中山市超標準洪水防御突出短板和對策研究

王紅旗，馮靖雲

(華南農業大學水利與土木工程學院，廣東 廣州 510642)

近年來受全球氣候變化影響，中國極端事件多發易發，超標準洪水應對問題突出，一方面是超標準洪水發生的頻次和強度越來越高[1]，產生的影響也越來越大；另一方面則是其發生的不確定性越來越高，極端性超越預值難以勝防。面對越發緊張的防汛形勢，2020年3月水利部就超標準洪水防御工作要求所有大江大河和重要支流，以及有防洪任務的縣級以上城市都要編制超標準洪水防御預案。

針對流域超標準洪水，陳小鳳等[2]采用MIKE系列軟件構建數值模型分析了淮河流域極端暴雨洪水演進規律，劉慶紅等[3]建立了流域水庫潰壩模型，模型結果均為防洪決策提供了科學依據；國內其他學者[4-6]在超標準洪水實時預報、優化調度及洪水風險圖等方面也做了相關研究；對于城市遭遇超標準洪水，大多數學者[7-9]基于歷史洪澇災害及防洪現狀分析了超標準洪水發生的可能性而提出應對建議；粵港灣大灣區受獨特的地理環境和氣候條件影響，其超標準洪水應對難度和復雜程度世界少有，相關研究成果距應用需求仍有較大差距。

中山市位于珠三角洲中南部，作為粵港澳大灣區的中心城市處于西、北江下游出海處。地形以平原為主，占總面積1 800.14 km2的68%，地勢中部高亢，四周平坦，平原地區自西北向東南傾斜。海域面積有176 km2，海岸線長26 km，淺海灘涂面積約3.19 km2。中山市屬豐水地區，年降雨量1 738 mm，降水量達29.18億m3，西江和北江流經該市的磨刀門、橫門、洪奇瀝總水量1 497億m3。中山市濱江臨海，河網密布，易受臺風、暴潮、洪水等影響，洪澇災害防御任務繁重。《粵港澳大灣區發展規劃綱要》提出完善防洪減災體系，全面消除安全隱患，提高防洪防潮減災應急能力，以強化大灣區水安全保障。因此，在嚴峻的防洪形勢下，以問題與目標結合為導向[10]，基于中山市防洪現狀，逐一分析其防洪突出短板，以研究具有可操作性的超標準洪水防御策略，對保障中山市社會經濟發展及粵港澳大灣區戰略目標的實現具有重要意義。

1 中山市防洪現狀及短板

1.1 防洪現狀

中山市總面積達1 800.14 km2，約占大灣區的3.21%。境內河網密布，具有“三江匯流、三口出海”的地區特點，河網密度1.11 km/km2，接近全國平均水平的7倍[11]。地形地貌以平原和灘涂為主，一般海拔為-0.5～1.0 m。年均遭受熱帶氣旋1.5個，易出現超強臺風大暴雨等極端天氣。汛期洪水峰高量大，西、北江洪水遭遇惡劣，河流水動力條件復雜[12]，加上海平面上升、城市熱島效應以及人類活動引起的洪水歸槽[13]等影響，增大了超標準洪水發生的概率。

中山市的防洪體系由堤圍、水庫、水閘、排澇泵站等工程及河道(河涌)組成，各類工程基本情況見表1。經過幾十年的建設，基本形成了較為完善的防洪體系。

表1 中山市防洪體系基本情況

1.2 防洪短板

1.2.1水庫調蓄能力不足，網河腹地洪水易成災

珠江流域的防洪規劃與設計中，以北江石角及西江馬口、三水等控制站流量作為三角洲泄洪控制參數，然而對下游區間復雜的暴雨洪水匯流沒有考慮在內[14]。由于西、北江防洪控制性水庫防洪庫容總體偏小，如北江飛來峽水庫防洪庫容僅13.36億m3，而中山市多年平均入境水量高達2 663億m3。當區間發生強降雨時，網河腹地洪水往往峰高量大，而中山市境內僅1座中型水庫具有調蓄功能，防洪庫容2 102萬m3，本地水庫調蓄能力不足，區間洪水難以控制。如“05.6”西、北江大洪水，石角站測得洪峰流量13 500 m3/s，不到10年一遇，西江上游干流為20年一遇左右的洪水，而馬口站和三水站測得西、北江流量匯合后達69 100 m3/s，超100年一遇。由于西、北江洪水疊加且區間發生強降雨，網河腹地洪水峰高且量大，導致鶯哥咀水位站出現罕見最高水位5.31 m(超100年一遇)。

1.2.2部分堤圍工程建設標準偏低，存在安全隱患

中山市除中順大圍和中珠聯圍海堤規劃為100年一遇設計暴潮標準外，其余海堤根據國家規范大多按30年一遇的標準規劃，現有海堤建設標準普遍偏低。另外，地下水過度開采及軟基修建等導致堤頂沉降[15]，加之受河道采砂等因素影響，河床高程變化幅度大、河道下切。1999—2016年，西江干流河道和北江干流河道平均下切幅度分別為2.5、1.2 m[16]，對堤腳的穩固性造成嚴重威脅，尤其在大洪水期間，水下的險情難以被發現，存在較大的安全隱患。

1.2.3風暴潮威脅嚴重

中山市是中國臺風暴潮最嚴重的地區之一，近年風暴潮災害頻次與強度呈增加趨勢。0814“黑格比”、1713“天鴿”、1822“山竹”帶來大范圍強風暴潮，多個站點均超歷史罕見潮位，且屢創新高。“山竹”期間，橫門站更是超原設計1 000年一遇洪潮水位[17]。在全球氣候變暖影響下，近年珠江口海平面上升趨勢明顯[18]，將導致河口水位抬高、潮流頂托作用加強，河道排水不暢，城市泄洪和排澇難度加大，增加了洪澇災害風險。

1.2.4極端降水頻發，城市內澇問題突出

中山市汛期雨量集中，多為強度大、歷時短的暴雨，城市內澇問題突出。主要原因有：第一，高度的城市化改變了城市的地形、地貌及產匯流條件，2019年中山市城市化率高達88.40%，大量植被被破壞、河道被非法占用，“人水爭地”矛盾長期存在，加劇了內澇風險；第二，境內河涌淤積覆蓋嚴重排水不暢[19]，河網的水動力條件差[20]，歧江河等內河排洪澇不暢易成災；第三，城區現有排水系統標準偏低，防洪排澇設施養護管理不善，加上城市規劃建設對水域規劃保護的預見性不夠，城市水域調蓄空間嚴重不足。隨著全球氣候變化加劇，城市“雨島效應”日趨明顯，極端暴雨頻發，如遇外洪、潮位頂托等影響，城市內澇將更為嚴重。

1.2.5超標準洪水風險高，工程失事后影響巨大

中山市地勢低洼，90%人口生活和工作在洪潮水警戒線以下。2020年地區生產總值為3 151.59億元，常住人口338萬，人口密度約為1 910人/km2，經濟發達、人口密集的地區洪災風險性較高。通過模擬中順大圍東堤七滘險段在以洪、潮、暴雨為主3種不同工況下的潰口情況，潰決影響見圖1。在以洪為主200年一遇時，受災情況最嚴重，受影響人口124.7萬人，經濟損失910.43億元。計算結果表明受災人口(P)和經濟損失(E)隨暴雨洪潮量級的增大而增加。

圖1 東堤七滘險段潰決影響

2 國外應對超標準洪水的教訓與經驗

2.1 低估超標準洪水的威力

隨著全球氣候變暖、海平面上升，極端自然災害出現的強度難以預判。2008年襲擊緬甸的“納爾吉斯”在發展中有2次加強過程，風速達250 km/h，帶來了強降雨和高達3.5 m的風暴潮[21]，當地民眾低估了臺風暴潮的威力，沒有及早防備，以致傷亡慘重，約7.77萬人死亡、5.59萬人失蹤，受災人數高達240萬人。

2.2 高估人類應對超標準洪水的能力

超標準洪水帶來的威力是極大的，依靠不斷加高堤防等工程措施防洪具有局限性。2019年臺風“海貝思”在日本帶來高強度降雨又趕上風暴潮引發大規模洪水，全國55條河流泛濫、79處堤壩發生決堤。盡管日本當地及早采取了應對措施，但是綜合風險防范措施方面等都反映出日本當地在應對“海貝思”時仍有所疏忽。“海貝思”導致至少92人死亡，經濟損失高達數百億元，災情嚴重程度遠超出專家的預料[22]。

2.3 忽視城市的規劃建設

自古以水定城，城市發展中的不恰當規劃增加了洪水風險。美國的新奧爾良三面環水，整個城市位于海平面以下3 m左右，四周筑有河堤，整體地形猶如碗狀。在城市的開發建設中忽視了海平面上升及地面沉降的問題，又為了追求城市的發展而將大量具有調蓄作用的濕地排干，破壞了城市原有的防災空間，增加了承災體的脆弱性。2005年的“卡特里娜”颶風引發的特大洪水沖毀了河堤，龐恰特雷恩湖水倒灌而入，水深高達6.1 m，幾乎淹沒了整個城市。城市嚴重缺乏韌性防洪能力，造成1 833人死亡、1 080億美元損失[23]。

2.4 發達國家的成功經驗

發達國家在防御超標準洪水方面中也有不少成功的經驗值得借鑒。日本斥巨資建成了東京圈外圍排水系統，在“海貝思”臺風期間中，系統排水量高達1 200萬t，大大減輕了河流下游地區的負擔；荷蘭領土的平均海拔低于海平面，1953年的特大洪水導致20萬hm2的土地被淹沒。此后荷蘭啟動三角洲擋潮閘工程[24]，建成了一個堤防與閘壩組成的龐大防潮抗洪系統，防潮標準提高至4 000年一遇，使三角洲地區擺脫了水患困擾的同時也促進了農業灌溉的發展[25]；美國受“卡特里娜”重創后，時隔7年又遭到了“桑迪”臺風的橫掃，紐約市政府于2013年發布了《一個更強大、更韌性的紐約》[26]的城市韌性規劃計劃，以洪災為重點，對不同規劃措施的損益情況進行評估。

3 超標準洪水防御策略

3.1 依靠科學的防災新理念

雖然超標準洪水發生概率低，一旦發生后果將特別嚴重。要堅持以大概率思維應對小概率事件，寧可信其有、不可信其無，寧可信其大、不可信其小，深入貫徹落實習近平總書記“兩個堅持，三個轉變”的防災減災救災新理念；堅持“人民至上，生命至上”，深入落實“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”的治水思路；以“九個堅持”自然災害防治工作方法為行動指南，落實落細超標準洪水各項防汛備汛措施，全力保障人民群眾生命財產安全。

3.2 依靠高標準工程防御體系

3.2.1鞏固堤防，提升防洪標準

堤圍是防御超標準洪水的第一道防線，一旦決口，洪水肆虐后果不堪設想。因此要立足于提高堤防(海堤)防御標準，在合理確定防洪潮目標及科學評估現狀防洪潮能力的基礎上，對現有堤防進行鞏固提升，推進堤防加固系統的生態化建設和占地少的新型堤岸加高技術的應用[27]。

3.2.2整治河道，暢通河道行洪

中山市境內河網密集，縱橫交錯，以雙向流態勢為主，河道行洪暢通是安全度汛的重要保障。因此，要從系統治理的角度，通過“調、通、擴、治、聯”等“活水”方法，采用河涌暢通活水模擬技術及加強對排水泵站的規劃建設，以提高河道行洪排水能力；研究建設入海水道人工分洪工程，以提高三角洲地區洪水下泄能力，減輕主要防護區的洪水風險。

3.2.3河口建閘，增強防潮能力

擋潮閘作為防洪工程中的重要一環，是濱海城市的安全屏障。隨著氣候變化引起的海平面上升、風暴潮等極端災害事件發生頻率增加，人口和財富集聚的河口三角洲地區風暴潮災害風險越來越大。河口建閘一方面將大大縮短堤防防線，有效緩解堤防防洪壓力；另一方面利用擋潮閘可防止潮水倒灌，提高城市防洪擋潮標準。因此，開展河口建閘工程規劃研究對保障城市防洪安全是十分必要的。

3.3 依靠高效的非工程措施

3.3.1構建流域精細化預報模型

探究下墊面劇烈變化條件下的流域洪水特性，加強流域產匯流機制研究，摸清區域水工程家底，構建精細化預報預警模型，進一步促進預報預警與調度一體化建設，以提高超標準洪水的預報精度和預見期；利用無人機、遙感衛星等先進技術加強高精度數據地圖在河道和城市洪水風險圖中的應用，以提高城市防洪減災能力。

3.3.2開展堤圍閘泵庫聯合調度

建設聯合調度一體化平臺，實施堤圍閘泵庫聯合調度，提高洪(潮)澇災害應急調度能力。在保證防洪安全的基礎上對流域水資源進行優化配置，實現水利效益最大化；定期檢修維護水利設備，確保汛期運行正常，同時提高水利設施信息化程度為智慧化聯合調度提供技術支撐。

3.3.3加強風暴潮及海洋水文等監測能力

加強沿海重點岸段、圍填海區域和敏感承載體沿岸潮位站建設，構建潮位信息共享的“一張網”；劃定風暴潮重點防衛區，基于精細數值模式，構造環灣區及周邊海浪精細格點場，獲取代表站點海浪波高、波向和海流等實時觀測數據，以提升風暴潮與海洋水文環境監測能力。

3.4 依靠高效應急措施

研究制定重點保護對象及重大工程在發生超標準洪水時的應急措施；強化超標準洪水預案編制與預演，切實做好人員、物資、設備和技術力量等方面的準備；加強堤防隱患排查設備和堵口技術等搶險裝備研究；加強部門協調聯動，形成統一指揮、運轉高效的應急管理體系，落實落細受災群眾轉移避險和安置各項措施。

4 結語

中山市超標準洪水具有預見難度大、突發性強、影響范圍廣、致災程度高的特點，需要牢固樹立“防大汛、抗大洪、搶大險、救大災”的責任意識，遵循“水利工程補短板、水利行業強監管”的總基調，按照《粵港澳大灣區發展規劃綱要》提出的要求，全面提升中山市水安全保障能力。分析認為中山市超標準洪水防御突出短板問題主要體現在5個方面：①水庫調蓄能力不足，網河腹地洪水易成災；②部分堤圍工程建設標準偏低；③風暴潮威脅嚴重；④城市內澇問題突出；⑤超標準洪水風險高，工程失事后影響巨大。在深入分析中山市超標準洪水短板及成因基礎上，對超標準洪水防御提出了不斷鞏固工程措施、強化非工程措施，提升應急措施等防御策略，為破解中山市超標準洪水防御突出短板及粵港澳大灣區超標準洪水防御問題提供解決思路。