深圳龍崗區2023年“9·7”極端特大暴雨洪澇災害風險評估與對策

吳輝明 陳文龍 楊 芳 薛冰賢

（1.廣州珠科院工程勘察設計有限公司，廣州 510610；2.珠江水利委員會珠江水利科學研究院，廣州 510610）

0 引 言

隨著全球氣候變化，極端降雨天氣越來越頻繁。高密度城市受“熱島效應”“雨島效應”影響，突發性、短歷時、高強度的特大暴雨事件屢見不鮮，給人民群眾生命財產安全帶來嚴重威脅[1-5]。2023 年9 月7—8 日，深圳出現超歷史紀錄的極端特大暴雨，最大滑動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 年有氣象記錄以來7 項歷史極值。其中龍崗區暴雨中心龍城街道愛聯站最大1 h 降雨量達93.4 mm，最大3 h降雨量達222.0 mm。

龍崗區是深圳市東部中心，是深圳市行政大區、人口大區、產業大區，是全國工業強區、經濟大區。2022年，龍崗區GDP達4 759.06億元。龍崗區龍崗河流域三面環山，山體坡度超過10°以上區域占一半，地貌復雜，洪澇交織，致災因子多，兼有“地形復雜、建成度高”的城市特征和“上有山洪入城、內有突發雨澇、下有河道水位頂托”的防汛特點。本文選擇本次降雨龍崗暴雨中心、高度建成、內澇積水嚴重的愛聯河片區作為研究對象，模擬分析其在深圳市2023年“9·7”極端特大暴雨中的內澇積水過程，為高密度城市小流域短歷時強降雨洪澇災害防御提供參考。

1 洪澇分析

1.1 洪澇災害情況概述

根據龍崗區政府官網數據，2023 年9 月7 日17 時至8 日5 時，龍崗區12 h平均降雨量為246.3 mm，最大累計降雨量為356.4 mm，最大1 h 滑動降雨量為93.4 mm（龍城街道愛聯站），最大3 h 降雨量222.0 mm，全區32 個自動站中有25 個站點累計雨量達特大暴雨級別，30 個站點累計雨量達大暴雨級別。龍崗區防汛防旱防風指揮部將防汛響應提升至Ⅰ級。龍崗中心城區及周邊地區部分區域出現嚴重積水現象，全區共監測到26 處積水，52 個小區不同程度進水被淹，龍城街道畬嚇村、錦繡村、前進村等積水嚴重，部分地段積水最深處接近1.50 m。降雨期間龍崗河干流沿程水位迅速上漲4.31～8.22 m，最高水位達27.54 m，已超100 年一遇水位27.37 m[6]。強降雨過程中，龍崗區及時動員、緊急處置，未出現人員傷亡報告。

1.2 降雨數據分析

根據龍崗區各典型雨量站實測降雨過程，統計各測站1 h、3 h、6 h 降雨量，繪制龍崗區降雨分布圖，如圖1所示。降雨范圍基本覆蓋龍崗全區范圍，呈現西南高、東北低的趨勢，降雨時間約24 h，降雨時段主要集中在6 h內，降雨分布主要集中在龍城街道愛聯片區、南部深圳河流域上游。其中龍城街道愛聯站降雨強度最大，降雨過程如圖2 所示，降雨時段主要集中在9 月7 日18—24 時，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，超過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）。

圖1 深圳市2023年“9·7”極端特大暴雨洪澇龍崗區降雨分布圖

圖2 深圳市2023年“9·7”極端特大暴雨龍崗區龍城街道愛聯站降雨過程

1.3 洪澇風險分析

1.3.1 流域概況

愛聯河片區位于龍崗中心區，區域地形起伏較大，總體上西南高、東北低，流域面積27.93 km2。愛聯河為龍崗河一級支流，發源于神仙嶺水庫，河道總長8.66 km，現狀防洪標準為50年一遇。流域上游有神仙嶺水庫、龍口水庫，愛聯河片區流域水系情況見圖3。

圖3 龍崗區愛聯河片區流域水系圖

1.3.2 模型簡述

模型選用由珠江水利科學研究院自主研發的Hy?droMPM（Hydro Multi-Processes Modeling）模型云平臺[7]。洪澇模型由產匯流模型、水庫調洪演算模型、河道洪水演進模型、管網模型、城區地表洪水演進模型等耦合組成。

模型所采用的基礎數據包括現狀管網數據、數字高程模型（DEM）數據、實測地形圖，基于2020 年遙感影像提取的土地利用類型數據。龍崗河干流、愛聯河的斷面采用實測資料及最新整治設計斷面。一維河道模型范圍上至河道上游的水庫，下至河道河口，水庫的河流上邊界采用水庫調洪演算后的出流過程，區間匯流由降雨產匯流模型自動提供，下游水位邊界由干流相應斷面頻率水位自動提供，河道沿程與管網模型耦合；二維模型模擬地面的漫流和內澇積水過程，采用三角形網格，最小網格面積50 m2；管網模型模擬研究區域的管網匯流過程，利用實測地形資料劃分子匯水區，根據土地利用資料確定每個子集水區的不透水率。一維、二維、管網3個模型分別構建完成后進行耦合。

在國際反家暴日來臨之際，沂南縣依汶鎮人大、婦聯組織部分女人大代表和巾幗志愿者20余人走上街頭，聯合開展“11·25國際反家暴日”普法宣傳活動，通過張貼反家暴宣傳畫、懸掛橫幅、發放宣傳單頁等多種形式開展婦女權益保護法和反家庭暴力法宣傳活動。

1.3.3 模型構建

選取龍崗河流域愛聯河片區進行分析，考慮片區管網及龍崗河干流、愛聯河建立耦合模型，建模范圍南至龍口西水庫、北至龍平西路、東接龍崗河、西達鹽龍大道，面積約28 km2。根據管網節點（雨水井、檢查井、雨水篦等）的位置批量劃分子匯水區，片區共計劃分3 910 個子匯水區、3 910個節點、3 960條管道、15個雨水排放口。

1.3.4 洪澇風險分布

根據洪澇數學模型模擬結果，愛聯河片區出現內澇積水面積3.6 km2，最大積水深度達1.05 m，最大積水時間達11.5 h，愛聯河片區淹沒分布見圖4，龍翔大道—龍城大道內澇積水退水過程見圖5。黃閣坑地鐵站，平均水深（最大積水深度平均值）0.66 m，龍翔大道平均水深0.98 m、世貿中心平均水深0.62 m、奧林華府平均水深0.84 m，最高水深均超1.00 m。通過實際數據和模擬結果對比，洪澇模擬內澇、積水區域情況與實際內澇、積水點基本吻合，積水淹沒深度、退水時間接近（表1）。表明精細化模擬結果基本合理，模型分析結果可作為本次降雨洪澇分析依據。模擬分析得到愛聯河沿程水面線如圖6 所示，模擬計算河道水位與實際調研水位情況基本吻合，愛聯河水位高企，滿負荷運行，難以承泄周邊澇水，使得河道兩岸城區內澇嚴重。

表1 愛聯河流域洪澇風險模擬結果表

圖4 龍崗河流域愛聯河片區淹沒分布圖

圖5 龍翔大道—龍城大道內澇積水退水過程

圖6 深圳2023年“9·7”極端特大暴雨愛聯河沿程水面線

2 內澇成因分析

結合現場調研情況及洪澇模型模擬分析成果，本次龍崗河流域愛聯河區域極端特大暴雨洪澇成因主要有以下幾個方面。

（1）短時雨強大、范圍廣。本輪降雨覆蓋龍崗全區范圍，其中愛聯片區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，降雨遠超現狀龍崗區內澇防治標準，是導致內澇積水的直接原因。

（3）河道過流能力不足。愛聯河雖現狀已按照50 年一遇防洪標準完成整治，但北理莫斯科大學段至河口段全部為暗涵，暗涵率達95%，河道尺寸約4.5 m×4.0 m，遭遇強降雨時過流能力不足。

（4）洪澇疊加。愛聯河片區為龍崗區中心區域，城市開發強度高，建成區面積占比高，徑流系數大，加上2309號臺風“蘇拉”、2311 號臺風“?？彪p臺風時間間隔短，受臺風“蘇拉”降雨影響，土壤含水量高，導致產匯流時間短。愛聯河片區西北側有神仙嶺山體，北側為龍城公園，降雨時山體山水流量較大，山水散排進入排水管道，增加管網排水壓力，加重城市內澇積水風險。

3 對策與建議

以龍崗區愛聯河片區為例，針對高密度城市短歷時強降雨洪澇災害防御，建議從規劃設計、設防標準、風險管控、管理體系等多方面著手，以更好適應未來短歷時強降雨洪澇災害風險挑戰。

（1）規劃引領，落實國土空間規劃管控。將城市防洪內澇防治規劃納入國土空間總體規劃，加強空間分配和豎向銜接推動城市洪澇治理工作，城市用地應按照有利于城市河流水系流通、雨水徑流排放、雨水管渠系統布設的原則，科學劃分排水分區，明確各類防洪排澇設施、調蓄空間等用地邊界，強化城市豎向規劃和管控，構建高低有序的城市豎向格局，提升自然蓄水排水能力，從源頭上降低城市洪澇風險。道路交通、園林綠地、地下空間、城鎮豎向、市政綜合等規劃要優先滿足防洪潮排澇規劃需要。建立城市開發建設項目洪澇安全評估制度，將經洪澇安全評估后的堤防達標、源頭調蓄、豎向高程控制等專項成果納入控規，作為建設用地配套條件，要求地塊開發過程嚴格落實防洪治澇建設要求。

（2）高標設防，提升城市洪澇設防標準。工程防洪排澇標準的高低與保護對象的重要性、洪澇災害的嚴重性及其影響直接有關，且與國民經濟的發展水平相聯系。發達國家對主要江河和重要城市確定較高的防洪標準，重現期一般是100～200 a；紐約內澇防治設計重現期為100 a 或大于100 a，倫敦為30～100 a，香港城市主干管為200 a，郊區主排水渠為50 a。對標對表國內外城市，高密度城市在國家經濟社會發展中具有重要戰略地位，淹不得、淹不起，必須高標準設防。以深圳為例，要求到2035 年全市防洪標準重現期達200 a，防潮標準重現期200～1 000 a，內澇防治重現期達到100 a。

（3）全面感知，支撐“四預”功能智慧水務體系?；谥腔鄢鞘行畔⒛Ｐ停–IM）平臺建設，全面匯聚氣象降雨、河道水文、管網液位等涉水感知監測數據，查漏補缺，提檔升級，優化完善城市涉水感知監測體系，為城市洪澇“四預”提供實時、連續和準確的感知監測數據。建立城市暴雨洪澇全過程預報模型，探索有物理機制的水利專業模型和深度學習模型的融合互補，運用城市洪澇快速模擬技術，實時滾動預測水淹位置、范圍，靶向發布預警信息，指導決策，規避風險，減少損失。

（4）風險管控，部門協同提升洪澇管理水平。按照“管行業必須管安全”的原則，建立健全“條塊結合、條塊協作、齊抓共管”的全行業城市洪澇綜合防御機制，實現各部門高效協同。完善重點防護對象預案體系，醫院、學校、交通站場等管理單位應明確自身防洪標準，負責管轄范圍內的洪澇災害防御措施及應急處置。未編制預案的醫院、學校等針對自身及周邊環境狀況，分析積水范圍和積水深度，制定澇水攔擋、疏散轉移等保障措施；已編制預案的涵隧、地鐵站、變電站等進一步規范值守、調度、巡查、搶險工作要求，強化具體管理單位、行業主管部門、應急部門、水務部門之間的協同聯動，提高應急處置效率。

（5）聯排聯調，構建全流域全要素調度體系。完善流域防洪、區域排澇、片區排水之間的聯排聯調體系，健全城區河道、排水管網等聯排聯調運行管理模式。統籌上下游、左右岸、干支流，洪澇兼治、蓄排結合，加強水庫山塘、河湖水體、泵站、調蓄設施等全要素統籌調度，科學合理及時做好水庫、河湖、調蓄設施的預降水位或預騰空工作，提高流域、區域、城市的洪水，澇水聯防聯控能力。針對水庫、堤防等，制定翔實有效行洪排澇調度方案，做好城市上游水庫和內河水位調度，避免出現泄洪加大對城市排水口頂托的情況。

4 結 論

采用HydroMPM 模型軟件構建龍崗河流域愛聯河片區一維、二維、管網耦合暴雨洪澇模型，對深圳市2023 年“9·7”極端特大暴雨進行復盤模擬分析，模擬龍崗中心城區積水情況，并分析愛聯河沿程水位情況，主要結論如下。

（1）基于HydroMPM 模型構建的愛聯河片區洪澇模型計算結果總體上與實際情況較為吻合，積水深度平均相對誤差約為18.1%，退水時間平均相對誤差約為24.3%，可以用于支撐相關洪澇調查和復盤分析工作。

（2）根據模型模擬結果，特大暴雨期間，模擬區域內澇積水面積3.6 km2，最大水深1.05 m，最長積水時間11.5 h，從積水范圍和幅度來看，龍崗中心區內澇積水較為嚴重。

（3）本次降雨短時雨強大、范圍廣是導致內澇積水的直接原因。河道水位頂托、河道過流能力不足也是其中重要因素。

（4）高密度城市防御短歷時強降雨應強化洪澇源頭管控，提高洪澇設防標準，提升工程體系韌性，構建具有“四預”功能智慧水務體系，加強部門聯動，優化流域統一調度，以實現短歷時極端降雨少損失。