德国西部洪灾分析及对城市防洪规划建设的启示

王旭明，赵捷

（1.物资节能中心，北京 100037；2.北京市城市规划设计研究院，北京 100045）

1 引言

在全球气候变化背景下，极端天气导致世界各地自然灾害频发。2021年7月，德国西部的特大洪水灾害导致了大量人员伤亡和财产损失，洪灾严重影响城市平稳运行。在2021年，我国同样经历了“7·12华北暴雨”“7·20河南郑州特大暴雨”等灾害，导致严重的城市内涝和洪水等多灾并发。近年来，我国遭受洪水灾害的频率逐渐增加，“城市看海”问题愈发突出，特大洪灾的频发对城市应对超标洪水的能力提出了新的要求。

德国西部此次重大洪灾事件，涉及多个经济发达、人口众多的城市区域，具有很高的借鉴价值。因此，将此次德国灾情作为案例，从地理位置、水文气象条件、城市建设方式等多角度分析成灾原因，能够为城市洪灾的预防、城市防洪规划以及防洪工程建设提供借鉴，有助于及时改进防洪工作短板，逐步从“被动应对”向“主动预防”的转型。

2 洪灾事件回顾

2.1 受灾情况

2021年7月12至14日，一场持续强降雨席卷了德国西部，莱茵河及其多条支流发生洪水漫溢，引发了山地泥石流等多种地质灾害，此次洪灾的重灾区主要涉及人口最多、经济最发达的北莱茵-威斯特法伦州（简称“北威州”）和莱茵兰-普法尔茨州（简称“莱法州”）。据统计，洪灾导致175人遇难，823人受伤，16.5万户家庭断电断气，数千名居民被迫撤离家园，预计重建资金将达到数十亿欧元[1]。德国气象局将此次洪灾判定为“千年一遇”。

2.2 灾区水文气象条件

德国位于北纬47°～55°、东经5°～15°地区，所有城市都在我国哈尔滨以北，其气候特点可以概括为“风调雨顺，夏季无酷暑，冬季无严寒”。同时，德国河流水系发达，受灾严重的北威州和莱法州大部分地区属于德国重要的水运大动脉——莱茵河流域。受灾地区的海洋性气候特征明显，多年平均降水量500～1 500 mm，虽然雨水充沛但均匀分布于四季，山地相对较多，罕见极端天气。根据长期观测资料记录，历史上德国的洪水问题并不突出。正是由于历史上“温和平顺”的水文气象条件，德国对洪水的防范意识有限，遭遇突发极端降雨时，被打了个措手不及。

3 成灾原因分析

3.1 气候变化，引发了持续性极端强降雨事件

此次洪水主要由持续性强降雨引发，而强降雨的原因是北极显著升温导致了一系列不同气候带的气压显著变化，高低气压团的扰动、冷暖空气的迅速汇集，使得德国西部处于强降雨的漩涡之中。据观测，该次降雨几乎覆盖了德国全境，西部雨量尤为突出（7月12～14日累计降雨量空间分布如图1所示）。位于中德山地中的维伯费尔特附近的暴雨中心1 h最大雨量23.7 mm，24 h最大雨量162 mm，过程总雨量182.4 mm。对于温带海洋性气候的德国，这场降雨已经非常极端。波恩-科隆站的雨量已经打破了该站历史纪录，一天内的降雨量相当于年降雨量的17%，16 000 km2的暴雨范围也是德国气象史上前所未有。在该次暴雨之前，德国西部已连续20多天降雨，累计降雨量达61.1 mm，使土壤达到饱和含水量，而当地防洪设施的设计标准难以应对突发的、超标的极端降雨事件，为洪灾和地质灾害的发生埋下了伏笔。

图1 德国7月12～14日降雨量空间分布图

3.2 应急时间短，“丘陵-平原”地形导致洪水暴涨

受灾地区的地形以丘陵和平原为主。丘陵地带地形崎岖，高差明显，降雨迅速转化为径流，且汇集快、流速大，如无有效的山区洪水控制工程，降雨后很短时间就会形成山洪。山洪出山后，对浅山、平原区河道带来巨大冲击，造成平原河道水位暴涨，导致河道洪水漫溢。以莱法州受灾最严重的阿尔韦勒地区为例，持续降雨后山洪暴发，位于西部浅山区的下游河流阿尔河水位在10 h内暴涨了近4.5 m，水位达到5.75 m，远高于2016年创下的3.71 m水位纪录，平时仅2 m的河宽快速增长至200 m，河道两岸建筑大面积被淹。如此迅速暴涨的洪水，留给处于丘陵、平原地区的城镇的应急响应时间极短，使得紧邻河谷区域的人员撤退时间非常有限，最终导致了人员伤亡。

3.3 水系空间被挤占，建设用地选址于地势低洼的河流滩地

由于德国气候条件优越，洪水问题并不突出，出于降低建设难度和成本的考虑，受灾地区的建设用地并未选择地势较高的山坡，而是选择了地势低洼的河谷滩地，占据了大量河道的行洪空间。因此，在持续强降雨发生后，洪水暴涨漫溢至滩地，冲击了地势较低的建设区。不当的选址方式使得城市建设区位于低洼区域，这些区域在应对洪水时处于劣势地位，积水难以排除，致使城市应对洪灾的能力不足。不仅是在此次发生洪灾的德国，伴随着城市建设用地的扩张，国内外不少城市都存在天然河道被填埋、占据、河道两侧滨水空间丧失等类似问题，这将直接影响城市的防洪排水能力。

3.4 基础设施落后，防灾能力和意识薄弱

此次德国洪灾事件中可以看出，受灾地区的防灾基础设施发展相对滞后，河流行洪空间未经治理和管控，防洪工程和排水管网系统亦不完善，硬件的缺失导致该地区抵御洪灾的能力不足。城市防洪应加强防洪排水设施“硬件”的建设，同时也需要完善应急抢险机制，增强社会及民众防灾能力和意识等“软件”提升。此次德国洪灾事发突然，加之政府及民众的防洪经验并不丰富，接到洪水预警系统消息的村镇、城市、州等地方政府未能足够重视，没有提前做好快速响应准备，而当地居民也习惯了“风调雨顺”的气候，并没有意识到极端天气存在的致命危险，导致了政府及民众无法从容面对洪灾，“软件”的不足也是洪水成灾的重要因素。

4 对城市防洪规划建设的启示

4.1 “科学设计”——深入开展降雨研究，为防洪规划提供科学依据

极端降雨是此次德国洪灾的自然诱因，分析降雨成因、研究降雨规律等水文气象要素，对科学开展防洪工作至关重要。而降雨资料正是城市防洪规划及工程建设工作的重要前提和依据。以北京市为例，目前在城市防洪规划及工程建设中使用的设计降雨数据多来源于在历史降雨资料基础上通过概率统计分析研究编制而成的《北京市水文手册》。该手册首次编制于1975年，最近一次修订是1999年，距今已有20余年。近年来，大气环流规律已发生“突变”，极端天气事件多发，仅仅依据多年前总结出的降雨规律，或许已不足以应对极端降雨引发的洪涝灾害，因此，需考虑结合当前气候变化背景对既有降雨资料开展深入研究和分析，进行适度的修正更新。

此外，还应针对历史发生的极端降雨事件，通过多种分析方法，如 “历史极端暴雨移置”“最大可能降雨分析（Probable Maximum Precipitation，PMP）”“区域气候模型模拟（Regional Climate Model，RCM）”等，从降雨强度、降雨历时、降雨总量、降雨概率、降雨区域等角度，开展区域降雨的高精度集合预报，为城市防洪规划设计提供科学可靠的基础资料。

4.2 “风险识别”——绘制洪水风险图，预判高风险区域

当城市区域遭受极端降雨时，受地形地貌、防洪排水设施建设程度等因素的影响，不同区域的洪水风险并不一致，防洪规划阶段应做好风险识别和预判。规划中需要辨识山前、地下空间、生命线工程薄弱点等高风险区域，采取必要的防范措施，做好灾害的快速应急修复预案，同时需要科学预设不同降雨情景，基于大尺度的水文-水力学模型，在市域层面开展洪水淹没模拟，分析淹没区域、淹没水深、淹没时长，绘制洪水风险图，明确高风险区域。结合保护对象的重要性，要有针对性地开展防洪建设，汛前做好应急准备，根据风险预判结果合理制定应急响应机制，以便灾害发生时快速应对。

4.3 “空间预留”——划定地表水体蓝线，为水系预留空间

德国西部洪灾的重要成因之一是建设用地占据了河道的行洪空间，造成了“人水争地”的局面。在国土空间规划的编制和实施过程中，应开展科学分析，合理绘制规划蓝线，落实水域用地的管控要求，科学管理城乡建设，保证雨洪行泄、蓄滞空间充足。其中，水体蓝线是规划中确定的江、河、湖、库、渠和湿地等地表水体保护和控制的地域界线，是保护水域空间的重要依据。因此，防洪规划需要支撑各层级国土空间规划，明确水域空间布局，处理好水域空间用地与其他用地的关系，重视地表水体蓝线的划定和管控，逐步建成具有“减势消能、滞洪削峰”能力的城市“海绵”，为应对洪水预留空间[2]。

4.4 “韧性重建”——打造韧性城市，提升超标洪水应对能力

极端降雨导致城市洪灾频发，极端自然灾害对城市的“韧性”提出了更高的要求。在防洪规划中要具有“韧性”思维，支撑“韧性城市”的建设。“韧性城市”是指经历洪水、地震等灾难和突发事件后，能承受冲击、快速重组、恢复保持正常运行，具有反思力大、随机反应能力强、稳健冗余、灵活包容等特点的城市。要提高城市韧性，除了增强防洪基础设施体系抵抗外部冲击的能力外，还应重视暴雨监测和预警、淹没积水信息及时公开等非工程措施，持续不断加强公众对于洪涝灾害的重视和应对能力，以灵活快速地应对洪灾，减小超标洪水导致的灾害损失[3]。

5 结语

历史灾害是防灾工作最好的教科书。此次德国西部的洪水灾害对城市防洪工作具有重要借鉴价值。面对极端降雨事件引发的洪灾，可以看到德国西部城市防洪工作在应对极端天气、应急响应速度、水系空间管控、基础设施建设等方面尚存改进空间。因此，本文从“科学设计、风险识别、空间预留、韧性重建”4个角度展开探讨，得出了深入开展降雨规律研究、绘制洪水风险图明确高风险区域、科学开展水系空间管控、建设“韧性城市”4个方面的启示，以期为城市防洪规划建设工作提供借鉴。