上海市防御风暴潮洪“四碰头”极端灾害对策思考

万 晖

（上海市水旱灾害防御技术中心，上海 200050）

上海市濒江临海，地处长江入海口和太湖流域最下游，地势低平、河网密布，位于太平洋季风区，属于亚热带季风气候，由于处在冷暖气候过渡带、中纬度过渡带和海陆过渡带，受冷暖空气的交替作用十分明显，天气情况比较复杂，灾害性天气时有发生，尤其是在汛期，几乎每年都会不同程度遭受台风、暴雨、高潮、洪水多种自然灾害的袭击。特殊的地理环境与气候特征，使得上海市易受灾、易成灾。

近年来，全球极端气象水文突发性灾害事件频发。上海市降雨特性和防汛形势也发生新的变化，与以往发生的台风、暴雨、高潮、洪水及损害防汛设施等单一或叠加灾害不同，以1323 号台风“菲特”和2106 号台风“烟花”为代表的风暴潮洪“四碰头”的极端灾害给上海市造成了较大的防御压力。

1 上海市“多碰头”极端灾害现状分析

1.1“多碰头”极端灾害现状

历年来上海市出现风暴潮洪“四碰头”的概率较低，较多的是风暴潮“三碰头”，也有暴潮洪“三碰头”。

据相关气象资料记载，上海市发生台风、暴雨、高潮、区域性洪水“四碰头”的情况近10年发生过2次。①2013年台风“菲特”期间。台风“菲特”在福建福鼎市登陆（强台风级），10 月7—8 日上海市首次出现了台风、暴雨、天文高潮和上游洪水“四碰头”的严峻局面。全市普降大暴雨到特大暴雨，最大24 h 降雨量332 mm；黄浦江上游米市渡站潮位10 月6—11 日超警戒12 次，并创下4.61 m 的历史第2 高潮位。②2021年台风“烟花”期间。台风“烟花”先后在浙江舟山市、嘉兴平湖市2次登陆。7月23—28日，上海市出现大到暴雨，局部大暴雨，平均降雨量286.1 mm。恰逢天文大潮，上海市沿江沿海及黄浦江上游支流水位代表站全部超警戒，杭州湾代表站出现历史第2 高潮位，7 月26 日凌晨黄埔公园站最高潮位5.49 m（居历史第3 位）；太湖出现2021 年第1 号洪水，黄浦江上游米市渡站最高潮位4.79 m（创历史新高），形成风暴潮洪“四碰头”。

1.2 研究现状

1949 年起，我国对洪水、台风、高潮、暴雨等方面做了诸多的总结和研究。洪水防御方面，20 世纪50 年代针对长江、黄河为代表的洪水防御做了大量的研究，主要集中在工程防御、水文特征分析等方面。台风防御方面，研究工作起步较晚，20 世纪50 年代主要集中于台风的降水特征、路径分析及台风期间的雷电防御知识等内容，至1963年才对浙江温州地区的台风灾害防御进行研究，而后相关的研究成果逐步增多。暴雨防御方面，研究起步较早，20世纪50年代起已逐步出现关于暴雨的径流与渗透的研究，20世纪80年代末90年代初关于暴雨的风险灾害及防御对策研究逐步增多，至2000年该项研究成果已相对精细化和精准化。潮汐灾害防御方面，研究起步较晚，20世纪90年代初陆续出现关于东南沿海潮汐灾害的研究，2000年以后关于风暴潮造成的灾害、风险评估等研究工作逐步成为热点。尽管关于4种自然灾害的研究起始时间不同，但经过不断研究，目前国家、省（自治区、直辖市）、市、区等各个管理层级均形成了良好的应对预案，尤其是在灾害风险评估及预测方面，有效支撑了各级单位制定相关的管理政策与对策措施。

20 世纪90 年代末，随着全球沿海城市的发展，“三碰头”的极端天气逐步增多，全球诸多城市开始研究“三碰头”形成的原因、应急预案等，并形成了较好的研究成果。

纵观国内外城市的规划及研究，都面对气候变化做出了能够提高城市韧性和适应性的探索。然而，各地区的探究仅局限于“三碰头”，关于“四碰头”相关研究较少。台风“菲特”期间我国遭遇了第1 个“四碰头”灾害。2015 年，太湖流域管理局研究了关于台风“菲特”期间太湖水的洪水运动问题，其后上海市各相关单位研究了“四碰头”灾害下的淹没模型等问题，但对于“四碰头”灾害的风险评估、防御措施等并未开展专题研究。

2 风险评估分析

近年来，在全球气候变化加剧的大背景下，随着上海市城市化进程加快，城市下垫面发生较大变化，热岛、雨岛效应显著。受其综合影响，上海市降雨特性也发生新的变化，如暴雨场次增多、强度增强，降雨量呈上升趋势、分布不均等。同时，由于受海平面上升、地面沉降、工情、水情变化等直接因素影响，黄浦江高潮位呈不断抬升的趋势，黄浦江干流上游及其主要支流水位不断突破历史纪录，苏州河上游历史最高水位也持续刷新。

2.1 雨情风险评估

每年暴雨日数有增加趋势。统计1956—2020年共65年暴雨日数，结合上海市城市化进程，将暴雨日数变化分为3 个阶段，见图1。1980年前，上海市年平均暴雨日数8.4 d；1980—2010年，暴雨日数增幅较大，年平均暴雨日数19.1 d；2010—2020 年，暴雨日数较前一阶段增幅变缓，年平均暴雨日数21.7 d。

图1 1956—2020年上海市暴雨日数变化图

暴雨强度呈增强趋势。最大1 h 和最大24 h 降雨量每10 年分别增大6.8 mm 和21.2 mm。2010—2020年的暴雨场次中，2012年起，大暴雨以上级别场次占比明显增多。年最大1 h降雨量1956—1976年逐年上升趋势明显，1976年后逐年上升趋势明显减缓，为1976年前的1/3。年最大24 h降雨量1956—1993 年呈增强趋势，1993 年后上升趋势更显著，为1993年前的2倍。年最大1 h和最大24 h降雨量变化趋势见图2。

2.2 水情风险评估

为分析黄浦江上游地区水位变化情况，以控制站米市渡站为例。对米市渡站1970—1999年和2000—2019年2个时段的年最高潮位、年平均高潮位、年最低潮位和年平均低潮位进行了统计分析，见表1。从表1 可以看出，年最高潮位和年最低潮位分别抬升了0.51 m 和0.36 m，年平均高潮位和年平均低潮位分别抬升了0.26 m 和0.21 m。从统计数据可以看出，黄浦江上游地区潮位2000 年后比2000 年前发生了显著抬升。

表1 黄浦江上游米市渡站特征值分析表 m

根据米市渡站年最高潮位序列，20 世纪90 年代前，米市渡站年最高水位3.86 m，从未出现超过4.00 m 及以上的高水位，20 世纪90 年代后，超过3.86 m 的年最高水位共有23次。近年，最高潮位值不断突破，9711号台风“芸妮”最高潮位4.27 m，0509 号台风“麦莎”最高潮位4.38 m，1323 号台风“菲特”最高潮位4.61 m，2106 号台风“烟花”最高潮位4.79 m。米市渡站年最高潮位变化趋势见图3，1964 年前，年最高潮位相对稳定，1964 年后年最高潮位抬升趋势明显。

图3 米市渡站年最高潮位变化趋势图

因潮位抬升和防御能力提高，2015年米市渡站警戒潮位也相应调整，从3.50 m调整到3.80 m。但近些年，米市渡站潮位依然抬升，超警戒次数不断增加，尤其是2016年和2020年太湖洪水期间，汛期潮位超警戒分别达25次和31次。

为分析黄浦江河口潮位变化情况，根据实测资料，对黄浦江河口吴淞站及苏州河河口黄浦公园站资料序列的年极值进行排序，统计各测站1970 年以来最高潮位前5 名及发生时间，见表2。对两站的年最高潮位、年平均高潮位进行了计算分析，主要统计了2000年前后各站潮位特征值的变化情况，见表3。两站的年最高潮位平均值和年平均高潮位，2000年后比2000年前都有不同程度的抬升。

表2 吴淞站、黄浦公园站历史最高潮位前5名及发生时间统计表 m

表3 吴淞站、黄浦公园站潮位特征值分析表 m

2.3 风险区域分析

上海市作为超大城市，在遭遇“四碰头”极端灾害后除出现内涝积水、地下空间受淹、农田受淹等洪涝灾害外，还将引发老旧房屋坍塌、城市生命线等基础设施损毁、人员伤亡等次生衍生灾害。历史灾情分析表明，内涝灾害风险区域主要分布在中心城区等易积水小区和易积水道路；风暴潮灾害风险区域主要分布在海塘沿线；洪涝灾害风险区域主要分布在黄浦江中上游堤防薄弱段的两翼地区和金青松等地势低洼地区。

2021 年起，上海市稳步推进水旱灾害风险普查工作。根据《上海市第一次水旱灾害风险普查实施方案》《洪水风险区划技术导则（试行）》等技术规范，编制完成了《上海市洪水风险区划图》和《上海市中心城内涝风险区划图》。

《上海市洪水风险区划图》表明，上海市低风险地区面积6 146.0 km2，占总面积的91.82%，总体处于低风险区。从区划结果看，极高风险地区面积1.5 km2，占比0.02%，主要集中在上海市西部青浦区油墩港淀浦河区域及淀山湖西北侧区域。高风险地区面积23.5 km2，占比0.35%，主要集中在青浦区油墩港淀浦河区域、淀山湖西北侧区域、大蒸塘北侧区域，嘉定区练祁河盐铁塘区域，浦东新区川杨河区域、张家浜区域，普陀区苏州河桃浦河区域，金山区山塘河区域，宝山区蕰藻浜区域，长宁区北夏家浜区域，奉贤区巨潮港区域，杨浦区走马塘区域。

《上海市中心城内涝风险区划图》表明，上海市中心城低风险地区面积占比86.5%，中风险地区面积占比8.9%，高风险地区面积占比2.7%，极高风险地区面积占比1.9%，总体以内涝低风险为主。上海市中心城共涉及289 个排水系统，其中，19 个排水系统内涝风险较高（分别是杨盛东、泾西、曲阳、康桥镇自排区域、汉阳、北蔡安建、前程、大柏树、浦兴、大名、沪东新村、华泾西、蒲汇塘、长岛、龙柏、真光、芙蓉江、福建北、武进）。

3 提升“四碰头”灾害防御能力的对策措施

3.1 进一步提高工程防御能力

持续推进海塘、堤防、水闸、泵站等工程达标建设，增强防御极端自然灾害的基础能力。针对台风“烟花”暴露的薄弱岸段制定相应的整治计划，结合设施养护和堤防专项维修工程，完成公用和非经营性专用薄弱岸段整治工作。在薄弱岸段消除前，制定完善专项预案，加强日常管理，做好各项应急保障工作，确保防汛安全。

加快推进黄浦江河口水闸建设，减少“四碰头”的概率。由于全球气候变暖、海平面上升、地面沉降、风暴潮加剧等自然环境因素变化，以及人类活动的影响，黄浦江水情工情发生了较大的变化，黄浦江高潮位呈趋势性抬升，现状黄浦江防汛墙堤顶超高不足，抗风险能力有所降低。在黄浦江河口建闸，阻挡外潮顶托，大幅降低“四碰头”的概率，是提高上海市防洪除涝能力的关键性工程。《太湖流域综合规划（2012—2030 年）》明确提出“开展黄浦江河口建闸的前期研究工作，科学决策”。《上海市防汛除涝规划（2020—2035 年）》明确要求“做好河口闸规划选址及用地控制，并择机建设”。目前，黄浦江河口水闸已完成选址规划，加快推进建闸工作，可缩短黄浦江沿线防洪战线，有效应对超标准洪潮引发的综合风险。

3.2 进一步强化二次防御能力

我国传统的生态治水智慧，尊重自然、顺应自然、天人合一，推崇基于规避灾害、治水、节水、用水的低成本、低影响的规划和建设理念，历经千年依然能给予我们启发。其次，根据欧美等发达国家的经验，城市绿地及生态空间是城市短期应急防汛的主要承载部分，对于城市的应急防汛具有决定性作用。因此，极端气象水文情况下，基于自然的防御解决方案，关键是转变生态空间建设思路，提升安全避险功能，统筹利用生态空间进行国土安全含水安全、生态安全、地质安全、国防安全等方面的综合防御。

依照《上海市生态空间专项规划（2021—2035）》，至2035年，市域生态用地（含绿地广场用地）占市域陆域面积比例将达到60%以上。如何充分利用现有的和规划中的生态空间、生态湿地、郊野公园、森林，提高以生态空间为主的蓄滞纳量，将规划生态空间与上海防洪现有“千里海堤、千里江堤、区域除涝、城镇排水”体系密切结合，充分利用郊野公园、生态廊道等作为抗御超标洪水的临时蓄洪区，减少市区及核心区的压力是应对超标洪水的重要工作内容。对规划建设的生态廊道（含生态农田），尤其是“蓝绿交织”的滨河绿带，在设计规范和导则中需明确协助调蓄河道水量的作用，并据此选择适合的“两栖”植物等进行配植，减少短期淹没的损失。

3.3 进一步加强防御保障能力

对社会生活、生产有重大影响的交通、通信、供水、排水、供电、供气、输油等生命线工程设施为极端自然灾害的重点防护区域。每年围绕电力、医院、交通、通信等城市生命线敏感地带，开展防台风、防范极端降雨等演练，提升处突能力。相关部门应编制城市生命线工程和重大基础设施防御超标准洪涝灾害专项预案。强化生命线相关单位间的应急联运、救援支援协作机制。针对汛期交通特点，及时调整警力部署，充实路面警力，重点加强对高速公路、国省干道、重要县乡道路，以及漫水路、漫水桥和安全隐患路段的巡逻管控工作。

此外，城市地下空间因其具有的特殊性，一直是防汛的重点和难点：①地下空间存在防汛先天劣势，暴雨时容易进水积水；②大面积、超深度、连通多、综合化、多业态的地下空间逐年增多，加之部分地下空间产权人、物业管理单位或使用人安全意识薄弱，削弱了地下空间防汛抗灾能力。

各地下空间产权人、物业管理单位或使用人要根据地区排水能力提升新要求，规范实施或完善地下空间进出口驼峰和挡板，保证各地下空间本身的挡水能力；加强地下空间雨水泵、污水泵、消防泵及配套的更新和维护保养，定期对集水井和排水管道进行检测和养护，确保地下空间的排水畅通和正常运行。对地处地势低洼地区、排水系统末梢地区、临江临河的地下空间制定针对性的防汛预案，对单电源供电、设施老化一时无法更新、周边暂时有施工影响排水的情况提出针对性的应对措施，确保地下空间防汛能力，以保障防汛安全。