深圳城市内涝成因分析

摘 要：利用深圳市逐时降水和三防信息资料，运用由点到面、点面结合的方法，借助 2 个内涝程度
截然相反的“龙舟水”过程实例，对深圳市内涝的成因进行了分析。结果得出深圳内涝既与气象因素有
关，也与城市本身的排水能力、城市效应、遭遇天文高潮等方面相关。短时强降水或过程雨量偏大的降
水可以直接引发深圳市内涝。
关键词：应用气象学； 城市内涝； 深圳
参考文献：
［1］SCOFIELD R A． The ESDIS operational convective precipitation estimation technique［J］． Mon Wea Rev，1987，115 （ 8） ： 1773 － 1792．
［2］谭术魁，伍维周． 武汉市渍涝灾害及治理策略研究［J］． 湖北 大学学报： 自然科学版，1995，17（ 2） ： 220 － 226．
综上分析得出： 深圳内涝成因既有气象因素，也与城市 本身的排水能力、城市效应、天文高潮遭遇等方面高度相关。
2 导致内涝的主要因素
2． 1 气象因素 深圳市洪灾发生时间为每年 4 ～ 10 月，主要集中在 6
～ 8 月，短时强降水或过程雨量偏大的天气过程是引发深 圳市内涝的直接气象因素［4］。尤其是连续 2 ～ 3 d 的暴 雨、大暴雨甚至特大暴雨，累计雨量可达 400 ～ 500 mm， 往往造成严重的内涝灾害［5］。深圳市 1999 ～ 2008 年 4 ～ 9 月共出现雨日 908 d（ 图 3a） ，其中暴雨日（ 日雨量 ＞ 50 mm） 97 d。降水多发生在 05： 00 ～ 14： 00，尤其以 05： 00 和 11： 00 最为集中； 暴雨高发期也是 05： 00 ～ 14： 00，以 11： 00 最为显著。03： 00、04： 00、07： 00、09： 00 ～ 11： 00 为平均
中图分类号： P49
文献标识码： B
文章编号： 1007 － 6190（2011）05 － 0039 － 03
深圳属亚热带海洋性气候的临海城市，暴雨发生频 率高、影 响 面 广、危 害 性 大。平 均 每 年 降 雨 量 1 966． 6 mm，降雨日数 144 d，暴雨日数 9． 0 d，大暴雨日数 2． 2 d； 历史上记录到的最大日降雨量为 520 mm（ 2008 年 6 月 13 日） 。近年来，每逢下雨，深圳就会出现“小雨小淹、大 雨大淹" ，以及关外逢暴雨必有大内涝的状况，内涝成为 制约深圳城市发展不可回避的问题。防灾减灾等决策部 门除需要及时的天气预报和雨情信息外，还迫切需要因 降水导致的内涝信息，掌握内涝发生的分布特征及灾害 风险大小等信息。根据这些需求，有必要分析构成内涝 的致灾因子与影响因素，为降低和避免风险决策提供科 学依据。
从降雨的角度对积涝灾害的风险进行模拟和评估，该成 果目前在国内处于领先地位。本文利用深圳市逐时降水 资料和三防信息资料，运用由点到面、点面结合的方法， 借助 2 个内涝程度截然相反的“龙舟水”过程实例，分析 深圳市区内涝的成因。
1 深圳内涝灾害个例及成因
2008 年 6 月 13 ～ 14 日深圳市普降大暴雨，部分地区 特大暴雨（ 以下简称“6． 13”暴雨） 。造成 500 余处地区 出现不同程度内涝或水浸，100 多条路段积水严重，其中 宝安区西乡、福 永、沙 井、松 岗、光 明、公 明，龙 岗 区 平 湖、 坂田、布吉、坑梓，南山区前后海等地区出现较严重内涝。 全市受暴雨影响人口近百万。2009 年 5 月 23 ～ 24 日连 续性降雨（ 以下简称“5． 23”暴雨，见图 1） ，雨强大、历时 长，适逢“龙舟水”高潮位，部分地区雨量 ＞ 300 mm，雨强 ＞ 60 mm / h，但其涝灾非常小，只有局部积水和小面积内 涝。两个降雨过程同样是暴雨级别，但其内涝程度却截 然不同。对比分析各项致灾因子，得出造成差异的原因 如下：
影响排水能力的因素［11 ： － 12］ （ 1） 老城区，特别是城中 村排水管网标准低； （ 2） 地势低洼； （ 3） 流域防洪标准低、 河道过流能力不足； （ 4） 城市建设与排水体系不配套； （ 5） 当地居民违章建设； （ 6） 部分防洪排涝设施的建设缺 乏科学论证和有效管理。 2． 4 暴雨过程与天文高潮重叠
图 2 大浪和龙华站小时降水量的时间序列
4） 强降水落区的防洪能力不同。“5． 23”暴雨的主要 落区龙华为新 建 城 区，有 较 好 的 排 水 系 统。 加 上 地 势 相 对较高且离 海 岸 较 远，不 受 高 潮 位 的 影 响，抗 涝 能 力 较 强。与此相反，宝 安 的 西 乡、松 岗 则 地 势 低，易 受 潮 位 影 响，暴雨落在宝安的西乡、松岗会更容易造成大面积的积 涝（ 如“6． 13”暴雨和 2006 年“7． 16”暴雨） 。
天文高潮时遭遇较大的降雨，产生内涝的几率较大。 2005 年“8． 20”大暴雨和 2006 年“7． 16”暴雨过程都与珠 江口高潮水位遭遇，潮流与洪流叠加，大量雨水受潮水顶 托排泄不畅，导致宝安区西乡、福永等近海区内涝尤其严 重，最大水深近 2 m。
3 小结
1） 深圳内涝成因是多方面、复杂化和综合性的，短时 强降水或过程雨量偏大的天气过程是引发深圳市内涝的 直接气象因素，排水能力的强弱是发生内涝的关键因素。 随着城市化的发展，深圳 1999 ～ 2008 年特大暴雨发生次
数和极端强降 水 次 数 有 增 加 的 趋 势，内 涝 发 生 频 率 及 强 度也加强。天文 高 潮 时 遭 遇 较 大 的 降 雨，产 生 内 涝 的 几 率也较大。
2） 天气预警预报、雨情监测重点及市政防御关键部 位是深圳西部（ 宝安、南山前后海） 。
3） 深圳内涝具有时间分布不均，地理分布差异大，全 局性内涝少，局部性内涝多，内涝出现快、历时短等特点。
第 33 卷第 5 期 2011 年 10 月
广 东气 象 Guangdong Meteorology
doi： 10． 3969 / j． issn． 1007 － 6190． 2011． 05． 012
深圳城市内涝成因分析
Vol． 33 No． 5 October 2011
吴亚玲，李辉
（ 深圳市国家气候观象台，广东深圳 518001）
早在 20 世纪 80 年代后期，美、英等国的水文气象学 家就开始对城市的积涝问题进行了研究，如 Scofield R A 等［1］用四维同化变分技术建立了城市积涝和排水的决策 系统，并建立了城市积涝的数值模式。我国在 20 世纪 90 年代中后期也开始了城市积涝的研究： 谭术魁等［2］对武 汉市的积涝灾害及治理策略进行了研究，认为暴雨多、地 势低洼、暴雨强度超过了排水标准等是积涝出现的最主 要原因； 解以扬等［3］基于 GIS 的暴雨内涝灾害仿真模型，
1） “6． 13”暴雨雨量相对较大、强度较强，深圳市大
图 1 2009 年 5 月 23 ～ 24 日深圳市连续性降雨雨量分布（ 单位： mm）
收稿日期： 2010 － 09 － 20 作者简介： 吴亚玲（ 1980 年生） ，女，助理工程师，学士，主要从事气象防灾减灾研究工作。
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广东气象
第 33 卷
雨强高值时段，其中 0Baidu Nhomakorabea： 00 最大（ 图 3b） 。
图 3 1999 ～ 2008 年 4 ～ 9 月深圳市逐小时降水、 暴雨以上降水日数（ a） 及全年逐小时平均雨强（ b）
1999 ～ 2008 年深圳共发生内涝灾害 30 次，多发生在 4 ～ 9 月，其中 5 月最多共 8 次，4 月 6 次，6 ～ 9 月分别发 生 7、1、3 及 4 次［6］。内涝发生时较大雨强的时间（ 图 4） ， 4 月主要出现在 05： 00、08： 00、17： 00 和 19： 00，5 月主要 集中在 03： 00 ～ 10： 00，6 月分别为 03： 00 ～ 06： 00 及 10： 00 ～ 14： 00，7 月出现在 06： 00 ～ 08： 00，8 月 3 个峰值分别出 现在 03： 00、07： 00 ～ 10： 00 及 12： 00，9 月分别为 23： 00 及 09： 00。根据深圳国家基本气象站逐小时雨量记录，30 次 内涝过程中的降水临界值，平均雨强 35． 8 mm / h，最大雨 强 85． 5 mm / h，最小雨强 10． 8 mm / h，最大过程雨量 356． 6 mm，最小过程雨量 30． 8 mm。
部分地区出现超 100 年一遇特大暴雨降水过程。全市有 9 个区 域气象站 2 d 累计雨量 ＞ 400 mm，最大滑动小时雨量和整点小时 雨量均出现在宝安和平社区站，分别为 110． 3 （ 13 日 09： 14 ） 和 96． 8 mm / h（ 08： 00 ～ 09： 00） 。超强暴雨已超过深圳市不少区域 的防洪排涝标准，受强暴雨袭击的地区易发生水浸或水淹。例如 茅洲河流域现防洪标准不足 10 年一遇，在茅洲河综合治理工程 完成之前，该流域所在的宝安松岗、沙井及光明新区等地的防洪 安全难以全面保障。
第5 期
吴亚玲等： 深圳城市内涝成因分析
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历时与发生灾害程度呈正相关［7］。 2． 2 城市效应
城市化导致大城市降水量和强降水事件增多。（ 1） 城市热岛效应 使 城 市 上 空 大 气 层 结 不 稳 定 ，在 一 定 的 天 气形势下对流 发 展 旺 盛，有 利 于 形 成 对 流 云 和 对 流 性 降 水，强降水和暴雨事件增多。2003 ～ 2005 年深圳市年平 均热岛强度为 0． 74 ℃ ，与周边的城市相比仅低于广州 市［8］。（ 2） 城市建筑物导致下垫面粗糙度增大，引起机械 湍流，对移动滞缓的降水系统有阻障效应，因而导致城区 的降水强度增大，降水的时间延长。（ 3） 排放到大气中的 污染物如果含 有 特 别 大 的 水 溶 性 颗 粒 物，也 可 能 会 诱 发 降水过程［9］。深圳 1999 ～ 2008 年特大暴雨发生次数略 有增加，极端强降水次数有增加的趋势［5］。1953 ～ 1986 年特大暴雨共发生 5 次，而 1994 ～ 2005 年就发生了 4 次， 这表明 20 世纪 90 年代后较 1987 年前暴雨发生更加频 繁，特别是特大暴雨这样的极端降水显著增加［10］。 2． 3 城市排水能力
图 4 1999 ～ 2008 年 4 ～ 9 月内涝过程逐时雨强
对照 1999 ～ 2008 年深圳市内涝灾情发生的实际情 况可以得出： （ 1） 降水发生数小时之后才会有内涝灾情发 生。（ 2） 雨强较大时不一定出现积涝，往往在雨强极大值 数小时后才出现积涝，具体时间因总雨量和雨强大小、排 水能力、地形地貌的不同而有差异。（ 3） 同一场降水造成 不同区域积水深度、积水面积不同； 同一区域不同历时、 不同强度降水造成的内涝灾害也有显著差异，降水强度、
［3］解以扬，韩素芹，由立宏，等． 天津市暴雨内涝灾害风险分析 ［J］． 气象科学，2004，24（ 3） ： 342 － 349．
［4］郭雪梅，任国玉，郭玉喜，等． 我国城市内涝灾害的影响因子 及气象服务对策［J］． 灾害学，2008，23（ 2） ： 46 － 49．
［5］吴亚玲，李辉． 深 圳 市 2000 年 以 来气象 灾害及 其风险 评估 ［J］． 广东气象，2009，31（ 3） ： 43 － 45．
2） “5． 23”暴雨降雨局地性强，主要集中在大浪、龙华、石岩 和观澜（ 图 1） ，周边区域的降雨量相对较小，积水可以向周边地 区疏流。比较“6． 13”暴雨，其强降雨面广，积水无法向四周扩散 排除，出现宝安区成片积涝。
3） “5． 23 ”暴雨的强降水时段不集中。主要降雨区域如大 浪、龙华，虽然日雨量 ＞ 300 mm，雨强分别为 52 和 61 mm / h，但从 单一站点可看出，其强降水时段不集中，两个强降水时段间隔近 8 h（ 图 2） ，即强降雨不连续，出现的时间间隙给排水提供了时 间。而“6． 13”暴雨，以西乡站为例，13 日 09： 00 ～ 12： 00、15： 00 ～ 21： 00 都持续 20 mm / h 以上的强降水。