区分别是：“老城以有机更新、局部节点加强改造为主；新城采用渐进式、小范围改造，重视与景观的协调为主；新建区以保护自然本底、控制开发强度为主；径流污染控制区以加强雨污水处理、资源化利用为主；建设协调区以保护生态、本底加固、适度开发为主。”

规划提出构建自然生态空间格局，旨在打造优良的海绵城市，为实现“小雨不积水、大雨不内涝”，改善城市生态环境，提高城市防洪排涝能力，规划中也对城市的防洪排涝制定了一系列的措施。

3.3.2 海绵城市应对暴雨情况分析

《海绵城市建设指南》将我国大陆地区分为五个分区，郑州市处于Ⅲ区（75%≤α≤85%），即年径流总量控制率目标的最低值为75%,控制降雨径流深为22.0 mm。意味着目前郑州市海绵城市建设对降雨的日处理量为22.0 mm，而郑州市在2021 年7月20 日，一个小时的降雨量就达到了200 mm，可见，在极端天气情况下，海绵城市处理雨量是微不足道的。

郑州市于2016 年开始海绵城市试点建设，资料统计显示，自海绵城市建设以来，郑州市易涝点消除量125 处，消除率已达到77%，郑州市建成排水管网5 162 km，再生水利用率50%[7]。那么，海绵城市建设效果如此良好，为什么“720 暴雨”还是造成了那么严重的事故呢？海绵城市在暴雨防灾中可以发挥多大的作用还有待考量。

其一，海绵城市的建设不能够夸大其做法，海绵城市主要针对的是径流量较小的城市，其吸水能力是有限的，突发暴雨已经超出了海绵城市的吸水极限，它是吸水设施而不是排水设施；其二，郑州市相对其他城市较晚建设海绵城市，到2021 年才刚满5 年，尚未达到评估的最佳时期，还有很大的进步空间。同时，根据《郑州市海绵城市规划建设管理办法的通知》，预计到2030年，城市建成区80%以上的面积达到国家要求的目标要求[8]。

可见，海绵城市对于极端降雨天气的降雨量处理是有限的。综合上述，海绵城市对于防洪排涝仅起到一定的缓解作用。

4 路径探讨

4.1 构建城市生态安全格局

城市的防洪排涝，需要的不仅仅是引进先进理念。更为重要的是，建立城市的生态安全格局。从自然层面来说，充分发挥城市中河流、湖泊、草地、湿地等水系以及绿地的吸收和渗透作用。其一，在海绵城市建设的基础上，道路与绿地水系相结合，提取生态廊道与节点，形成完整的生态网络系统，为城市吸水、渗水、蓄水建立防线；其二，严格划定城市生态红线，对城市建成区进行径流模拟，并根据城市的高程、坡度、植被覆盖度等情况进行分析，构建城市洪涝灾害防护安全格局。

4.2 城市体检与城市发展规划相衔接

郑州市在2020 年入选城市体检样本城市，城市体检与城市发展规划是密不可分的，城市的发展规划需要与时俱进，根据城市的发展状况及时修订与完善。其一，将城市每年的体检结果深入分析、认真对待，以便使城市发展规划及时对所了解的信息进行更新与完善，找对症状，并提出切实可行的意见；其二，进行更深层次的体检与规划，根据其他省市的体检分析所得，城市需要深度体检才可精准识别城市病症；其三，城市体检对接总规与详规，承上启下，在城市规划的基础上对城市出现的问题查询改善，可以更加科学合理地规划与建造城市。从其他方面来说，疏通城市的排水系统，根据城市的现状和远期规划，加大城市防洪排涝设施的冗余性。

4.3 构建常态化应急管理机制，完善救灾生命线系统

应该大力推进城市应急管理常态化运行机制，在国土空间规划体系下，按照“一年一体检，五年一评估”，构建安全韧性方面的应急管理机制，及时发现城市发展过程中出现的短板，加强风险评估和排除安全隐患，对风险进行有效管控，如果发生自然灾害，确保将损失降到最低。其一，通过监测评估城市的发展状况，对于应急系统，应及时关注城市近年来的降雨量、内涝点个数及位置等信息，并对城市的给排水系统进行检修，对于常年积水地方进行处理修缮；其二，建立常态化应急的评估机制，将体检指标监测列入到正常部门的工作中，落实到责任部门，与考核挂钩。将应急系统的短板和风险及早暴露，并当下解决，才是防范灾情的关键，有利于形成常态化、长效化、安全化的城市体检评估体系，进而创造更加宜居、安全的城市。

5 结语

城市突发灾害越来越频发，对人民的生命和财产安全造成了严重威胁，城市的高质量发展面临着极大的挑战。通过对郑州市城市化建设、城市内涝、海绵城市建设等进行分析，发现了郑州的规划建设在突发暴雨时暴露出的安全问题。提出通过构建城市生态安全格局、完善常态化应急管理机制，重视基础设施建设、城市体检与城市发展规划相衔接等多种途径来治理城市病症，促进城市健康发展，将城市的防洪减灾体系提升到一个新的高度。