城市化发展对重庆市洪涝灾害的影响研究
2013-04-11宣茂华
宣茂华, 郭 跃
(1.重庆师范大学 地理与旅游学院,重庆 400047;2.重庆师范大学 研究生处,重庆 400047)
0 引言
城市化可广义地定义为城市扩展的影响过程,具体地说,就是人口和资产向城市集中和城市规模扩大的过程。 在这个过程中,大量人口流入城市,城市规模不断扩大,城市资产急剧膨胀,城市功能也越来越复杂。 随着我国经济的快速发展,城市化进程不断加快。 城市化改变了洪涝灾害发生的孕灾环境、承灾体和致灾因子,从而增加了洪涝灾害发生的风险。 在经济社会发展的推动下,城市规模逐渐扩大,但是许多城市的防洪能力与经济发展水平都不相适应。 因此,研究洪涝灾害发生的原因、提出城市防洪措施,对减少灾害损失、保障人民的生命和财产安全有着重要的现实意义。
1 重庆城市化发展对洪涝灾害产生的负效应
1.1 城市化改变了市域环境,使暴雨洪灾严重化
城市化过程使城市地面结构发生变化,改变了天然水的循环过程和分配方式。 对于透水地面,天然降水落到地面以后,约10%形成地表径流,40%被蒸发或流入洼地,50%通过渗蓄存在于地下水位之上的包气带,后又在重力的作用下补偿地下水。 当城市部分区域由透水地面变为不透水地面时,将导致降雨径流响应时间缩短、地表径流量增加、地下水入渗明显减少, 从而大大改变暴雨洪水的产、汇流特性。 据报道,当不透水地面占20%、平均洪水流量为17.8 m3/s 时,洪水汇流时间为3.5 h;当不透水地面为40%、平均洪水流量为57.8 m3/s 时,洪水汇流时间为0.4 h[1]。 在城市化高速发展的今天,城市地面不透水层可达70%~90%,这对于洪灾的发生频次和强度有着很大的影响。 另外,由于地面大量硬化,减弱了天然降水对地下水的补给作用, 导致地下水位下降、地面沉降。 城市一旦出现低洼地,就容易在强降雨时出现局部积水,轻者影响市民出行,重者造成交通瘫痪。
1.2 城市化影响周围环境,加剧洪涝灾害
城市化对周围环境的影响主要表现在以下两个方面:(1)城市化扩大了城区面积,减少了周边的耕地和林地面积,增加了洪涝灾害风险。 城市周边耕地和林地面积的大幅减少,使得森林的调蓄能力大大降低,森林的生态功能显著削弱。 另一方面,植被覆盖率的降低还会导致大量的水土流失,抬高河床,使得河流、湖泊水位自然抬高,加剧洪涝灾害的发生。 (2)城市化的发展提升了城市周边土地的价值,导致许多城市围湖造地,造成天然湖泊面积和数量急剧减少。 而一些对洪涝灾害有调节作用的水库、湖泊面积的不断缩减,又导致洪涝灾害风险增大。 重庆市地形起伏不平,人地矛盾尖锐,随着经济的发展,重庆境内大小河流的河漫滩和江心洲地带不断被开发利用。 而河漫滩和江心洲面积的缩减,又降低了河道的泄洪能力,造成洪涝灾害发生加剧的趋势。
1.3 重庆近年来洪涝灾害情况及其造成的损失
随着城市化进程的推进,重庆市大量非农人口急剧增加,洪涝灾害损失逐年增多。 乡镇企业的发展、沿河建筑的不断增多增高,加上围垦河漫滩和江心洲、开采矿山所造成的严重水土流失和河道淤积,使得等量级的洪水比过去造成的损失更多、更大。例如1997 年6~7 月份,重庆开县、彭水等30 多个县(市、区)遭受暴雨袭击,811 万人受灾,因灾死亡30 人、受伤1000 多人,10 多万人口被围困,倒塌房到4 万多间,农作物受灾面积达30 多万hm2,成灾近20 hm2,多处交通、电力、通讯、水利设施受到毁坏, 仅6 月份, 直接经济损失就达到3.7 亿元[2~3]。1998 年,长江流域大洪灾历经6~8 月,全市各地前后9 次降大暴雨或特大暴雨, 江河洪水量虽不及1954 年,但是损失却是相当严重。 全市受灾人口达789 万,因灾死亡人数达304 人,受灾面积达157.8万hm2, 房屋倒塌17.2 万间, 直接经济损失达55.5亿之多。 2004 年,重庆市发生的9 月4 日特大暴雨洪灾造成563 万余人受灾、75 人死亡、25 人失踪、2 513 人受伤。灾害造成直接经济损失19.31 亿元人民币,其中农业经济损失近5 亿元[4]。 2007 年7 月16 日,一场罕见的雷暴天气突袭重庆中西部,截止7 月24 日,重庆37 个区县511 个乡镇742.23 万人受灾, 倒塌房屋3.35 万间, 农作物受灾面积1.18×105hm2,直接经济损失达31.26 亿元。 每一次洪涝灾害,都对重庆市造成巨大打击。 因此,剖析经济快速发展导致洪涝灾害日益严重的原因和探索城市防洪减灾对策,已经成为当前重庆经济发展的一项重要任务。
2 重庆城市化使洪涝灾害发生的自然条件发生变化
2.1 孕灾环境的变化
快速城市化过程使得重庆市洪涝灾害的孕灾环境发生了很大变化, 主要表现在以下两个方面:(1)地面硬化是目前城市的主要特征。 这种硬化的地面透水性极差,致使强降雨在短时间内大部分经地面汇流至地下排水管网,排入城市河道,引起河流水位上涨。 重庆市经济社会发展速度很快,导致建城区域不断扩大、建筑密度不断增加。2008 年,主城区建城区面积为443.6 km2, 比2007 年建城区面积增加21.21 km2,增长了5.02%[5]。 60 年间,重庆市主城区面积扩大了10 多倍, 城市道路已经增长到5 939.9 km。(2)立体化建设是重庆市发展的特色。重庆市由于受特殊地形条件的制约,城市建设立体化特点尤为明显。 目前,重庆主城区的地下停车场,隧道、地下商场、地下仓库、下通式立交桥及地下住宅的建设还在进行。 无论是硬化的地面还是对地下空间过度开发,一旦遇到强暴雨,就会发生内涝灾害。
2.2 承灾体的变化
城市是一个人口与经济密集的巨大承灾体。 总体看来,城市经济类型的多元化及人类活动的影响,使城市的综合减灾能力越来越脆弱,也使相同致灾条件下的损失不断增加。 改革开放以来,特别是重庆市成为直辖市以来,经济快速发展、城镇人口快速增长(直辖之初,重庆市城镇人口是890.74 万,2011年底,达到1 605.95 万人),城镇化率也呈直线上升的增长趋势 (1997 年重庆市城镇化率为31%,2011年为55%)。 重庆市经济的快速发展,导致城区人口密集、财富聚集,但城区的防洪排涝标准明显滞后于城市建设,在发生洪涝灾害后,经济和社会损失巨大。
2.3 致灾因子的变化
城市化主要是通过对降水形成过程产生影响而改变洪涝灾害风险的致灾因子。 如城市化导致的城市热岛效应、城市阻碍效应和城市凝结核效应改变了城市上空大气结构,使城市上空降雨明显高于郊区[6~9]。 而夏天发生的暴雨次数越多,城市洪涝灾害风险也就越大。
3 重庆防洪减灾应采取的综合防灾对策
重庆市洪涝灾害大多是由短时间的暴雨、上游来水和城区积水未能及时排除引起的。 为了降低洪灾风险,需要采取工程措施和非工程措施相结合的综合防灾对策。
3.1 重庆防洪减灾应采取的工程措施
3.1.1 完善城市防灾体系,提高城市防洪标准
评价一个城市的发展潜力并不能只看城市未来生产总值的上升空间,而更应该注重城市的防灾减灾体系建设。 重庆市自成为直辖市以来的15 年中,主城区面积以每年20 km2的速度在增加,如此猛增的发展速度,在世界城市发展史上也是罕见的。 但随着城市发展规模越来越大,由人类开发活动引起的各类灾害也越来越多[10]。因此,在着力推进经济建设的同时,完善城市防灾体系,可以减轻灾害损失。
洪涝灾害包括两部分:一部分是本地降雨形成的涝灾, 另一部分是汇集到河流中却排不掉而引起溃坝或倒灌进城形成的洪灾[11]。 重庆市位于长江上游地区,应从流域的角度设计符合重庆市特殊地理环境的防洪标准,同时应考虑全局性。 防洪体系是一个复杂的系统,只有提高防洪标准,才能控制洪涝灾害风险,才能将灾害损失降到最低。
3.1.2 合理规划城市排水管网
排水管网是城市防洪的重要工程设施,也是城市发展的重要基础工程。 如果排水管网设计与城市防洪标准不匹配,即使城市本身已经具有较高的防洪系统,仍然会在排水能力不足的区域形成积水,造成内涝,使交通和其他基础设施遭到破坏。 在城市化背景下,洪涝灾害多发区域为地势低洼地区,如地下商场、地铁口区域、地下停车场及地下仓库等处,容易积水,并且容易引发雨水倒灌的现象。 因此,在易形成洪涝灾害的地方,应按照城市排水标准的3~5 倍来设计防洪设施[12]。 只有这样,才能减轻灾害损失,降低洪灾风险。
3.1.3 扩大城区透水面积
降雨落在城市不透水的地表上,不能下渗到土壤中,只能从地表汇流到城市排水管网,再通过排水管网,将降水排到河流之中。 短历时内的强暴雨,如果超出排水管网的排水能力,就会形成积水。 即使能够及时排出,整个区域的降雨一起汇流到河流中,也会给河流的防洪带来压力,甚至会使下游地区面临遭受洪灾的风险。 因此,植树造林,增加绿地的占地面积,在所有可能的地方铺设透水砖,可以让部分降雨下渗到土壤中。 这样,既可以减小排水管网的排水压力,又可以降低河流的洪灾风险。
3.1.4 修建蓄水池
蓄水池能够起到临时调蓄洪水的作用。 适当地修建一些地下蓄洪池和楼顶蓄水池,就可以为排水赢得一些时间,也为防洪减灾赢得时间。 重庆市建设用地紧张,建筑物密度大,可以考虑在一些无法开辟绿地的区域修建地下或楼顶蓄水池。 重庆市位于长江上游,如果在铺设排水管网时就修建了地下蓄水池,还能减轻下游洪水压力。 另外,在地势高一点的地方建设蓄水池, 可以减轻地势低洼地的积水,同时也降低了洪涝灾害风险。
3.2 重庆防洪减灾应采取的非工程措施
3.2.1 加强和完善城市防洪规划
城市防洪规划是搞好城市防洪建设和管理的前提和依据[13]。加强城市防洪规划,是现代城市在快速发展时的一项重要非工程措施。 对于重庆市,加强和完善城市防洪规划是指在高速公路、立交桥和地铁口等工程项目建设实施前,做好洪灾影响分析,提高防洪水平和等级。 另外,还要从系统论的角度出发, 评价整个工程建设对所在小区域防洪的影响。 只有做好每一个工程的洪水影响的评价和分析,才能避开对高风险区的开发,从而避免城市防洪标准以下的洪涝灾害的发生,最大限度地减少人员伤亡和经济损失。 因此,加强和完善城市防洪规划十分重要。
3.2.2 加强洪涝风险评估和区划,提高预警水平
洪涝灾害风险评估和区划是洪涝风险管理的基本依据,能够将洪涝造成的灾害损失降到最低限度。 对于高风险区域,应采取禁止开发的措施,以降低灾害风险。 对于低风险区域,可以效仿美国,采取洪水保险制度,实行国家洪水保险计划,这样更有效的保障洪涝区域人民的生命和财产。
提高灾害预警水平对于城市抵御灾害有巨大帮助。 要真正提高灾害预警水平,不仅要充分发挥多普勒雷达、自动气象站、气象卫星、闪电定位仪的监测预警作用,还应该扩大媒体的作用,通过电视台、报纸、车载电台电视、手机短信等多种手段及时发布灾害预警信息。
3.2.3 普及洪涝灾害知识,提高居民防灾意识
在我们国家,人们的灾害防范意识没有随着经济的发展和时代的进步而提高。 而发达国家十分重视全民的水患意识,如在学校开展防灾教育,使学生树立防灾意识。 因此,向居民普及防洪减灾知识,使其了解洪灾发生的特点,从而提高居民的防灾意识非常重要。 比如,雷电天气时应尽量避免出门,暴雨结束几小时后再外出。 这样,就可以避免一些可以避免的伤亡和财产损失。 在提高居民防灾意识的同时,政府或社区组织还需要向居民传递一种风险没有办法完全避免的认识,使群众能够在心理上接受并承担一部分洪灾风险和洪灾损失,从而缓解群众在面临灾害时的恐慌心理,维持社会稳定。
4 结语
城市化使灾害发生的孕灾环境、承灾体和致灾因子发生了改变,从而增大了洪涝发生的概率。 重庆市由于地形起伏不平,更容易形成洪涝灾害。 城市防洪是一项复杂而长远的工作,随着城市化进程的推进,重庆市应制订一套与经济社会发展水平相适应的防洪规划,为保障经济社会持续发展创造有利的条件。
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