变化环境下洪涝风险演变特征与城市韧性提升策略

程晓陶，刘昌军，李昌志，俞 茜，李 娜

(中国水利水电科学研究院，北京 100038)

1 引言

2021年7月中下旬，“烟花”“查帕卡”双台风近海共舞，在异常偏北偏强西太平洋副热带高压的挤迫下，形成强劲稳定水汽西送通道，又遭受太行山、伏牛山的抬升效应和偏北偏强大陆高压的迎头拦挡，7月17—23日河南、河北两省普降特大暴雨，雨量超过400、250和100 mm 的范围分别达18 300、46 300和96 200 km2，河南北部郑州、新乡、鹤壁和安阳共有20个国家级气象站日降雨量突破建站以来最高纪录[1-3]。其中，郑州站最大小时降雨量201.9 mm，突破我国大陆气象观测纪录极值；日降雨量624.1 mm，为建站以来最大日降雨量的3.4倍，接近该站年均降雨量640.8 mm。极端暴雨导致严重山洪、滑坡、河流泛滥决堤、城区洪涝交织，全省因灾死亡398人，直接经济损失1200.6亿元。因郑州伤亡集中于7月20日，以下简称“7.20”水灾，对河南省则称为“21.7”水灾。国务院灾害调查组报告(以下简称调查报告)[1]指出“这次灾害虽为极端天气引发，但也集中暴露出许多问题和不足”。灾后多地在反思，若此极端暴雨落到自己头上，如何才能有效应对[4-6]。痛定思痛，未雨绸缪，认清变化环境下洪涝风险特征与演变趋向，将有利于因地制宜推进韧性提升的洪涝防治策略。

洪水是世界上危害最重的自然灾害。2000—2019年全球遭受自然灾害的人口，前三位为洪水(16.5亿，41%)、干旱(14.3亿，35%)和风暴(7.27亿，18%)，剩下地震及其他(高温、火山、滑坡、野火等)各占3%[7]。随着水利工程体系的建设，预报预警与应急处置能力的提高，以及房屋建筑、食品供给和医疗防疫条件的改善，21世纪以来全球洪灾死亡人数已从20世纪极端年份的数以百万计大幅下降至数以万计[8]。但人类调控洪水的能力总有其限度。随着全球气候变暖，加之快速城镇化进程中流域孕灾环境的变化，极端暴雨洪涝发生的可能性与不确定性在增大，一旦洪涝规模超出防范与调控能力，就会出现损失激增的现象[9-12]。河南省“21.7”特大暴雨水灾就充分体现了这一特点[1，13-15]。

中国是全球自然灾害最为严重的国家，尤以洪涝为甚。据统计，2000年以来全球各类自然灾害发生最多的前10个国家排序为中国、美国、印度、菲律宾、印尼、日本、越南、墨西哥、孟加拉和阿富汗。而在受洪灾影响的人口中，亚洲占93%，仅中国就占到55%，其次是印度，占21%[7]。这一现象表明，亚洲受季风和台风影响的区域，降水年内分布不均，年际变幅很大，历来是全球洪涝多发重发的区域。尤其人口数量多、尚处于社会转型期间的发展中国家，基础设施建设相对滞后，防灾能力相对薄弱，超标洪涝发生的概率更大，人为加重洪灾损失现象也更为突出[12]。由郑州“7.20”水灾中典型案例的剖析可见，重大群死群伤事件都是自然与人为因素交互作用的结果[1，16-18]。

经济社会发展阶段不同，治水面临的问题、压力与需求也差异显著。据资料统计及预测[19-20]，全球发达国家的城市人口至2050年将从21世纪初的8.9亿增长至11.2亿，基本处于平衡态了，他们更多关注于老化、损毁基础设施的更新与修复，积极准备应对气候变化孕育的潜在风险；而发展中国家的城市人口将从21亿增长到55.6亿，其中近90%的增长集中在亚洲和非洲。尤其在亚洲，2030年与1990年相比，人口千万以上的超大城市将从5座增加到27座；人口500万至1000万的特大城市，从14座增加到34座；人口100万至500万的大城市，将从99座增加到330座。城市人口、资产及社会经济活动规模的增长，建成区面积的急剧扩张，必然会不断冲击人与自然之间、区域之间基于水的脆弱平衡，也必然会导致水资源短缺、水环境恶化及洪涝灾害加重的困境；城市规模每上一个台阶，都必然会对基础设施建设与水安全保障体系建设提出更高的需求。如果说发达国家治水重在维持已有平衡，那么发展中国家就不得不谋求如何不断重构人水之间新的平衡[21-23]。

我国作为全球最大的发展中国家，经过近数十年的高速发展与城镇化推进，流域下垫面土地利用方式的转化，以及经济运营规模的扩展和产业链的形成，加之当代社会经济运转对生命线基础设施系统的高度依赖，不仅改变了暴雨径流时空分布规律，亦使洪涝威胁对象、致灾机理、成灾模式与损失构成发生着显著变化[12，23]。河南“21.7”特大暴雨水灾为我们深刻理解高速发展中特大城市洪涝风险的演变特征与趋向提供了实例的验证。本文基于河南“21.7”特大暴雨水灾的实地调研与典型案例的剖析，阐述当代社会洪涝风险连锁性、突变性、传递性的演变机理与趋向，结合国际社会与水共存、韧性提升的理念与实践，探讨变化环境下新时代与基本国情相适宜的洪涝灾害防治策略。

2 郑州“7.20”特大暴雨水灾的特征与反思

郑州市位于秦岭东段余脉向黄淮平原过渡的交接地带，为中原城市群核心城市，辖6区5市1县，国土面积7567 km2，其中山地、丘陵和平原各占4.7%、24.9%和70%。域内流域面积大于100 km2的河流有29条，属于淮河流域的贾鲁河、双洎河、颍河与属于黄河流域的伊洛河、汜水河为郑州重要的行洪通道。郑州市2005—2018年，建设用地总规模增加了702 km2，水域湿地面积减少约30%；2020年与2008年相比，常住人口从743.6万增加到1280万，短短12年中净增500余万。一座正处于高速城镇化进程之中、总人口超千万的特大城市，在极端暴雨侵袭下形成的洪涝巨灾，显现出许多意想不到的复杂特征，所暴露出的问题与不足值得深刻反思，吸取教训，以利改进。

2.1 郑州“7.20”特大暴雨水灾的基本特征郑州“7.20”特大暴雨不仅引发了山洪、滑坡、城区暴雨内涝、河流漫溢决堤、跨沟路基连溃及水库应急泄洪等多种类型的洪水，而且暴露出人类活动留下的严重隐患与不利影响，同时显现出高速城镇化扩张阶段洪涝灾害的新特征[1，14-16]。

2.1.1 人为因素加重了暴雨山洪的危害 “7.20”特大暴雨过程中，郑州市山丘区4市有44个乡镇、144个村因灾死亡失踪251人，其中直接因山洪、中小河流洪水冲淹死亡失踪156人，时间高度集中于20日13—15时。因灾死亡人口中，大多数为散点分布，超过10人以上的仅有三处，其中王宗店村和崔庙村两处位于荥阳市崔庙镇的同一小流域中[16，18]。调查认定[1]，极端暴雨引发山洪和滑坡、跨沟路基阻水溃决，应急预案措施不当、疏散转移不及时，是造成重大人员死亡失踪的主要原因。

7月20日9∶00—15∶00降雨分布显示，该小流域正处于山丘区4市降雨量最大的中心区内。王宗店村上游有3条支沟，集水面积约21.95 km2，其中修建了8座山塘谷坊和23条横穿山沟的村道。20日暴雨山洪汇集，有27座村道、山塘连续溃决，其中一座跨沟路基阻水量约10万m3，溃决后抬高王宗店洪峰水位1.5～2 m，村委会所处位置断面洪峰流量768 m3/s，洪水涨幅7.15 m，13∶15—13∶30，15 min上涨2.4 m。洪水复盘的数值模拟表明，在自然地理条件下，王宗店的洪峰流量仅略超400 m3/s，但加上过沟路基连溃的因素之后，洪峰就暴涨至768 m3/s了。其下游的崔庙村也是同样，考虑跨沟路基连溃后，洪峰流量暴涨至908 m3/s，最高洪水位增高约2.3～3.9 m。山丘区村村通道路建设受经费限制以简易方式“筑坝”过沟的现象普遍存在，其加重山洪危害的问题不得不防！

2.1.2 特大暴雨中超标洪水导致水库堤防险情多发重发 截至7月23日8时，河南全省24座大型水库(不包括小浪底、三门峡、故县、西霞院水库)蓄水总量57.40亿m3，全省报汛的102座中型水库蓄水总量12.30亿m3，较多年同期均值分别多蓄25.58亿m3和4.97亿m3。其中，盘石头、小南海、尖岗、常庄、丁店、五星、后胡、李湾、楚楼等14座水库水位超过建库以来最高纪录。全省多条河流出现超保证水位大洪水，部分河段洪峰水位或流量超过历史实测最大值。从根据调查收集资料整理的表1可以看出，部分河段是洪峰流量与水位均远超历史实测纪录。如贾鲁河出郑州主城区后在中牟段，洪峰流量比历史纪录超了1倍多，水位高出1.7 m，导致7处重大险情与决口。也有一些河段，最高水位显著高过历史纪录，但是最大流量却明显小于历史纪录，如卫河的淇门站与安阳河的横水站等，体现了变化环境下河道行洪能力的衰减现象。

表1 河南“21.7”特大暴雨部分超历史纪录河段洪水特征值

郑州“7.20”期间，全市124条大小河流共发生险情418处，143座水库中有常庄、郭家咀等84座出现不同程度险情，威胁下游郑州市区以及京广铁路干线、南水北调工程等重大基础设施安全[1]。其中，与郑州市主城区密切相关的贾鲁河上游常庄水库，20日下午因大坝出现险情而泄洪闸全开，最大入库流量905 m3/s，出库564 m3/s，虽削减了洪峰，但全力泄洪不利于贾鲁河城区段关键时段的涝水外排。尖岗水库最大入库流量1090 m3/s，当时也出现一定险情，但经过会商研判，为与常庄错峰，延迟至20日20∶50才开始泄洪，且控制出库流量64 m3/s，对减轻下游抗洪压力发挥了应有作用。

值得一提的是，台风“烟花”7月25日中午在舟山普陀区登陆，河南省防指7月26日下发指挥长2号令，部署防台风工作，按最不利可能雨情督促所有超汛限水位的水库尽快降至汛限水位以下，提前腾库迎汛，严防“75.8”溃坝悲剧重演。但气象部门26日的预报已经表明，“烟花”登陆后将北上而非西进。至7月29日，河南省超汛限水位运行的大、中型水库从7月23日的14座和51座快速减少到3座和27座，水库集中紧急泄洪又加剧了下游抗洪排涝的严峻形势。显然，既要保障水库安全度汛，又要发挥水库群的防洪作用，必须加大除险加固力度，并增强对水库险情等级快速研判的能力。

2.1.3 高强度暴雨在城区形成洪涝交织的恶劣局面 “7.20”特大暴雨过程中，据估算，郑州市城区降雨径流量达1.95亿m3，入境洪量1.04亿m3，出境洪量1.2亿m3，城区最大涝滞水量约1.79亿m3。其中，涌入、滞留在城区交通隧道、地下车库、地下仓库、地下商场等各种地下空间和各类在建工程深基坑的雨洪总计约6000万m3。然而，与此同时城中几座景观湖泊却未开闸纳蓄雨洪。郑州全市出现积水小区971个。其中主城区694个，至7月26日完成排涝669个；另有白沙片区52个严重积水小区，至7月31日尚剩6个小区正在排涝，8月2日仍余1个未抽完毕。

通常，大暴雨情况下，山区丘陵型城市坡降大的区域出现急流不足为奇；而平原城区暴雨内涝是雨水排放不及、汇入低洼区后积水成灾的现象，其严重程度一般取决于积水深度与历时。但在超强暴雨袭击下，排水管网宣泄不及，街道由于阻力小往往就成为雨洪肆虐的通道，当地表雨洪汇入城市地下空间时，更容易出现滚滚激流，对车辆、行人安全构成极大威胁。郑州主城区“7.20”下午四五点间极端暴雨峰值落地之后，直接就形成了顺街行洪的景象，加之部分城市内河洪水漫溢，大街上车辆随波漂逐，行人被冲倒溺亡。国外研究表明，当水深为0.5 m，流速大于0.7 m，或水深为0.4 m，而流速大于1 m 时，行人涉水就会面临冲倒的危险[24]。“7.20”郑州主城区因灾死亡失踪129人，时间基本集中在20日午后到傍晚，地点多在急流区与地下空间。

2.1.4 城市生命线系统水毁严重且恢复艰难 现代城市的正常运转，高度依赖于供电、供水、供气、交通、通讯等生命线网络系统，这些系统一旦因灾瘫痪，居民生活将陷入极大的困境。“7.20”特大暴雨造成郑州电网用电负荷降幅达30%，9座110-35千伏变电站因安全主动关停，影响1194个小区，77.5万用户，直至9月29日，供电全部恢复。市区6座水厂停产，2座水厂限产，仅3座水厂正常运行。其中，因停电造成停水水厂共5座；因主干管道路塌方造成停水1座。市政管网出现不同程度破坏，1864个小区停水或降压供水，至7月26日累计恢复供水1633个，尚有231个小区因二次供水地下设备受淹高层供水尚难以恢复。全市111个小区因灾停气，至7月26日恢复99%，至7月28日全部恢复。全省因灾退服基站累计6.91万个，郑州40%以上手机通讯中断。大量人员集中、滞留的重要枢纽、重要区域通信设备能力不能满足用户需求。郑州受淹城市桥涵、隧道67处，至7月26日累计恢复通行57处；至8月7日剩余1处仍在抢修。全市公交线路339 条至7月28日全部恢复运营，其中区间运营57条。全市6条已投入运营的地铁线路“7.20”特大暴雨洪涝中全部瘫痪，直至9月12、15日才分两批恢复运行。特大城市中每天数十万人出行所依靠的地铁线路全部中断50余天，给城市交通构成的压力之大，可想而知。尤为多舛的是，7月底郑州因发现疫情而采取的封控措施，也加重了城市恢复正常运转的艰难。

2.2 典型案例的教训与反思面对郑州“7.20”极端暴雨导致的特别重大自然灾害，“认识准备不足、防范组织不力、应急处置不当”是在所难免的。通过若干典型案例的剖析，分析表面与深层的灾难成因，反思致灾过程中相关各方应对措施的成败得失，可为健全灾害管理体系明确努力的方向。

2.2.1 登封电厂集团铝合金有限公司爆炸事故 该企业2002年6月成立，位于登封市告成镇，占地面积15.88万m2，以生产和研发新型铸造铝合金为主，年产低钛、高硅铝合金、60系列合金棒6万t，市场占有率达到15%。7月20日凌晨4时左右，该企业濒临的颍河水位暴涨，致厂区围墙倒塌进水，该公司立即停电并组织人员安全撤离。6时许，漫溢洪水涌入公司车间电解槽，与高温熔融铝液发生反应造成爆炸，导致厂区外农房倒塌致5 人死亡。调查组认定该企业“未及时向蒋庄村委会和村民发出爆炸预警信息，致使部分村民错过转移时机”。

在调查报告中，登封市是受表扬的，因其在郑州市所有区县(市)中启动应急响应最早，也是山丘区4 个市中因灾死亡失踪人数最少的。7月19 日20∶00 登封市启动Ⅳ级应急响应，23∶30 根据调度研判情况决定直接提升至Ⅰ级应急响应，比郑州市早了17 个小时，赢得了灾害应对处置的主动权。然而，真正值得反思的教训，是这样一个遇洪水可能引发高危爆炸的企业，却建在了濒河洪水高风险区中，而且厂区围墙也未按防洪墙进行设计与建造。地方政府引进企业面临选址难题，是国内存在的普遍现象，但在洪水风险区建厂，必须进行严格的洪水风险评价，根据风险高低采取有效的防范措施。此项由地方政府与相关部门实施的监管制度在全国综合风险普查中亟待强化、健全，以防患未然！

2.2.2 郑州市郭家咀水库漫溢事件 郭家咀水库位于郑州市二七区南部浅山丘陵区，为金水河上游一座以防洪为主、兼顾生态及涵养地下水等综合利用的小(I)型水库，集雨面积13.15 km2。该坝坝体为土坝，坝顶高程163.5 m，2010年完成除险加固，并通过验收。2018年9月因南四环高架施工，溢洪道被施工临时便道堵塞。水库责任单位多次要求疏通被拒，施工方出具纸质承诺，施工完成后拆除。然而，直至“7.20” 特大暴雨前郑州市气象部门连发多道橙色、红色预警，施工方也未采取有效的处置措施，而且四环高架桥下前后约百米范围内还堆满弃土弃渣。当特大暴雨降临，库水位猛涨，因溢洪道疏通无望，虽然坝上临时开挖了溢洪槽，但当晚仍因水库漫顶而连夜疏散转移了10余万人[17，25]。

调查报告指出：“根据调洪演算结果，若溢洪道正常运行，库水位最高161.1 m，尚低于坝顶高程2.4 m，不会出现漫坝”，认定这是一起因道路建设和施工单位侵占毁坏水工程、有关部门监管不力导致溢洪道堵塞，极端暴雨引发水库漫坝重大险情的违法事件[1]。然而，一个值得深思的问题，是作为快速发展中的国家，大量事关城市发展的基础设施建设项目，受工期限制需要汛期施工，与防汛保安存在矛盾。要完全消除此类风险，可能意味着施工工期无法保证，或建设成本大幅增加。若建设方能做好施工期的风险辨识与评估，采取必要的防范措施，并制定切实可行的应急预案；监管部门重点评估应急预案的针对性与可行性，监督落实好预案实施的准备工作，进行应对能力的培训、演练与考核，以确保一旦遭遇重大突发事件，能够及时消除风险隐患，则完全有可能以最小投入，实现统筹发展与安全的目标[17]。

2.2.3 郑州地铁5 号线死亡事件 7月20下午17∶46，郑州地铁5号线满载937名乘客的04502次列车接调令从海滩寺站出发，到沙口路站停运清客。1分钟后司机报告因积水漫过轨面而停车在隧道中。18∶01按调度要求反向运行回海滩寺站清客，但仅退行约30 m列车就失电迫停。18∶09行车调度向司机和车站工作人员下达了乘客疏散指令。列车司机、车站站长在内45名工作人员按照区间隧道应急疏散预案开展自救，紧急撤离乘客，其后因水流骤急，未及转移的乘客又退回车内。直至20∶30之后，因5号线五龙口停车场围墙倒塌处进水量大幅减少，站台工作人员的救援才得以继续进行，乘客们也积极开展自保互救。21∶32首批6名消防人员到达现场参与救援。20∶44—22∶00，168名乘客陆续撤至站台，至22∶00—22∶50最后208名乘客到达站台，救援结束。其中，12名乘客经抢救无效不幸罹难，另有两名被急流冲走的罹难者过后在隧道中找到。

调查报告指出[1]，除应对处置不力、指挥调度失误之外，违规设计和建设施工也是重要原因。(1)郑州地铁集团有限公司为了物业开发擅自变更设计，将五龙口停车场运用库东移30 m，地面布置调整为下沉1.97 m，使停车场处于较深的低洼地，导致自然排水能力变差。(2)停车场挡水围墙质量不合格。建设单位未经充分论证，用施工临时围挡替代停车场西段新建围墙，长度占4成多，几乎没有挡水功能；施工期间，又违反工程基本建设程序，挡水围墙未按图做基础。(3)五龙口停车场附近明沟西侧因道路建设弃土形成长约300 m，高约1～2 m带状堆土，没有及时清理，阻碍排水。有关单位将部分明沟加装了长约58 m的盖板，降低了收水的能力。经测算，如果没有《调查报告》中指出的排水受阻、挡水围墙倒塌等问题，极端暴雨下，也会有10余万方水经五龙口停车场进入正线。但多种因素的综合作用下，进水多达40余万方，且因围墙垮塌使峰值流量流速倍增，构成了致命性危害！

3 变化环境下洪涝灾害特征及其风险的演变机理与趋向

郑州“7.20”特大暴雨灾害造成严重人员伤亡和财产损失，教训是深刻的。痛定思痛，亡羊补牢，为了构建与发展需求相适宜的防洪安全保障体系，就必须深刻认清变化环境下城市型洪涝的风险特征、演变机理与趋向，为推进从减少灾害损失向减轻灾害风险转变提供理论依据和前瞻性的指导。

3.1 变化环境下洪涝灾害特征的变化变化环境，包括自然因素的变化，也包括人为因素引起的变化。一方面，暴雨洪水危害性的强弱，与雨量、雨强、雨型分布、暴雨中心走向，以及暴雨中伴发的风力等多重因素有关。在全球气候变暖背景下，极端灾害性天气事件发生的可能性与不确定性在增大。另一方面，当经济社会处于快速发展阶段，空前的城镇化进程，必然伴随着人类活动加剧与大规模的基础设施建设。大范围土地利用方式、下垫面建筑与局部地形的人为改变，以及防洪治涝设施的建设等，可能增大或减弱暴雨洪涝的危害性，体现出城市型水灾害的特征[13，26]。郑州“7.20”典型洪灾案例显示出一些出乎预料的特征就体现了变化环境的影响。

第七次全国人口普查表明，2020年我国城市常住人口已突破9亿，21世纪以来净增4.43亿，比美国总人口还多出1个亿；人口城镇化率达到63.89%。快速城镇化进程对洪涝灾害的影响是全局性的。一方面城市聚集了人口与资产，也聚集了风险。在土地财政驱动下，城市建设用地向洪涝高风险区扩张，雨洪调蓄湿地面积锐减，一些城市外河变成了城市内河，更易于形成洪涝交织的局面，2006年以来我国每年受淹城市都在百座以上，绝大多数是暴雨内涝造成。另一方面，农村大量青壮劳力外出务工，农村堤防维护和抗洪抢险能力减弱，加之土地流转后的种养殖大户往往靠借贷来进行基础设施建设，为集约化经营创造条件，一旦基础设施因遭受重大灾害而损毁，就可能沦为巨额灾民。而这些乡镇企业与种养殖大户通常是地方经济的支柱，受灾后必然加大区域发展的不均衡[27-29]。

大量事实表明，在城镇化大潮冲击下，洪涝威胁对象、致灾机理、成灾模式与损失构成均发生了显著变化，参见表2。同时，相应洪涝灾害的风险特征也发生了显著的变化。传统农业社会中，洪涝规模越大，可能造成的损失越大；洪水高风险区及受淹后果凭经验可作大致的判断；大灾之后一旦伴生饥荒与瘟疫，因灾死亡人数倍增，救灾不力可能引发社会动荡。现代社会中，(1)随着洪水调控能力的增强，常遇洪水成灾的几率降低，洪水淹没范围显著缩小，但是局部受灾区域的灾情可能加重；(2)集约化种植、养殖大户与中小企业难以承受的洪灾风险加大，且越是贫困地区，防灾能力越弱，脱贫地区因灾返贫、致贫的风险增大；(3)由于孕灾环境、致灾因子、承灾体暴露度及脆弱性的改变，当代社会中风险的时空分布与可能后果的不确定性大为增加，可预见性降低，有针对性的应急预案编制难度增大；(4)面对超标准洪水，防洪体系调度往往需要“两害相权取其轻”，防洪决策风险增大，决策失误将有损政府公信力。现代社会中洪涝风险特征的变化决定了向减轻风险转变的必然需求。

表2 现代社会中洪涝灾害特征的变化[23]

3.2 变化环境下洪涝风险的演变机理与趋向在全球气候增暖与经济社会发展的背景下，洪水风险变得更为复杂，不确定性大大增加，“灰犀牛”“黑天鹅”型的巨大灾难一旦发生，致灾外力超出防灾体系的设防能力，就可能出现损失激增的现象，呈现出灾害连锁性、损失突变性和风险传递性等新特点。只有认清变化环境下洪涝风险的演变机理与趋向，才能更主动、更前瞻性地做好风险防范工作[10-11]。

(1)灾害连锁性。现代社会的正常运转高度依赖于各类基础设施与生命线系统。这些系统在关键点或面上一旦因灾受损，会在系统内甚至系统之间形成连锁反应，以致受灾范围远远超出受淹范围，间接损失甚至超出直接损失。如郑州“7.20”特大暴雨期间，就明显存在供电系统、供水系统、交通系统、通讯系统之间的连锁反应。其不利影响的消除取决于生命线系统的修复时间。

(2)损失突变性。随着防洪保护区内人口资产密度不断提高，一旦洪涝规模超出防控能力，若风险管理与应急处置又不得力，就会出现灾害损失与不利影响激增的突变现象，损失可能不是高达一两倍，而是跃增一两个数量级。河南“21.7”一场特大暴雨水灾，仅直接经济损失就达1200.6亿元，相当于平常年份全国一年的洪灾损失量级了，间接损失还基本没有算入。

(3)风险传递性。现代社会中经济体系运营所形成的产业链、供给链，更为广泛而紧密，远在灾区之外的企业，存在因上游企业受灾停产而无法正常运营的可能性，即为要承受自上游企业传递来的风险。而处于产业链上端受灾严重的企业，短期内若难以恢复生产，也担心下家企业等不及，一旦找了其他的货源，就算自己恢复了生产，产品又卖给谁去呢？所以风险的传递性，对于受灾企业而言，很可能因之陷入雪上加霜的困境。应对风险的传递性，需要引入保险机制，构建更具韧性的经营模式。

3.3 变化环境下的洪涝风险辨识从郑州“7.20”典型案例的分析与反思可见，对变化环境下的洪涝灾害要做到有备无患，防范未然，增强风险辨识与评价能力，是非常重要的基础建设。

在风险辨识中，一方面要考虑异常天气形势下，暴雨量与雨强可能大大超出既往的实测记录；另一方面也要考虑人类活动对微地形的改变，可能显著放大洪水的危害性。为此，必须增强识别不同洪灾类型及其高风险区的能力，尤其是对可能造成群死群伤的高风险点，要做到心中有数。对于变化环境下超记录暴雨可能形成的洪涝高风险区，难以基于经验和概率统计的方法进行风险辨识。但借助新技术的发展，目前采用遥感与无人机技术可快速测得微地形的变化，运用水文学与水力学相结合的数值仿真技术，按最大可能与最不利条件设定初始条件和边界条件，基于模拟的暴雨洪涝过程进行情景分析，可识别出水深与流速的高风险区，为进一步判别区内可能的受灾对象及其脆弱性和关联性，提供必要的依据[30-33]。

风险辨识中另一项重要工作，是对风险特性的识别。对于洪水风险，表3给出了若干风险特性的分类方法，可供参照[34]。目前国内外开展的风险普查与评估工作中，许多是着眼于不同层次的行政区域，从孕灾环境、致灾因子、承灾体或从致灾因子、暴露度、脆弱性等方面构建评价的指标体系，设定各个指标的权重与综合风险等级划分的阈值。但由于评价数据可获取性、完备性与可靠性的局限，所选取的可用指标很难满足风险辨识需求，所得成果的实用价值也有限。在变化环境下极端暴雨洪涝情景分析的基础上，通过对特定区域、洪水类型与承灾对象的洪水风险特性进行分类识别，可以更加明了如何有针对性地采取风险防范和应急处置措施，有利于编制更具可操作性的防汛应急预案和应急演练方案，提升风险管理与应急管理的决策科学化水平。

表3 洪水风险特性的基本分类

例如对于发生爆炸事故的登封电厂集团铝合金有限公司，在建厂选址、规划、设计过程中，通过洪水风险辨识与评价，完全可以预见到沿河岸厂区中的电解槽，一旦洪水涌入高温熔融铝液会发生爆炸，对这种消极的、长期的、不可承受的、内部固有的风险，就必须要采取回避高风险区或建高标准防洪墙的措施，全力避免恶性爆炸事故的发生。

再如郭家咀水库，溢洪道中的临时施工便道有降低道路建设成本与保证施工工期的积极意义，是短期的、有可控措施实时消除的风险，因此完全可以通过强化应急预案和实施能力来有效应对。

3.4 洪涝灾害临近时的危险感知危险感知能力，是当极端洪涝事件发生的前兆信息逐步显现出来时，能否及时捕捉、分析研判，结合已有风险辨识的成果，评估危险的类别、等级与紧迫性，判断可能威胁的范围和对象。危险感知与风险辨识是不同的概念。例如研判的结果是即将发生的暴雨洪涝相当于多少年一遇，此时“重现期”并非表示风险的概率，而是危险的等级或规模。这时要考虑的不是事件发生可能性的大小，而是直接根据预警等级及危险性研判，启动相应级别的应急预案，采取有针对性的处置措施。因此，为了增强危险感知的能力，一方面必须改进气象与水文等专业部门的监测、预报、预警系统，明确分级预警信息发布的范围、对象及有效送达方式；各相关部门与生命线运营系统都要熟悉不同等级危险临近的前兆特征，加强对多源监测、感应信息进行快速、综合研判能力的培训与演练，明了针对不同等级的危险，适时适度投入应急资源、采取及时有效的应急处置措施。另一方面，基层社区与社会公众也都需要具备危险感知的常识，以利于有效采取规避危险、自保互救的行动。

郑州“7.20”特大暴雨期间，气象部门确实连发了9次红色预警，但均表示未来3小时降雨≥100 mm，其中，20日16∶00极端1小时超200 mm暴雨峰值即将落地时发的第5次预警，表述上也无任何区别，公众难以从中感受到危险临近的紧迫性与严重性，反而可能因为前4次预警均无大碍而疏于警觉。如果能够根据特大暴雨临近的前兆信息作出更细致的分析，给出更细化的预报，预警发布时至少能加上前期的累计雨量，也能起到更好的警示作用。特大暴雨落地到成灾，还有一个滞后的时间。即使技术上预报极端暴雨有困难，20日16∶00—17∶00之间已经实测到了破纪录的特大暴雨，地铁一线调度人员也未能实时获得这一危急信息，意识不到危机的严重性，失去了采取有效应急措施的宝贵时机。事实上，郑州“7.20”特大暴雨灾害中，既有危险信息不明，应急反应迟钝的问题；也有危险等级判断不清，应急反应过度，局部过量占用应急资源，反而影响整体抢险救灾的情况。

4 新时期城市洪水韧性提升的客观需求与可行途径

河南“21.7”特大暴雨水灾让人们更清醒地认识到经济社会发展新时期韧性城市建设的迫切需求。面对受淹难以避免的极端暴雨洪涝灾害，如何制定与基本国情相适宜的韧性提升策略，是值得深入探讨的问题。

4.1 韧性城市建设基本概念的再认识为了应对气候变化背景下极端重大灾害事件对经济社会平稳、可持续发展的冲击性影响，21世纪以来，国际社会日趋重视如何针对暴露于危险中的系统、社区或社会，提升其及时有效抗御、规避、承受、适应、分担巨灾打击和从灾难性影响中快速恢复的能力，并将推动韧性城市建设作为提高城市可持续发展能力的重要举措[35-38]。洪涝灾害与地震、台风等灾害的不同之一，在于其有一定的可调控性，但以工程手段调控洪涝的能力总有一定限度，针对承灾体的暴露度与脆弱性，推进适应性和强韧性策略，已成为抑制洪涝风险增长需考虑的重要方面，促使防洪减灾要从减少灾害损失向减轻灾害风险转变。

为阐明洪水韧性的概念，根据文献[36]改绘了一张图，说明单一承灾体或系统在洪水冲击下功能受损，需经过一段时间才能恢复到灾前状态。通过韧性提升，可以降低受损的程度和缩短恢复的时间(图1)。图中大洪水事件发生的时间是系统已经进入平稳运行阶段之后，而恢复也只需要达到灾前水平即可。然而，从河南“21.7”特大暴雨水灾的情况来看，受灾的各大城市尚在快速城镇化的进程之中，“先地上、后地下”“重面子、轻里子”现象普遍存在，基础设施建设起点更低，且处于明显滞后状态，补短板的压力很大。郑州市“7.20”期间仅在建项目的基坑蓄滞雨洪多达近3000万m3，就体现了这一特征，因此，洪水发生前系统的状态应如图1中点划线①所示。此外，大灾之后，人们不仅希望快速恢复重建，而且希望系统能够达到满足经济社会发展需求的更高、更安全的水平，如图1中点划线②所示，以免下次暴雨来临，又会重蹈覆辙。这种在快速发展进程中的韧性提升需求，不是仅仅为了应对未来气候变化带来的潜在风险，而是要在现实中统筹好发展与安全。“只求发展不顾安全”或“为确保安全而阻碍发展”的极端模式，最终都会付出得不偿失的代价。在两个极端间谋求均衡点，是城市韧性提升亟待解决的问题。

图1 单一承灾体/系统的洪水韧性示意图(根据文献[36]改绘)

4.2 防洪治涝体系在韧性提升中的突出定位防洪治涝体系包括了防洪排涝工程体系，以及为了科学调度运用好防洪工程体系而建立的暴雨洪涝监测、预报、预警和调度决策支持系统。该体系是流域/区域防洪减灾能力的重要体现，同时也是特大暴雨洪涝之中，首当其冲的承灾体。在特大暴雨洪涝中，一旦出现决堤溃坝、排涝系统瘫痪等直接或间接的失事或失效事件，都可能造成严重甚至加倍放大的灾难。我国每年水毁工程修复都是紧迫而艰巨的任务。如何提升防洪治涝工程体系的韧性，不仅关系到工程自身的度汛安全，也关系到能否避免防洪保护区陷入毁灭性的灾难之中。

水库、堤防、水闸、泵站等水利工程的隐患排查与除险加固，无疑是提升系统韧性的关键性措施之一。郑州“7.20”特大暴雨之前，7月18日内蒙古刚发生了永安、新发两座水库相继溃决的事故，“7.20”期间郑州143座水库中又有59%的水库出现不同程度险情，加剧了防汛工作的紧张和被动。目前全国加大力度推动水库除险加固工作，形成值得信赖的滞洪削峰能力，尽可能降低城市河段行洪与排涝的矛盾，为排除城市内涝创造更好的条件，无疑是韧性提升的重点。对于堤防，1998年长江大洪水之后，国家全面推进了干堤加固工程，在2020年的长江大水中，堤防险情显著减少。然而对于大量的中小河流，全面加高堤防并不现实，在农村青壮劳力大量外出务工的情况下，堤防常年维护及汛期查险、排险、抢险的能力也明显不足。在堤防全面加高无望的情况下，通过风险评估与方案比选，在适宜点上局部降低堤防，辅以护面、消能以确保溢而不溃，溢流破坏力比溃堤洪水大为减轻，加之面上保护重点、分散风险的措施，也不失为一种增强韧性的策略。

特大洪水发生期间，防洪工程体系查险、排险、抢险是避免工程失事的重要环节。许多险情，只要做到早发现、早诊断，处置方案合理，实施力量到位，都有可能及时消除。不同类型的工程险情可能导致不同等级的危险，对险情类型、危险等级与发展趋势的研判，是专业性很强的工作。郑州“7.20”特大暴雨期间，一些水库出现不同程度险情，绝大多数是可以抢护的，一有险情就按溃坝处置，紧急泄洪清库弊大于利。提升应急调度决策科学化水平也是韧性提升中亟需解决的问题。

4.3 生命线工程体系韧性提升的关注要点供电、供气、供油、交通、通讯、互联网络等生命线系统是现代社会正常运营的基本依托。郑州“7.20”特大暴雨中，各类生命线系统几近瘫痪，大大加重了城市洪涝灾害的损失与恶劣影响，也令人们感受到了恢复重建的艰难。在极端特大灾害中如何保障生命线系统的安全，如何快速修复受损的系统，是城市韧性提升要解决的重大问题。

任何一类生命线系统都会由一系列相互关联的子系统所构成，系统之间也存在相互关联的紧密关系，任何系统在关键性脆弱点上局部受损，若不能及时修复，都有可能在系统内部和系统之间产生灾难性的连锁反应，进而危及到城市功能的正常发挥和居民的生活。因此，生命线系统的风险评估中最为关注的三要素是受威胁部位、其脆弱性及受损后可能产生的后果[26]。生命线系统洪水韧性提升的措施，一是通过现有防洪排涝工程设防能力的评估，分析最大可能与最不利的洪涝情景，针对生命线系统最怕淹怕冲的脆弱点与薄弱环节，专门采取局部的防护或强化措施；二是针对极端事件有针对性地编制好应急预案，做好预案实施的物质准备和人员培训，提升抗灾抢险的应急处置能力；三是通过内部或外部力量的迅速调集和系统间的协调运作，尽最大可能缩短系统恢复运行的时间；四是针对生命线系统瘫痪后在安全、健康、经济、心理及政府公信力等方面可能产生的灾难性后果与恶劣影响进行评估，通过政府部门间的协作及企业和社会力量的动员，积极采取替代、补救、沟通、化解等各类措施，尽快斩断、消除连锁反应，抑制次生、衍生灾害损失的急剧增长。

生命线系统的韧性提升，必然会增加系统建设与运维的成本。采购低价的部件和安全保护设施，质量可能无以保障，降低灾害环境下系统的安全可靠性。生命线系统的建设与运行管理单位为了分担巨灾风险，需要为生命线系统购买保险。如果保险公司对生产安全防护设施的企业产品进行质量论证，生命线系统运营企业采用经过质量论证的产品就可能少交保费，而保险公司因为降低了赔付的概率，也有利可图。这就可能在三者之间形成良性的互动机制。所以生命线系统的韧性提升，不仅是技术和监管问题，也需要全方位良性互动的机制设计。

4.4 灾后重建是韧性提升的重要机遇期在灾后重建中，人们普遍希望大幅提高防洪排涝工程的建设标准。我国防洪治涝工程体系规划设计的标准，与保护区政治经济地位的重要性、常住人口及经济规模等相关联。在快速城镇化的进程中，随着建成区面积的扩张，防洪排涝标准也随之提高，但现实中大多属于滞后的状态。因此灾后重建是促进防洪治涝体系达标建设的重要机遇。

2013年台风“菲特”重创余姚，主城区水淹7天，直接经济损失227.7亿元。痛定思痛，浙江省提出“加大东泄、扩大北排、增加强排、城区包围”的治理思路，采取低围、中疏、南蓄、东泄、西排、北排的系统治理手段，加快推进姚江流域防洪排涝综合治理工程，提出实施余姚城区堤防加固、姚江上游西排、四明湖水库下游河道整治、姚江二通道、余姚市扩大北排、姚江上游西分以及奉化江流域新建葛岙中型水库等“6+1”工程。2021年台风“烟花”登陆前，浙江全省水库、河网尽最大可能加大预泄力度。余姚城南“一大四中”水库虽然只有防洪库容3500万m3，但通过预泄，水库拦蓄洪水达9300万m3，为减轻流域和城区防洪压力起到关键作用。由于加大流域河网预泄，河网共蓄水2.8亿m3，远超同期外排水量。与2013年的菲特台风相比，“烟花”台风的雨量更大，余姚站水位更高，但主城区没有进水，直接经济损失23.2亿元，仅为2013年的零头[39]。

郑州贾鲁河是主城区暴雨内涝外排的唯一通道。“7.20”特大暴雨表明，尽力避免山区洪水与城区雨洪遭遇是关键，而继续扩大城区河道的行洪排涝能力，与中牟以下20年一遇标准治理河段的矛盾将更加尖锐。为此有专家着眼流域，提出以“上拦、中蓄、北排、下泄、西截、东分”的整体解决方案，来构建“流域+城市”韧性防洪排涝体系，为进一步论证提供了很好的思路[40]。

以传统筑堤、建闸、修泵站的方式不断扩大防洪保护区、提高防洪排涝标准，在许多地方至今仍是迫切需求，然而由此也引起了“堤高水涨、水涨堤高”“因洪致涝、因涝成洪”，超标洪水风险增大的问题，区域之间、人与自然之间基于洪水的利害冲突更为加剧。在我国的国情下，总有一些土地是小水归人，大水要归水的。2021年长江中下游大洪水中，鄱阳湖流域、巢湖流域都大规模采取了主动进洪的措施，即说明了此点[41]。我国政府近年来对城市内涝治理亦已明确提出要因地制宜形成“源头减排、管网排放、蓄排并举、超标应急”的城市排水防涝工程体系，排水防涝能力应与建设海绵城市、韧性城市要求更加匹配。为此，防洪治涝工程体系的韧性提升，需要以流域为单元做好综合治水的统筹规划，以灰、绿、蓝结合的手段，构建标准适度、布局合理、维护良好、调度运用科学的体系，大力增强滞洪削峰、减势消能、溢而不溃、蓄排有序的功能[12，42-43]。

5 结论

(1)在全球气候变暖趋势下，极端天气事件发生的可能性与不确定性均在增加，必须增强风险防范意识，做到未雨绸缪，有备无患。(2)我国仍处于快速城镇化的发展阶段，变化环境下洪涝风险的增长不仅要考虑自然成因，而且要高度警惕人为增大的风险。(3)河南“21.7”特大暴雨水灾造成的严重人员伤亡和财产损失，突显出大城市遭受极端暴雨后洪涝灾害“连锁性、突变性和传递性”的新特点，城市洪涝风险变得更为严峻而复杂，并对现代化防洪安全保障体系的构建提出了更高的要求。(4)风险管理与应急管理，是现代化防灾减灾体系中相辅相成的两条主线。在发展不均衡、不充分的现实条件下，健全的灾害管理体制与应急运作机制要为统筹发展与安全保驾护航。(5)提升城乡暴雨洪涝防范能力，需以流域为单元做好综合治水的统筹规划。应对超出设防标准的特大暴雨洪涝，韧性城市只有建成不怕淹的城市，才有利于实现人水和谐与可持续发展的目标。