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我国城市气象灾害的发生特征与防范重点
时间:2011-07-14 09:02:53 
      我国是世界上自然灾害损失最严重的少数国家之一。随着国民经济持续高速发展、生产规模扩大和社会财富的积累,城市防灾减灾安排不能满足经济快速发展的需要,城市抵御诸如暴风雨雪等自然灾害的能力正在逐渐减弱,城市变得越来越弱不禁风,自然灾害损失呈快速上升趋势。按1990年不变价格计算,自然灾害造成的年均直接经济损失为:20世纪50年代480亿元,20世纪60年代570亿元,20世纪70年代590亿元,20世纪80年代690亿元,20世纪90年代1500亿元,进入21世纪已经超过了2000亿元。

  当前突发性气象灾害多发,一般气象条件下城市灾害严重,引起了党中央国务院的高度重视,成为社会关注的热点和焦点。初步研究认为,无论从意识角度还是从防灾实践看,我国对城市气象灾害的防范还存在很多需要深化的领域,如预报预警、应急预案与应急反应、应急管理与常态管理、信息收集处理与实时指挥、资源分散储备与集中调度、避难空间规划与日常管理、防灾演练与社会救助等等,营造安全和谐的城市环境还面临巨大压力。本文重点分析城市气象灾害的发生特征和地区差异,依此提出当前各类城市气象灾害的防范重点。

  一、突发性极端气象灾害形势严峻,一般性气象条件下城市灾害严重,是当前城市气象灾害的基本特征

  2006年6月22日,美国国家科学院气候专家组在向国会提交的一份成果报告中指出,地球气温正处于至少400年来的最高点。地球变暖引发的突发性天气增多,在世界范围内导致了一系列重大灾害事件,如印度洋海啸、墨西哥湾飓风、莫桑比克大水,都造成了重大的人员伤亡和财产损失。这类极端气象灾害的突出特点是人类无法避免,只能被动防御,防御水平需要大量的投入产出和经济社会环境效益分析作支撑。

  人类通过长期与自然界打交道,已经熟悉了常规的气象灾害,一般是指特殊的气候条件对工农业生产、人民生命财产、生活环境造成危害的灾害现象,包括台风、暴雨、暴雪、寒潮、冰冻、霜冻、低温、大雾、龙卷风、大风、沙尘暴、高温、干旱、雷电、冰雹等天气气候事件,造成人员伤亡、财产损失,产生社会影响乃至危及公共安全。

  除了上述两种情况,城市气象灾害还表现为常规的气象灾害导致次生灾害,如崩塌、泥石流、滑坡等,甚至由于工程处理不当造成一般性气象条件下发生城市灾害,如北京的一场小雪导致交通大面积瘫痪,一场持续并不很长的暴雨导致交通瘫痪等。

  二、城市气象灾害发生与城市发展背景和城市系统的复杂性密切相关

  中国城市正经历着世界上规模最大、最剧烈的人与环境关系的演变过程,这个过程一方面为人们积累了大量财富,另一方面也正在威胁着人类的生命安全。在城市生命线系统变得越来越庞大的同时,城市自然生态系统正在被蚕食,双向作用使城市变得越来越脆弱,支撑生产生活活动的能力在减小,城市生态安全承受着巨大压力。

  官方统计表明,我国城市化水平已经超过了40%,目前正处于城市化高速发展阶段,伴随城市数量和城市规模的迅速扩大,各城市经历了快速建设和超越发展的过程。如不透水地面大面积蔓延,有的城市建成区面积的77%以上为不透水地面,阻断了水和汽的自然循环路径,造成瞬间暴雨产流,迅速汇水到下水管道,排不及时就造成内涝,进而影响交通出行。再如一些超大规模的建筑和构筑物在很多城市,特别是大城市纷纷建设,由于超过现行的规范和标准,无法判断其安全性和长久稳定性,为保证城市的基本安全,特别是在极端气候条件下的安全性画上了一个问号,加上城市的交通、能源、通信、水利等方面基础设施与大型项目的运行越来越高度关联,一个环节发生事故可能因多米诺效应导致全城瘫痪。因此,城市系统的复杂性在改善城市经济发展环境和人民群众生活条件的同时,也正在使城市所面临的防灾安全局面日益严峻。

  灾害研究表明,在经济建设快速发展时期建造的工程结构薄弱环节较多,因各种灾害造成的破坏往往比较严重。一个最好的例子就是日本阪神地震,日本是世界上防灾意识和防灾措施最到位的国家,在阪神地震中,凡是经济建设快速发展时期建造的工程都塌垮了,而经济平稳发展阶段建造的工程不同程度地得以保留,有的功能完好无损。因此,我们可以认为,城市发展阶段和背景与城市抵御灾害的能力有相关关系,随着我国城市化进入快速发展阶段,我国的城市防灾也必须进入关键阶段,从历史的角度和现实的灾害发展方向去把握防灾防范重点。

  三、从系统角度认识气象灾害的特征和城市气象灾害的特殊性

  随着国民经济的发展,城市的不断新建和扩建,城市人口的不断增加,使城市环境与气候发生了很大变化,使得城市气象灾害的发生和影响表现出新的特点,其主要特征是:由于城市人口集中、财产密集,一旦发生气象灾害,其受灾的经济损失相对较大;城市更易发生与气象灾害有关的次生灾害(火灾、空气污染及传染病流行等);城市的一些公共设施有可能成为新灾源。因此我们必须认清城市气象灾害的系统性和关联性特点,采取针对性的防御对策,才能减轻城市气象灾害损失。

  在所有城市灾害中,气象灾害是发生次数最多、频率最高、损失也最大的灾种。这与我国的地理状况有十分密切的关系,我国国土面积约为960万平方公里,地势西高东低,从西向东形成三个台阶,地形复杂多样。这种复杂的地形造成了我国气候条件的多样性,复杂的地理条件和复杂的气候条件使我国成为世界上气象灾害种类多、灾情严重的国家之一。而我国人口众多,为世界上人口最多的国家,人类的活动又加剧了气象灾害并造成新的气象灾害,如酸雨和大气污染。因此,我国的气象灾害具有明显的季节性、连锁性、多样性、损失重的特点,直接影响工农业生产、交通运输、城市供电和生命财产安全,一次严重的气象灾害,有可能使城市的发展停滞若干年。

  无论从理论上还是从实践看,对气象灾害的防范主要是采取被动措施,一方面提高突发性天气的预报和预警发布水平,使社会公众及时获得预警信息,最大限度地减少损失;另一方面,提前做好防灾准备,贯彻政府主导、社会动员的原则,通过制度设定、技术支撑、物质准备,提高城市气象灾害的防范能力。

  四、城市气象灾害的防范原则和重点

  如前所述,由于我国气象灾害种类多、频率高、季节性强、影响范围广、地区差异明显,各城市防范气象灾害的首要原则是因地制宜。

  我国很多城市都有悠久的历史,即使新建城市也有几年的风雨经历,对城市及其腹地的灾害情况进行细致的分析,可以提出一套切实可行的防范方案,特别需要指出的是对本城市已经制定的应急预案要做实事求是地分析,由于预案编制的时间要求和其他一些考虑,很多城市的应急预案是一级一级拷贝过来的,有的甚至是改个名字套用,针对性和本地性较差,需要根据实际情况进一步深入分析和细化才能真正有效。预案本地化之后一定要择时进行演练,可以全城范围演练,也可以分区域轮流进行,对应急反应所有系统进行测试,特别注意部门间配合、技术人员与管理人员配合、分散物资储备的集中调度整合、政府力量与社会力量配合等。

  城市的地理位置不同,气候条件各异,不同城市的不同气象灾害种类有各自的防范重点。

  1.城市暴雨

  城市暴雨导致的灾害是重要的气象灾害,暴雨对城市安全产生的威胁主要来自于城市排水系统的失效,导致洪水冲毁道路、输电线路等设施,中断城市的运输、供水供电等。在城市特定的下垫面,如杭州、苏州等,内河水系发达,汛期如遇暴雨、连阴雨,加之地势低洼,下游排水顶托,易发生洪涝灾害和大面积浸渍,使交通瘫痪,影响城市正常运转和市民正常生活,大量物资被浸泡受损,企业停产,甚至引发疫情暴发和流行等。如果城市有河流穿越,还可能受到上游暴雨或洪水的影响,沿海城市还有可能与海水倒灌相叠加。

  因此,对城市暴雨的防范,依据所处不同地理位置应该区别对待,非沿河沿海城市应该重视雨水的收集和利用工作,尽量保证城市透水地面的比例,将暴雨转化为地下水资源,同时减轻排水系统的压力和污水处理厂的压力;沿河城市要注意利用河流的泄洪能力,同时增加城市透水地面的比例,净化和转化地表水和降水,丰富地下水资源,合理设置排水系统,使各类资源得到充分利用;沿海城市要特别预防海水倒灌,收集和利用天然降水,合理利用和保护淡水资源,同时注意污水的收集与处理,防止地表地下水和海水污染;河网上的城市除了以上防范措施外,要注意加快河网水流速度,更新内河水体,保证河流水体质量,必要时利用工程措施引水和排涝,根本上还要加快内河及岸边生态修复步伐,尽快改善水质环境。

  2.城市大雾

  雾是由空气中水汽凝结或凝华而成,对能见度产生很大影响。雾出现时,地面风速一般较小,近地面气层稳定,不利于污染物扩散和稀释。如果伴随连续数日的雾霾天气,大气污染将造成对城市居民工作和生活的严重影响。由于大雾能见度差,交通、航空受到很大影响。北京首都国际机场就因大雾多次关闭,最长曾关闭30多个小时,影响客运、货运250架次,滞留旅客1.6万人。由于空气湿度大,浓雾中含有较多的污染物质,结露在输变电设备的表层,致使设备绝缘能力迅速下降,有时会出现线路闪络、微机失控、开关跳闸,从而发生停电、断电故障,造成严重经济损失和政治影响。如1990年2月16日至19日,北京连续4天大雾弥漫,电网发生严重的大面积“污闪”事故。华北电网向北京供电的8条高压输电线路中,有6条高压输电线路相继掉闸断电,同时市内电网有12条高压线路先后掉闸断电,8个枢纽变电站发生故障,严重影响城市生产生活。大雾还可能影响微波及卫星通讯,使其信号锐减、杂音增大、通讯质量下降。

  城市大雾的根本防范是增加植被覆盖率,创造近自然下垫面,减少污染物排放,改善空气质量;暂时措施就是加强巡检和防范,提高可能发生危险的设施设备的抗灾能力。

  3.沿海风暴潮

  风暴潮是海洋灾害的一种类型。风暴潮是由台风、温带气旋、冷锋的强风作用和气压骤变等强烈的天气系统引起的海面异常升降现象,又称风暴增水或气象海啸。风暴潮是一种重力长波,周期从数小时至数天不等,介于地震海啸和低频的海洋潮汐之间,振幅(即风暴潮的潮高)一般数米,最大可达二三千米。它是一种沿海城市经常面临的自然灾害,与相伴的狂风巨浪可酿成更大灾害,可以危及自岸向陆广大纵深地区城乡经济及人民生命财产的安全,使影响所及的滨海区域潮水暴涨,冲毁海堤海塘,吞噬码头、工厂、城镇和村庄,造成巨大灾难。通常把风暴潮分为温带气旋引起的温带风暴潮(如中国北方海区)和热带风暴(台风)引起的热带暴潮(如中国东南沿海)两类。

  世界上绝大多数因强风暴引起的特大海岸灾害都是由风暴潮造成的。2006年8月10日,“桑美”登陆我国沿海内陆,“桑美”比1956年12号强台风还要强,通过风暴潮数值预报系统测算,它引起的增水接近4米。如果正好遇上高达5米的天文高潮,二者叠加成9米高的巨浪,后果不堪设想。好在“桑美”登陆与天文高潮错开,没有形成沿海大面积风暴潮灾害。但是福建的个别地区还是遭到了风暴潮的重创,其中,宁德死亡227人,失踪157人;福鼎沙埕港1万只渔船重创,1000多只损毁,400多只沉没,死亡208人。美国墨西哥湾新奥尔良的全城覆没也是对飓风等级估计不足和水库垮坝不以为然造成的。

  这个教训启示我们,沿海城市极端气象灾害正在出现,如海平面大幅度异常性下降,使海滩裸露,也可形成“负风暴潮”灾害。风暴潮影响的范围一般几十至上千公里,持续时间1小时~100小时。我国海岸带跨越几大气候带,是风暴潮灾多发的国家,是世界上受风暴潮危害最严重的3个国家之一。每年登陆中国或在中国近海经过的台风总在10个以上,所产生的风暴潮也在10次以上,风暴潮灾害作为沿海最主要的灾害形式是我们防范的重点。

  防范措施必须把握以下特点:一是大的风暴潮灾害都是由于台风影响造成的,二是重灾区主要发生在沿河、沿海城市河口地区和市中心区,三是灾害随着防潮设施防御能力提高而减轻,随地面的下沉而加重,四是随着海平面的上升潮位不断抬高,内河上游地区的潮灾逐渐加重。

  4.城市大风

  城市高层建筑的狭管效应和城市下垫面的改变使局部风速增大,一些公共设施成为城市大风的新灾源。如广告牌倒塌、简易房倒塌、输变电路刮断、温室大棚顶盖吹翻、大树折断、信号灯和交通指示牌翻倒等,导致砸死、压伤行人,大面积停电断水,交通受阻等。1992年4月9日11级大风使北京市40多处广告牌被摧毁。

  这类灾害正在成为城市新的气象灾害,随着玻璃幕墙的大面积使用和贴面砖的寿终正寝,表现出设施伤人的人为灾害特征。其防范重点是检查敦促设施的防风设计,特别是临时广告位审查中要特别审查其抗风等级和剪切允许荷载,在指示牌、交通标志等专项设计中要特别提出防风设计要求,要尽量避免大树移植,要处理好各类设施间的安全距离,防止因为连锁反应导致灾害升级。

  5.城市沙尘暴

  沙尘暴属于风沙的一种。风沙包括沙尘暴(能见度小于1公里,大气混浊)、扬沙(能见度在1~10公里之间,大气混浊)、浮尘(是尘土均匀地浮游在空中、使日色晦暗的大气现象)。沙尘暴与大风关系密切,因风沙吹走地表土,卷入空中,与悬浮颗粒物组合,飘落到城市,形成城市沙尘暴,使城市上空能见度急剧下降,严重影响城市生产和人民生活。沙尘暴是荒漠化的主要结果之一,但研究也表明,城市大量的裸露地面和施工现场也贡献颇多,不正确的环境保洁方式也使本来降落地面的尘土再次扬起,因此,沙尘暴的防治是一个需要区域协调的防范安排,三北防护林建设就是为了抑制北京沙尘暴的发生频次,环京津风沙带的治理就是一个生态补偿机制和区域协调发展的范例。

  五、结语

  城市是一个各部分相互依赖的复杂巨系统,技术越复杂,系统越脆弱。和谐城市是和谐社会的基础,城市安全是和谐城市的基础,基础设施和建筑安全是城市安全的基础。全面建设小康社会,就是在综合国力和国际竞争力明显增强的同时,使社会更加和谐,人民生活更加殷实,人的生命价值越来越受到重视。增强全社会防御各类灾害的能力,从而大大减少未来可能发生灾害造成的人员伤亡,是小康社会的重要标志之一,也是政府“以人为本”执政理念的最好体现。这就要求我们从更高的层面上考虑问题,提高认识,加强引导,重在落实。

  城市气象灾害的防范是城市综合防灾的一部分,气象灾害本身并不是我们的研究范围,但是任何灾害都对城市发展产生作用,所以我们必须以基础设施运行安全和建构筑物安全为基石,统筹考虑综合防灾措施,综合部署各类防灾力量,提高城市与工程的综合防灾能力。具体而言就是以城市综合防灾规划为龙头,建立以工程设施和生命线系统抗灾设防与运营安全为主线、相关部门携手配合为辅助的城市建设综合防灾体系,全面开展城市抗灾能力普查工作,摸清现有城市工程设施抗灾能力底数,对不具备抗灾能力的在役建筑和基础设施进行加固改造,建立新建设施规划、设计、施工、验收、使用、维修等各个环节的安全评价制度,以重大建设工程和城市生命线系统为重点,依靠技术创新和科技进步,确保城市可持续发展,保障城市公共安全。

  各地城市政府应该坚持统一领导、分级管理,上下联动、属地负责,密切协作、快速反应、高效处置的原则;重点落实因地制宜、区域相应,部门联动、按责分工,资源整合、信息共享,互相配合、社会参与,发挥防灾减灾的综合效益。(建设部政策研究中心课题组)
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