如何提高城市应“极”能力——郑州“720暴雨”对城市内涝防治系统的思考

来源：UPDIS共同城市更新时间：2021-08-11

今年入汛以来，极端暴雨频发，河南等地遭受巨大损失。

在全球各种自然灾害所造成的损失，洪涝灾害所占比重高达40%。极端天气导致的城市内涝是中国等新兴发展中国家城市化过程中面临的重要问题。近年来中国有超过62%的大中型城市发生过严重的城市内涝，对经济社会造成了严重影响。

从7月20日起，各大社交平台上陆续有人提出质疑，郑州内涝严重，是否与城市排水系统失灵有关，投入500多亿建设的海绵城市失效？甚至，英国广播公司（BBC）中文网也发布文章，“阴阳怪气”郑州的海绵城市建设。尔后各类网站又是一堆吹捧东京、德国下水道建设案例。

本文拟针对郑州“720”超标暴雨事件对超、特大城市城市运行的冲击和影响，以及城市如何应对此类事件等问题提出一点思考和建议。

01 本次降雨的强度

根据中央气象台的数据，17日8时至21日8时，河南省平均降雨量达144.7mm；郑州市平均降雨量458.2mm，郑州新密市白寨累计降雨量最大达918.9mm，郑州国家级气象观测站772mm，部分地区累计降雨量已超当地年平均降雨量（郑州全年平均降雨量641mm）。从短时降雨强度看，郑州、开封等多地1小时降雨量超过100mm，其中郑州气象观测站最大小时降雨量达201.9mm（20日16时-17时)，突破中国大陆小时降雨量历史极值（198.5mm，河南林庄，1975年8月5日）。郑州局地3小时最大降雨量达333mm。

基于1994年的一份全球尺度下历史最大降雨的记录报告，本次郑州的超强降雨已经可以在其中排入全球第九大强降雨事件。超过了北京“721特大暴雨”的降雨水平。尤其是对于一个年平均降雨量仅有640mm的内地城市，这种程度的降雨可以说是始料未及。远远超过了城市能够应对的降雨水平（网上也出现了几个根据暴雨强度公式推算的高达1500年甚至5000年重现期的说法，从暴雨强度公式要求的基础数据来源来看，这个结论是得不出来的）。

全球强降雨记录

（（.au/water/designRainfalls/rainfallEvents/worldRecRainfall.shtml#:~:text=World%27s%20Record%20Rainfall%20%20%20%20Duration%20,7%20Jul%201889%20%2033%20more%20rows%20））

02 一个城市需要达到什么样的内涝治理水平？

类似的观点显然有失偏颇，对城市排水系统以及海绵城市稍有了解的人都知道，此次河南遭遇的大雨灾害非常罕见，一天降了去年全年1/3的雨量，已经远远超出了城市排水能力所能应对的范畴，与是否建设海绵城市没有实质性的关系。根据查阅的相关资料，郑州城区的内涝防治设计重现期也和《室外排水设计标准 GB 50014-2021》中城市规模设定值相匹配，无论从城市规划还是工程设计角度而言，都是合乎标准的。

虽然有很多说法并不科学，但是反映出目前国内城市的内涝防治水平与全面提升城市安全保障水平和人民群众期盼还有较大差距，城市排水防涝设施仍然是城市社会经济发展的突出短板。为加快城市排水防涝设施建设，有效应对城市内涝这一顽疾久治不愈，需要通过系统化治理措施进行防治。

任何工程都有对应的设计规模，以极少数极端条件作为设计条件的经济合理性会严重不足，目前城市的内涝防治体系主要包括：源头减排系统、排水管渠系统、排涝除险系统和超标应急系统。

源头减排系统

源头减排系统主要是“海绵城市”中的源头类项目，主要是通过将海绵城市理念纳入城市各种建设项目类型中，尽可能的对中小雨进行源头处理处置（为了解决初期雨水的面源污染问题），其对应的降雨量很小，例如郑州市75%年径流总量控制率（名词解释：通过自然与人工强化的渗透、滞蓄、净化等方式控制城市建设下垫面的降雨径流，得到控制的年均降雨量与年均降雨总量的比值。）对应的降雨量仅有22mm。这个程度的控制对于内涝防治可以说是杯水车薪，看了很多人都发出了对郑州海绵城市的质疑声，但其根源是对年径流总量控制率理解深度不足。

《海绵城市建设技术指南》将我国大陆地区大致分为五个区，并给出了各区年径流总量控制率α的最低和最高限值，即I区（85%≤α≤90%）、II区（80%≤α≤85%）、III区（75%≤α≤85%）、IV区（70%≤α≤85%）、V区（60%≤α≤85%），如下图所示。

郑州市属III 区，其年径流总量控制率α取值范围为75%≤α≤85%。通过超过30年的实测降雨数据进行分析，综合考虑郑州市的自然环境和城市定位、规划理念、经济发展等多方面条件，年径流总量控制率目标值设定为75%，控制降雨径流深为22.0mm。在当前的设计目标之下，海绵城市仅能控制住22mm的日降雨量，而此次“7.20暴雨”事件中，最高小时降雨量就超过200mm，海绵城市对降雨的控制在此类极端情况下显然是微不足道的。

对于郑州“海绵城市”建设引发的争议，“海绵城市”是一项在城市规划建设和管理中需要长期遵循的理念，在城市建设中以“蓝（水体等滞蓄空间）——绿（绿地等生态空间）——灰（排水管道系统等）”的结合形式充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，有效控制雨水径流，实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式。与目前国际上以绿色源头优先的绿色基础设施（GI）、水敏感城市（WSUD）、可持续排水系统（SUDS）等雨水管理思路一致。

排水管渠系统

排水管渠系统对应的就是管网、泵站等城市排水系统，功能是将雨水管渠设计重现期下的降雨顺利排出，不造成地面积水。标准根据室外排水标准，郑州市排水管渠设计标准为：主城区雨水管渠设计重现期3-5年一遇，航空城为2-5年一遇，其他城区为2-3年一遇。目前很多文章说与国外相比标准太低云云，其实是混淆了雨水管渠设计重现期和内涝防治设计重现期，很多动辄几十年的重现期其实是下文的内涝防治设计重现期。地铁、隧道等重要地区需要按照最高的排水标准进行考虑，但是再高的标准也有上限，及时封闭危险区域才能避免伤亡。

排涝除险系统

排涝除险系统主要用于解决超出源头减排系统和排水管渠系统能力的雨水控制问题，因此一般又称“大排水系统”，是指应对超过地下管渠（小排水系统）设计标准的一套蓄排措施，是满足城镇内涝防治设计重现期标准的重要保障。内涝防治设计重现期的一个特点是允许不造成城市运行中断的短时积水，是一个通过综合措施达到的标准，例如虽然管网按照3年一遇设计，但是在滞蓄空间、河道、排涝泵站等的综合作用下可以达到几十年一遇的标准。郑州市主城区与航空城的内涝防治设计重现期为50年一遇，其他城区的内涝防治标准为20年一遇。

超标应急系统

2021年04月发布的《国务院办公厅关于加强城市内涝治理的实施意见》（国办发〔2021〕11号）就已经提出：在超出城市内涝防治标准的降雨条件下，城市生命线工程等重要市政基础设施功能不丧失，基本保障城市安全运行。

这次的降雨远远超过了城市排水系统能够排除的要求，放在全球任何一个城市都属于灾难级。对于超标准暴雨的防御，应遵循以防为主，做好各种情况下的预案，调动全社会力量投入防洪抢险，很大程度需要和疫情一样通过城市管理手段来实现。本次郑州地铁的没有及时停运、医院供电等城市生命线工程的崩溃等都是本次时间需要吸取的惨痛教训。

03 极端降雨灾害的风险应对思考

| 极端降雨风险图编制及制定各部门应急方案

1、建立超标暴雨应急预案，采用数学模型模拟超标暴雨，识别超标暴雨情况下内涝潜在风险区的分布，并定期在官方网站进行公开。

2、提出灾害发生时实施交通管制建议，对于隧道、地铁、地下空间等高危风险区域，根据气象预报提前专人现场值守，一旦有进水风险，立即关停设施使用。

3、充分发挥现状防汛物资仓库的作用，调用防汛物质，防治内涝灾害；充分利用社区中心、学校、福利设施等公共设施规划建设室内应急避难场所，保障人民群众生命安全。综合调度，有效应对超标暴雨，保障城市运转基本正常，不造成重大财产损失和人员伤亡。

| 提升城市生命线系统的韧性

1、近年来大量的生命线工程出于节约土地、景观化等需要进行了地下化（例如地下污水厂、地下变电站），也有大量的重要设施（例如医院设备常设置在负一层或者一层）设施设计在地下或者低处，本次洪涝下受到了重大损失。建议在城市规划上将生命线工程设置在洪水风险区外或者高于最高淹没水位+安全超高，且重要机电设备等应设置在高处，在遭遇极端灾害时应保证主干生命线系统的畅通。

2、在城市规划建设中需要对低洼地、蓝绿空间等进行保护，能否提供充足的雨洪滞蓄空间，将对缓解内涝灾害起到关键性作用。

3、与各类互联网地图服务商合作，在紧急事态下将灾害点、应急安置点等的位置突出显示，受灾区域群众可就近前往分散避险。应急避难点以5-15min的步行距离进行设置，储备有应急的通讯、电力、食物、水等物资，保证基本生活。

| 提高通讯系统的冗余度，多种措施保障通讯畅通

在灾害发生时，通畅的通信是快速救援的保证，本次郑州地铁中及时传出的求救信号为减少人员损失起到了重要作用。同时，从安顺机场起飞的翼龙2H无人机往返上千公里，建立覆盖15000平方公里音频通信网络，通过星链、无人机等高科技加持下的通讯技术为通讯的保障提供了基础，建议将这类技术与城市应急管理系统相结合（例如每个省的应急管理部门都配备通讯、搜救无人机），在最短时间建立应急通讯系统。