杭州城市内涝积水成因分析及减灾对策_方龙龙

杭州城市内涝积水成因分析及减灾对策
方龙龙 俞连根 吴林祖 陈海荣
( 杭州大学资源与海洋工程系　杭州310028 浙江省气象局　杭州310021)
摘 要
运用灾害系统理论,从杭州城市的地理环境、气候变化和市政建设现状等方面分析了城市内
涝积水的成因,并针对杭州的实际情况提出减灾对策和相应的工程措施和非工程措施.
关键词:杭州　内涝积水　减灾
1　杭州城市内涝积水灾情现状
1996年6月29日起,受弱冷空气和副热带高压边缘暖湿气流的共同影响,梅雨一直稳定在浙北一带,杭州市区及其上游分水江、新安江、富春江流域和周边郊区东、西苕溪中上游普降暴雨.截至7月2日20时3天雨量近300mm ,其中,6月30日凌晨2时起24小时雨量在200mm 以上.加上海潮顶托洪水下泄不畅,运河水系水位暴涨(7月2日拱宸桥站水位高达
3.47m ),造成杭州市区严重的内涝积水灾害.尤其是江干、乔司、下沙、九堡、宁围不少农田和一半以上“菜园子”基地水淹历时长达3天以上,部分对外公路交通中断,西湖湖水满溢(7月2日水位高达7.69m ),游船停航,城区数十处低洼地区出现大面积积水,其中,30余处居民区和企事业单位进水,最深达80～100cm .仅市区统计直接经济损失达17.98亿元之巨!
此外,80年代后杭州市区汛期灾情较为严重的还有1982年7月11日、1983年6月26～30日、1984年6月12～14日、1987年7月22日、1988年8月8日和9月2日、1991年6月6日和7月2～5日和1993年7月1～4日等.依此统计出现频率平均每年0.6～0.7次,即重现期约三年两遇.
2　城市内涝积水的成因
作为城市自然灾害之一,内涝积水也是一种复杂的自然社会现象.在其孕育、生成、发展和成灾过程中,无不与自然环境诸要素和社会经济因素有关.从系统论的观点来看,灾害成因分析必须涉及致灾因子、孕灾环境和承灾体等灾害系统的各个组成部分.
2.1　汛期降水集中,暴雨频繁且存在城市“雨岛”效应
内涝积水均由暴雨所致.杭州地处我国东南沿海,属亚热带季风(湿润)气候区,年内降水分配极不均匀,有春雨期、梅雨期和秋雨期(台风雨)之分.其中,汛期5～9月降水最为集中,受137
第13卷第3期
1997年5月 科技通报
梅雨锋(低涡切变)、台风和局地强对流天气系统影响都可能出现较大的降水.据杭州历年气象资料统计,1日和1小时最大雨量曾分别达189.3mm (1963年9月12日)和77.6mm (1987年7月22日);年平均暴雨日(日雨量≥50m m)为3.0天,最多为10天(1954年);年平均大暴雨日(日雨量≥100m m)为0.5天,最多为2天(1963、1988年);梅雨持续期最长达77天(1954年5月18日至8月2日),梅雨量最多为1186.5m m (1954年);有影响台风平均每年3.0次,最多为5次(1959年).由于季风存在不稳定性,杭州降水和年际变化较大.目前气候背景正处于自1982年开始的多雨期,暴雨出现较为频繁[1].
另外,城市及其发展对降水有增幅作用,尤其在汛期更为显著.这主要是由于:(1)城市“热岛”效应使市区及其下风方向的对流强度加大;(2)城市地面粗糙度较大,所产生的阻滞作用使降水系统移速减缓,雨时增长;(3)城市空气污染严重,凝结核丰富,易促使水汽凝结成云致雨.于是常产生市区降水比郊区偏多的现象.据研究,80年代以来汛期的降水量市区比郊区的偏多值每年平均递增约2～4mm ,其累积值至今已达30～60mm ,这势必会直接增大暴雨的出现频率和强度.
2.2　依山傍水地势平坦低洼,自然排水不畅
杭州市区位于钱塘江下游北岸,京杭运河南端,地处浙西中山丘陵向浙北河网滨海平原过渡地带.地势由西南向东北方向倾斜,高丘及其延伸的低丘海拔高度一般为400～50m 不等,而北部和东部平原则以半山—武林门—古荡—留下一线为界,其以北以西水网发育湖塘较多,地面高程为2～5.5m ;其以南以东是市区主要建成区,地面高程为4.5～4.7m [2].钱塘江南接千岛湖汇新安江、兰江、富春江、分水江和浦阳江之水经市区以南向东北注入杭州湾.这种三面环山,一面临江,中间平坦低洼的地势格局客观上给自然排水增加了难度.汛期,浙西北天目山、昱岭和龙门山一带暴雨中心的大量降水直接汇入钱塘江各支流和东、西苕溪.下泄的洪水若遇高潮位海水顶托(因天文影响或台风侵袭所致),常会对杭州市区造成更大的威胁.如1974年8月19、20日,受13号台风影响杭州地区普降暴雨,过程雨量100～300m m (市区113.9mm ),正值特大天文潮汛,闸口站最高潮位达9.44m ,超历史最高纪录.江干区四季青围堤和西湖区龙山堤塘数处溃决,江水倒灌,沿江损失巨大.又如1984年6月12、13日,浙北地区出现大暴雨,东苕溪流域平均降水257m m(市区为196.6mm ),瓶窑站最高水位8.98m ,超过历年最高水位0.35m,左岸北塘倒塘进水,右岸西险大塘发生严重险情,这次洪水使杭宁、杭徽公路交通中断,杭长铁路一度停车,杭州市区街道、居民区大面积积水,西湖湖水满溢.
2.3　下垫面状况的改变,建筑密度的提高促进径流城市化
在杭州城市发展进程中,人类活动对下垫面状况进行了反反复复的改造,填平河塘,筑路建房,不断增加建筑密度扩大建成区范围.由于地表和地下径流的改变就可能产生一些不同程度的“负面效应”.如1973年浣纱河改建为人防坑道,原河道改为暗渠排水;50年代古新河开挖时宽度为38m ,因沿河单位民居不断占用,至90年代初最窄处仅为4m ;中、东河80年代虽经重点改造为合理截流制排水,但雨水与溢流污水带入大量的颗粒物质及沿河部分单位居民污染物的任意排放,淤积严重,其深度分别厚达70～100cm 和120～140cm (1995年3月),上述河道由于过水断面减小,大大降低了原有的排水能力.又如80年代为扩大建筑用地,下城区
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潮鸣地区万寿、三岔、王美人等七十二塘先后被填,人为减小蓄水容量18万m 3,相应也增加了该区的排涝负荷.另外,近几年来大规模旧城改造和新区的开发中,因建设项目投入时期不一,同一地区某些工程互不协调、施工管理不善以及部分单位和居民任意倾倒垃圾等,使原有下水管道被堵塞、破坏,从而留下不少灾情隐患.如1996年“6.30”暴雨中,上城区劳动弄、西湖区松木场河西、古荡湾、拱墅区运河两岸的拱宸桥街道、湖墅街道及杭州丝绸博物馆等地段严重积水都暴露出诸多问题.
2.4　排水设施设计标准偏低
杭州市区下水管道基本上都是按低限设计的,管道管径偏小.因此,一旦出现暴雨,雨水就难以迅速通过管道排出.我们曾对下城区武林路、延安北路与中河北路之间的体育场路、中山北路、建国北路与环城东路间的体育场路、所巷至东园路、游泳巷至回龙庙前、凤起路、建国北路等八个路段的排水管道和中、东河断面的过水情况(1995年3月)进行计算分析.当出现一年两遇或一年一遇暴雨时,上述八个路段中有三个路段发生积水(规定排涝时间大于一小时则认为积水严重).当出现两年一遇暴雨时,就有近五个路段发生严重积水.事实上,旧城中不少地段现有的管道设施都存在陈旧、老化现象,有些淤塞严重完全失去了原有的排水功能.如,下城区建国北路和中山北路管道铺设年代已久,多处腐蚀破裂、塌落;潮鸣地区回龙庙前与游泳巷叉口处,路面以下为粉砂质土,管道逐年下沉,最大沉降幅度达90cm.这些管道虽屡屡复修,但一遇暴雨即不能适应排水要求 .
2.5　绿地不足径流增大
杭州作为我国重点风景旅游城市,绿化工作成绩斐然,但绿地分布极不均匀,如剔除西湖风景区,则城区各项绿地指标仍低于国家规定的标准.建成区绿地率和绿化覆盖率分别为19.1%和23.2%(低于国家的标准6个和7个百分点);人均公共绿地仅为1.89m 2(低于全国平均
4.1m 2的水平).更应指出的是,尽管一方面市政园林部门一直为落实城市绿化,保护和扩大城市绿地作出了不懈努力并取得了不少成果,但另一方面在市场经济大发展的浪潮中片面追求经济效益,“毁绿”“占绿”“见缝插针”,挤占空地的现象时有发生.兴办“三产”,破墙开店,规划确定的绿地不少被移作他用.据调查,除翠苑、景芳、采荷个别小区外,本市其它新建小区绿地面积无一能达到市府规定35%的绿地指标;城区主要道路绿化面积亦无一能达到15%～20%的国家标准.近年来拔地而起鳞次栉比的高楼大厦中也鲜有符合规范的配套绿化,有的甚至成为“不毛之地”或“水泥丛林”.虽然城市绿地对降水的截留量在特大洪涝过程中分析意义不大,但“毁绿”“占绿”会缩短集水时间,增加地表径流量使径流城市化的效应是不可忽视的.3　减灾对策
暴雨与伴之而来的内涝积水是杭州主要的自然灾害之一.它除具有与一般灾害的共同特性外,还具有致灾因子的多样性、灾害关系的连发性、成灾机制的人为性、灾害损失的严重性及其与城市发展的同步增长性.因此,减灾对策必须遵循以预防为主,防、抗、救相结合,城市减灾与城市建设相结合,工程措施与非工程措施相结合的原则,实行统筹规划,整体设计,分步实
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施,综合治理.
3.1　进一步增强防灾抗灾的减灾意识
减灾是一件关系到国计民生的大事,又是一项涉及面广的系统工程,需要动员全社会力量有计划、有组织地进行,这就要求各级政府和有关部门必须加强对减灾工作的领导,特别是决策者们首先要完成防灾指导思想上三种认识的根本转变.即(1)要将“防灾就是控制和征服自然”转变为“自然界是人类生存和发展的根本”,“因此防灾需要人类与自然建立和谐相处,协调发展的关系,以尽力减小自然变异对人类的不利作用”;(2)要把“防灾资金的大量投入是得不偿失”转变为“防灾也是一种经济建设,它也具有重大的经济效益”;(3)要把“科学技术的发展必然会减少灾害的发生和危害”转变为“科学技术发展本身并不意味着灾害的减少和危害的降低,但它为防灾提供了基本的手段和途径”[3]
.同时,要充分利用宣传媒体和其它形式活动广泛开展全民减灾教育,形成一个全社会抓减灾的舆论环境,要求市民自觉遵守城市建设和环境保护的有关法规,积极主动参与减灾工作.
3.2　建立有效的防汛排水体系
有效的排水体系是城市赖以生存和发展的基础设施之一,也是促进经济发展保障社会平安的一个前提.
3.2.1　提高钱塘江堤塘和西险大塘的防洪能力
钱塘江和苕溪是汛期洪潮危及杭州的主要水系.据杭州河段水位分析,“钱塘江汛期水位常达9.0m ,遇平均江道条件,高潮位顶托时百年一遇高水位达10.35m ,超过大多数地段的
塘顶高程”[4].因此,将目前钱塘江堤塘的防洪能力从20～30年一遇的标准提高到100～500年一遇已是刻不容缓 .另外,作为抵御东苕溪汛期河洪确保杭州安全的直接屏障西险大塘在1996年“6.30”水灾中,仍暴露出大塘防洪标准较低、河道狭窄、防洪治理尚不配套等薄弱环节.据报道,有关部门已提出东苕溪流域的综合治理建议,按百年一遇的防洪标准加固西险大塘,并在加强对青山水库维护的同时,搞好中苕溪上游的控制性水利工程.这是十分必要的.
3.2.2　疏浚苕溪、运河水系河道
保障接纳杭州城区雨水的河湖水系的畅通无阻是宣泄雨水的外部条件,为此应结合太湖水系整治疏浚苕溪运河河道以降低其洪水位.
3.2.3　完善全市性系统的标高控制
杭州市区地面高程一般为5～7.5m ,不少地段甚至低于钱塘江水位和西湖常水位(7.15m ).而且由于历史的原因造成新开发区与旧城区,道路与居住区,先建设区与后建设区的标高不相配合的矛盾.因此,要进一步完善和实施全市性系统的标高控制,并将其以法规的形式固定下来,在执行中加强管理严格把关,杜绝大面积新低洼区的产生.
3.2.4　提高市区排水设施的设计标准
针对杭州原有基础设施底子较薄而在城市建设上又存在“地面发展快,地下欠账多”的情况,(1)维修、疏通、改造现有下水管道,充分发挥其应有效用,提高市区尤其是五大区的主要下
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据杭州日报1996年12月16日报道,“我市将在下个世纪初完成钱塘江两岸的标准堤塘建设任务”.“其标准为具吴淞基面
水管道的设计标准.(2)疏浚中河、东河和古新河等市区主要排水河道,并加强河政管理,以确保其汛期的排水功能.
3.2.5　疏浚西湖,扩建泄水闸
西湖三面环山,一面临城,总集水面积28.4km 2(其中湖面为5.66km 2
),常水位时平均水深为1.55m ,适当疏浚西湖将水深增加0.3～0.5m ,改善西湖水体质量与调蓄能力.同时扩建圣塘闸,增加泄水口,增大泄洪流量,以减轻汛期湖水漫溢的危害.
3.2.6　保护城市生态,增加城市绿化空间
绿化既能美化环境又能有效地调节径流量和减少雨水初期污染.因此,在旧城改造和新区开发中,必须适当控制建筑密度(容积率),确保相应配套的绿化(地)面积指标.并强化城市园林管理,保护原有市区绿地,杜绝“毁绿”“占绿”现象的继续发生.
3.3　加强城市防汛减灾基础工作的研究
其目的和作用是为杭州城市发展总体规划提供合理的科学依据.
3.3.1　风险图
风险图反映某特定区域内不同频率(重现期)洪涝积水受灾范围的地域特征.因而在制定城乡建设总体规划中,尤其是对防汛排水系统的设计、施工及其管理中具有重要的参考价值.同时它为开办灾害保险新险种提供科学合理的依据.
3.3.2　灾害评估和减灾效益分析
准确客观地确定和评价灾害损失是进行灾害性评估和灾害分级管理的关键,而认清减灾效益机制并进行减灾效益(包括经济效益、社会效益和环境效益)分析则有利于促进减灾工作的良性发展.这对于减灾投入的宏观决策,减灾规划的制定和具体减灾行为的设计与实施都是必不可少的.
3.3.3　GIS(地理信息系统)技术的推广和应用
GIS (Geog raphic Inform ation Sy stem )是一种在计算机软硬件支持下,采集、
存贮、管理、检索和综合分析有关资源与环境的空间地理信息,并以各种形式输出数据和图形产品的计算机信息系统.它对综合分析自然、社会和经济活动的空间数据具有极大的潜力.在GIS 支持下,它既能快速而详细地对灾害信息进行一系列处理,建立数据库,又能进行综合分析、模拟、预测预报,及时为宏观决策和救灾工作提供各种判断结果的科学依据.
3.4　增加城市防涝排水工程的资金投入
城市防汛排水工程建设需要投放大量的资金,却没有直接的经济产出,“宁可得病多花钱治,不愿无病少花钱防”,也许这是杭州市政地下基础设施发展较慢的一个原因.以下城区为例,1990～1994年连续五年,下城区用于该地区防涝排水设施维护、设备购置、绿化等方面投资逐年减少,超支负差百分比依次为21.2%、39.9%、28.5%、45.5%、80.9%.囿于资金短缺,许多预建和改翻建项目或不能及时实施,或只能修修补补治表不治本.
事实上,城市的防灾工程也是一种经济建设,它是通过“以负换正.减负得正,负负得正”效益来获得经济效益的,即其必要的经济投入增强了御灾能力,则会减少因灾带来的经济损失.据国内外研究,防(减)灾的效益比*一般可达1∶6到1∶40,甚至1∶100[3].而就全国而言,在141　3期 方龙龙等.　杭州城市内涝积水成因分析及减灾对策
目前技术条件下,因灾损失的30%是可以通过防灾工作减免的.对杭州这个地处亚热带季风(湿润)区夏半年降水集中,汛期暴雨频繁的城市来说,为排水工程建设投入必要的资金以确保做好防汛减灾工作,这不仅可避免城建工作中的恶性循环,而且能减少损失使国民经济的实际增长速度稳定提高.
4　结　语
杭州城市内涝积水形成的原因主要是(1)杭州地处亚热带季风(湿润)气候区,汛期降水集中,暴雨频繁,而其特有的地势地貌格局则是成灾的客观外部条件;(2)城市排水基础设施不够完善,“欠债”较多,标准偏低,缺乏全市性统一有效的防汛排水体系;(3)城市生态尚未形成“良性循环”机制.因此,减灾对策中可采取的工程和非工程措施是 加强防灾的统一领导,增进全民的防灾意识,克服侥幸心理,防患于未然; 调动积极因素,开展杭州城市防汛排水的研究工作并组织统一的抗灾力量; 根据地理环境特点,综合治理,特别是提高杭州主要水系(钱塘江和苕溪)堤塘的防汛抗灾能力,结合太湖水系整治降低运河洪水位;(4)加强市政法规建设和行政管理,优化城市生态环境;(5)增加市政排水管道基础设施的资金投入.
相信,杭州城市内涝积水灾害是可以抗御的,其减灾效益必将会有效地促进杭州城市的持续发展.
致谢:杭州大学资源与海洋工程系92级学生项秀宝、
谌群芳、赵明同学参加本课题调查和计算工作.参　考　文　献
1　王裕锴.近代杭州气候变化特征及展望.浙江气象科技,1995;16(1):13～16
2　杭州市地方志编纂委员会.杭州市志(第一卷)(自然环境篇).杭州:中华书局,1995:253
3　申曙光.论灾害防治指导思想的转变.灾害学,1995,10(3):76～78
4　浙江省科学技术委员会等.浙江省首次防灾抗灾学术讨论会论文汇编.杭州:1989
Analyses of Water Log Cause and Disaster
Reduction Countermeasures in Hangzou City
Fang L onglong Yu liangen W u L inz u Chen H air ong
Th e Department of Resources and Oceanic En ginerr ing Hangz ou Un ivers ity,310028
M eteological Dep artment of Zhejiang Pr ovince Abstract
T he w ater lo g in city is a kind o f complex natura l and social phenomenon and is a kind o f ser io us disa st er w hich influences the so cial economica l co nst ructio n and citizen liv ing or der in Hangzhou.U sing the disa st er systematical t heor y,the cause of w ater log in city is discussed based o n the aspects of geo gr aphica l env ir on-ment,t he clima tic chang es and cur rent situatio ns of municipal constr uction.T he counter measur es of disa st er reductio n and the co r responding eng ineering st eps and no n -engineer ing steps are sugg est ed ba sed o n the situa-142
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