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大城市極端暴雨洪澇災害防災體系建設的經驗與啟示
——以日本東京為例

2023-12-27 11:24殷子昭王成芳
防災科技學院學報 2023年4期
關鍵詞:洪澇防災災害

殷子昭,王成芳

(1.華南理工大學建筑學院,廣東 廣州 510641;2.亞熱帶建筑與城市科學全國重點實驗室,廣東 廣州 510640)

0 引言

隨著氣候變暖和城市化水平的加快,全球臺風、暴雨、風暴潮等極端天氣及其次生衍生災害頻次和強度呈上升態勢。我國有三分之二國土面積存在洪澇風險,應急管理部2021年及2022年發布的《全國十大自然災害》中,暴雨所導致的洪澇災害占據一半,盡管近年來我國防災能力逐步提高,但極端天氣的突發性和局地性仍給準確預測帶來較大難度[1],從而不可避免地導致城市經濟社會功能的正常運轉受到影響。2021年鄭州“7·20”特大暴雨災害共造成河南省1478.6萬人受災,因災死亡失蹤398人,直接經濟損失1200.6億元,諸多本可避免的人員傷亡事件暴露出城市在災害認識、城市防災建設、災害信息發布與傳導、部門統籌協調上的不足。城市的防災規劃水平決定了城市的風險應對能力,而制度的健全完善是規劃有效實施、充分發揮作用的先行保障,涉及組織管理、風險評估、規劃實施、資金安排、公眾參與等內容。2022年6月19日印發的《“十四五”國家綜合防災減災規劃》中指出,健全防災減災救災管理機制、法律法規和預案標準體系及規劃保障機制,是我國十四五期間防災減災建設的主要任務。未來,建立運轉高效、全民參與,可實施、可持續的防災體系是降低災害風險及損失的關鍵。

日本作為全球人口和建筑最集中且災害多發的國家之一,在多年的治水經驗積累中形成了行之有效的防災體系,首都東京在日本大城市中具有較強代表性。目前已有部分學者從防災水利設施、洪水風險管理研究、洪澇災害評估方法等做出不同角度的推介和經驗介紹[2-10],但尚未有文獻針對洪澇防災制度及規劃體系進行系統總結。本研究通過查閱大量一手日文資料,引入時間維度對相關法律和規劃制度變遷進行系統梳理,以期探究其防災體系逐步完善的歷史過程,并梳理東京近年的最新暴雨防災舉措,歸納出“預防為主”的洪澇防災制度體系和“軟硬兼施”的洪澇災害應對措施,對東京洪澇防災法律制度、規劃體系及城市防災建設手段進行深度剖析,以期為我國高密度大城市極端暴雨下的洪澇災害防控提供有價值的思路方法。

1 東京洪澇災害概況

東京由區部(23區)、多摩區域內陸部分和伊豆群島等島嶼組成。地理位置使其夏季易現“游擊式暴雨”[11],秋季臺風及強降雨頻發,東京西北地區由于熱島效應和海風匯聚尤易出現集中降水。東京境內有鶴見川、荒川、多摩川等日本一級河流和諸多中小型河流經過,加之其城市化程度高,徑流系數大,城市用地高度集約與立體化,地下空間開發逐年增多,極大增加了內澇的發生頻率及危險性。

總體來說,東京洪澇災害發生的原因主要為暴雨引發的河流泛濫。在時間上,50mm/h以上強降雨發生頻次逐年遞增(圖1),根據日本氣象廳的數據,在過去30年里50mm/h以上強降雨的數量增加了1.3倍,80mm/h以上的強降雨則增加了1.7倍。在空間上,各地區體現出明顯分異,75mm/h(20年一遇)以上的強降雨均聚集在人口和城市建設集中的市中心區域。

圖1 東京1973—2021年發生50mm/h降水日數及線性回歸[12]Fig.1 The number of days with 50mm/h precipitation in Tokyo from 1973 to 2021 and its linear regression[12]

2 “預防為主”的洪澇防災制度體系

2.1 逐步完善的洪澇防災法律

日本防災相關法律按照適用范圍可分為3類:綜合性防災法律、專項防災法律、對特殊情況進行補充說明的特別法。1961年出臺的《災害對策基本法》為防災體系中的主干法,該法規定了政府、社會及公眾各主體的防災責任、政府防災組織、防災規劃的編制、公開及實施、災害預防、應急及災后重建、財政金融等事項[13],地域防災規劃與專項防災法律均在此基礎上進行編制。

洪澇防災專項法律如下:《河川法》用于河流環境的常態化綜合管理,從源頭減少洪澇災害的發生[14];《特定都市河川浸水被害對策法》規定了流經城市的河流及其流域的防災減災措施[15];《水防法》側重于洪澇災害發生時的預警及防御機制[16];《下水道法》規定了下水道等改善城市內澇的相關設施管理方法[17]。以上4部法律從1896年起至今經過4個階段的不斷完善,囊括洪水及內澇防治各環節的硬性措施及軟性機制,成為日本各級洪澇防災規劃體系建立的基礎(圖2)。

圖2 日本洪澇防災法律出臺及重要修訂過程[18-19]Fig.2 The introduction and main revising process of laws related to flood control and prevention in Japan[18-19]

從日本洪澇相關法律的變遷可以看出,其防災理念從災時應急走向常態化綜合管理,從機械設防走向全域生態治理,從單一政府責任走向全社會共同參與,有效保證了防災措施的落實。

2.1.1 第一階段:洪水災后治理(1896—1996年)

1896年的舊《河川法》標志著近代日本雨洪管理制度的誕生,其以“治水”為目的,基本方針是以連續的堤壩、水庫和水池將洪水限制于河道內,重在加強洪水發生后的應對措施。1964年,在臺風頻繁引發洪水,國外出現水資源多用途開發的背景下,新《河川法》出臺,形成了“治水”與“利水”并重的水系綜合管理制度,借鑒美國田納西河綜合開發工程進行多用途水壩建設。

1949年出臺的《水防法》規定了地面水防活動①的有關事項。該法還明確了地方政府是防災的第一責任單位,負責編制水防計劃,在消防機構能力不足的情況下須額外設置防洪小組。該階段《下水道法》的編制僅出于公共衛生的需要,未考慮到洪澇防災。

2.1.2 第二階段:災害預警及內澇風險管理(1997—2014年)

隨著社會經濟環境的變化,河流的氣候調節功能受到重視。1997年修訂后的《河川法》在以往的“治水”與“利水”的目標之外,加入了“河流環境的整治與保護”,并規定河流管理者編制反映流域居民意見的河道整治規劃。2000年9月發生的東海暴雨促進了2001年《水防法》的關鍵性修改,擴充了災害預警的數據來源,以洪水預報涉及的所有河流數據確定洪水預測區域,防災工作也從地面延伸到河流。2005年,《水防法》將預測數據來源擴大到全部已知水位的河流,要求地方政府繪制并印發洪水風險圖,加強了信息傳達及緊急預案,如確保災害預警能夠傳達至高齡老人等脆弱人群,制定浸水預測區域內地下空間的洪水應急計劃等。

在城市型水災頻發的背景下,日本2003年出臺了《特定都市河川浸水被害對策法》,該法要求河道及下水道管理者、流域涉及的地方政府最高官員共同制定流域水災對策計劃并建設雨水貯蓄和滲透設施。與此同時,2005年的《下水道法》規定劃定雨水流域并進行廣域雨水排放。

2.1.3 第三階段:全社會防災建設(2015年至今)

隨著大規模氣象災害風險增加,強化水災預警、維護基礎設施、保持下滲機能、控制地面徑流迫在眉睫。日本在2015年修訂了多部法律,建立硬性、軟性一體化措施系統,以更有效地應對洪澇災害。修訂后的《水防法》要求根據預估最大降雨量,而非提防規劃的降雨量來模擬淹沒情況,將災害預警由洪水擴大到內澇及風暴潮災害,明確內澇及風暴潮的淹沒預測區域,首次明確了千年一遇的降雨量,并規定在水防計劃中納入與地下商場等相連的建筑物所有者的意見。

2017年和2021年的修訂,《水防法》確立了淹沒實況記錄及公開制度,便于公民實時了解淹沒情況,并將浸水預測區域擴大到包含重要設施的流域。2015年的《下水道法》規定由政府與居民一同推進水災對策制定,建立雨水貯蓄設施管理協議制度,通過日常修繕下水道以保證其機能的持續性。2021年,《特定都市河川浸水被害對策法》中將流域具有保水與徑流機能的土地作為蓄水功能保護區,并使地方公團、私營企業參與到流域雨水貯蓄及滲透設施的建設中。

2.2 精細化的防災規劃體系

日本洪澇防災規劃體系的上位規劃是根據《災害對策基本法》編制的防災基本計劃(全國層面)、地域防災計劃(地方層面),包含地震、風水災害②、火災、原子災害等從預防到災后重建的措施,作為各層級洪澇防災的基本依據?;趯m椃芍贫ǖ膯雾椃罏囊巹澕跋嚓P文件是綜合防災規劃的補充,如依據《水防法》應制定水防計劃和洪澇預測區域,根據《特定都市河川浸水被害對策法》應制定流域水災對策計劃(圖3)。

圖3 東京洪澇防災規劃體系[11-23]Fig.3 The flood prevention planning system in Tokyo[11-23]

在法定體系之外,東京政府針對自身城市特征制定了洪澇防災政策及方針?!稏|京都暴雨對策基本方針》從“滯、蓄、排、避”等方面提出了工程及非工程措施,是東京應對城市暴雨的主要指導文件[11]。針對東京暴雨及臺風愈發頻繁、洪澇災害日益嚴重的情況,東京都政府編制了《東京暴雨對策行動計劃(2020—2025)》以進一步促進相關措施的落實[20]。

由于東京高密度地段和洪澇災害高風險區域高度重合,為防止大規模水災造成東京乃至日本社會經濟活動完全癱瘓,日本政府與東京都政府于2020年共同編制《建設抗災首都——東京》中提出“廣域避難”概念,通過強化防災設施、建設高地城市、提升居民及企業意識等方面舉措,在洪澇災害發生時依舊能夠保障民眾生命安全及城市社會經濟活動的運轉[21],大大增強城市韌性。

3 “軟硬兼施”的洪澇災害應對措施

3.1 硬性措施:精細化的防災建設

3.1.1 分級設定日常及特殊時段、特殊地段的防災目標

《東京都暴雨對策基本方針》基于觀測站歷史降雨強度制定了東京30年內的防災建設目標,從而實現從源頭遏止洪澇災害的發生,并在最大程度上削減災害對城市的影響:

(1)降雨在10mm/h以內時,通過常規策略控制城市雨水徑流;

(2)降雨在10~60mm/h時,采取河流、下水道綜合管理措施避免形成水災;

(3)當降雨在60mm/h至20年一遇(區部75mm/h,多摩地區65mm/hr)導致河流及下水道溢出時,通過城市建設措施及防災基礎設施,避免淹沒建筑與地下空間,確保城市基本功能;

(4)降雨超過20年一遇時,加強疏散和避難措施,保障居民的生命安全。

此外,東京還依據災害發生頻率、受災嚴重程度、人口及金額損失數量、基礎設施承載能力等劃定暴雨對策強化流域及地區,從而使各項防災建設能夠分級確定設施的規模及標準,并采取進一步的強化措施(圖4)。

圖4 對策強化流域及地區[11]Fig.4 Watersheds and regions where flood prevention countermeasures need to be strengthened[11]

3.1.2 日常徑流控制措施

對于道路、學校、公園、行政辦公樓等公共設施,東京都及區市町村政府共同負責落實雨水蓄水池、透水性鋪裝及臨時雨水儲存設施的設置。對于大型民間用地,區市町村政府通過流域暴雨對策計劃,對用地的開發進行指引,如控制建筑面積、容積率等,并制定相關綱要和條例強制設置徑流控制設施。對于小型民間用地,為加強對私自開發與現有設施的管控,東京都政府主動為居民提供房屋改造的資金補助及徑流控制設施的安裝方案。位于對策強化流域且其他設施安裝困難的地區,東京政府推廣并為其安裝雨水儲存罐(圖5),并要求小型私人用地中的停車場采用透水性鋪裝及雨污分流,現有公共下水管道改造為雨水蓄水管等。

圖5 流域雨水徑流控制措施[11]Fig.5 The stormwater runoff control measures in the watershed[11]

東京十分重視現有森林、公園和農田等綠地的蓄水及滲透功能維護,每年會對雨水徑流控制效果進行定量評價,并在各流域暴雨對策計劃中予以反饋[11]。

3.1.3 河流整備與地下管網建設

為預防水災發生,東京在沿江城市化程度較高、河道拓寬及防洪設施建設難度大的地方,當現有河道未滿足50mm/h的規劃剖面時,設有可臨時調節雨水的河流調節池。包括挖入式、地下箱式、地下隧道式三種,2030年東京調蓄池總容量將達到150×104m3。調節池時充分考慮到與生態環境協調及多功能用途,蓄水設施上方可形成公園、運動場等,災時還可作為避難場所,有時為了高效利用土地也會建造住宅。東京還將數個地下隧道式調節池串聯成環狀,使數個流域在暴雨時能夠相互調節,地下調節池還與下水道相連,避免了暴雨時下水道雨水外溢,有效應對了100mm/h的局部短時暴雨(表1)。

表1 三種常用河流調節池形式[24]Tab.1 Thr ee common for ms of river regulation basins[24]

東京在對策強化地區設有應對50mm/h降雨量的雨水干線和泵站,在易因雨水從干線倒流而淹沒的區域鋪設淺埋雨水干線,沒有河流以排放雨水的區域則與其他區域共用排水干線。蓄水管道同調蓄池類似,通過暫時吸收無法完全排出的雨水來減少道路淹沒,雨停后,蓄水管道將儲存的水抽出并返回現有排水管道[11]。

3.1.4 建設“平災并用”的多功能高地城市

東京通過一系列“高地城市”建設措施,保證超標準大規模洪水侵襲下居民生命安全與城市基本功能運轉(圖6)。如建設高臺公園,平時提供濱河開敞綠地,但在災害影響到城市生命線時,亦能提供滿足最基本生活水平的避難空間??紤]到一旦發生設施無法抵御的大規模洪水,“零米區”會發生可能持續2周以上的大范圍淹沒,因此東京在沿河地帶配合土地區劃項目修建高規格堤防,在洪澇淹沒時作為緊急避難高地,平時則作優質的城市開放空間[21]。

3.2 軟性措施:常態化的防災機制

3.2.1 災害預警及信息公開

東京都通過三類風險地圖有效傳達洪澇災害預警及風險評估信息:

“洪水浸水預測區域圖”包含具有降雨量監測及水位信息、流域涉及重點保護設施(住宅、弱勢群體所在設施、避難路線及場所等)的河流在最大規模降雨③下泛濫所導致的淹沒深度及范圍;“內澇浸水預測區域圖”包含水位已知、涉及重點保護設施的下水道覆蓋地區,在最大規模降雨下雨水無法排出,而引發的淹沒情況。

東京城市型水災對策委員會為東京下轄的14個流域制定了“浸水設想區域圖”,顯示了東海暴雨同等規模降雨量下的淹沒狀況,包含最大淹沒深度、持續時間,并在東京建設局網站發布在線災害地圖,以便公眾查看所在位置的災害風險。

2005年《水防法》規定區市町村政府負責向居民傳達洪澇預報方法、避難場所等信息,并規定其制作“洪水風險圖”,即中小河流洪水淹沒風險防范手冊,以通俗易懂的方式表示災害信息獲取途徑、避難路線及場所、防災設施位置等,并通過分發印刷品及網絡途徑向居民傳播。

除了以上三類地圖,東京還將災害信息與受災情況及時公開及整理,如下水道局負責監測低于1.0mm/h的降雨,并在其官網“Tokyo Amesh”系統公開下水管道的水位信息。東京每年的洪澇受災情況編入《水災記錄》,在市民信息室與建設局網站公布,包括一般資產、工程設施、基礎設施,詳細至建筑物的床上、床下浸水棟數,且防災規劃每年進行審核評估以保證其可行性。

3.2.2 高效的洪澇情報傳導系統

東京都水災預警綜合情報系統(DIS)由觀測及監控系統、洪水災害預警系統、泥沙災害預警系統、氣象情報顯示系統、文本寫作傳達系統、互聯網公開系統六部分組成[22],可實時、迅速準確地向水防部門提供河流水位、雨量等信息(圖7)。

觀察監測系統可實時自動采集東京市區雨量、河流水位、潮位等數據,錄制河流影像數據、檢查調節池蓄水量、閘門開閉及排水機場泵的運行情況;洪水預報發布系統將觀測系統收集到的主要河流雨量、水位信息及一小時后的水位預測結果傳導至氣象廳,氣象廳隨即發布洪水災害預警;氣象信息顯示系統將氣象信息傳遞給相關部門,并實時顯示防御狀態,文本寫作傳達系統自動生成災害信息和防災態勢指示文本,并通過屏幕彈出的方式迅速傳達給相關部門?;ヂ摼W公開系統是在東京巖手縣小本河泛濫后由于信息傳遞不及時造成養老院人員傷亡而設立,2019年起發布智能設備端,可以在APP中了解周圍雨量、水位、河道監控等,并支持英語、中文和韓語三種語言。

3.2.3 構建“三助”體系引導全社會防災

東京將“保護自己的生命,保護自己的城鎮”作為社會共識,構建了“政府公助-地方互助-居民自救”全社會共同參與的防災體系,明確了公私范疇內的責任分工,共同促進防災工作的推進。

政府公助職責包括制度設計、災害信息公開、提供基層防災建設的財政支持,為企業、民間團體、外國人提供幫助等。東京總務局制作并向市民和防災組織發放《東京防災》手冊,發布VR視頻模擬災害發生機制使群眾了解提前疏散的重要性,與防災組織合作舉辦宣傳活動等。東京消防廳與學校合作,促進防災志愿活動的啟蒙與傳播,提高青少年兒童的防災意識和防災能力。

地方互助和公民自救是東京實現防災能力的基礎。前者即非盈利防災組織(NPO)協助政府進行基層防災工作,如為當地弱勢群體提供援助,維護綠地與防災設施,對防災規劃提出改進意見。企業和公民的責任包括私有用地的防災建設、物資儲備、應急預案,及時獲取政府公開信息等。

4 對我國大城市極端暴雨的洪澇防災之啟示

4.1 法律法規層面:細化組織管理內容,加強多方合作

日本防災法律的特征在于確保政府內部各部門、政府與公眾的溝通合作,通過形成各方共識,減少政策的推行成本。從政府內部來看,我國政府在規劃編制、災害預警、應急救援、物資調用、交通管制等環節相互獨立,缺乏統一組織及信息整合平臺??山梃b東京相關經驗,從政府各部門中抽取人員組建防災管理及應急時輔助工作的專項團隊,如東京的水災委員會、水災合作組織等[23],并構建類似DIS的一體化信息傳達系統,從而加強部門合作。

從民眾角度來看,我國《防洪法》等法律中基本僅規定政府的防災責任,政府與民眾在防災方面聯動不足,社會防災意識普遍薄弱。日本防災法律中規定政府應與企業、NPO共同進行預案設計及志愿隊伍建設,并以社區為單位分發防災手冊,確保信息傳達至弱勢群體。我國內澇多發的大城市可構建互聯網防災平臺,平日能夠實時查看不同位置的降雨、水位等信息,并與親友共同確定優先避難場所,老年人群可通過電視或實物手冊進行普及,從而在災時迅速疏散,減輕政府負擔。

4.2 硬性措施方面:分級分類管控城市區域,注重高地空間的多功能利用

在內澇治理方面,可借鑒東京根據城市歷史降雨量與對應的災害發生情況,提出不同級別降雨的建設目標,并劃分重點管控流域或地區,強化該地區的防災措施。在市政設施方面,對建設用地的下滲及蓄水設施做出硬性規定,可利用道路等空間建設調蓄池,將部分蓄水管相連成環并與連接排水管,避免排水落后地區加重內澇。若遇極端情況引發的大規模洪水,傳統灰色基礎設施無法抵御侵襲時,可借鑒東京在災時利用建筑連廊空間、高臺開敞空間抵御洪水的做法,盡可能保障城市基本功能運轉。

4.3 軟性措施方面:完善防災規劃評估及災害預警工作

由于城市洪澇防災工程設施投資巨大,技術復雜,通過對災害數據的詳細記錄及評估,準確地總結現有防災措施的薄弱點,是科學制定防災規劃的重要保障。東京每年進行防災規劃評估及修編,而我國災害風險評估多為災前評估,編制期限與總體規劃一致,對規劃措施的針對性改進指導不足。建議將洪澇風險評估作為強制性內容納入國土空間防災規劃,各大城市在每次重大洪澇災害后單獨啟動相關專項規劃評估程序,將受災情況與規劃措施進行比較分析,評估城市“滲、蓄、排”機能以保證規劃措施的有效性。由于大城市更易發生內澇災害,在災害預警方面,不止要對洪水進行情景預測,還應以最大降雨量增劃內澇淹沒風險地圖,沿海城市還應繪制潮水淹沒風險地圖,并將風險地圖、避難路線、避難場所規劃圖整合。

5 結論

本文對日本及其首都東京“預防”為主的洪澇防災制度體系進行總結,得到如下結論:

(1)梳理日本洪澇防災的法律演變過程,歸納“災后治理-災害預警及內澇風險管理-全社會防災建設”三個階段其各階段關鍵性改進內容,為我國相關法律的完善提供一定思路。

(2)總結東京最新的洪澇防災規劃文件及其“軟硬兼施”的災害預防措施。

(3)結合防災規劃體系框架,提出我國大城市在應對極端暴雨及其引發的洪澇災害時,從東京防災實踐中可吸納的有效措施,包括細化法律中組織管理內容、分級分類管控城市區域、注重高地空間的多功能利用、完善防災規劃評估及災害預警工作。

在當前氣候不確定性及洪澇災害頻發的背景下,借鑒日本及其首都東京防災體系之優秀經驗,可以有效為我國高密度大城市洪澇防災提供優化思路。期待隨著未來國土空間規劃防災體系不斷完善,能夠逐步提高規劃可行性,構建深入民心的常態化防災機制,實現城市氣候適應性和國土空間韌性的加強,降低極端暴雨及洪澇災害對城市和居民帶來的負面影響。

備注:

①水防活動是指水災警戒、防御、災后減小災害損失的活動,包括巡邏活動、防汛工程、疏散引導和救援活動等。

②日本把臺風和強烈的溫帶低氣壓所帶來的強風、暴雨等引發的災害統稱為“風水害”,具體形式包括洪水、內澇、土砂災害以及風暴潮。

③最大降雨量參考國土交通省水管理·國土保全局于2015年7月制定的153mm/h。

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