上海内涝气象特征及成灾原因分析

2018-03-28陈长太

中国水利 2018年5期

陈长太

（上海市水务规划设计研究院，200233，上海）

上海地处环太平洋沿岸的主要自然灾害带，又是中纬度和海陆过渡带，特定的地理环境和气象条件导致每年自然灾害较多，尤其是洪涝潮灾害突出，对经济社会影响也最大。20世纪90年代以来，受全球气候变化、区域海陆效应、热岛效应、雨岛效应的交替作用，加上地面沉降、海平面上升，上海地区水灾频次增多、强度增大趋势明显；尤其是局部性水灾比以前增多，呈现出更加复杂、多变、突发的态势。因此，必须严守城乡防汛安全底线，为上海建成“卓越的全球城市”做好基础保障。

一、成灾气象特征

1.台风的多发性

上海滨江临海的地理特性决定了其易受台风侵袭。根据1884—2014年统计资料，上海5—10月共受热带气旋影响272次，平均每年约2次，最多达11次（1911年）；2000—2014年，当年生成台风个数平均为23.2个，其中影响上海的台风平均为2.6个（图1）。21世纪以来，黄浦江河口吴淞站风暴潮增水超过1 m的就有15次，其中最大增水达1.86 m。台风主要发生在每年5—10月，其中7—9月最多，约占全年的90.6%，尤以8月多发，约占全年的36.2%。风暴潮影响上海地区平均持续时间2～3天，长的可达5～6天。

影响上海的台风主要有3个特点：一是季节性强，一般出现在汛期的夏季和秋季；二是伴随影响多，台风侵袭时一般都伴有大风、暴雨，易造成叠加影响；三是灾害严重，台风侵袭会对沿江沿海地区造成不同程度的经济损失和人员伤亡，成为上海自然灾害中最为严重的灾害之一。

图1　2000—2014年影响上海台风个数统计

2.暴雨的突发性

由于大气环流形势及上海城市小气候的改变，汛期暴雨表现为短历时、强降雨、局部性。通过对1981—2010年上海地区主要天气系统形成的暴雨特征统计分析可知，形成上海地区暴雨的主要天气系统为静止锋、暖区、低压、台风。对暴雨分布特征进行分析，上海地区暴雨逐渐向强中暴雨、局部暴雨、特短历时暴雨方向演变，全市性暴雨、特长历时暴雨进入21世纪后逐渐减少，短历时、局部性强降水已成为上海地区最具破坏力的自然灾害之一。

3.潮位的趋高性

受全球气候变暖、海平面上升、地面沉降以及洪涝水归槽等综合影响，沿江沿海年最高潮位抬高趋势明显。以黄浦江为例，20世纪50、60年代黄浦江苏州河口最高潮位是4.50 m，60年代平均高潮位为4.38 m，到70、80年代上升到5.00 m，90年代后升到5.50 m至5.70 m，最高达5.72 m，近10年来，平均高潮位已超过4.90 m；20世纪 50—90年代，5.00 m以上高潮位共出现7次，而2000年一年就出现4次，刷新了历史第二高潮位，达5.70 m。黄浦江米市渡站1948—1988年实测最高潮位为3.80m （1954年出现），该记录保持了40年，而1996—2012年的短短17年间，超过3.80 m的年最高水位达44次，其中以2005年8月“麦莎”台风期间出现的4.38 m为最高。1996—2011年的16年间有13年超过3.80 m。2013年10月“菲特”台风影响期间，米市渡站创造历史最高潮位新纪录，达4.61 m（图 2）。

4.风、暴、潮、洪遭遇的复杂性

随着太湖流域综合治理骨干工程基本建成，上游洪水的下泄速度加快，泄水量增大，黄浦江水位明显抬升，致使黄浦江两翼地区排涝能力明显减弱，可排涝历时明显缩短，区域因洪致涝问题日益突出。特别是在2013年10月“菲特”台风影响期间，黄浦江承泄的太湖流域洪涝水流量、流速均创历史纪录，米市渡最高水位远超过1999年的特大梅雨期高水位。

图2　米市渡站1991年以来年最高潮位系列图

风、暴、潮、洪可能单一发生，但更多的是相伴而生、重叠影响。“二碰头”现象几乎年年都会碰到，其中台风与天文高潮遭遇会使得沿江沿海地区出现超警戒潮水位的高潮位；而暴雨和天文高潮遭遇，容易使得涝水不能及时排出而成灾。“三碰头”和“四碰头”现象近年时有发生，如2005年8月“麦莎”台风影响期间，全市普降大暴雨，同时又恰逢天文大潮汛和上游洪水下泄，黄浦江及苏州河等内河水位全面超过警戒线，带来较为严重的经济损失。2013年“菲特”台风风、暴、潮、洪“四碰头”遭遇的灾害，这次灾害受“菲特”台风残留云系、冷空气南下及第24号台风“丹娜丝”的共同影响，全市和上游杭嘉湖地区普降大暴雨到特大暴雨，同时恰逢天文大潮汛，黄浦江干流、长江口及杭州湾潮位全线超警戒潮（水）位，浦东新区、嘉定区、青浦区、松江区、金山区等内河水位全面超警戒，金山、青浦、嘉定区等低洼地区严重受涝。因此，“三碰头”“四碰头”的威胁始终是上海的心腹之患，更是防汛工作的重中之重。

二、致灾原因

根据历史上发生涝灾区域的自然条件、降雨情况、下垫面组成，以及调研反映情况，初步分析造成涝灾的主要原因有以下几点：

1.河湖水面率低，调蓄能力不足

上海市属平原感潮河网地区，地势低平，从灾害统计分析可以清楚地看到，暴雨期间外河水位较高（高潮位和上游高水位综合作用结果），涝水较难排出。在城市开发建设过程中“与水争地”现象时有发生，根据《2016 上海市河道（湖泊）报告》，2016年全市河湖水面率为9.72%，低于2011年全国水利普查的9.77%。河道被填或缩窄导致河湖水面率过低、水系不畅、河道密度过稀，河道调蓄能力不足和空间分布不均匀，河道输排水能力和雨水调蓄能力与本市除涝要求差距较大。

大数据时代的到来，使得网络资源量逐渐增多。如能够充分的利用网络资源进行会计电算化教学，将能够有效拓展学生的知识掌握范围。以日常业务处理中的“凭证管理”为例，教学方法如下：首先，由教师为学生讲解凭证管理的方法，并向学生强调“添加凭证”“出纳签字”“凭证审核”“主管签字”“凭证记账”的具体操作方式；其次，利用网络资源为学生列举与凭证管理知识有关的会计电算化案例，如：XX公司XX会计，执行凭证管理时，发现“出纳签字”无法执行，请同学们分析导致上述现象存在的原因；最后，当学生分析完成后，教师需为学生讲解具体原因，如“上月未结账”“试算不平衡”“操作人员无权限”等，以提高学生对凭证管理知识的掌握水平。

另外，受全球气候变化影响，短历时强暴雨有增加趋势，一旦遭遇根本来不及预降；部分区域受排水动力、河道通航、工农业用水等条件制约，无法按调度要求预降到位，特别是一些地势低、常水位高的区域有效调蓄空间不足，河湖作为防洪除涝“大海绵”的功能没有被重复发挥，容易造成局部性涝灾。

2.城市下垫面硬化，暴雨径流增强

城市化的重要特征是地面硬质化、河网低密度化、排水管网化，由于下垫面的变化，暴雨径流量增多，径流强度增大，汇水快且集中，大量雨水通过众多雨水管网系统收集就近强排入河，造成河网的蓄排水能力与管网排水能力不协同，河道水位会快速上涨。为避免漫溢溃堤带来更严重的水灾，当河道水位达到设计高水位时，应急采取沿河市政雨水泵站被迫停机措施，形成城市内涝。实际上，市政雨水排水系统是一个小系统，是一级排水，排水防涝安全还须依赖于与之相匹配的河网大系统二级蓄排能力。雨水泵站强排作用易加速河道水位上涨，加大河水漫溢风险，并未根本解决区域内涝问题，因此，地面硬化，下渗减少，暴雨径流增大、增强是区域形成内涝的另一重要原因。

3.局部地势低洼，排涝能力不足

低洼地区通过兴建水利控制工程，将同样高程的地区连成一片，形成水利控制片或圩区，外围建设堤防、水闸和泵站工程，采用“围起来、打出去”的方法保障除涝安全。但在低洼水利片内只注重圩区内建泵强排、不注重河湖面积保护和控制，致使圩区泵站排涝能力不断增大，远超过外围泵站排涝能力，造成暴雨期间圩外河道水位快速上升，原来水利片内地势较高不需建圩的区域因此受涝。农田强排、建圩中圩、随意改变规划建小圩区，增加了相邻区域的排涝压力，其本质是风险转移或多增加一级排水，没有解决除涝的根本问题。

4.超标准降雨超过设防能力

部分区域发生的实际暴雨时常超过规划设计标准降雨，远超过现状除涝工程的设防能力，造成涝灾也不可避免。例如，“77·8”暴雨是上海有记录的最大暴雨，暴雨中心在宝山塘桥附近，各时段降雨量均创有记录以来的历史之最。400 mm以上总雨量笼罩面积约230 km2（东到吴淞，西到南翔，南到彭浦，北到罗店），市区普陀北部、闸北北部、虹口北部、杨浦北部地区及嘉定、宝山地区一片汪洋，水淹深度浅处20～30 cm，深处1 m有余。