深圳河流域2023年“9·7”极端特大暴雨分析及洪涝治理思考.pdf
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1、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深圳河流域2023年“9 7”极端特大暴雨分析及洪涝治理思考卢陈 胡晓张 吴尧 高时友 吕文斌(1.珠江水利委员会珠江水利科学研究院,广州510610;2.水利部珠江河口治理与保护重点实验室,广州510611)摘要:城市暴雨洪涝灾害是目前我国城市最突出的水患灾害。2023年9月7日,深圳市发生极端特大暴雨,深圳河流域处于暴雨中心,造成较严重洪涝灾害,本次暴雨洪涝灾害为流域水安全保障敲
2、响了警钟。通过全面总结深圳河流域暴雨洪涝特性及防御情况,分析暴雨洪涝灾害成因,在此基础上,从提高河道泄洪能力、增大流域洪水调蓄能力、加强城市排水防涝能力建设、强化超标准暴雨应急管理能力等方面提出洪涝治理对策,思考城市洪涝治理方式和理念,为系统解决洪涝问题、提升高密度城市洪涝防御能力提供参考。关键词:洪涝灾害;深圳河流域;深圳市2023年“9 7”极端特大暴雨洪涝;洪涝共治中图分类号:P426.616文献标识码:A文章编号:1673-9264(2024)01-24-05DOI:10.16867/j.issn.1673-9264.2023450卢陈,胡晓张,吴尧,等.深圳河流域2023年“97”极
3、端特大暴雨分析及洪涝治理思考J.中国防汛抗旱,2024,34(1):24-28.LU Chen,HU Xiaozhang,WU Yao,et al.Analysis of97 rainstorm in the Shenzhen River Watershed and thinking of flood strategiesJ.China Flood&Drought Management,2024,34(1):24-28.(in Chinese)收稿日期:2023-12-01第一作者信息:卢陈,男,正高级工程师,E-mail:。基金项目:国家自然科学基金青年基金(42006157);水文水资源与
4、水利工程科学国家重点实验室“一带一路”水与可持续发展科技基金(2020492111)。0 引言受2311号台风“海葵”残余环流、季风和弱冷空气共同影响,2023 年 9 月 7 日傍晚到 8 日上午,深圳、香港两地普降极端特大暴雨(以下简称“97”极端特大暴雨),具有强度超强、持续时间超长、强降雨范围超广的特征。降雨打破了深圳市 1952 年有气象记录以来的 7 项历史极值,香港天文台最大 1 h 降雨量达 1884 年有记录以来的最高值。深圳河流域处于本次暴雨中心,深圳河干流为深港界河,区位十分重要。流域面积 312.5 km2,多年平均降雨量2 023 mm。深圳河流域现有水库12座,总控
5、制集雨面积80.93 km2,总库容 0.55 亿 m3,其中中型水库 1 座(深圳水库);蓄滞洪区3个,总调蓄库容为337.5万m3;已建小(1)型以上排涝泵站7座,总抽排流量69.92 m3/s1-2。本次极端特大暴雨引发了城市洪涝灾害,给深圳河流域水安全敲响了警钟。本文通过分析总结本次暴雨洪涝情况,分析致灾成因并查摆问题,针对性地提出相应治理对策。1“9 7”极端特大暴雨洪涝概况1.1 雨情水情分析(1)降雨强度大、范围广。9月7日17时起,深圳河流域开始遭受暴雨猛烈袭击,流域过程降雨总量为1.31亿m3。从强度和时间上看,本次降雨流域内最大 1 h、6 h、12 h、24 h、72 h
6、 滑 动 降 雨 量 分 别 为 116.8 mm、349.7 mm、465.5 mm、555.8 mm、612.0 mm,除1 h外,其余降雨量均刷新了深圳市1952年有气象记录以来的历史极值,表明本次降雨强度大且持续时间长。从空间分布看,深圳河流域24Jan.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香港侧和深圳侧布吉河流域 24 h 平均降雨量分别为439.1 mm和440.5 mm,深圳河上游各主要支流降雨基本同步,流域中部
7、罗湖站附近雨势更强且雨峰较上游小梧桐站滞后约2 h,表明本次降雨具有分布范围广、降雨中心自上游向中下游移动的特点。(2)产汇流时间短。深圳河流域深圳侧城市开发程度高、径流系数大,且受2309号台风“苏拉”影响,降雨导致土壤饱和度高,本次降雨汇流时间短。深圳河流域正坑水大望站附近雨峰和洪峰间隔仅25 min,布吉站雨峰与布吉河草埔断面洪峰间隔约 1 h。“97”极端特大暴雨与 2018年8月暴雨相比,产汇流时间较为接近,与2008年6月暴雨相比,产汇流时间缩短约1 h3。(3)河道洪水量级大。“97”极端特大暴雨深圳河干流洪水位均超历史最大值,相比2018年8月暴雨,历史最大洪水位提高0.962
8、.30 m,其中罗湖、鹿丹村、福田河口站最高水位分别达5.45 m、4.93 m、4.23 m,流域多处河段发生超警戒以上洪水。根据干流沿程实测洪水资料,发现福田河口附近水位有所壅高,流域主要支流集中汇入的鹿丹村附近河段防洪压力较大,鹿丹村断面最大流量为1 840 m3/s,达到 50 年一遇设计洪峰流量,为历史最大洪水。支流布吉河笋岗水闸以下各断面河道均超历史最高水位约0.091.95 m。1.2 工情险情分析(1)工程调度发挥关键作用。受暴雨持续影响,深圳水库水位超历史最高水位,累计拦蓄洪水约1 100万m3,充分发挥了滞洪调蓄功能,减轻了下游防洪压力。布吉河笋岗蓄滞洪区滞洪量约170万m
9、3,削减了布吉河洪峰流量,有效减轻了布吉河洪水与深圳水库下泄洪水遭遇影响。流域内排涝泵站抽排总量约386万m3,其中罗雨泵站群满负荷运行15 h抽排涝水约260万m3。(2)河道堤防经受住了考验。“97”极端特大暴雨期间,尽管流域大范围洪水位超历史极值,但河道行洪总体平稳,深圳河干流全线未发生漫堤,流域防洪敏感区域鹿丹村附近干流河道水位超过岸顶约 0.30 m,但未超防浪墙顶高程。布吉河下游 3 处出现漫溢,局部超岸顶高程,漫过防浪墙,但总体未发生大面积水毁,堤防经受住了暴雨洪水考验。(3)老城区水浸现象严重。流域中下游城区由于建设年代较早,且地势低洼,普遍发生严重内涝。暴雨造成罗湖区多个小区
10、水浸现象严重,部分商业楼宇停水。城市早期建(构)筑物标准普遍不满足现行规范,如受淹较严重的罗湖地铁站,设计建成至今已近20年。2 致灾成因分析2.1 局部降雨强度超标准超标准暴雨是造成本次深圳河流域洪涝主要原因。上游梧桐山周边和中游河段局部降雨超200年一遇,而深圳市现状内涝防治能力为20年一遇到50年一遇,局部区域降雨强度远超现状防治能力。此外,上游各主要支流降雨基本同步,且流域降雨中心有从上游往中下游移动的趋势,流域上游洪水快速向中下游城区汇集时遭遇城区雨峰,上游山洪入城,中下游城市内涝,加剧受灾风险。2.2 深圳河干流存在瓶颈,河道行洪阻力大干流存在瓶颈。根据防洪能力评估结果,河道干流福
11、田河口至鹿丹村河段行洪能力仅为20年一遇,低于上下游河段。流域最大的 4 条支流(沙湾河、梧桐河、布吉河、莲塘河)在布吉河口上游1 km的河段内汇合,且山区支流比降大(14)、干流比降缓(0.20.4),扇形流域特征进一步导致支流洪水快速向中下游干流河道汇集,是造成“97”极端特大暴雨鹿丹村断面附近及布吉河支流下游洪水位超过堤顶的重要原因。涉水工程阻碍河道行洪。布吉河上广深铁路桥、解放路桥、深南东路桥等阻水桥涵建成时间较早,梁底高程较低,基本介于4.215.35 m,低于设计洪水位约 1.00 m,本次降雨布吉河老街最高水位达6.62 m,部分桥梁形成严重阻水。河道边滩植物阻力大。深圳河感潮河
12、段存在大范围浅滩,河道边滩普遍生长挺水植物,其中福田河口附近边滩占据近60 m河宽,显著增大河道断面综合糙率,或是导致本次洪水福田河口附近水位有所壅高的原因。淤积导致河道行洪断面缩小。深圳河年平均径流量仅为15 m/s,与中小洪水量级接近的造床流量较少,河道水动力难以维持泄洪断面,且在潮流主导作用下,深圳湾大面积浅滩泥沙上溯,进入深圳河后泥沙易进难出,河道干流持续缓慢淤积。河口红树林侵占行洪通道。深圳河口红树林无序生长,深圳侧红树林侵占深圳河口泄洪断面超 1/3,危及防洪安全。25Jan.2024 NO.1 VOL.342024年1月 第1期 第34卷CHINA FLOOD&DROUGHT M
13、ANAGEMENT中国防汛抗旱特邀主编专栏GUEST EDITOR-IN-CHIEFS COLUMN2.3 城市排水防涝设施能力不足雨水滞蓄空间不足。城市规划建设初期缺乏对原有自然蓝绿空间的预留,高密度的建成区缺乏足够的雨水滞蓄空间。近40年来,流域内原有的大量农田、绿地等自然土地覆盖被房屋建筑物、混凝土和沥青道路等不透水面代替。管网建设标准不高。本次降雨流域内受灾最严重的是罗湖区,全区近50%已建雨水管网排水能力小于5年一遇设计标准。暗渠过水能力有限。流域内目前广泛存在暗渠,布吉河中上游河段多为暗渠,河流暗渠化后过水断面有限,顶托河道水位加剧城市内涝风险。四是易涝区部分建(构)筑物未落实防御
14、措施。经与同区域其他建筑物对比分析,部分区域未在易受淹的出入口及地下空间入口设置防水闸门、挡板等装置,未预置充足的抽排设备4。2.4 流域调蓄能力不足深圳水库防洪库容有待提高。深圳河流域主要调蓄工程为深圳水库,其库容4 496万m3,本次暴雨洪水期间蓄拦洪水1 100万m3,防洪库容尚有挖潜提升的空间。香港侧流域尚未开发。香港侧面积占流域面积近一半,而香港侧目前仍以自然泄洪为主,调蓄措施有待进一步开发完善。蓄滞洪区空间有限。流域主要包括笋岗蓄滞洪区、福田河蓄滞洪区、深圳河四期工程蓄滞洪区3处蓄滞洪区,总滞洪库容337.5万m3,蓄滞空间有限且不断减小。以笋岗蓄滞洪区为例,本次暴雨滞洪量约170
15、万m3,对100年一遇洪水的消减能力为158 m3/s,受现状彩虹桥下大面积淤积影响,现状库容较设计防洪库容减少近80万m3。3 洪涝治理对策目前深圳河流域已基本形成由水库、蓄滞洪区、河道组成的“上蓄、中滞、下排”防洪排涝体系,但局部仍存在一定短板1。针对本次暴雨洪涝灾害暴露出的具体问题,从提高河道泄洪能力、增大流域洪水调蓄能力、加强城市排水防涝能力建设、强化超标准暴雨应急管理能力等方面提出治理对策。3.1 打通瓶颈,提高河道泄洪能力(1)实施河道清淤清障。按照 深圳河清淤策略复核研究 提出的维护性清淤策略,实施河道清淤,避免河道持续缓慢淤积导致防洪能力降低,增大河道行洪断面;开展高滩清障,消
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