深度 河南暴雨 大陸

「吃人」的地下空間:河南暴雨揭開哪些問題?如何改進?香港有哪些經驗?

排洪關鍵不止在設計方,而是在「如何避免和解決所有不良後果」。


2021年7月23日中國河南省鄭州市,人們騎著裝載機穿過洪水淹没的街道。 攝:Aly Song/Reuters/達志影像
2021年7月23日中國河南省鄭州市,人們騎著裝載機穿過洪水淹没的街道。 攝:Aly Song/Reuters/達志影像

過去一週,極端強降雨襲擊河南省中部,水庫決堤,街道被淹。從事後公布的數據來看,自7月17日20時至20日20時,河南省會鄭州市三天的過程降雨量達到617.1毫米,幾乎相當於以往一整年的總量。尤其7月20日16-17時,鄭州氣象站觀測的降雨量達到 201.9 毫米,突破中國大陸小時降雨量歷史極值。據官方數字,至7月29日,這場特大暴雨引發的洪澇災害和次生災害,已造成至少99人遇難、近1366 萬人受災,直接經濟損失估計達 885 億元人民幣。

隨着全球變暖,極端天氣正越來越常態化。世界氣象組織秘書長塔拉斯表示,人類引起的全球變暖導致全球範圍內強降水事件的頻率、強度和數量都在增加。

近年來,中國短歷時超標準暴雨頻繁發生,並呈逐年增加趨勢。1960年代,極端降水每年約佔中國降水事件的10%-15%。但近20年來,這一比例上升到20%。7月14日,國際環保組織綠色和平發布《與「洪」共存—— 中國主要城市區域氣候變化風險評估及未來情景預測》報告,顯示近60年來,長三角地區和廣東省極端降水(暴雨日數和暴雨過程發生頻次)均呈波動增加趨勢。即使是乾旱的西北部內陸城市也出現了強降雨的情況。2018 年,新疆維吾爾自治區西北部的秦城鎮在一個小時內遭遇了 110 毫米的降雨,而該地區此前的年降雨量記錄僅為 52.4 毫米。

「風險不僅集中在經濟社會高度發達的一線和二線城市,中小城市、小城鎮區域的氣候變化風險也在快速上升。」中國國家氣候中心高級工程師、報告的主要作者任玉玉說,「本已匱乏的財政資金,相對落後的基礎設施建設,由於人口流動導致的老齡人口等脆弱人群比重上升——這都將導致這些區域脆弱性增加,成為氣候變化影響的高風險區。」

2021年7月23日中國鄭州,吸水機組在京廣南路隧道內抽水,加快隧道內的排水速度。
2021年7月23日中國鄭州,吸水機組在京廣南路隧道內抽水,加快隧道內的排水速度。圖:Costfoto/Barcroft Media via Getty Images

復旦大學城市公共安全研究中心主任滕五曉向端傳媒表示,「我們過去主要圍繞大江大河發生一些流域性的洪災。這些地區隨着水利工程以及防洪堤的建設,防洪能力有很大的提成。城市內澇現在反而成為比較常見的降雨災害。」

暴雨襲城,地下空間成為應對內澇的關鍵角色之一。可在鄭州暴雨中,地下空間不僅無法吸收多餘的水量,更是造成人員傷亡和財產損失的主因之一。

7月20日傍晚,持續性強降雨造成的積水衝進鄭州地鐵5號線,500餘名乘客被困海灘寺至沙口路站區間。車廂內積水一度到達乘客胸部以上,導致10餘名乘客不幸喪生。同一天,暴雨引起的洪流奔湧進京廣北路隧道兩端,造成200多輛汽車被淹,至少6人遇難。鄭州交警於7月23日中午發布,除京廣路隧道之外,16條市內隧道形成積水點。多處地下車庫遭暴雨積水漫灌,車輛受損。

吞噬了生命和財產的城市地下空間,暴露了哪些問題?又如何做出改進呢?

2021年7月26日中國河南省鄭州市,救援人員進入 5 號線地鐵站檢查。
2021年7月26日中國河南省鄭州市,救援人員進入 5 號線地鐵站檢查。圖:China Daily via Reuters/達志影像

擴張的地下空間,與消失的排水網絡

近年來,中國各大城市大規模開發地下空間。據《2020中國城市地下空間發展藍皮書》顯示,從2016年至2019年,中國城市地下開發逐年增長,投資總規模保守估計達8萬億元。2019年,中國全國地下空間新增建築面積約 2.57 億平方米,同比增長 2.47%,新增地下空間建築面積(含軌道交通)佔同期城市建築竣工面積的比例約19%。

中國農業大學人文與發展學院副教授孔鋒在接受端傳媒採訪時表示,近年來各城市大規模開發地下空間,多數為滿足經濟活動的需求,相應的蓄水排洪網絡建設被忽視。

以鄭州為例,該市為了打通三環內老城區與三環外新區的交通瓶頸,實現「主城區內15分鐘上快速路,快速路15分鐘上高速」,於2007年規劃建設28條下穿隧道打通快速路。然而,一位地下工程專家對《中國新聞週刊》表示,老城區的地下超級工程,因地上區域受限,往往難以保證應有的防汛設計。舉例而言,為隧道周邊排澇而建設的排水管,需要通過雨水口、雨水井接收降雨。位於最表層的雨水口的作用是迅速收集雨水,因而一般垂直設於雨水井上,例外情況下設在雨水井上游一兩米處。但鄭州多條隧道的規劃都顯示,因為新建排水管道距離道路紅線不足1米,無法就地設置雨水口,只能將雨水口安排在雨水井上游3米甚至更遠的位置。

排水網絡需要佔用城區大量的地下空間,若在前期規劃階段沒有納入考量,後期則難以完善。孔峰強調,鄭州面對的難題並非特例。中國雖在16年修訂了《室外排水設計規範》的國家標準,但由於這份標準制定得太晚,許多城市普遍沒有達標。礙於管網對接與日常養護的高成本,很多建成區無法更新其排水系統。

「目前大範圍更新換代現有的排水系統在中國不具備操作性,只能通過在新建城區時預先規預。像鄭州這種特大城市,由於很難大規模重新改造地下管網,特別是老城區的管網改造可能還涉及拆遷問題,很難在短時間內提升管網標準。」孔峰說。

根據該標準,城市內澇防治設計重現期,中等城市和中小城市(常住人口100萬以下)為 20~30 年,大城市(常住人口100萬以上)為 30~50 年,特大城市(常住人口500萬以上)為 50~100 年,超大城市(常住人口1000萬以上)為100年。這一標準還要求在商住建築物和道路等處,常規雨水管渠排不了的多餘徑流,必須通過修建入滲、調蓄、抽排等設施來達到保護要求。

而據統計,中國承擔防洪任務的640多座城市中,城市暴雨洪澇標準小於50年一遇的約佔80%,達到100年一遇的不超過10座,50年一遇以上的進展18%,還有約21%的城市未達到10年一遇。

2021年7月22日中國鄭州,高速公路隧道入口處,在洪水中損壞的汽車。
2021年7月22日中國鄭州,高速公路隧道入口處,在洪水中損壞的汽車。攝:Bai Zhoufeng/VCG via Getty Images

預警與普查

除了提升城建部門的排水標準之外,孔峰強調,也應完善各個城市的預警機制,保證不同部門之間的聯絡暢通。目前,應急預案太過粗糙,並且偏向於理論和整體思路,可操作性不強。

7月19日至20日,鄭州市氣象局連續發出5次暴雨紅色預警信號。根據中國氣象局頒布的《氣象災害預警信號及防禦指南》,暴雨紅色預警意味着「停止集會、停課、停業(除特殊行業外)」。

但作為一家提供專業技術服務的事業單位,氣象局發布的各類紅色預警並不具有行政強制力,而只是一種提示性信息。孔峰向端傳媒表示,其針對暴雨紅色預警所建議的「三停」要求沒有得到有效執行。

《財新》發表的一篇評論中稱,中國城市防汛應急體系中,具有行政效力的「三停」通知,一般要由當地防汛抗旱指揮部(下稱「防指」)簽發,這通常需要經過防指的組成單位負責人進行集體會商,再由防指主要負責人進行綜合決策。

而翻閲鄭州市及河南省的防汛應急預案,包括2019年5月印發的《鄭州市城市防汛應急預案》和2020年7月河南省防汛抗旱指揮部印發的《河南省防汛應急預案》,均沒有找到關於「三停」措施的相關流程和規範。

2021年7月23日中國河南省新鄉,暴雨後被洪水淹没的城市。

2021年7月23日中國河南省新鄉,暴雨後被洪水淹没的城市。圖:VCG via Getty Images

7月21日,河南暴雨造成多人傷亡後,中國交通運輸部辦公廳緊急印發了《關於切實做好城市軌道交通防汛工作的緊急通知》,要求運營單位「對超設計暴雨強度等非常規情況下採取停運列車,疏散乘客,關閉車站等應急措施」。7月26日,中國國家發改委也發布了《關於加強城市重要基礎設施安全防護工作的緊急通知》,要求按照最嚴酷的極端天氣情況完善應急預案,建立第一時間響應機制。「該停學的停學,該停工的停工,該停業的停業,該停運的停運」。

「未來地下空間發展應該是立體和多元化的,不能用於同一種職能。比如說最底層要儘量避免人流和產業。對於經常遭受暴雨的地區,要有相關的措施出台,配備抽水的措施,或者在關鍵時段停止經濟活動。」孔峰說。此外,還要發展深層隧道排水系統和大型調蓄設施等綜合性措施,包括建設大型地下泵站、深度排水隧洞(地下人工河)、大型地下蓄水庫等,與老城區原有的地下淺部排水管網一起,構建完備的排水網絡。

同濟大學建築與城市規劃學院副教授赫磊對《中國新聞週刊》提出了相似的建議。他認為,在易受災地區開發的地下空間,平時作為停車、地下車道等功能區,一旦發生極端內澇災情,則可通過管理手段提前預警,快速清空地下空間內的人員和車輛物資,作為雨水調蓄池。險情過後排出滯水,轉換為平時使用功能。

風險普查也至關重要。「地下空間所處的地貌環境是不是低窪區,在暴雨洪澇風險中處於什麼樣的特徵。基於這樣的風險系數普查,我們能知道未來如何更好地防範。」滕五曉表示。

2021年5月,在前一年完成試點工作後,中國國務院宣布將展開首次自然災害綜合風險普查。該普查將調研每個城市過去歷史災害的情況,以及每個城市的自然、社會環境,計算災害性天氣可能致災的風險點、風險區域和致災閾值。普查結果將推動氣象災害風險預警業務發展,並用來指導全社會科學設定各區域基礎設施的氣象災害防禦標準。滕五曉表示,目前,普查項目還在數據採集、模型研發的階段,預計在2022年公布結果。

香港有哪些經驗?

相比內陸城市,依海而生的香港長年處於易受颱風和暴雨侵襲的「高危地帶」。資料顯示,香港每年平均雨量大約為2400毫米,相當於鄭州的四倍。香港擁有完善的防洪政策,各部門之間的分工明確、其防患於未然的取態,值得具較少應對極端天氣經驗的城市作參考。

專責防洪及污水處理的渠務署以書面形式回覆端傳媒的查詢,其發言人表示,因應香港「山多平地少」的地勢,渠務署制定了「防洪三招」,分別為「上游截流」、「中游蓄洪」,以及「下游疏浚」。「上游截流」是在半山處或中途截住雨水,透過雨水排放隧道或排水渠道把雨水直接排入大海。「中游蓄洪」指在暴雨時將雨水暫時貯存,避免下游排水系統不勝負荷而出現水浸。「下游疏浚」則是在下游的排水系統增加或擴闊排水渠或河道。

1997年旺角一帶水浸情況。

1997年旺角一帶水浸情況。圖:香港渠務署

因應上、中、下游需求,渠務署已完成位於港島西、荔枝角、荃灣及啟德的4條雨水排放隧道,並利用地下空間,設立4個分別在大坑東、上環、跑馬地及安秀道的大型地下蓄洪池作防備之用,減少雨水湧入市區的可能。其中,香港最早啟用的大坑東蓄洪池於2004年竣工,容量為10萬立方米,可抵禦50年一遇的暴雨,即每小時超過100毫米的降雨量,大大改善了該地區的淹水問題。另外,應對新界北部的低窪地帶常年有氾濫成災的問題,渠務署亦於村內設置雨水泵房、蓄洪池等,提供防洪保護。1994年迄今,渠務署已把126個局部地區的水浸黑點消除至4個。

水浸黑點

由香港渠務署按雨水排放系統的排洪能力、過往水浸記錄、接獲的水浸投訴及相關地點的防洪標準而編製。訂立後,相關部門能更有效規劃該地點的雨水排放系統改善工程。

防洪標準上,香港參考國際標準,用以規劃和設計公共雨水排放系統。渠務署會根據各區的雨量資料、降雨模式、集水區特徵和面積,以及地面狀況進行規劃和設計。至於坊間常會聽到的「100年一遇」、「50年一遇」暴雨的說法,發言人稱,其實是取自排水系統中的防洪標準:「暴雨重現期」。例如,市區雨水排放幹渠的防洪標準必須能抗衡200年一遇的暴雨,以防廣泛地區出現淹水情況。

暴雨重現期

指根據統計數字,某程度的暴雨每隔若干年出現一次的平均年期,重現期越長,則代表暴雨越罕見及嚴重。

署方在訂立標準時,亦會將土地用途、社會經濟需要、水浸後果,及紓緩措施的成本效益等因素納入考慮原則。因此例如覆蓋集水區範圍較小的雨水排放支渠網絡,則採用能抵禦 5 0 年一遇的暴雨防洪標準,以符合成本效益。

此外,所有企業及部門在進行地下工程時,必須遵照渠務署的標準,例如在開發一條新地鐵線路時,發展商除了制定其內部設計標準外,還要與相關政府部門及其他設施商討地鐵系統的設計上限,以保障各方權益。

跑馬地地下蓄洪池。

跑馬地地下蓄洪池。圖:香港渠務署

而排洪方面須與渠務署不斷協商的系統,當屬由香港鐵路有限公司營運的香港鐵路系統(簡稱「港鐵」)。香港鐵路運輸專業人員協會主席張年生對端傳媒表示,港鐵系統在運行其排水防洪設備和措施上共分作三個層次。

一是工程設計方面,港鐵新舊的線路各設不同的防水系統。張年生稱,由於1997至98年間香港雨量暴增,旺角區彌敦道近太子一帶多次出現嚴重淹水問題,令太子站受到波及,雨水淹及大堂。他解釋道,「於上世紀七十年代設計的太子站,其防水設計比較舊,所以並不能應對惡劣天氣。」事件發生後,港鐵公司改善了太子站的設計,在舊有的地鐵線路隧道裏面增設水泵系統,把雨水儘快抽走,接駁至渠務署的排洪渠,再適時排入大海。

今日,所有港鐵站的出入口均設有較高的地台,站內個別位置亦設防,防止暴雨水浸時路面的水流入地鐵站內。若水不幸流入地鐵站內,地底站內仍設有水泵系統。地底隧道內亦設有防洪閘,若隧道水浸,防洪閘會即時關上,以避免雨水湧出。而新的線路在設計時,港鐵亦把過去幾十年最嚴重降雨量的可能性都納入設計的考量中,張年生預料,這些措施足以應付黑雨或更嚴重的降雨量。

二是應變措施,張年生指,港鐵內部的應急手册涵蓋了對控制中心、列車司機等各方人員的指令,確保他們清楚遇到極端天氣時應該如何處理。每個地鐵站均設有沙包、擋水板等防洪設備,而當有風暴來襲時,職員會以人手方式操作相關指令,並協助有需要的乘客。

而在不同地區及路段,港鐵均設有不同應急步驟和方法。由於港鐵共有三種不同線路,分別為地底線路、地面線路、架空線路,故三種路段的處理手法各不相同。當天文台懸掛黑色暴雨警告或十號颶風警告(惡劣天氣警告)時,地面和架空路段的鐵路一定會停駛,只有地底路段能維持有限度服務。不過,如果發現隧道有可能水浸的跡象,港鐵亦可能會停止地底路段的服務,保障大眾安全。

三是各方配合,張指出,港鐵內部每年設有定期演習,以確保應急手册的指令能夠順利實行。至於隧道內的防洪閘測試,港鐵則至少每十年會安排一次多方演習,屆時消防處、警察、渠務署等各部門均會派員參與。

儘管渠務處和港鐵均在系統硬件設計上做出多重保障,但張年生提醒,防洪系統在工程設計的上限不能過分「離譜」。港鐵公司在工程設計實際上也有時間、空間、成本的考慮,故難以完成不符合成本效益、也不實際的防洪設計。

「例如若要避免一條隧道在10分鐘內被淹沒,工程上的硬件設計自然能夠阻止這種情況發生。那麼可以解決1分鐘內隧道被淹沒的局面嗎?如果1分鐘可以,30秒呢?
這是一個無止境的問題。」

張補充道,「排洪關鍵不止在設計方,而是在『如何避免和解決所有不良後果』的這個問題,著重點落在工程上我們要做好的風險評估,去衡量意外發生的機會和後果嚴重性。」

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