城市与减灾 | 徐锡伟：我国主要城市群自然灾害风险分析与防范对策

本文选自《城市与减灾》2021年第6期，原文题目：我国主要城市群自然灾害风险分析与防范对策，作者：徐锡伟、王中根、许冲、赵宇。

徐锡伟，博士，国家自然灾害防治研究院院长，二级研究员，博士生导师，活动断层研究首席专家，兼中国地质学会副理事长、中国岩石力学与工程学会副理事长、中国地震局科技委委员等职。长期致力于活动构造基础理论、减轻地震灾害风险、复合链生自然灾害防治技术与综合减灾应用研究，在城市活动断层探测与危险性评价、大地震复发模型、青藏高原隆升机理等领域取得系统性创新成果，承担国家重点研发计划项目、国家自然基金委等重大研究项目，主持国家标准GB/T36072—2018《活动断层探测》和系列行业标准编制，发表论文论著420篇（部），其中SCI 期刊收录论文150余篇，EI收录120篇，2014年以来连续8年入选Elsevier 地球与行星科学领域中国高被引学者榜单，研究成果荣获省部级科技一等奖1次、二等奖5次。

引言

根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）第一工作组2021 年8 月9 日发布的报告《气候变化 2021：自然科学基础》，自公元1850 年以来人类活动产生的温室气体排放造成了约 1.1℃的升温，未来20 年预计升温加快，可达1.5℃。全球变暖和升温加快导致全球范围内强降水事件的频率、强度和数量增加，许多地区出现更加严重的干旱，海平面持续上升，永久冻土层加剧解冻，冰川和冰盖融化等异常现象。

我国是世界上自然灾害最严重的国家之一，近20 年来我国自然灾害呈现出频发的态势，灾害损失重，平均每年因各类自然灾害造成的直接经济损失3600 亿元以上，占GDP 比例为1.07%，约占世界的1/5，平均每年约有2.2 亿人次受灾；地质灾害、洪涝、地震造成的死亡人数分别居世界第一、第二和第三位，但近10 年期间因自然灾害死亡/ 失踪人数和直接经济损失呈现出双下降趋势（图1）。

本文通过郑州洪涝灾害应对过程回溯，指出了存在的问题，分析了我国建成或规划在建主要城市群面临的多种自然灾害风险，提出了相应的应对防范对策建议。

一、自然灾害多发频发与灾害损失现状

我国自然灾害存在种类多、发生频率高、分布地域广、强度大等特点，尤其以地震、滑坡、泥石流、干旱、洪涝、台风、风暴潮的危害最为严重。据统计，2011—2020 年期间，我国自然灾害以地震、洪涝、干旱、地质灾害、台风和风雹为主，低温冷冻、雪灾、沙尘暴、森林火灾等也有不同程度发生，造成全国22.58 亿多人次受灾，12545 人死亡或失踪，直接经济损失约36836 亿元。

2021 年我国灾害多发态势突出，灾害主要特点：全国平均降水量较常年同期偏多5.6%，秋雨强、降雨总量大，京津冀平均降水量较常年同期偏多3.1 倍，黄河中游偏多2.8 倍，黄河下游偏多3.6 倍，均为历史同期极值，且区域分布不匀、洪水场次多、险情多、局地灾情重。江苏、湖南等地龙卷风、雷暴、冰雹等极端强对流现象及其破坏性为近年来罕见，刷新了人们对气象灾害和全球变化过程的认识。

今年我国先后遭受了5·1 南通风灾、5·14 苏州风灾和武汉风灾，5·22 甘肃景泰极端天气事件，3·19 西藏比如6.1 级、5·21 云南漾濞6.4 级、5·22 青海玛多7.4 级和9·16 四川泸县6.0 级地震，6 月下旬黑龙江、嫩江流域洪灾、7 月上旬长江上游以及海河流域洪涝灾害、7 月下旬内蒙古局地强降雨导致垮坝洪水灾害、郑州“7·20”极端强对流天气过程、10 月上旬山西汾河流域暴雨洪灾等，截至10 月10 日，各种自然灾害共造成9494 万人次受灾，792人死亡或失踪；直接经济损失2864 亿元。

郑州“7·20”极端强对流天气过程是有观测以来最为严重的极端降水和城市洪涝灾害链事件。7 月19 日20 时到20 日20 时，郑州作为强降雨中心，降雨量达到552.5mm，相当于1 天下了往年1 年的雨量；7 月20 日下午16 至17时降雨量达到201.9mm/h，远超1975 年驻马店特大暴雨（198.5mm/h）和2012 年北京大暴雨（80mm/h）。

调查表明，周边山区巩义市等山洪暴发，黄河巩义段赵沟、裴峪、神堤三处控导工程出现不同程度山体滑坡、14 座水库溢洪道出水、2 个镇区被淹。郑州“7·20”特大暴雨诱发的洪涝链生灾害和生产事故或跨类灾害特别严重，暴露出大城市和城市群对内涝洪水灾害的脆弱性、从自然灾害到生产事故或跨类灾害的连锁性和突发性，显示出“城市内涝型灾害链与跨类灾害的叠加效应”。

未来数十年， 我国将处于复杂严峻的自然灾害频发、超大城市群崛起和社会经济高质量快速发展共存局面，破解主要城市群复合链生自然灾害防治难题，是保障社会经济可持续发展、实现第二个百年目标的重要举措。随着经济全球化、城镇化快速发展，城市群的崛起、社会财富聚集、人口密度增加，承灾体暴露度不断增加，各种灾害风险相互交织，相互叠加，直接影响经济社会的安全和可持续发展。

二、郑州城市洪涝灾害应对过程回溯

回顾和检验“7·20”郑州城市洪涝等重特大灾难应对过程可以看出，暴雨洪涝灾害发生后，政府和各部门陆续启动不同级别的预警和应急响应：

郑州市气象台分别于19 日21 时59 分，20 日6 时02 分、9 时08 分，11 时50分、16 时01 分、21 时32 分，21 日0 时25 分七次发出暴雨红色预警，但暴雨到底会对这个城市的哪些方面造成灾害、能造成多大的灾害、对人的生命安全和生产生活到底会有什么影响等都没有预先系统地去分析和研究，无法科学地研判暴雨导致的灾害到底是什么、有多大、危害生命安全的风险点在哪？

在应急响应过程中，气象、水利，防指都有应急响应，但各个响应的条件指标之间、预警阈值之间都是相对独立的，其关联性不明晰，也未能达到有效信息的快速传递和识别，导致监测预警体系没有发挥出应有的提前预判预警和指导应急处置作用，造成整个社会对灾害的响应和行动严重滞后，即缺乏灾前、灾中和灾后各阶段各种应急准备。具体体现在以下几个方面：

1、“两个坚持、三个转变”的新时代灾害风险管理理念和防范意识有待加强

表现在相关部门重灾害事件调查处理轻事件预防治本、重当前治标轻长远治本等问题；社会公众灾害风险防范意识相对淡薄，缺乏从潜在风险到灾害发生、产生巨大灾难后果的固有演变过程的了解，群众普遍缺乏自救互救技能。

2、防灾减灾救灾法制机制不够完善

现有涉及单灾种的专项法律法规30 多部，但缺乏防灾减灾救灾综合立法，这反映出防灾减灾法律法规顶层设计不够，防灾减灾监督执行问责追责常态化、法制化不够；各部门应急预案缺乏有效衔接，应急预案不健全，且专项预案的启动标准不统一，制约了各部门应急联动的协调性和有效性；

国家专项预案、部门预案和地方预案、基层单位预案之间缺乏有机衔接，预案修订、评审、备案、演练制度不健全；行业间、部门间防灾减灾信息孤岛现象依然存在，数据“ 行业墙”和“部门墙”等壁垒现象依然严重，降低了防灾减灾工作的整体效能。

3、防灾减灾救灾科技支撑能力不足

首先是气象预报预警的时间精度和空间精度不够，预警后产生的灾害后果不清，应急响应针对性不强。极端强降雨过程造成暴雨洪水是导致“7·20”郑州城市内涝的直接原因，但强降雨是如何导致洪水，进而引起城市内涝、断路、断电、断水、断网、堤坝溃决、地下密闭空间和危化品淹没风险等一系列链生灾害和跨类灾害的？对关键环节不甚了解导致灾难后果不清，造成预案执行存在较大的可变性。

4、重特大城市和城市群灾害事件的易损性和脆弱性评估及应对准备不足

鉴于环境、资源和生态等刚性条件约束，我国超大城市、在建和拟建的城市群、经济带（圈）与重大自然灾害高风险区高度重合。当前，对于重特大城市风险底数掌握不全面，对于城市潜在风险点、隐患点排查不彻底，如城市防洪抗涝功能节点、房屋建筑工程防震抗震设防能力、城市消防安全布局等，对于重要的隐患点缺少合理必要的风险提示和操作性强的应急应对措施，限制了对城市重要承灾体设施易损性和脆弱性的科学评价和认识，缺乏对重要工程设施的保护措施。

5、对城市群等重点地区风险复杂程度认识不足

由于对风险复杂程度认识不足，造成灾害应急管理能力建设、救援队伍和装备现代化等在专业和区域分布上结构不均衡，缺乏针对性。防灾减灾宣传教育不够普及，执行防灾减灾长效机制建设存在诸多困难。一些地方的防灾减灾宣传教育活动只集中在全国“防灾减灾日”、“国际减灾日”等特定时段，形式单一，不接地气，群众参与度不高，效果有限。

6、气象预报预警方面存在短板

极端性暴雨和局地突发性大暴雨的预报准确率和精细化程度远达不到科学防灾减灾的应急管理需求，对于一个人口超千万的大城市和城市群而言，气象红色预警发布后到底会产生什么样的城市洪、涝灾害，政府和有关部门并不清楚；

气象预警的针对性、指导性和操作性有待加强，“狼来了”问题在应急管理中比较普遍；灾害预警与应急响应机制之间未能做到有效的衔接和联动，存在信息传输与共享不畅问题，缺乏从政府组织发动、职能部门专业行动，到企业运营单位应急联动、社会公众积极响应的高效快速应急响应联动机制。

简言之，大城市和城市群各方面的应急准备不足、预警可操作性不强和救援各环节脱节等使灾情加重和灾情扩大。

三、城市群面临的自然灾害风险

城市群的形成是高质量经济运行和协同发展的必然，将推动我国区域性产业结构的高效转型和技术升级，城市群的可持续安全发展关乎国家的前途和命运。

由于地处不同的地理和构造环境，经济社会发达程度和防灾减灾救灾基础能力存在着较大差异，华北、中部、东部沿海、南方等主要城市群面临着差异性的自然灾害风险，大城市和城市群在应急准备和应急处置等方面也存在诸多不足。

1、华北等城市群面临直下型重特大地震及其链生灾害和跨类灾害的威胁

我国地处多板块相互作用交接地区，发育着众多具有发生破坏性地震能力的活动断层，这些活动断层不仅是地震潜在震源，活动断层沿线也是地震灾害、链生灾害和跨类灾害最为严重地带。

“十五”以来，在国家和地方政府财政资助下，已经完成了位于地震基本烈度在7 度或以上省会城市、部分计划单列市主城区的活动断层探测与地震危险性评价工作，长江三角洲城市群和中原城市群的地级城市区探测工作已按计划完成或正在进行中。

但城市群作为多个城市“集合体”，其整体，特别是城市之间尚未全面完成作为破坏性地震灾害源的活动断层探测与地震危险性评价工作。

例如京津冀城市群包括北京、天津在内各城市主城区均开展过活动断层探测，但主城区之间没有探测；

关中平原城市群除西安、渭南、宝鸡外，山西省运城、临汾仅局部有少量探测，铜川、杨凌、商洛、天水、平凉、庆阳等均没有开展相关工作；

呼包鄂榆城市群、兰西城市群、山东半岛城市群、成渝城市群等也有类似情形，仅呼和浩特、包头、兰州、西宁、成都、重庆等主要城市区做过探测。

上述城市群发生大地震及其链生灾害和跨类灾害风险甚高，隐患严重，亟须尽早完成活动断层探测工作。

2、中东部城市群面临极端强降雨过程引发区域性洪涝链生灾害风险和地下空间安全巨大隐患

全球变暖引发全球极端天气气候事件和自然灾害频繁发生，暴雨、寒潮、异常炎热天气和特大地震相继登场，灾害损失和人员伤亡大。

近期，德国、比利时、中国等多地持续暴雨引发特大洪水、水库溃坝、城市内涝链生灾害和跨类灾害，冲毁大量房屋和道路；南美巴西数十座城市罕见降雪；北美地区因持续高温引发热浪和森林火灾。郑州“7·20”特大暴雨引发灾难性的洪涝链生灾害和跨类（衍生）灾害，共397 人遇难/ 失踪。

随着全球变暖，这种极端强降雨过程诱发的洪涝灾害及其链生滑坡等地质灾害、地下空间进水淹没等在我国中东部，特别是中部城市群出现的频度会增高。

包括成渝城市群、关中平原城市群在内的中部城市群位于我国青藏高原与平原过渡地带，地形陡峻，地层复杂，风化严重，活动断裂发育，极易发生地震、崩塌、泥石流、滑坡、水土流失、土地沙化、地面变形、黄土湿陷、矿井灾害等灾害链；河流水系分属长江、黄河中游。

复杂的地质条件和河川地理条件导致在极端强降雨条件下，中部城市群的洪涝灾害及其链生山洪、滑坡、泥石流等灾害和堤坝溃决问题十分突出，城区洪涝链生灾害和跨类灾害往往相伴而生。

3、东部沿海城市群面临海平面上升和低洼地段被淹没及其连锁灾害效应风险

全球变暖引起冰川融化加速和海平面上升已是不争的事实。2021 年1 月《冰冻圈》明确指出如今气候已经加速变暖，在1994 年到2017 年期间，冰川融化速度已经比30 年前快57%，全球海平面平均上升3.5 厘米；自20 世纪70 年代以来地球的平均温度已经升高了1.2℃，即将突破《巴黎协议》规定的1.5℃最低界限。

2021 年2 月5 日《海洋科学》一项新的海平面上升研究结果再次发出警告，近几年海平面上升的速度比以往快了25%，预计到2100 年，全球海平面可能会上升1.35 米，即在21 世纪结束之前，海平面上升的高度将会提前达到1 米。

我国东部沿海城市群，特别是长江三角洲城市群（上海、江苏）等大部分地区遭受到海平面上升的灾害连锁效应最强，届时将面临低洼地区淹没、海水倒灌、洪水和潮水灾害区域扩大，海岸和河口自然生态环境失衡等风险。

4、中国南方城市群面临着低温雨雪冰冻灾害的威胁

全球变暖不仅引发极端强对流天气，暴雨洪涝链生灾害频发，寒潮天气过程也时有发生。2008 年1 月10 日到2 月12 日，我国湖南，贵州，湖北，江西，广西北部，广东北部，浙江西部，安徽南部，河南南部等地区出现了大面积持续的低温雨雪冰冻天气，具有范围广、强度大、持续时间长、灾害影响重等特点，因灾死亡115 人（含失踪人数），紧急转移安置151.2 万人，累计救助铁路公路滞留人员192.7 万人，农作物受灾面积1.77 亿亩，绝收2530 亩，森林受损面积近2.6 亿亩，倒塌房屋35.4 万间，造成直接经济损失1111 亿元人民币。

2016 年1 月，大规模寒潮天气短时间内又再度过境南方地区。近期，巴西也发生了类似极端寒潮天气，南美洲东南部巴西80% 国土位于热带，北部亚马孙平原属赤道气候，中部高原属热带草原气候，最南端属亚热带气候，历史上巴西冬季极少下雪，但在2021 年7 月28 日夜间至29日，数十座城市罕见降雪。可以推断，由于极端对流天气影响，我国南方城市群寒潮灾害在未来还很有可能出现。

四、主要城市群风险防范对策建议

认真贯彻执行习近平总书记关于防灾减灾救灾重要指示批示精神，特别是“两个坚持，三个转变”的防灾减灾救灾的基本遵循，需要汲取巨灾经验教训，依靠科技创新和应急管理信息化建设，做实做细城市群自然灾害风险调查和隐患排查，从源头上治理和降低重大自然灾害及其链生灾害和跨类灾害风险，探索并推进综合减灾的新途径，强化应急准备，让政府各级职能部门做好灾前、灾中、灾后各种准备，有所行动，做到灾前有备无患，灾中或灾后应对自如，提升城市群防范化解重大自然灾害风险能力。

1、尽快出台颁布《中华人民共和国自然灾害防治法》，并制定配套的系列技术标准体系

出台与单灾种专项法各有定位、有机衔接的自然灾害防治综合法及其配套的系列标准体系，可以强化综合减灾，统筹抵御各种自然灾害，法制化推进我国应急管理体系和能力现代化建设。

综合法应明确各级政府部门的职责和属地化管理原则，保证应急预案的针对性和可操作性，做好灾前、灾中、灾后各种应急准备，保证法律层面的信息共享机制，制定应急准备、预警发布、应急响应、应急救援、灾后重建、科普宣传等各个环节的系列技术标准。

2、开展城市群活动断层探测与重特大地震链生灾害和跨类灾害评估与应用工作

华北北部和西部、西南地区和西北地区的城市群有许多位于我国地震多发的活动构造带或地震基本烈度在7 度或以上区域，存在着发生直下型大地震或特大地震的风险，亟须继续开展城市群活动断层探测工作，并做好地震灾害、链生灾害和跨类灾害的预测评估工作，尽快颁布国家强制性标准《活动断层避让距离》，作为城市规划修订依据，做好活动断层避让规划，防患于未然。

3、中东部城市群洪涝链生灾害风险区划图编制以及以洪涝系统实时模拟技术为支撑的预警预报与应急决策平台建设

随着全球变暖和暴雨事件的增多，我国北方许多城市和城市群的排水系统显示出排洪涝能力不足。

通过高分辨率地形地理基础数据，分析城市群及其邻区地表径流组织、涝水出口，排查洪涝灾害风险源及其定量参数，编制城市群及其邻区标准雨量条件下、超标准X 倍暴雨量条件下洪、涝灾害风险区划图，明确超标准洪水、涝水在规划工程中淹没地区范围、调蓄和排放方案，确定防洪排涝设施空间布局、重点保护对象及其应急保护措施等；

通过研发建设新一代灾害风险感知技术、信息获取技术和网络，智能获取暴雨量、淹没水深、流速、淹没对象等特征参数，建立基于各部门标准化信息共享、气象信息与洪涝系统实时模拟技术集成、能为城市群快速高效的工程决策、预警预报和应急响应提供辅助的智能化应急指挥平台。

4、亟须围绕灾害预测、机制联动、体系协同和情景推演部署综合减灾技术系统研发项目

（1） 城市群极端暴雨—洪涝链生灾害多时间尺度渐进式预测预警技术系统研发。

将极端暴雨天气短时临近数值预报的空间分辨率提高到城市尺度，获取降水在城市区域内的空间分布和强度演变；结合高分辨率数值模拟和机器学习等方法，进行暴雨致灾的机理和建模研究，提出网格化的暴雨—洪涝链生灾害预警标准；结合多灾种风险模型，研发多时间尺度渐进式的暴雨—洪涝链生灾害预测预警方案。

（2） 城市群洪涝与地质灾害链智能精细化监测预警技术与灾害风险管理耦合联动体制机制研发。

研究强降雨条件下城市洪涝与地质灾害链警戒雨量与危险雨量，研究基于警戒雨量与危险雨量的洪涝与地质灾害链智能精细化监测预警技术，给出重点区域的警戒雨量与危险雨量分布图，研究城市洪涝与地质灾害链风险管理耦合联动体制机制。

（3）城市群特大复合灾害快速协同应急响应机制与高效救援体系研究。

开展城市群风险评估理论和多灾种下承灾体脆弱性分析理论研究，开展多灾种影响下城市群协同响应应急决策理论研究，城市典型多灾种耦合致灾机理与规律研究，建立城市特大复合灾害快速协同应急响应机制与高效救援体系。

（4） 减缓气候变化、应对碳中和的减排增汇理论与减灾技术体系研发。

研究我国2060 年前碳中和的不同减排情景对全球温升1.5℃目标的贡献度，评估气候变化对我国东部沿海地区城市群，特别是长三角可能的灾害风险，研发有效减轻气候变化导致海平面升高影响的技术方法和技术体系。

附：主要名词解释

1）自然灾害：指给人类生存带来危害或损害人类生活环境的异常现象或事件。自然灾害主要包括地震灾害、地质灾害、气象灾害、水旱灾害、海洋灾害、生物灾害、森林和草原火灾及其灾害链。

2）链生灾害：由于自然生态和社会经济系统之间相互依存、相互制约的内在关联性，由一种灾害引发多种其他灾害，或者从一个地域扩散到更广阔地域的链生式有序灾害效应。也称为“次生灾害”。

3）跨类灾害：自然灾害诱发的生产安全事故。也称为“衍生灾害”或“Na-Tech 事件”。

4）复合灾害：不同成因的自然灾害在空间域或时间域重叠出现的现象，具有灾害叠加放大效应。