极端天气灾害下城市防洪排涝整体解决方案探讨——以郑州市为例

付 健，高小涛，乔明叶

（1.黄河勘测规划设计研究院有限公司，450003，郑州；2.水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室（筹），450003，郑州；3.清华大学，100084，北京）

一、郑州“7·20”特大暴雨灾害概述

郑州是河南省省会、中原城市群核心城市，国务院批复确定的中国中部地区重要中心城市、国家重要的综合交通枢纽。中心城区位于西南、西部低山丘陵和黄河之间，整体地势由西南向东北倾斜，逐渐向东北过渡为黄土倾斜平原和黄淮冲积平原。城市水系包含源于西南部山区的索须河、贾鲁河、金水河、十八里河、七里河、潮河以及平原区的熊耳河、 魏河、东风渠等，市区内泄洪排涝骨干河道洪涝水均排入贾鲁河。

2021年，河 南 郑 州“7·20”特 大暴雨灾害具有如下特点：①持续时间长：降雨过程从17 日8 时开始，持续多天，郑州市连续两天出现大暴雨到特大暴雨；②短时雨强大：郑州气象站20 日16 时至17 时出现201.9 mm的极端小时雨强， 突破我国大陆气象观测历史极值（198.5 mm， 1975年8月5 日河南林庄）； ③降雨极端性突出：郑州、嵩山、新密等10 个国家级气象站日降水量突破建站以来历史极值， 其中郑州站最大24 h 降雨量高达624.1 mm，相当于郑州平均年降雨量。上游始发暴雨洪水与市中心极端小时暴雨叠加，导致城区大面积积水。

根据国务院灾害调查组公布的《河南郑州“7·20”特大暴雨灾害调查报告》，郑州市因灾死亡失踪人数为380 人；因灾直接经济损失409 亿元，占全省34.1%。

二、防洪排涝体制机制存在的弱项短板

针对此次暴雨洪水的分析与郑州市防洪排涝暴露出来的问题，从规划、工程及应急三个方面梳理了防洪排涝体制机制的弱项短板。

1.规划缺乏统筹衔接，系统治理、联合调度难度大

城市排水管网、排涝河道涵盖了市政、水利两个行业，采用的设计标准、行业规范各不相同，各部门规划缺乏统筹衔接。且目前体制机制还存在水利不入城不上岸，只专注江河湖库防洪调度，市政不下乡不下河，局限在城区等问题。

2.防洪排涝工程体系不完善，应对风险韧性不足

（1）现状防洪排涝（排水）标准普遍偏低

郑州市2020年常住人口为1260万人，属于超大城市。按照《防洪标准》（GB 50201—2014），防护等级为Ⅰ等，防洪标准应大于等于200年一遇。按照《室外排水设计标准》（GB 50014—2021）， 中心城区雨水管渠设计标准为3年一遇~5年一遇，重要地区雨水管渠设计标准为5年一遇~10年一遇，地下通道和下沉式广场雨水管渠设计标准为30年一遇~50年一遇，内涝防治设计标准为100年一遇。而目前城区金水河等河道防洪排涝标准普遍偏低， 排涝标准仅为3年一遇~5年一遇；城市雨水管网多按1年一遇~3年一遇标准设计，老城区管网多按0.5年一遇标准设计， 排水能力不足。

（2）城区排水系统不完善

城区雨水管道密度小，布局不尽合理，缺少必要的雨水调蓄设施和强排泵站，部分已建泵站标准低，导致雨水长期滞留在城区内；老城区大多为雨污合流排水体制，管径小，故障多；市政道路雨水口淤堵，地面雨水无法顺利排入管道。

（3）河道防洪排涝能力不足

随着城市化加快，城市建设与河流水系之间用地矛盾加剧，加之资金等多种原因，城区部分河道未经系统治理。部分已建堤防、护岸由于建成年代久远，相当一部分工程建设标准偏低，经过多年运行，部分河段淤积严重，河道断面缩窄，且河道沿线多布置有桥梁、闸（堰）等阻水建筑物，形成新的险点、隐患，给城市安全带来极大隐患。

（4）调蓄滞洪能力不足

在郑州市内河上游山区已建水库12 座，其中中型水库7 座，小型水库5 座，水库设计、校核标准较低，拦蓄、滞洪能力不足。随着城市原有的具有调蓄功能的洼地、河塘、湿地、湖泊等在城市发展过程中被人为填筑或转变为建设用地，改变了原有自然排水系统，雨水调蓄能力大幅度下降或丧失，加剧了城市内涝。

（5）超标准洪水防御工程措施缺乏

郑州中心城区在西南、西部低山丘陵和黄河之间，上游山区面积占比大，南水北调中线干渠上游山区面积约占东风渠汇入后贾鲁河总流域面积的1/2， 且贾鲁河尖岗水库上游坡度约3‰~6‰，坡面汇流流速大，来水快；下游城区段相对平缓，坡度约0.66‰~2‰， 加之城区骨干河道洪涝水均排入贾鲁河，出口单一，城区防洪排涝压力大。

3.应急能力有待加强

一是多部门横向联动能力较弱，应急管理平台体系建设是一项复杂的系统工程，灾害预警、紧急泄洪、应急救援、调用抢险物资、实行交通管制等措施相互独立；二是应急预案编制管理协调性不强，多是单个或孤立的专项应急预案，且风险分析评估和应急资源调查不足，日常的应急演练流于形式，影响应急预案的实用性和可操作性；三是抢险救援物资保障亟待加强，常规抢险物料短缺，救生器材及抢险机具严重不足；四是灾前预警提醒提示渠道单一，公众的灾害防范意识薄弱。

三、城市防洪排涝整体解决方案

“7·20”极端暴雨突袭郑州，暴露出城市防洪排涝体系规划建设方面的弱项短板，如何系统解决城市洪涝问题、提升城市韧性？ 致力于“流域+区域”国家战略的郑州响应，围绕“十四五”规划关于韧性城市及城市防洪排涝体系建设的相关要求，提出从流域角度出发，针对“流域+城市耦合”的有机整体，启动《“流域+城市”韧性防洪排涝规划》编制工作，系统优化防洪排涝工程布局，提出保障城市防洪排涝安全的重大工程，完善城市防洪排涝体系。

一是基于现有各类基础设施防洪排涝安全设计标准，从保障国家安全的底线思维重新审视城市重大基础设施建设，从确保人民群众生命安全的角度重新审视城市建设标准，对城市地铁、住宅小区、大型办公楼、地下车库等各类建筑物应该建立分级分类防洪安全设计标准，以确保人民群众生命安全。同时，城市地铁、住宅小区、大型办公楼、地下车库等规划建设应该由相关管理部门开展洪涝风险安全评价，做到以低成本的规划建设换取高的防洪效益。

二是从排水管网、 内涝防治、超标应急三个层面， 统筹衔接排水、排涝标准，采取蓄排兼顾、城河共治、多措并举的策略，构建多维融合的韧性洪涝防御系统，系统优化防洪排涝工程布局，提出保障城市防洪排涝安全的重大工程，从灾前、灾中和灾后全周期，空间和非空间两种应对方式以及政府、社会和个人全社会参与等方面综合提升城市的灾害应对能力，确保当城市受到自然灾害等外来冲击时，不仅具有完善的抗灾能力、减灾能力， 还具有强大的灾后恢复能力，从根本上降低城市洪涝等灾害风险带来的损失，保障城市安全。

四、郑州防洪排涝工程构想

1.总体布局

基于“流域+城市”韧性防洪排涝整体解决方案，以郑州市为例，统筹“拦蓄截洪、畅排强排、安全智控”三类措施， 提出九大重点工程构想，构建郑州市“西截、东分、北排、上拦、中蓄、下泄”的防洪排涝工程总体布局（见图1），确保城市安全。

图1 郑州市防洪排涝重大工程总体布局

2.重大工程

（1）水库提标改造

郑州市内河上游现共有水库12座，部分水库设计、校核标准较低，如刘湾、小魏庄、曹古寺等水库，设计标准为50年一遇， 校核标准为300年一遇~500年一遇，且多为建成年代较早的土坝，坝身散粒体结构，遭遇超标准洪水极易溃决， 工程韧性较差，对郑州市城市安全影响巨大。

对存在溃坝风险影响城市安全的水库， 进行水库坝体加固改造，中小型水库适当提高标准，增强工程韧性，确保遭遇极端自然灾害时，大坝不溃，最大程度减轻自然灾害的风险和损失。

（2）西南截洪渠工程

郑州中心城区在西南、西部低山丘陵和黄河之间，上游山区面积占比大，山区坡面汇流流速大，来水速度快；下游城区段相对平缓，且骨干河道洪涝水均排入贾鲁河， 出口单一，城区防洪排涝压力大。

为拦截上游山区洪水，保护南水北调干渠， 减轻城区防洪排涝压力，规划沿南水北调干渠西南侧，结合现状地形及城市规划用地性质，布置西南截洪渠工程。以贾鲁河、金水河分水岭为界，分为西截、东分两部分（如图2），其中：西截段长约31 km，先后截贾鲁河、须水河、索河上游部分洪水后入黄河一级支流枯河，排向流域外；东分段长约35 km，将金水河、十八里河、十七里河、潮河上游部分洪水分至贾鲁河下游支流丈八沟，入后孙滞洪区。此外，由于西截、东分工程增加了枯河、唐岗水库、丈八沟、后孙滞洪区的防洪压力， 需同步实施枯河、唐岗水库、丈八沟、后孙滞洪区的提标改造工程。

图2 西截、东分工程纵剖面图

（3）浅层雨水管网提标

①合理确定排水布局，新建与现状设施相结合，坚持高水高排、高截高蓄， 尽量缩小下穿设施的汇水区域；完善雨污分流体制。②管网设计，复核雨水设计重现期，新建区域达到规划设计排水能力；老城区提标改造不达标的雨水口、管网；清理淤积的雨水口，增加雨水初期截留设施。③排涝泵站，部分低区管网入河口处增设排涝泵站；改造现状不达标雨水泵站。

（4）立体调蓄系统构建

考虑浅层管网改造存在用地、投资等限制条件， 按照蓄排结合的思路，结合规划公园绿地、河湖、立交、隧洞、广场等，建设地下式雨水调蓄池、深隧，构建立体化雨水调蓄系统，与浅层排水系统配合调度，补充和提升排水系统排水能力，有效缓解城市内涝压力。

（5）河道防洪排涝能力提升

按照系统治理、全面治理、生态治理的理念， 统筹安排河道拓挖、疏浚及堤防提标加固等工程，优化布局水系连通等分洪工程，重塑洪涝水排泄格局，大幅度提升城市河道防洪排涝能力，充分保障城市安全。

（6）应急强排泵站工程

为减轻主城区洪涝压力，在索须河、 贾鲁河临近黄河河段共布置3 处强排泵站，在遇到超标准洪涝水时，将城区部分洪涝水排至黄河，其中：#1泵站排除索须河部分涝水， 设计流量170 m3/s，排河管（渠）长1.4 km；#2 泵站排除贾鲁河部分涝水， 设计流量200 m3/s，排河管（渠）长3.6 km；#3 泵站排除贾鲁河、魏河部分涝水，设计流量220 m3/s，排河管（渠）长7.0 km。

（7）洪水风险图修编

根据市区防洪排涝工程建设情况，地形、地貌、市区构筑物及社会经济变化情况，结合“7·20”极端暴雨内涝事件实测资料，开展洪水风险图修编工作，完善内河、湖泊、地下管网和城区地面涝水耦合模拟模型，系统分析郑州城区的洪涝风险。

（8）一体化内涝预警监测

针对下穿立交低洼处、 管网入河处、干管系统衔接处等内涝隐患较严重位置，建立内涝预警+智能在线控制子系统，实现内涝监测、预警、预报、内涝点统计、内涝布防等功能。

（9）完善应急标准预案

加强城镇基础设施防灾减灾标准体系及预案建设。按专业特点和灾害（含次生灾害）分级分段，有针对性地制定科学化、专业化、系统化、精细化的标准及预案措施。根据郑州“7·20”暴雨特征，估计洪水量及其洪水过程，分析估算超额洪量，根据防护对象的重要性， 以及受灾后对经济社会的冲击程度，对现有防灾减灾标准及预案更新升级、补充完善。

加强政府、企业、公众防灾应急管理统筹协调，建立联动机制以及及时高效的应急响应机制。各级政府要加快推进基层应急管理的标准化建设和网格化管理。各地社区要发挥好自身的基础性支撑作用，组织开展应急救灾演练，增强居民防灾减灾意识和自救互救技能。社会组织要为韧性城市的建设提供风险评估、 管理咨询、技术维护和保险服务。学校、媒体等教育宣传机构要多渠道、 多形式、系统普及防灾减灾救灾知识，增强全社会的风险防范意识。

强化要素保障，科学规划储备规模，合理制定相应储备标准。依据我国洪涝灾害应对以及防汛抗旱物资调用实际，结合郑州“7·20”特大暴雨对防汛抗旱应急物资储备调用工作的启示，立足“抗大洪、抢大险、救大灾”的目标，按照“科学布局、交通便捷、辐射面广”的原则布局物资仓库，确保“宁可备而不用，不可用而无备”。

五、结语

通过对极端降雨洪涝灾害下城市防洪排涝整体解决方案的探讨，提出以郑州市为例的防洪排涝重大工程布局，对其他大中型城市完善防洪排涝弱项短板具有重要借鉴意义。主要实施建议包括：深入落实“十四五”规划加强水利基础设施建设要求，从保障国家安全的底线思维重新审视城市重大基础设施建设，从确保人民群众生命安全的角度重新审视城市建设标准，确保城市安全；加强顶层设计、统筹谋划，启动《“流域+城市”韧性防洪排涝规划》编制工作；与城市智慧平台相结合，创新工程及非工程技术手段， 尽快实施相关重大工程， 构建韧性城市防洪排涝体系，支撑城市高质量发展。