中山市超标准洪水防御突出短板和对策研究

王红旗，冯靖雲

(华南农业大学水利与土木工程学院，广东 广州 510642)

近年来受全球气候变化影响，中国极端事件多发易发，超标准洪水应对问题突出，一方面是超标准洪水发生的频次和强度越来越高[1]，产生的影响也越来越大；另一方面则是其发生的不确定性越来越高，极端性超越预值难以胜防。面对越发紧张的防汛形势，2020年3月水利部就超标准洪水防御工作要求所有大江大河和重要支流，以及有防洪任务的县级以上城市都要编制超标准洪水防御预案。

针对流域超标准洪水，陈小凤等[2]采用MIKE系列软件构建数值模型分析了淮河流域极端暴雨洪水演进规律，刘庆红等[3]建立了流域水库溃坝模型，模型结果均为防洪决策提供了科学依据；国内其他学者[4-6]在超标准洪水实时预报、优化调度及洪水风险图等方面也做了相关研究；对于城市遭遇超标准洪水，大多数学者[7-9]基于历史洪涝灾害及防洪现状分析了超标准洪水发生的可能性而提出应对建议；粤港湾大湾区受独特的地理环境和气候条件影响，其超标准洪水应对难度和复杂程度世界少有，相关研究成果距应用需求仍有较大差距。

中山市位于珠三角洲中南部，作为粤港澳大湾区的中心城市处于西、北江下游出海处。地形以平原为主，占总面积1 800.14 km2的68%，地势中部高亢，四周平坦，平原地区自西北向东南倾斜。海域面积有176 km2，海岸线长26 km，浅海滩涂面积约3.19 km2。中山市属丰水地区，年降雨量1 738 mm，降水量达29.18亿m3，西江和北江流经该市的磨刀门、横门、洪奇沥总水量1 497亿m3。中山市滨江临海，河网密布，易受台风、暴潮、洪水等影响，洪涝灾害防御任务繁重。《粤港澳大湾区发展规划纲要》提出完善防洪减灾体系，全面消除安全隐患，提高防洪防潮减灾应急能力，以强化大湾区水安全保障。因此，在严峻的防洪形势下，以问题与目标结合为导向[10]，基于中山市防洪现状，逐一分析其防洪突出短板，以研究具有可操作性的超标准洪水防御策略，对保障中山市社会经济发展及粤港澳大湾区战略目标的实现具有重要意义。

1 中山市防洪现状及短板

1.1 防洪现状

中山市总面积达1 800.14 km2，约占大湾区的3.21%。境内河网密布，具有“三江汇流、三口出海”的地区特点，河网密度1.11 km/km2，接近全国平均水平的7倍[11]。地形地貌以平原和滩涂为主，一般海拔为-0.5～1.0 m。年均遭受热带气旋1.5个，易出现超强台风大暴雨等极端天气。汛期洪水峰高量大，西、北江洪水遭遇恶劣，河流水动力条件复杂[12]，加上海平面上升、城市热岛效应以及人类活动引起的洪水归槽[13]等影响，增大了超标准洪水发生的概率。

中山市的防洪体系由堤围、水库、水闸、排涝泵站等工程及河道(河涌)组成，各类工程基本情况见表1。经过几十年的建设，基本形成了较为完善的防洪体系。

表1 中山市防洪体系基本情况

1.2 防洪短板

1.2.1水库调蓄能力不足，网河腹地洪水易成灾

珠江流域的防洪规划与设计中，以北江石角及西江马口、三水等控制站流量作为三角洲泄洪控制参数，然而对下游区间复杂的暴雨洪水汇流没有考虑在内[14]。由于西、北江防洪控制性水库防洪库容总体偏小，如北江飞来峡水库防洪库容仅13.36亿m3，而中山市多年平均入境水量高达2 663亿m3。当区间发生强降雨时，网河腹地洪水往往峰高量大，而中山市境内仅1座中型水库具有调蓄功能，防洪库容2 102万m3，本地水库调蓄能力不足，区间洪水难以控制。如“05.6”西、北江大洪水，石角站测得洪峰流量13 500 m3/s，不到10年一遇，西江上游干流为20年一遇左右的洪水，而马口站和三水站测得西、北江流量汇合后达69 100 m3/s，超100年一遇。由于西、北江洪水叠加且区间发生强降雨，网河腹地洪水峰高且量大，导致莺哥咀水位站出现罕见最高水位5.31 m(超100年一遇)。

1.2.2部分堤围工程建设标准偏低，存在安全隐患

中山市除中顺大围和中珠联围海堤规划为100年一遇设计暴潮标准外，其余海堤根据国家规范大多按30年一遇的标准规划，现有海堤建设标准普遍偏低。另外，地下水过度开采及软基修建等导致堤顶沉降[15]，加之受河道采砂等因素影响，河床高程变化幅度大、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别为2.5、1.2 m[16]，对堤脚的稳固性造成严重威胁，尤其在大洪水期间，水下的险情难以被发现，存在较大的安全隐患。

1.2.3风暴潮威胁严重

中山市是中国台风暴潮最严重的地区之一，近年风暴潮灾害频次与强度呈增加趋势。0814“黑格比”、1713“天鸽”、1822“山竹”带来大范围强风暴潮，多个站点均超历史罕见潮位，且屡创新高。“山竹”期间，横门站更是超原设计1 000年一遇洪潮水位[17]。在全球气候变暖影响下，近年珠江口海平面上升趋势明显[18]，将导致河口水位抬高、潮流顶托作用加强，河道排水不畅，城市泄洪和排涝难度加大，增加了洪涝灾害风险。

1.2.4极端降水频发，城市内涝问题突出

中山市汛期雨量集中，多为强度大、历时短的暴雨，城市内涝问题突出。主要原因有：第一，高度的城市化改变了城市的地形、地貌及产汇流条件，2019年中山市城市化率高达88.40%，大量植被被破坏、河道被非法占用，“人水争地”矛盾长期存在，加剧了内涝风险；第二，境内河涌淤积覆盖严重排水不畅[19]，河网的水动力条件差[20]，歧江河等内河排洪涝不畅易成灾；第三，城区现有排水系统标准偏低，防洪排涝设施养护管理不善，加上城市规划建设对水域规划保护的预见性不够，城市水域调蓄空间严重不足。随着全球气候变化加剧，城市“雨岛效应”日趋明显，极端暴雨频发，如遇外洪、潮位顶托等影响，城市内涝将更为严重。

1.2.5超标准洪水风险高，工程失事后影响巨大

中山市地势低洼，90%人口生活和工作在洪潮水警戒线以下。2020年地区生产总值为3 151.59亿元，常住人口338万，人口密度约为1 910人/km2，经济发达、人口密集的地区洪灾风险性较高。通过模拟中顺大围东堤七滘险段在以洪、潮、暴雨为主3种不同工况下的溃口情况，溃决影响见图1。在以洪为主200年一遇时，受灾情况最严重，受影响人口124.7万人，经济损失910.43亿元。计算结果表明受灾人口(P)和经济损失(E)随暴雨洪潮量级的增大而增加。

图1 东堤七滘险段溃决影响

2 国外应对超标准洪水的教训与经验

2.1 低估超标准洪水的威力

随着全球气候变暖、海平面上升，极端自然灾害出现的强度难以预判。2008年袭击缅甸的“纳尔吉斯”在发展中有2次加强过程，风速达250 km/h，带来了强降雨和高达3.5 m的风暴潮[21]，当地民众低估了台风暴潮的威力，没有及早防备，以致伤亡惨重，约7.77万人死亡、5.59万人失踪，受灾人数高达240万人。

2.2 高估人类应对超标准洪水的能力

超标准洪水带来的威力是极大的，依靠不断加高堤防等工程措施防洪具有局限性。2019年台风“海贝思”在日本带来高强度降雨又赶上风暴潮引发大规模洪水，全国55条河流泛滥、79处堤坝发生决堤。尽管日本当地及早采取了应对措施，但是综合风险防范措施方面等都反映出日本当地在应对“海贝思”时仍有所疏忽。“海贝思”导致至少92人死亡，经济损失高达数百亿元，灾情严重程度远超出专家的预料[22]。

2.3 忽视城市的规划建设

自古以水定城，城市发展中的不恰当规划增加了洪水风险。美国的新奥尔良三面环水，整个城市位于海平面以下3 m左右，四周筑有河堤，整体地形犹如碗状。在城市的开发建设中忽视了海平面上升及地面沉降的问题，又为了追求城市的发展而将大量具有调蓄作用的湿地排干，破坏了城市原有的防灾空间，增加了承灾体的脆弱性。2005年的“卡特里娜”飓风引发的特大洪水冲毁了河堤，庞恰特雷恩湖水倒灌而入，水深高达6.1 m，几乎淹没了整个城市。城市严重缺乏韧性防洪能力，造成1 833人死亡、1 080亿美元损失[23]。

2.4 发达国家的成功经验

发达国家在防御超标准洪水方面中也有不少成功的经验值得借鉴。日本斥巨资建成了东京圈外围排水系统，在“海贝思”台风期间中，系统排水量高达1 200万t，大大减轻了河流下游地区的负担；荷兰领土的平均海拔低于海平面，1953年的特大洪水导致20万hm2的土地被淹没。此后荷兰启动三角洲挡潮闸工程[24]，建成了一个堤防与闸坝组成的庞大防潮抗洪系统，防潮标准提高至4 000年一遇，使三角洲地区摆脱了水患困扰的同时也促进了农业灌溉的发展[25]；美国受“卡特里娜”重创后，时隔7年又遭到了“桑迪”台风的横扫，纽约市政府于2013年发布了《一个更强大、更韧性的纽约》[26]的城市韧性规划计划，以洪灾为重点，对不同规划措施的损益情况进行评估。

3 超标准洪水防御策略

3.1 依靠科学的防灾新理念

虽然超标准洪水发生概率低，一旦发生后果将特别严重。要坚持以大概率思维应对小概率事件，宁可信其有、不可信其无，宁可信其大、不可信其小，深入贯彻落实习近平总书记“两个坚持，三个转变”的防灾减灾救灾新理念；坚持“人民至上，生命至上”，深入落实“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路；以“九个坚持”自然灾害防治工作方法为行动指南，落实落细超标准洪水各项防汛备汛措施，全力保障人民群众生命财产安全。

3.2 依靠高标准工程防御体系

3.2.1巩固堤防，提升防洪标准

堤围是防御超标准洪水的第一道防线，一旦决口，洪水肆虐后果不堪设想。因此要立足于提高堤防(海堤)防御标准，在合理确定防洪潮目标及科学评估现状防洪潮能力的基础上，对现有堤防进行巩固提升，推进堤防加固系统的生态化建设和占地少的新型堤岸加高技术的应用[27]。

3.2.2整治河道，畅通河道行洪

中山市境内河网密集，纵横交错，以双向流态势为主，河道行洪畅通是安全度汛的重要保障。因此，要从系统治理的角度，通过“调、通、扩、治、联”等“活水”方法，采用河涌畅通活水模拟技术及加强对排水泵站的规划建设，以提高河道行洪排水能力；研究建设入海水道人工分洪工程，以提高三角洲地区洪水下泄能力，减轻主要防护区的洪水风险。

3.2.3河口建闸，增强防潮能力

挡潮闸作为防洪工程中的重要一环，是滨海城市的安全屏障。随着气候变化引起的海平面上升、风暴潮等极端灾害事件发生频率增加，人口和财富集聚的河口三角洲地区风暴潮灾害风险越来越大。河口建闸一方面将大大缩短堤防防线，有效缓解堤防防洪压力；另一方面利用挡潮闸可防止潮水倒灌，提高城市防洪挡潮标准。因此，开展河口建闸工程规划研究对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构建流域精细化预报模型

探究下垫面剧烈变化条件下的流域洪水特性，加强流域产汇流机制研究，摸清区域水工程家底，构建精细化预报预警模型，进一步促进预报预警与调度一体化建设，以提高超标准洪水的预报精度和预见期；利用无人机、遥感卫星等先进技术加强高精度数据地图在河道和城市洪水风险图中的应用，以提高城市防洪减灾能力。

3.3.2开展堤围闸泵库联合调度

建设联合调度一体化平台，实施堤围闸泵库联合调度，提高洪(潮)涝灾害应急调度能力。在保证防洪安全的基础上对流域水资源进行优化配置，实现水利效益最大化；定期检修维护水利设备，确保汛期运行正常，同时提高水利设施信息化程度为智慧化联合调度提供技术支撑。

3.3.3加强风暴潮及海洋水文等监测能力

加强沿海重点岸段、围填海区域和敏感承载体沿岸潮位站建设，构建潮位信息共享的“一张网”；划定风暴潮重点防卫区，基于精细数值模式，构造环湾区及周边海浪精细格点场，获取代表站点海浪波高、波向和海流等实时观测数据，以提升风暴潮与海洋水文环境监测能力。

3.4 依靠高效应急措施

研究制定重点保护对象及重大工程在发生超标准洪水时的应急措施；强化超标准洪水预案编制与预演，切实做好人员、物资、设备和技术力量等方面的准备；加强堤防隐患排查设备和堵口技术等抢险装备研究；加强部门协调联动，形成统一指挥、运转高效的应急管理体系，落实落细受灾群众转移避险和安置各项措施。

4 结语

中山市超标准洪水具有预见难度大、突发性强、影响范围广、致灾程度高的特点，需要牢固树立“防大汛、抗大洪、抢大险、救大灾”的责任意识，遵循“水利工程补短板、水利行业强监管”的总基调，按照《粤港澳大湾区发展规划纲要》提出的要求，全面提升中山市水安全保障能力。分析认为中山市超标准洪水防御突出短板问题主要体现在5个方面：①水库调蓄能力不足，网河腹地洪水易成灾；②部分堤围工程建设标准偏低；③风暴潮威胁严重；④城市内涝问题突出；⑤超标准洪水风险高，工程失事后影响巨大。在深入分析中山市超标准洪水短板及成因基础上，对超标准洪水防御提出了不断巩固工程措施、强化非工程措施，提升应急措施等防御策略，为破解中山市超标准洪水防御突出短板及粤港澳大湾区超标准洪水防御问题提供解决思路。