​郑州1小时降雨200mm,地铁被淹,短时强暴雨为何这么厉害

河南就是古代的中原,地形就是一个缩小版中国地图,除了东部是平原以外,西、南、北皆有山脉所环绕。北有太行山,西有秦岭,南有大别山。

所以从东部来的水汽,被山脉阻挡,特别容易形成集中降水。

这也是造成河南省屡次刷新中国的强暴雨记录。

从今年7月17以来,河南省就遭遇大暴雨,7月20号16:00~17:00,郑州一小时降下了200毫米的雨,这次降雨刷新了大陆雨量观测的小时降雨记录,属于千年一遇大暴雨。

本次暴雨雨量中心三天的降雨量超过了600毫米。

上一次河南经历特大暴雨洪水是在1975年8月,史称758暴雨。即便是758暴雨,暴雨中心一小时的降雨量也稍逊于本次降水。只是在总的水量上,24小时降雨1054毫米,超过了这次降雨。

758暴雨造成了众多水库漫滩和垮坝的事故。其中板桥水库垮坝形成的瞬间洪峰流量高达7.9万立方米每秒。

在平原上,洪水推进形成了高10米的水墙。由于垮坝发生在夜间,2.5万人在睡梦中被洪水淹没。

这次郑州降下的大暴雨,虽然没有让水库垮坝,但是淹没了城市里面众多的建筑物,尤其是地势低洼的地铁站。

7月20日,郑州地铁5号线有车辆被困在隧道中。

由于车厢外的水位比车厢内的水位高,所以车厢内的人不敢出去。但是由于车厢并非是全密封的,所以车厢外的水不停的往车内渗透,最终人员被救出来的时候,有12人因抢救无效死亡。

我国许多城市正在进行大规模的地铁建设,而地铁的大部分在城市繁华路段运行都是深埋在地下的,很容易成为城市涝水淹没的对象。

所以地铁隧道里被灌进涝水,可能不会是最后一次发生。

短历时强降雨,在某种情况下确实是很难防范的。

降雨落在自然植被表面,相当大一部分会渗入土壤。

而且由于自然的地形存在着灌木、树、草地等天然障碍物,雨水汇流的时间比较长。

大规模的城市建设使地表硬化,大量的混凝土覆盖在地表,所以天上降下来的雨水很难渗透进地下,只能在道路上聚集。

城市的道路都非常的光滑且平坦,所以雨水汇流的速度非常快,短时间内就会在某些集中的路段形成很大的流量。

所以,在不同的地表状态下,相同的降雨量也会产生不同的涝水。

在科学计算里面,把这种相同降雨量扣除渗入地表以下留在地表,形成地表径流水量和降雨量的比值称为径流系数。

林地和草地等天然植被覆盖的地面,径流系数大概在0.3~0.6之间,而街道、沥青和混凝土铺砌路面,径流系数在0.8~0.95。

一平方公里降下600毫米的降雨,总共会产生60万吨的水,如果这60万吨的水落到了天然地表,地表流动的水大概只有30万吨到20万吨左右。

但是如果落到了硬化的道路上,就会产生40多万吨的流动的水。

在城市受到内涝的时候,可不可以用大型的抽水机把这些水抽到江河中去呢?

其实,如果降雨量足够的大,抽水机是来不及抽的。

就以本次郑州遭受的三天600毫米的降雨为例,如果按照0.8的径流系数,会产生48万吨堆积在地表的水。48万÷3天÷24小时÷3600秒,等于1.9米立方米每秒。这是在一平方公里,抽水机需要及时的把涝水排出的流量。

但是郑州市是一个面积7446平方公里的特大城市,即使不考虑周围地势高的山上汇到城市里面的涝水,仅仅把城市里面的水排出,抽水机的流量就需要1.4万立方米每秒。

即使有这么多的抽水机,电力负荷也没办法承担,要把整个三峡的电力全部供给郑州,可能才会满足三天及时排涝要求。

所以,郑州这样的平原城市,遭受短历时强暴雨,依靠排水的方法解决内涝的问题是不可能的。

唯一可行的就是在城市的建设中。把城市总的平均径流系数降到极低的水平。

郑州市的城市综合径流系数大概在0.7~0.8之间,如果能够降到0.2,那么基本上就可以解决千年一遇的涝水问题。

郑州是中国的铁路交通枢纽,有中国最大的铁路编组站,所以如果这个节点受到涝水的威胁,对铁路交通有很严重的影响。

按照现在全球气候变暖的趋势,大气环流加强,郑州市受到的涝水威胁,绝对不会是第1次。大的涝水还可能会发生。

唯一办法就是在城市内建造大量的蓄水湖泊,在建筑物下面设置地下蓄水池。

2018年,郑州市提出建设海绵城市,意味着要把天上的降雨尽量吸收到城市的蓄水体中,规划目标是2030年完成。

按照郑州2030年的城市内涝治理标准,新区可以达到200年一遇,遭遇到本次大暴雨,可能会稍微好一点。

郑州这次遭遇到的惨烈内涝情况,可能也会对其他城市的建设提供非常重要的参考样板。

日本也是一个饱受水患的国家。全球气候变暖引起的海平面增加,以及风暴潮、地震引起的海啸,对城市的威胁更甚于涝水。

日本提出金字塔未来城的计划(Shimizu Mega-City Pyramid )看起来和听起来都像是科幻电影中的,它将是世界上最大的人造建筑。

这座位于东京湾的金字塔旨在容纳 100 万人,并抵御强风、地震和海啸。

如此的气候剧变,是人类进入工业文明之后还没遇到过的。以前制定的规划主要依赖对历史洪、涝、旱重现期进行评估,已经落后于气候演变。以前评估的200年一遇,可能现在只能达到100年。
人类的文明发展到今天,抵御洪、涝水,未来的城市应该大变样。

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