浅析“7·20”郑州特大暴雨成因及对城市防洪措施探讨.pdf
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1、第 59 卷 第 6 期2023 年 6 月GANSU WATER RESOURCES AND HYDROPOWER TECHNOLOGY甘 肃 水 利 水 电 技 术Vol.59,No.6Jun.,2023DOI:10.19645/j.issn2095-0144.2023.06.002收稿日期:2023-04-01作者简介:任瑞杰(2001-),女,四川雅安人,研究方向:水文预报及水资源优化配置,E-mail:。浅析“720”郑州特大暴雨成因及对城市防洪措施探讨任瑞杰(河海大学 水文水资源学院,江苏 南京 210098)摘要:受全球气候变化的影响,近几年城市洪涝灾害频繁发生。“720”郑州特
2、大暴雨引发了新中国成立以来最严重的城市内涝灾害,造成了巨大的损失,受到国内外的广泛关注。基于“720”郑州特大暴雨事件,分析了暴雨及城市内涝的成因,回顾了我国的城市防洪成就,并提出了针对城市防洪的建议。关键词:暴雨成因;城市内涝;防洪治理;“720”郑州特大暴雨中图分类号:P333.2文献标志码:A文章编号:2095-0144(2023)06-0005-041前言我国幅员辽阔,人口众多。长久以来,城市内涝一直是关乎国计民生的问题。历史上许多有记载的城市内涝事件,如 1938 年的黄河决堤、河南“758”大洪水等都造成了难以估量的人员伤亡与社会经济损失。近年来,随着我国科技水平及基建实力的进步,
3、因为溃坝造成的大型洪涝事件已不再出现。事实上在我国,洪水的发生大多由暴雨引起。在水文学领域,根据降雨量将暴雨分为暴雨、大暴雨和特大暴雨三级,其中,特大暴雨的降雨量达到300 mm1。受季风气候及全球气候变化的影响,加之我国城镇化的快速发展,由城市极端暴雨造成的城市内涝问题愈发严重。大型城市人口聚集、资产密集,一旦出现严重内涝灾害,造成的生命财产损失不容小觑。如2012年的“721”北京特大暴雨,全市受灾人口达190万,其中79人遇难,经济损失近百亿;广州“522”城市内涝造成多地被淹,地铁站严重浸水导致地铁停运,全市死亡4人。另外,城市化的建设造成土地大面积硬化,“雨岛效应”“热岛效应”等局地
4、气候异常现象突出,进一步加大了内涝的灾害规模,而城市防洪设施与排涝系统的建设对于缓解内涝具有积极影响。针对内涝防控,许多发达国家有较为成熟的雨洪管理措施,如美国的低影响开发(LID)和澳大利亚的水敏感城市(WSUD)等。我国学者也提出建设具有弹性排涝系统的“海绵城市”,并从2015年起开展了“海绵城市”的试点建设2-3。2021年7月20日,河南省郑州市遭遇极端暴雨事件,发生严重内涝,导致伤亡惨重,引起了全国人民的广泛关注。研究以河南郑州“720”特大暴雨为例,分析了我国特大暴雨及城市内涝发生的原因,总结了我国在城市防洪治理方面取得的进展,并提出了有关城市防洪的反思与建议。2研究背景2.1区域
5、概况河南省郑州市位于我国中东部平原地区,常住人口1 260万,面积7 567 km2,地跨黄河流域、淮河流域两大流域,是黄河中下游的分水岭,也是淮河重要支流的源头区。在气候方面,郑州市属于北温带大陆性季风气候,全年四季分明,呈现夏季炎热多雨、冬季寒冷少雨的特点,降水主要集中在7-9月。郑州市境内有颍河、双洎河和贾鲁河3条主要河流,及唐岗水库等14座中型水库承担主要蓄洪任务4。2.2“7 20”郑州特大暴雨概况2021年7月17日至23日,河南省发生历史罕见的特大暴雨。其中,19日至20日,暴雨中心转移至郑州,最大雨强达 203 mm/h,并波及河南省多市。暴雨概况如图1所示。此次暴雨具有范围极
6、大、强度极强的特点,使多条河流水位大幅上涨,严重超出了受灾城市的承受能力,造成河南省死亡或失踪398人。其中,郑州市死亡或失踪390人,占河南省 5的95.5%,经济损失532亿元。在7月20日发生的郑州地铁5号线“720事件”中,由于极端洪水引发的城市内涝及工程的违规建设,导致地铁在行进过程中被涝水灌入隧道,造成 14 人死亡。由此可见,特大暴雨对于城市具有极强的破坏力,严重危及人民的生命财产安全,城市洪涝设施急需建设完善5。3暴雨成因分析(1)大气环流在特大暴雨发生前,郑州上空呈现稳定的大气环流。同时,在我国西北地区及日本均存在高气压场,而在两者之间的河南省、河北省形成了闭合的、停滞少动的
7、低压中心,气流由高压区向低压区辐合,并伴随上升运动,形成降水。(2)水汽条件暴雨发生在 7 月中旬,此时正是台风的高发期。在暴雨发生之前,太平洋形成的台风“烟花”使大量水汽由东至西从西太平洋输送至河南省,而位于中国南海的台风“帕斯卡”在7月19日登陆广东省,导致太平洋水汽由南至北输送。两条水汽通道在郑州汇集,然后辐合上升,为郑州暴雨提供了充足的水汽条件。(3)地形条件郑州西环嵩山,北环太行山,“喇叭状”的独特地势使台风输送的太平洋水汽在郑州迅速辐合,使这次强降水得以迅速发展。(4)多个对流连续发生在此次降水过程中,由于稳定的气候条件,在伏牛山前发展的中小尺度对流云团连续不断地向郑州移动,形成了
8、气象学上的“列车效应”,导致郑州暴雨强度大且时间长,给城市防洪造成了极大的压力6。4城市内涝4.1内涝成因产流量大于城市所能提供的排水能力是城市内涝的直接原因,表现为城市地表积水,严重时发生地表灾害。造成城市内涝的原因包括自然因素和社会因素两方面。4.1.1 自然因素(1)城市地形郑州市地形低平,平均海拔仅108 m,市区内存在多处低洼地带,具有城市内涝发生的基本地形条件。且城区西南方向为丘陵,东北部为黄河泥沙沉积形成的冲积平原,西高东低的地势有利于坡地汇流,当汇流较大时,极有可能在低洼处的中心城区聚集,形成积水。(2)超标准降水在前述原因的作用下,郑州市发生了罕见的超标准降水。王莉红等4用P
9、-分布拟合计算出此次降雨的暴雨重现期超1 000年。其中,暴雨重现期是指在一定的雨量记录资料统计期间内,大于或等于某一暴雨强度的降雨出现一次的平均间隔时间,一般以年计。超千年一遇强度的暴雨每年可能发生的概率小于0.1%。由于我国的降雨记录只有70年,因此,此次降雨为该地区有记录以来的历史最大降雨。这种高强度的降雨给城市的排水系统带来了巨大的挑战。4.1.2 社会因素(1)城市排水系统老旧,排水设施不健全虽然郑州市的排水系统相对于几十年前有明显改善,但是仍然存在诸多问题。首先,郑州市的排水设施不健全,存在管道口径过小的问题,排水时污泥或树叶等垃圾顺水流进入管道,造成管道堵塞。此外,近几年郑州市新
10、建的排水管道主要集中在新城区,老城区仍然存在排水管道老化的问题。安阳濮阳鹤壁新乡济源焦作郑州开封商丘三门峡洛阳平顶山许昌漯河周口南阳驻马店信阳N07070150150250250350总降雨量/mm350450450550550783图1郑州“7 20”特大暴雨概况2023年第6期甘肃水利水电技术第59卷 6其次,城区许多地方仍然在采用雨污混排的排水方式。雨污混排是我国大部分城市排水排污的方式,这是由城市建设早期环保意识不强与经济基础薄弱决定的。这种排水方式不仅会占用排污管道,造成环境污染,而且在强降水天气时,还会大大降低排水效率,是城市内涝发生的因素之一。(2)天然蓄洪水体没有充分发挥作用郑
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