我国沿海地区城市洪（潮）涝成因及应对策略——以深圳市为例

徐宗学 陈 浩 黄亦轩 陈文龙

（1.北京师范大学水科学研究院，北京 100875；2.城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室，北京 100875；3.珠江水利委员会珠江水利科学研究院，广州 510610）

0 引 言

随着城市化快速发展，全球气候发生剧烈变化，使得自然水循环过程和水文气象要素发生重大改变，极端气候事件增多增强，城市“热岛效应”和“雨岛效应”等问题更加凸显，从而导致城市洪涝发生的范围及造成的损失不断扩大。

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告指出，与工业化之前1850—1990 年的平均气温相比，2011—2020 年的平均气温升高了1.09 ℃。在1901—2018 年的100 多年间，全球海平面上升了0.2 m，其上升速率比过去3 000 年中的任何一个世纪都要快。气候变化对自然系统的影响是最强、最全面的，将会使极端事件（极端降水、台风、极高海平面、高温等）的发生频率和强度不断提升，导致城市洪涝灾害加剧。联合国人居署统计发布的《2022 年世界城市报告：展望未来》指出，全球城市化将在未来30 年内持续增加，2021 年全球城市化率为56%，预计到2050年将会上升至68%。我国的城市化率增长也极为迅速。在改革开放之初的1978 年，我国城市化率仅有17.92%，国家统计局数据显示2022 年我国城市化率已经上升至65.22%。《中国城市竞争力第19 次报告》指出，我国城市化率将会在未来15 年提升到75%左右。城市化的快速发展使得城市区域的产汇流特性发生变化，产流速度加快、产流量增加、汇流时间缩短，使得洪峰流量增大，峰现时间提前。同时，人口和财富的高度集中，使得城市地区在遭遇洪涝灾害时变得更加敏感和脆弱，城市地区洪涝灾害造成的损失急剧增大。

沿海地区受海洋气候和港口贸易的影响，一般都是生态环境优美、气候适宜人类居住且经济高度发展的地区。独特的地理位置和气候条件，使得沿海地区城市洪（潮）涝的发生不仅与降水、地形和排水管网密度等因素密切相关，而且受到潮位变化的剧烈影响，极易遭受台风侵袭，形成台风、暴雨和高潮位“三碰头”或台风、暴雨、洪水和高潮位“四碰头”的复合城市洪（潮）涝灾害。同时，沿海地区城市人口密度高且经济繁荣，使得城市洪（潮）涝灾害的危险性更加突出，承灾体的暴露性、敏感性和脆弱性更加明显。

深圳市是我国城镇化率最高、经济最发达、人口最密集的沿海城市之一。随着全球气候变化和城市化的快速发展，深圳市洪（潮）涝灾害频发，严重影响城市的公共安全，制约经济社会的可持续健康发展。因此，深入分析和探讨深圳市洪（潮）涝灾害成因及应对策略，对于深圳市乃至沿海地区城市防洪（潮）减灾工程体系建设与城市洪（潮）涝风险管理至关重要。

1 典型城市洪（潮）涝灾害

深圳市受地理位置和地形地貌特征的影响，在4—10 月频繁发生暴雨、风暴潮或二者遭遇事件，导致严重的城市洪（潮）涝灾害。如2008 年6 月13—18 日，深圳市受强雷雨云团影响，全市整体降雨量200 mm 以上，局部日降雨量更是超过600 mm，全市发生内涝和水浸的区域高达1 000多处，造成8人死亡、4人失踪，直接经济损失12亿元。2018年8月29日至9月1日，深圳市普降大到暴雨，全市平均降雨量312.9 mm，有70% 的地区累计降雨量达250 mm，16%的地区超过400 mm，其间全市最大1 h 累计降雨量112.4 mm（坪山区田头站），达100年一遇；最大24 h累计降雨量417.2 mm（龙岗区布吉站），超过50 年一遇，创1952 年后8 月全市最大24 h 降雨量纪录。暴雨造成全市10 个区共219 处内涝积水点，发生局部河堤坍塌10 起，大小山体滑坡37起，围墙倒塌3起。全市98余处道路积水，约61个片区（社区或工业区）内涝，18条河道局部河段河水漫堤。2019 年4 月11 日，受冷暖气流交汇影响，深圳市罗湖区、福田区发生短时极端强降雨，造成11 人死亡。2023 年9 月7 日，深圳市普降“强度超强、持续时间超长、强降雨范围超广”的极端特大暴雨，最大2 h、3 h、6 h、12 h、24 h、48 h、72 h 降雨量均打破深圳市1952 年有气象记录以来的历史极值，导致深圳罗湖区、龙岗区出现严重内涝。

2 城市洪（潮）涝成因分析

根据城市水文循环过程，综合考虑致灾因子、孕灾环境和承灾体等，沿海地区城市洪（潮）涝成因概括为“先天不足—后天变化”两个方面。“先天不足”主要是指地理条件，“后天变化”是指气候变化引起的极端降雨、潮位和热带气旋等的变化及城市化发展导致的下垫面和产汇流特征变化等。

2.1 先天不足

深圳市位于珠江口东岸，东临大亚湾和大鹏湾，西濒珠江口和伶仃洋，属南亚热带季风气候，雨量充沛，多年平均降雨量1 925 mm。地势东南高、西北低，东南部大鹏半岛主要为低山，中部和西北部主要为丘陵，间有低山突起和平缓的台地，西南部主要为滨海冲积平原，极易遭受热带气旋的侵袭，平均每年发生6.47次。受地形影响，深圳市平均年暴雨（日降雨量≥50 mm）日数空间分布呈东多西少，中南部的盐田区和罗湖区年暴雨日数最多，达到9.6 d；东部的大鹏区和坪山区、中部的龙岗区为8～9 d；中西部的龙华区、福田区和光明区为7 d；西南部的南山区为6.7 d，宝安区最少为5.8 d，如图1 所示。境内河流众多，流域面积大于1 km2的河流共有310 条，但流域面积大于100 km2的河流仅有5 条，大多数发源于境内的独山和丘陵，河流短小，山高坡陡，汛期洪水陡涨陡落，河流中下游两岸是洪涝灾害多发区。深圳市独特的地理位置和地貌特征使其在汛期极易形成复合洪（潮）涝灾害。

图1 深圳市2007—2015年平均年暴雨日数空间分布

2.2 后天变化

2.2.1 气候变化

气候变化引起极端降雨、潮位和热带气旋等致灾因子发生变化，对沿海地区城市洪（潮）涝产生严重影响。IPCC第六次评估报告指出，气候变化造成的负面影响和风险日趋显著，以风暴潮、海洋巨浪和潮汐洪水为主要特征的极端海平面事件叠加强降雨造成的复合型洪涝事件加剧。

降雨是沿海地区城市洪（潮）涝系统的关键水源输入，特别是短时强降雨事件对于城市洪（潮）涝的影响至关重要。气候变化对深圳市降雨的影响如图2 所示。1961—2018 年，深圳市最大日降雨量（图2（a））呈降低趋势，多年平均值为169.9 mm，平均每10 a降低4.6 mm。最大1 h降雨量（图2（b））呈显著增加趋势，多年平均值为49.6 mm，接近我国规定的日暴雨量标准，平均每10 a 增加2 mm。短时强降雨（小时降雨量＞20 mm）强度（图2（c））呈不显著增加趋势，多年平均值为29.5 mm/h，平均每10 a增加0.2 mm/h。短时强降雨频次（图2（d））呈增多趋势，多年平均值为13.1 次，平均每10 a 增加0.5 次。随着气候态的推移，短时强降雨强度（图2（e））和频次（图2（f））均呈明显增加趋势。总体来说，深圳市的最大日降雨量呈降低趋势，但最大1 h降雨量、短时强降雨强度和频次均呈增加趋势，城市洪（潮）涝发生概率增加。

图2 深圳市降雨指标变化

沿海地区城市洪（潮）涝的发生同样受潮位变化的剧烈影响。特别是当极端降雨与天文大潮或风暴潮遭遇时，城市内河道的洪水受到河口海洋高潮位顶托影响，使得河道水位升高，城市管网的排水不畅甚至出现倒灌现象，导致严重的城市洪（潮）涝灾害。深圳市潮位变化如图3所示。深圳市年平均高潮位与低潮位随时间变化呈线性增加趋势；平均高潮位每年增加约3.2 mm，低潮位每年增加约3.7 mm，年平均低潮位的增加速度大于年平均高潮位，从而导致深圳湾的潮差减小，加剧城市洪（潮）涝灾害风险。

图3 深圳市潮位变化

热带气旋是导致沿海地区风暴潮发生的直接原因，其携带的大量水汽也会导致极端降雨的发生，引发沿海地区风暴潮叠加极端降雨的复合城市洪（潮）涝灾害。1987—2019 年深圳市共计遭受热带气旋侵袭220 次，平均每年经历6.47 次，其中2005 年遭受热带气旋侵袭的次数最多，达到13次。深圳市年平均遭受热带气旋侵袭的次数呈下降趋势；热带低压、台风和强台风等热带气旋的年平均发生频次呈降低趋势。热带风暴、强热带风暴和超强台风等热带气旋的年平均发生频次呈增加趋势，特别是如1822号超强台风“山竹”最大风速超过51 m/s，受其影响引发的城市洪（潮）涝灾害所带来的破坏性更为严重，威胁沿海地区的经济社会可持续发展。

2.2.2 城市化发展

经过几十年的城市快速发展，深圳市的下垫面发生巨大变化。1980—2018年，深圳市土地利用类型以城镇、村落占地面积增加，森林、草地、耕地和水域等面积逐年减少的变化特征为主。其中，城镇面积变化最大，由280.2 km2增加到1 010.7 km2，在2018 年已经达到全区面积的50%；耕地面积减少最多，减少380.1 km2，2018 年占地面积比例小于10%；森林、草地等绿地占地面积减少321.9 km2；水域面积变化较小，1990 年前呈增长趋势，2000 年之后面积日益减少，如图4所示。

图4 深圳市土地利用类型变化

随着城市化快速发展，原本糙率较大且能够透水的耕地、草地和林地等被改造为糙率相对较小且不透水或者下渗率很低的人造地表；原有的水塘、鱼塘、湖泊和湿地等蓄水和滞洪区域被填平；天然的河道或者明渠由于城市发展被迫阻断或者改为暗涵等，使得城市的产汇流特征与自然流域相比发生了巨大的变化；此外，城市不透水面积的迅速扩张，城市“热岛”“雨岛”效应凸显，使得城市区域的降雨发生变化，从而导致沿海地区城市洪（潮）涝灾害的加剧。

2.2.3 产汇流变化

降雨和下垫面的变化必然导致流域内产汇流的变化。深圳市径流系数与不透水率之间存在显著的线性正相关关系；随雨强增大，在相同的不透水率变化情况下，径流系数的变化越小，即曲线越平坦，如图5所示。此外，城市化的发展改变了深圳市的汇流路径，使得城市地表水流的汇流和滞后时间缩短，城市及其下游的洪水过程线变高、变尖，峰现时间提前，最大洪峰流量和洪量增大。

图5 深圳市径流系数与不透水率的响应关系

此外，城市规划建设考虑不全面、雨洪调蓄能力不足、排水格局变化和设计标准偏低等也会导致沿海地区城市洪（潮）涝灾害风险增加。

3 沿海地区城市洪（潮）涝应对策略

3.1 提高城市防洪（潮）和排涝能力

沿海地区的地理位置和地形条件，先天决定了其极易发生洪（潮）涝灾害事件。深圳市罗湖区、宝安区沿海区域地势低洼，每逢暴雨极易形成城市内涝。深圳市沿海区域不仅受地势条件的影响，排水管网和排涝泵站无法满足排涝需求、深圳河泄洪能力不足同样对其产生重大影响。因此，通过在低洼地区修建排涝泵站，增加排水管网密度，提高排水管网设计标准、河道防洪标准和海岸防潮标准，疏浚河道、暗涵复明提升河道泄洪能力等措施，提高沿海地区城市防洪（潮）和排涝能力，才能从根本上降低洪（潮）涝灾害损失。

3.2 合理制定防洪、治涝、排水标准

我国防洪标准和排水标准的制定分属水务和市政两个部门，在设计标准取值方面相互独立，差异较大。流域内大江大河防洪标准与城市河湖防洪标准的制定虽同属水利（务）部门，但由于地形条件、气候条件、社会经济条件等不同，标准的制定也基本是分离的，而流域内大江大河防洪标准、城市河湖防洪标准、城市治涝标准和城市管网排水标准是相互联系、相互影响的。在城市暴雨洪涝期间，城市内涝水通过排水系统收集、输送，当城市河道水位较低时，涝水通过排水系统直接进入河道，或者通过排水系统进入泵站再排入河道；当城市河道水位较高时，涝水主要通过泵站抽排至河道。城市河道除承接城市排水系统和除涝系统来水外，主要承接城市上游来水，并最终排入下游江河系统。因此，科学合理地制定流域内大江大河防洪标准、城市河湖防洪标准、城市治涝标准和城市管网排水标准，整体规划、布局，使之相互协调、衔接，做到“物尽其用，各行其是”，整体协同降低城市洪涝灾害。

3.3 科学规划城市发展，提升城市调蓄能力

我国城市化快速发展，城市总体规划对洪涝灾害重视不足且缺乏人与自然和谐相处的空间布局，间接加剧城市洪涝灾害。因此，在制定城市总体发展规划时，要充分考虑生态化韧性发展理念，严格控制新城区的开发强度，老城区更新过程中要增绿留白，减少城市径流量并增加汇流迟滞时间，提高城市的调蓄能力。

3.4 充分考虑地下空间的竖向设计

随着人口向城市聚集，城市地表空间已经无法满足社会、经济和交通等的发展需要，地下商场、地铁、车库等建设已是大势所趋。在城市发生洪（潮）涝灾害时，地下空间往往是最易导致人员伤亡和重大经济损失的区域。2007年7 月18 日，济南市遭遇特大暴雨洪涝灾害，市中心银座地下商场被淹，导致多人死亡；2020 年5 月22 日，受暴雨影响，广州市地铁官湖车辆段地面积水严重，雨水倒灌进隧道导致无法出车，13号线暂停运营；2021年7月20日，郑州市遭遇特大暴雨洪涝灾害，地铁5号线遭遇涝水灌入，造成14 人死亡，京广快速路北隧道发生淹水倒灌，造成6 人死亡；2023年9月7日，深圳市受极端特大暴雨影响，地铁16号线黄阁坑站被淹，奥林华府等小区地下车库进水。考虑到地下空间的快速发展和洪（潮）涝灾害事件发生时的易淹、易损等特性，在规划设计时，要充分研究出入口的竖向高度，同时应设置应急防洪挡板、沙袋等，保障地下空间的安全。

3.5 全面加强流域统一管理

沿海地区城市洪（潮）涝灾害的防治是一项复杂的系统工程，应从全流域角度出发，左右岸统筹，上下游兼顾，加强流域统一管理。加强流域上中游土地利用管理和水土保持工作，增加水源涵养功能，控制水土流失，降低江河湖库的泥沙淤积，增加湿地、湖泊的蓄滞洪能力，降低中下游区域的洪峰流量，延迟峰现时间，减小城市洪涝灾害；提高上中游水利工程调蓄洪水能力，严格中下游蓄滞洪区利用，调整区域经济发展模式，保证蓄滞洪容积，实现洪水“分得进、蓄得住、退得出”；加强中下游城市防洪（潮）规划及监测预警能力，提高降雨预报精度，完善监测预警系统，加强对城市易涝点、易积水点等的信息监测，提高洪涝实时监测预警水平；同时，加强城市洪（潮）涝应急管理水平，构建精细化城市洪涝模型，增强公众洪涝灾害防御意识，提升沿海地区城市洪（潮）涝灾害应对能力。

4 结 语

本文根据城市水文循环过程，综合考虑致灾因子、孕灾环境和承灾体等，将沿海地区城市洪（潮）涝成因概括为“先天不足—后天变化”两个方面，并以深圳市为例进行了深入分析。深圳市地理位置和地势特征，先天决定其极易发生洪（潮）涝灾害；气候变化引起的降雨、潮位和热带气旋等的变化，城市化发展导致的下垫面特征变化，气候变化和城市化共同作用导致的产汇流变化等是导致深圳市洪（潮）涝频繁发生的主要原因。针对沿海地区城市洪（潮）涝问题，从提高防洪（潮）和排涝能力，协调防洪、治涝、排水标准，科学规划城市发展，充分考虑地下空间竖向设计，全面加强流域统一管理5个方面提出沿海地区城市洪（潮）涝应对策略，为沿海地区城市防洪（潮）、除涝工程体系建设和城市洪（潮）涝风险管理提供支撑。