武漢市防洪排澇體系建設方略

李宗禮 ,張宜清,許明祥,張 翔,張利平,王詠鈴,鄧秋良,王懷清,謝 珊

(1.水利部水利水電規劃設計總院，北京 100120；2.湖北省水利水電規劃勘測設計院，湖北 武漢 430070；3.武漢大學水利水電學院，湖北 武漢 430072；4.武漢市水務局，湖北 武漢 430010；5.武漢市水務科學研究院，湖北 武漢 430010)

城市防洪排澇問題一直是防災減災領域的研究熱點和難點[1-3]。氣候變化導致水循環變化，對降水、入滲、產流等水文過程產生復雜影響，進而增加了水資源管理和洪澇災害防御難度，特別是極端水文氣候事件導致全球范圍內重特大洪澇災害頻發多發，嚴重影響區域經濟社會可持續發展[4-7]。城市人口增加，產業集聚，下墊面改變巨大，城市河湖空間規?；瘔嚎s和不透水面積迅速增大，引發城市化地區產匯流時間縮短、地表產流比例變大、洪峰提前、調蓄能力降低等一系列問題，而平原地區的城市洪水外排時間相對較長，一旦遭遇大范圍極端降水，發生嚴重內澇災害事件的概率大幅增加。

近年來，我國許多流域、區域和城市遭受了重特大洪澇災害事件，造成了嚴重的經濟財產損失和人員傷亡，暴露出城市面對自然災害的脆弱性[8-10]。建設韌性城市，增強城市防洪排澇能力，快速應對、恢復和保持城市功能正常運行，更好地應對未來洪澇災害風險，已成為城市規劃、建設和管理的重要議題[11]。城市因地理位置和遭受洪澇類型的不同，防洪策略也差異很大，必須因地制宜、因水制宜。水網地區特大城市人口、產業高度集聚，水情復雜，洪澇風險大，防洪保障要求高，特別是在國家發展新階段更應強化其防洪排澇體系建設方略研究[12-14]。在加強城市水文模型研發和應用的基礎上[15-19]，深入認識和探索城市洪澇水演進、致災規律，以及城市防洪與排澇的協調關系[20-24]，科學制定防洪排澇體系建設方案，科學制定防洪排澇工程和非工程措施，持續提升城市防洪排澇能力與水平，才能保障城市經濟社會安全穩定運行[25]。本文從存在的防洪排澇問題出發，按照“子流域/排澇分區分析—流域/片區復核—體系綜合集成”的技術路線，研究武漢市防洪排澇體系建設思路與布局，并提出有關措施建議。

1 研究區概況

武漢市地處長江及其重要支流漢江交匯處，降水豐沛，水系發育，湖泊眾多，是長江流域防洪戰略要地，也是國家重點防洪城市。由于武漢市建成區大部分的地面高程低于外江洪水位，一旦洪澇遭遇就面臨外洪與內澇的雙重壓力。當前武漢市正處于新老洪澇問題交織的階段，雖然長江三峽建成以后長江流域防洪形勢有了根本性的改觀，城市防洪排澇基礎設施大規模建設也使其防洪排澇能力有了較大提升，但仍存在汛期高水位運行持續時間長、堤防防汛壓力大、部分地區洪澇水蓄滯空間不足與出路不暢等問題[26]，主要表現有以下幾個方面：

a.防洪體系基本建成但仍有薄弱環節。三峽、丹江口水庫建成運行后，武漢市防洪壓力整體得到有效緩解，防洪安全保障水平基本滿足城市發展要求。但目前長江、漢江局部堤防尚不完善，新城區防洪保護區不完備，府澴河、舉水等重要支流和中小河流的防洪任務依然艱巨，民堤民垸防洪排澇標準偏低，擠占防洪排澇通道，北部山區山洪災害威脅仍然較大，成為防洪薄弱環節。

b.排澇體系初步建成但差距較大。武漢市現有排水設施建設滯后，中心城區現狀抽排能力仍未達到規劃標準，部分區域排澇能力缺口較大。部分區域排水港渠淤積嚴重，排水出路、澇水蓄滯空間受到不同程度的擠占，排水的暢通性和及時性受到極大限制。部分建成區排水設施標準偏低、落后老化，改造難度大，城中村配套排水管網建設嚴重滯后。

c.水系發育但管理調度偏弱導致湖泊調蓄能力未能充分發揮。武漢市湖泊水位調控能力仍然不足，在內澇防治、水環境質量控制及景觀需求的控制水位上存在不一致、不協調等問題，加之湖泊水域空間萎縮，通江能力嚴重不足，湖泊調蓄能力受到極大限制。

d.極端天氣及下墊面改變增加洪澇風險。隨著人口、產業快速集聚，城市建成區產匯流條件發生巨大變化，受極端天氣增加和城市下墊面改變影響，外江洪水與城市內澇遭遇，中心城區在遭遇大暴雨時常出現漬水現象，洪澇水風險疊加，防洪減災壓力加大。例如，2013年、2016年、2020年等暴雨內澇給武漢市造成重大洪澇災害損失。

2 防洪排澇體系建設總體思路

2.1 總體思路

創新洪澇水治理理念，按照“適度提標，風險管控，兩網并重，通道優先”的總體思路，以河湖治理為核心，街區尺度“小海綿體”建設與城市尺度“大海綿體”建設相結合，開創城市建設新模式。著力優化洪澇水蓄滯空間與出路，強化洪水風險管理，推進洪澇水系統治理，提升城市防洪排澇標準，構建標準較高、設施完備、生態良好、智能高效的城市洪澇綜合防治體系，為城市生態文明建設提供強有力的防洪排澇保安支撐。具體思路為：①適度提標，確保中心城區和長江新城有效防御1954年型洪水，適度提高新城區防洪標準；②風險管控，在確保蓄滯洪區防洪功能的前提下分級蓄水、適度開發以支撐城市經濟社會發展，對防洪標準偏低的民垸強化風險管控，在遭遇特大洪水時主動蓄滯洪水，確保重點保護對象的防洪安全；③兩網并重，在加強排水管網建設的同時，充分發揮城市生態水網的蓄滯作用；④通道優先，在確定湖泊三線(藍線、綠線、灰線)、確保城市湖泊調蓄容積的基礎上，加強排澇通道建設，提倡多通道，確保兩通道。到2035年，在進一步鞏固完善長江、漢江干流防洪體系的基礎上，提升重要支流和中小河流防洪標準，城市防洪體系進一步鞏固完善。城市建成區內澇防治標準達到50年一遇以上，水系排澇能力達到20年一遇以上，80%建成區達到海綿城市建設目標，洪澇災害損失大幅降低，洪澇科學調度與社會化管理水平大幅提高。

2.2 體系布局

統籌大江大河、內湖河網、區域排澇的關系，在滿足大江大河防洪標準的前提下提升水系內澇防治標準，以充分發揮蓄滯洪區、河湖濕地蓄滯洪澇水能力為基礎，以防洪保護圈(區)鞏固完善為重點，以河湖水系排洪能力提升為核心，強化洪澇水風險管理，優化防洪排澇綜合調度，全面完善武漢市防洪排澇體系。

2.2.1防洪體系布局

武漢市防洪體系是長江中下游防洪格局中的重要組成部分，按照“蓄泄兼籌，以泄為主”的防洪方針，目前長江武漢段依靠堤防可防御重現期為20～30 a的洪水，考慮河段上游及本地區蓄滯洪區的運用，可防御1954年型洪水。因三峽水庫的調蓄、城陵磯附近地區洪水調控能力的增強，提高了長江干流洪水調度的靈活性，配合丹江口水庫和武漢市附近地區的蓄滯洪區運用，可避免武漢市防洪水位失控。武漢市防洪體系布局見圖1，圖中a～p表示防洪保護圈(區)，見表1。

圖1 武漢市防洪體系布局

表1 防洪保護圈(區)及其防洪標準

為進一步完善防洪體系布局，在長江三峽等中上游水庫聯合調度、科學調洪的基礎上，結合蓄滯洪區調度運用，完善武漢市防洪保護區并有效提升防洪保安能力。中心城區受長江、漢江分隔，依靠自然高地和堤防設施，形成漢口、漢陽和武昌3個獨立的防洪保護圈，總面積1 399 km2。其中，漢口防洪保護圈將諶家磯防洪保護區并入，由漢江干堤、長江干堤、張公堤及新河堤組成，面積165.5 km2；漢陽防洪保護圈由漢江干堤、長江干堤、漢陽隔堤及獅子山至西湖泵站沿線自然高地合圍組成，面積413.5 km2；武昌防洪保護圈由長江干堤和魏家大山至武惠堤末端白滸山沿線自然高地合圍而成，面積820.0 km2。新城區防洪保護區依托長江漢江干堤、重要支流堤防、中小河流堤防和自然高地合圍而成。防洪保護圈(區)及其防洪標準見表1。

2.2.2排澇體系布局

按照全面貫徹源頭減量、過程控制、系統治理的原則，構建以源頭控制為目標的“小海綿體”建設與以澇水蓄滯空間和出路優化為核心的“大海綿體”建設相結合的內澇防治體系。優化現有澇水出路安排，按照規劃標準計算確定不同標準下澇水總量，在全面測定計算源頭控制、河湖水網蓄滯以及管網匯流排放之間定量關系的基礎上，綜合確定各階段排水控制量。對于澇水蓄滯空間及出路受到限制的區域，因地制宜推進源頭控制體系建設，加強湖泊調蓄-景觀綜合功能水位優化調控措施研究，優化湖泊群水位調控措施，充分發揮湖泊群蓄滯功能。在適度還湖還渠、提高港渠排澇能力的基礎上，強化淺層排水系統，謀劃并啟動百年排水深隧系統。根據武漢市三鎮獨立、水系各異的特點，按匯流與排澇方式進行布局，以直排區和排蓄結合區為重點，完善排澇體系。武漢市排澇體系布局見圖2，圖中z1～z16為直排區，其排澇標準見表2；x1～x19為排蓄結合區，其排澇標準見表3。

圖2 武漢市排澇體系布局

直排區無調蓄能力，現狀排澇方式為管網、港渠收集匯水后，通過泵站提排至外江。在源頭控制的基礎上，以暢通出路、提升外排能力為主要手段，內澇防治標準提高至50年一遇。直排區主要位于中心城區及新城區城關鎮沿江、沿河地帶，總面積273.8 km2，包括漢口地區常青、金銀潭、黃孝河、諶家磯、沿河、沿江等6個系統，武昌地區沿江、港西、青山鎮、工業港等4個系統，漢陽地區沿河、沿江、河西等3個系統，新城區黃陂城關、新洲城關、蔡甸城關等3個系統。直排區及其排澇標準見表2。

表2 直排區及其排澇標準

排蓄結合區為湖港調蓄和泵站提排相結合，充分發揮區域湖港優勢，科學劃分澇水滲、滯、蓄、排比例，合理安排澇水出路，排澇標準提高至20年一遇以上。排蓄結合區主要位于武昌、漢陽和新城區，總面積6 433.4 km2，包括東沙湖、湯遜湖、北湖等19個水系。排蓄結合區及其排澇標準見表3。

表3 排蓄結合區及其排澇標準

3 完善防洪排澇體系的主要措施

3.1 防洪體系建設

武漢市防洪體系已基本建成，為進一步提升防洪能力，完善措施以河流生態化治理為主線，保障河道泄洪通暢、河勢穩定，全面提升河道行洪能力，維護河道生態功能，優化蓄滯洪區建設，完善遠郊山區洪澇災害監測預警系統，加快病險水庫除險加固，系統構建并完善綠色生態的防洪保護圈(區)，滿足防洪保安需求。

a.長江、漢江干流治理。武漢市長江、漢江防洪工程體系已基本形成，但三峽、南水北調中線一期工程建成運行后，清水下泄導致河床沖刷加劇，堤防時有險情發生，加之蓄滯洪區建設相對滯后，一旦發生較大洪水，將增大防洪壓力。在現狀基礎上繼續開展堤防江灘防洪與環境綜合整治，實施河道整治、崩岸治理及險工險段治理，建成貫通武漢三鎮河段的高標準、生態型江堤，在特殊地段應用拼裝式防洪墻等新型防御措施，進一步鞏固完善長江、漢江防洪保護圈(區)，塑造城市濱水特色、歷史文脈和現代文明交融的風景線，提升兩江四岸百里生態畫廊建設水平。

b.重要支流和中小河流治理。武漢市重要支流及中小河流眾多，防洪壓力一直較大。目前重要支流和中小河流還存在防洪保護區尚有缺口、部分堤防標準偏低、配套不完善等問題。按照生態防洪理念，在滿足防洪安全的前提下，采取生態治理技術，開展河流生態治理，構建生態堤防，同時協調好上下游、干支流、左右岸防洪關系。

c.蓄滯洪區建設。武漢市防洪涉及杜家臺、武湖、漲渡湖、白潭湖、西涼湖、東西湖等6個蓄滯洪區，有效容積122.1億m3，承擔分蓄長江68億m3超額洪水的任務。隨著長江上游干支流控制性樞紐的建設與聯合調度，武漢市防洪壓力大幅減輕。同時，通過精細化管理與運用調度，模擬聯合應用對重點河段控制斷面防洪水位的影響，可增強蓄滯洪區運用靈活性、可調度性及實用性。按照“以質量換數量、以容積換面積”的思路，對蓄滯洪區的保護與開發進行科學論證，提出蓄滯洪區運用條件、時機、方式、功能分區和優化調度建議，既保證其分洪能力不降低，又可在提高安全區保證程度的基礎上，適度布局城市基礎設施，促進城市經濟社會發展。主要對東西湖蓄滯洪區深入研究論證調減其范圍、擴大安全區或取消的可行性。

d.山洪災害防治。武漢市山洪災害主要發生于黃陂、新洲的北部山區，涉及2個區、3個水系(灄水、府澴河、舉水)、17個鄉鎮?；谏胶榈耐话l性、破壞性、毀滅性、普遍性特點，以山洪災害預警預報系統建設為重點，建立監測預警通信系統，包括新建或改造遙測雨量站，各街鎮配置預警信息訪問終端設備和網絡，安裝簡易報警器、無線預警廣播，完善各流域水文測站等措施。

e.病險水庫除險加固。武漢市現有水庫近300座，經過近年來的除險加固，目前仍有部分水庫存在病險安全隱患。為滿足各水庫的防洪標準與灌溉功能要求，開展病險水庫鑒定、除險加固、降等報廢和運行管理達標建設。對部分規模減小、功能喪失或萎縮的小型水庫采取降低等級或報廢措施。

3.2 排澇體系建設

排澇體系的建設需統籌大江大河、內湖河網、區域排水的關系，充分發揮湖泊密布優勢，加強河流、湖泊、水庫、濕地等雨洪受納區域的保護；結合各排水體系的具體問題，加快骨干外排泵站和主要通道的建設，提升區域基礎排水能力；加強低影響開發控制和海綿設施建設，通過源頭管控措施，緩解城市內澇。根據排澇體系建設要求，綜合制定源頭減量、過程控制、系統治理的排澇方案與措施。

a.骨干排水系統建設。以優化水系管網結構、加強骨干渠系和排水通道、提升外排能力為重點，實施排澇攻堅行動。統籌協調綜合管廊建設，結合區域地下空間布局規劃，進一步增加城市地下空間的綜合功能，完善排水系統，主要實施南湖、湯遜湖地區和漢陽地區排澇泵站建設，同時配套完善骨干排澇港渠。

b.源頭控制體系建設。結合青山舊城示范區、漢陽四新新城示范區的海綿城市試點經驗，按照海綿城市示范區、內澇防治重點區、溢流污染控制區、分流改造集中區以及源頭徑流控制重點區和其他區六大分區，開展海綿城市的建設。中心城區源頭徑流控制重點區重點打造舊城更新典范；武昌有效進行污染控制，解決入湖調蓄受環境影響制約的問題；漢陽強化舊城的改造以及對外排入江入河的污染控制，確保水源地安全；新城區源頭控制均按照海綿城市統一要求實施。

c.河湖水網調蓄能力提升。在河網發達、湖港水體比例較大、澇水蓄滯空間及出路受到限制的區域，制定河湖水網調蓄方案，充分發揮湖泊群蓄滯功能，適度還湖還渠，提高湖渠調蓄能力。中心城區湯遜湖、東沙湖、北湖、后官湖等水系結合河湖污染控制和水環境整治，加強湖港連通性，通過涵閘搶排、泵站提排、多出路排水等方式騰空湖泊調蓄空間。湯遜湖、梁子湖等水系適度退田還湖，退讓調蓄空間。新城區武湖、后湖、西湖、盤龍湖等水系強化湖泊水面形態控制，在確保湖泊“藍線”面積不減少的前提下進一步研究湖泊調蓄水位，盡可能增大調蓄能力，為保障新城區發展留足空間。

d.常規管渠系統能力提升。在全力推進已有洪澇災害補短板項目的基礎上，完善淺層排水管網。在直排區擴港擴渠，增加外排泵站規模；在排蓄結合區適度還湖還渠，調整湖泊控制水位，在增加湖泊調蓄能力的基礎上適度提高外排泵站能力。

e.超標排放系統建設。對于超過城市管渠系統排澇能力但低于城市內澇防治標準的澇水，通過發揮湖泊群蓄滯功能、實施應急排澇調度、新增蓄滯空間等綜合措施進行防治。對于武昌、漢陽和新城區等優勢明顯的區域，研究湖泊超標調蓄調度方案，在有條件的地區，例如湯遜湖-梁子湖區域，實施跨流域應急排澇工程。對于漢口地區、武昌羅家路直排區、漢陽直排區等調蓄水體面積少、建成區比例大、排澇能力缺口大、難以通過小型防澇設施解決的區域，實施深層排水隧道建設。對于立交橋下洼地及難以通過系統手段解決局部內澇風險的區域，結合城市公園、下凹式綠地和廣場或新建分散調蓄設施，新增雨水蓄滯空間，提高局部內澇防治標準。

3.3 洪澇風險管理與調度

樹立適度承擔風險和規避洪澇風險的防洪排澇觀念，以洪水風險圖編制與應用為抓手，以洪澇調度管理為重點，推進洪澇風險管理，實現從洪水控制到對洪水進行風險管理的轉變。

a.洪水風險圖應用。繼續推進武漢市洪水風險圖編制工作，完善洪水風險圖管理系統，做好洪水風險圖動態更新與維護等工作。結合防洪應急預案、蓄滯洪區運用方案等已有工作基礎，開展新型城鎮化發展形勢下洪澇水風險評估與動態監控，識別洪澇災害高風險區。研究將洪水風險圖成果納入防汛指揮調度系統，支撐防汛會商決策及應急搶險。依托洪水風險圖系統，協調城市建設和產業發展布局與防洪排澇的關系，規范和調控經濟社會活動。

b.洪水風險管理。牢固樹立災害風險管理和綜合減災理念，健全武漢市洪澇風險管理制度，結合汛前準備、預報預警響應、應急搶險救援等過程，做好洪水風險源識別、洪水風險評估、洪水風險決策和洪水風險應對等工作。控制蓄滯洪區人口增長，完善蓄滯洪區扶持和補償、救助制度。加強城市建設、居民點、商業區和工礦企業等選址洪澇影響評價與審批。完善不同洪水風險區域居民避洪安置方案，積極探索并建立武漢市洪澇保險制度。對于低洼地帶、立交下穿、湖泊周邊等區域，合理控制易澇區產業發展與布局，加強區域監測監控。

c.防洪排澇調度與管理。依托信息化建設，與智慧水務相結合，制定防洪排澇水系調度方案，明晰各部門職責。強化洪澇預報預警系統建設，加強基于水雨情實時監測信息的決策、調度體系建設，實施洪澇統一調度，實現實時自動化調度。加強水雨情、道路積水點、城市水淹區的監測、預警預報體系建設，加大對重點河段、重點地區的監測、巡查，完善洪澇預報調度系統，提高防洪排澇調度水平。

4 結 語

水網地區特大城市人口產業高度集聚、水情復雜、洪澇風險大、防洪保障要求高，特別是在國家新發展階段更應強化其防洪排澇體系建設方略研究，持續提升城市防洪排澇能力與水平，保障城市經濟社會安全穩定運行，應將其列為城市規劃、建設和管理的基礎性重要議題，并突出基礎研究和規劃研究，以有效提升規劃的科學性和前瞻性。武漢市是國家中心城市，戰略地位重要，但地勢低洼，洪澇遭遇概率大，還存在防洪排澇體系不完善、內澇嚴重、最不利組合下洪澇風險偏高等諸多薄弱環節，需要在長江流域防洪規劃和應急調度方案的框架內，結合復雜水網地區特大城市防洪排澇的地理格局與突出問題，按照“子流域/排澇分區分析—流域/片區復核—體系綜合集成”的思路，深化城市防洪排澇體系建設方略研究，加快完善城市防洪排澇體系，強化洪澇水風險管理與調度，不斷提升城市洪澇防治水平，支撐和保障國家中心城市的高質量發展。