深圳龙岗区2023年“9·7”极端特大暴雨洪涝灾害风险评估与对策.pdf

Jan.2024 NO.1 VOL.342024年1月 第1期 第34卷CHINA FLOOD&DROUGHT MANAGEMENT中国防汛抗旱特邀主编专栏GUEST EDITOR-IN-CHIEFS COLUMN深圳龙岗区2023年“9 7”极端特大暴雨洪涝灾害风险评估与对策吴辉明1，2陈文龙2杨芳2薛冰贤1，2（1 广州珠科院工程勘察设计有限公司，广州510610；2 珠江水利委员会珠江水利科学研究院，广州510610）摘要：2023 年 9 月 78 日，深圳市出现超历史纪录的极端特大暴雨，打破了深圳市 1952 年有气象记录以来 7 项历史极值，其中龙岗区暴雨中心爱联河片区 3 h 降雨量超 100 年一遇，导致城市内涝积水。以深圳龙岗区爱联河片区为例，构建城市暴雨洪涝耦合模型，对 2023年“97”极端特大暴雨洪涝情况进行模拟，分析龙岗中心城区内涝积水情况，为揭示洪涝灾害成因和提出防治对策提供依据。关键词：深圳龙岗区；短历时；强降雨；深圳市2023年“9 7”极端特大暴雨洪涝；洪涝模型中图分类号：P426.616文献标识码：A文章编号：1673-9264（2024）01-36-05DOI:10.16867/j.issn.1673-9264.2023451吴辉明，陈文龙，杨芳，等.深圳龙岗区2023年“97”极端特大暴雨洪涝灾害风险评估与对策J.中国防汛抗旱，2024，34（1）：36-40.WU Huiming,CHEN Wenlong,YANG Fang，et al.Risk assessment and countermeasures of flood and waterlogging caused by 97 extreme heavy rainstorm in Longgang District of Shenzhen City in 2023J.China Flood&DroughtManagement，2024，34（1）：36-40.（in Chinese）收稿日期：2023-11-01第一作者信息：吴辉明，男，工程师，E-mail：。0 引言随着全球气候变化，极端降雨天气越来越频繁。高密度城市受“热岛效应”“雨岛效应”影响，突发性、短历时、高强度的特大暴雨事件屡见不鲜，给人民群众生命财产安全带来严重威胁1-5。2023 年 9 月 78 日，深圳 出 现 超 历 史 纪 录 的 极 端 特 大 暴 雨，最 大 滑 动 2 h（195.8 mm）、3 h（246.8 mm）、6 h（355.2 mm）、12 h（465.5 mm）、24 h（559.6 mm）、48 h（615.4 mm）、72 h（616.4 mm）降雨量打破1952年有气象记录以来7项历史极值。其中龙岗区暴雨中心龙城街道爱联站最大1 h降雨量达93.4 mm，最大3 h降雨量达222.0 mm。龙岗区是深圳市东部中心，是深圳市行政大区、人口大区、产业大区，是全国工业强区、经济大区。2022年，龙岗区GDP达4 759.06亿元。龙岗区龙岗河流域三面环山，山体坡度超过10以上区域占一半，地貌复杂，洪涝交织，致灾因子多，兼有“地形复杂、建成度高”的城市特征和“上有山洪入城、内有突发雨涝、下有河道水位顶托”的防汛特点。本文选择本次降雨龙岗暴雨中心、高度建成、内涝积水严重的爱联河片区作为研究对象，模拟分析其在深圳市2023年“97”极端特大暴雨中的内涝积水过程，为高密度城市小流域短历时强降雨洪涝灾害防御提供参考。1 洪涝分析1.1 洪涝灾害情况概述根据龙岗区政府官网数据，2023 年 9 月 7 日 17 时至8 日 5 时，龙岗区12 h平均降雨量为246.3 mm，最大累计降雨量为356.4 mm，最大1 h滑动降雨量为93.4 mm（龙城街道爱联站），最大3 h降雨量222.0 mm，全区32个自动站中有25个站点累计雨量达特大暴雨级别，30个站点累计雨36Jan.2024 NO.1 VOL.342024年1月 第1期 第34卷中国防汛抗旱CHINA FLOOD&DROUGHT MANAGEMENT特邀主编专栏GUEST EDITOR-IN-CHIEFS COLUMN量达大暴雨级别。龙岗区防汛防旱防风指挥部将防汛响应提升至级。龙岗中心城区及周边地区部分区域出现严重积水现象，全区共监测到 26处积水，52个小区不同程度进水被淹，龙城街道畲吓村、锦绣村、前进村等积水严重，部分地段积水最深处接近 1.50 m。降雨期间龙岗河干流沿程水位迅速上涨4.318.22 m，最高水位达27.54 m，已超 100 年一遇水位27.37 m6。强降雨过程中，龙岗区及时动员、紧急处置，未出现人员伤亡报告。1.2 降雨数据分析根据龙岗区各典型雨量站实测降雨过程，统计各测站 1 h、3 h、6 h 降雨量，绘制龙岗区降雨分布图，如图 1所示。降雨范围基本覆盖龙岗全区范围，呈现西南高、东北低的趋势，降雨时间约 24 h，降雨时段主要集中在 6 h内，降雨分布主要集中在龙城街道爱联片区、南部深圳河流域上游。其中龙城街道爱联站降雨强度最大，降雨过程如图 2 所示，降雨时段主要集中在 9 月 7 日 1824 时，最大 1 h 降雨量 93.4 mm，接近 100 年一遇（99.5 mm）；最大 3 h 降雨量 222.0 mm，超过 100 年一遇，接近 200 年一 遇；最 大 6 h 降 雨 量 274.0 mm，接 近 100 年 一 遇（288.0 mm）。图1 深圳市2023年“9 7”极端特大暴雨洪涝龙岗区降雨分布图图2 深圳市2023年“9 7”极端特大暴雨龙岗区龙城街道爱联站降雨过程09-07T1709-07T1909-07T2109-07T2309-08T0109-08T0309-08T0509-08T0709-08T0909-08T1109-08T1309-08T1509-08T170510152025降雨量/mm时间（月-日T时）降雨量最大1 h降雨量最大3 h降雨量最大6 h降雨量图3 龙岗区爱联河片区流域水系图1.3 洪涝风险分析1.3.1 流域概况爱联河片区位于龙岗中心区，区域地形起伏较大，总体上西南高、东北低，流域面积27.93 km2。爱联河为龙岗河一级支流，发源于神仙岭水库，河道总长8.66 km，现状防洪标准为50年一遇。流域上游有神仙岭水库、龙口水库，爱联河片区流域水系情况见图3。1.3.2 模型简述模型选用由珠江水利科学研究院自主研发的 HydroMPM（Hydro Multi-Processes Modeling）模型云平台7。洪涝模型由产汇流模型、水库调洪演算模型、河道洪水演进模型、管网模型、城区地表洪水演进模型等耦合组成。模型所采用的基础数据包括现状管网数据、数字高程模型（DEM）数据、实测地形图，基于2020年遥感影像提取的土地利用类型数据。龙岗河干流、爱联河的断面采用实（a）1 h（b）3 h（c）6 h图例降雨量/mm50506060707080809090图例降雨量/mm120120140140160160180180200200图例降雨量/mm100100150150200200250250300300坂田街道平湖街道吉华街道布吉街道南湾街道横岗街道园山街道龙城街道宝龙街道龙岗街道坪地街道坂田街道平湖街道吉华街道布吉街道南湾街道横岗街道园山街道龙城街道宝龙街道龙岗街道坪地街道坂田街道平湖街道吉华街道布吉街道南湾街道横岗街道园山街道龙城街道宝龙街道龙岗街道坪地街道神仙岭水库龙口水库河岗联河爱龙区域边界水库水系图例北北北北37Jan.2024 NO.1 VOL.342024年1月 第1期 第34卷CHINA FLOOD&DROUGHT MANAGEMENT中国防汛抗旱特邀主编专栏GUEST EDITOR-IN-CHIEFS COLUMN测资料及最新整治设计断面。一维河道模型范围上至河道上游的水库，下至河道河口，水库的河流上边界采用水库调洪演算后的出流过程，区间汇流由降雨产汇流模型自动提供，下游水位边界由干流相应断面频率水位自动提供，河道沿程与管网模型耦合；二维模型模拟地面的漫流和内涝积水过程，采用三角形网格，最小网格面积50 m2；管网模型模拟研究区域的管网汇流过程，利用实测地形资料划分子汇水区，根据土地利用资料确定每个子集水区的不透水率。一维、二维、管网3个模型分别构建完成后进行耦合。1.3.3 模型构建选取龙岗河流域爱联河片区进行分析，考虑片区管网及龙岗河干流、爱联河建立耦合模型，建模范围南至龙口西水库、北至龙平西路、东接龙岗河、西达盐龙大道，面积约28 km2。根据管网节点（雨水井、检查井、雨水篦等）的位置批量划分子汇水区，片区共计划分 3 910个子汇水区、3 910个节点、3 960条管道、15个雨水排放口。1.3.4 洪涝风险分布根据洪涝数学模型模拟结果，爱联河片区出现内涝积水面积3.6 km2，最大积水深度达1.05 m，最大积水时间达11.5 h，爱联河片区淹没分布见图4，龙翔大道龙城大道内涝积水退水过程见图5。黄阁坑地铁站，平均水深（最大积水深度平均值）0.66 m，龙翔大道平均水深0.98 m、世贸中心平均水深0.62 m、奥林华府平均水深0.84 m，最高水深均超1.00 m。通过实际数据和模拟结果对比，洪涝模拟内涝、积水区域情况与实际内涝、积水点基本吻合，积水淹没深度、退水时间接近（表1）。表明精细化模拟结果基本合理，模型分析结果可作为本次降雨洪涝分析依据。模拟分析得到爱联河沿程水面线如图6所示，模拟计算河道水位与实际调研水位情况基本吻合，爱联河水位高企，满负荷运行，难以承泄周边涝水，使得河道两岸城区内涝严重。2 内涝成因分析结合现场调研情况及洪涝模型模拟分析成果，本次龙岗河流域爱联河区域极端特大暴雨洪涝成因主要有以下几个方面。（1）短时雨强大、范围广。本轮降雨覆盖龙岗全区范围，其中爱联片区3 h降雨量超100年一遇、接近200年一遇，1 h、6 h降雨量接近100年一遇，降雨远超现状龙岗区内涝积水区域黄阁坑站龙翔大道龙城大道龙翔大道吉祥路龙城大道龙平西路内涝水深/m调查平均0.600.800.500.70模拟计算0.661.050.650.84退水时间/h实际5.313.25.57.0模拟8.011.57.59.0图4 龙岗河流域爱联河片区淹没分布图图5 龙翔大道龙城大道内涝积水退水过程图6 深圳2023年“9 7”极端特大暴雨爱联河沿程水面线表1 爱联河流域洪涝风险模拟结果表0.150.270.270.500.501.001.00奥林华府奥林华府黄阁坑地铁站黄阁坑地铁站吉祥路吉祥路龙翔大道龙翔大道龙平西路龙平西路图例内涝点北淹没水深/m09-07T1709-07T2009-07T2309-08T0209-08T0509-08T0809-08T1109-08T1409-08T17时间（月-日T时）00.20.40.60.81.01.2水位/m地面线爱联河总水头线38Jan.2024 NO.1 VOL.342024年1月 第1期 第34卷中国防汛抗旱CHINA FLOOD&DROUGHT MANAGEMENT特邀主编专栏GUEST EDITOR-IN-CHIEFS COLUMN内涝防治标准，是导致内涝积水的直接原因。（2）河道水位顶托。由于流域内普降大雨，使龙岗河干流水位迅速上涨，在降雨最集中的1922时期间，爱联河河口水位暴涨，龙岗河水位高企顶托使得爱联河、区域雨水管网排水不畅。（3）河道过流能力不足。爱联河虽现状已按照50年一遇防洪标准完成整治，但北理莫斯科大学段至河口段全部为暗涵，暗涵率达95%，河道尺寸约4.5 m4.0 m，遭遇强降雨时过流能力不足。（4）洪涝叠加。爱联河片区为龙岗区中心区域，城市开发强度高，建成区面积占比高，径流系数大，加上2309号台风“苏拉”、2311号台风“海葵”双台风时间间隔短，受台风“苏拉”降雨影响，土壤含水量高，导致产汇流时间短。爱联河片区西北侧有神仙岭山体，北侧为龙城公园，降雨时山体山水流量较大，山水散排进入排水管道，增加管网排水压力，加重城市内涝积水风险。3 对策与建议以龙岗区爱联河片区为例，针对高密度城市短历时强降雨洪涝灾害防御，建议从规划设计、设防标准、风险管控、管理体系等多方面着手，以更好适应未来短历时强降雨洪涝灾害风险挑战。（1）规划引领，落实国土空间规划管控。将城市防洪内涝防治规划纳入国土空间总体规划，加强空间分配和竖向衔接推动城市洪涝治理工作，城市用地应按照有利于城市河流水系流通、雨水径流排放、雨水管渠系统布设的原则，科学划分排水分区，明确各类防洪排涝设施、调蓄空间等用地边界，强化城市竖向规划和管控，构建高低有序的城市竖向格局，提升自然蓄水排水能力，从源头上降低城市洪涝风险。道路交通、园林绿地、地下空间、城镇竖向、市政综合等规划要优先满足防洪潮排涝规划需要。建立城市开发建设项目洪涝安全评估制度，将经洪涝安全评估后的堤防达标、源头调蓄、竖向高程控制等专项成果纳入控规，作为建设用地配套条件，要求地块开发过程严格落实防洪治涝建设要求。（2）高标设防，提升城市洪涝设防标准。工程防洪排涝标准的高低与保护对象的重要性、洪涝灾害的严重性及其影响直接有关，且与国民经济的发展水平相联系。发达国家对主要江河和重要城市确定较高的防洪标准，重现期一般是 100200 a；纽约内涝防治设计重现期为 100 a或大于100 a，伦敦为30100 a，香港城市主干管为200 a，郊区主排水渠为50 a。对标对表国内外城市，高密度城市在国家经济社会发展中具有重要战略地位，淹不得、淹不起，必须高标准设防。以深圳为例，要求到2035年全市防洪标准重现期达200 a，防潮标准重现期2001 000 a，内涝防治重现期达到100 a。（3）全面感知，支撑“四预”功能智慧水务体系。基于智慧城市信息模型（CIM）平台建设，全面汇聚气象降雨、河道水文、管网液位等涉水感知监测数据，查漏补缺，提档升级，优化完善城市涉水感知监测体系，为城市洪涝“四预”提供实时、连续和准确的感知监测数据。建立城市暴雨洪涝全过程预报模型，探索有物理机制的水利专业模型和深度学习模型的融合互补，运用城市洪涝快速模拟技术，实时滚动预测水淹位置、范围，靶向发布预警信息，指导决策，规避风险，减少损失。（4）风险管控，部门协同提升洪涝管理水平。按照“管行业必须管安全”的原则，建立健全“条块结合、条块协作、齐抓共管”的全行业城市洪涝综合防御机制，实现各部门高效协同。完善重点防护对象预案体系，医院、学校、交通站场等管理单位应明确自身防洪标准，负责管辖范围内的洪涝灾害防御措施及应急处置。未编制预案的医院、学校等针对自身及周边环境状况，分析积水范围和积水深度，制定涝水拦挡、疏散转移等保障措施；已编制预案的涵隧、地铁站、变电站等进一步规范值守、调度、巡查、抢险工作要求，强化具体管理单位、行业主管部门、应急部门、水务部门之间的协同联动，提高应急处置效率。（5）联排联调，构建全流域全要素调度体系。完善流域防洪、区域排涝、片区排水之间的联排联调体系，健全城区河道、排水管网等联排联调运行管理模式。统筹上下游、左右岸、干支流，洪涝兼治、蓄排结合，加强水库山塘、河湖水体、泵站、调蓄设施等全要素统筹调度，科学合理及时做好水库、河湖、调蓄设施的预降水位或预腾空工作，提高流域、区域、城市的洪水，涝水联防联控能力。针对水库、堤防等，制定翔实有效行洪排涝调度方案，做好城市上游水库和内河水位调度，避免出现泄洪加大对城市排水口顶托的情况。39Jan.2024 NO.1 VOL.342024年1月 第1期 第34卷CHINA FLOOD&DROUGHT MANAGEMENT中国防汛抗旱特邀主编专栏GUEST EDITOR-IN-CHIEFS COLUMN4 结论采用 HydroMPM 模型软件构建龙岗河流域爱联河片区一维、二维、管网耦合暴雨洪涝模型，对深圳市2023年“97”极端特大暴雨进行复盘模拟分析，模拟龙岗中心城区积水情况，并分析爱联河沿程水位情况，主要结论如下。（1）基于HydroMPM模型构建的爱联河片区洪涝模型计算结果总体上与实际情况较为吻合，积水深度平均相对误差约为18.1%，退水时间平均相对误差约为24.3%，可以用于支撑相关洪涝调查和复盘分析工作。（2）根据模型模拟结果，特大暴雨期间，模拟区域内涝积水面积3.6 km2，最大水深1.05 m，最长积水时间11.5 h，从积水范围和幅度来看，龙岗中心区内涝积水较为严重。（3）本次降雨短时雨强大、范围广是导致内涝积水的直接原因。河道水位顶托、河道过流能力不足也是其中重要因素。（4）高密度城市防御短历时强降雨应强化洪涝源头管控，提高洪涝设防标准，提升工程体系韧性，构建具有“四预”功能智慧水务体系，加强部门联动，优化流域统一调度，以实现短历时极端降雨少损失。参考文献1 陈文龙，夏军.广州“5 22”城市洪涝成因及对策J.中国水利，2020（13）：4-7.2 吴秋琴，刘训平，肖志明，等.深圳市石岩街道洪涝风险分析 J.中国防汛抗旱，2023，33（2）：46-52.3 陈文龙，杨芳，宋利祥，等.高密度城市暴雨洪涝防御对策郑州“7 20”特大暴雨启示J.中国水利，2021（15）：18-20，23.4 喻海军，陈小兰，刘昌军，等.郑州中心城区2021年“7 20”特大暴雨洪涝复盘模拟分析J.中国防汛抗旱，2022，32（5）：11-15.5 张书函，郑凡东，邸苏闯，等.从郑州“2021.7.20”暴雨洪涝思考北京的城市内涝防治J.中国防汛抗旱，2021，31（9）：5-11.6 龙岗区启动一级防汛响应，奋力抗击“9 7”特大暴雨EB/OL.（2023-09-08）2023-10-15.http:/ 胡晓张，宋利祥.HydroMPM2D水动力及其伴生过程耦合数学模型原理与应用M.北京：中国水利水电出版社，2018.Risk assessment and countermeasures of flood and waterlogging causedby 97 extreme heavy rainstorm in Longgang District of Shenzhen City in 2023WU Huiming1,2,CHEN Wenlong2,YANG Fang2,XUE Bingxian1,2(1.Guangzhou Zhuke Institute Engineering Survey and Design Co.,Ltd,Guangzhou 510610;2.Pearl River Water Resources Research lnstitute,Guangzhou 510610）Abstract:From September 7 to 8,2023,a record breaking extremely heavy rainstorm occurred in Shenzhen City,breaking sevenhistorical extremes since 1952 when there was a meteorological record in Shenzhen.Among them,the 3 hour rainfall in AilianRiver area,the center of rainstorm in Longgang District,exceeded the 100 year return period,leading to serious urbanwaterlogging.Taking the Ailian River area of Longgang District as an example,this paper constructs a coupled model of urbanrainstorm and flood,simulates the flood situation of the 97 extremely heavy rainstorm in Shenzhen in 2023,analyzes theflooding situation in the central downtown of Longgang,and provides a basis for revealing the causes of flood disasters andproposing prevention and control measures.Keywords:Longgang District；short duration；Shenzhen97 extreme heavy rainstorm;flood model编辑 姚力玮40