地理科普 | 高度城镇化流域综合治水的成功案例

日本鹤见川流域是高度城镇化流域综合治水的成功案例。

自20 世纪70 年代以来，鹤见川流域的治水措施经历了波浪式前进、螺旋式上升的过程，进行了大规模的河道整治、堤防建设，为抑制洪水风险而不断强化其综合治水措施。治水历程从初期重点河段的整治逐步扩展为全流域统筹规划的综合治理，从将雨水更多更快地排入河道提升为推进疏、排、滞、蓄、渗等手段的综合运用，从开始单一的工程措施走向工程措施与非工程措施的结合，从专业部门治水扩大为全社会积极参与的全流域协调联动。经过长期的调查研究及应对措施的制定和实施，鹤见川流域成为日本小型流域综合治水的典型案例。进入21 世纪以来，从构建流域健全的水循环系统的新视角，鹤见川流域制定了流域水综合规划并付诸实施，进一步提升了流域水管理水平。

一、鹤见川流域的城镇化进程和洪水灾害

鹤见川发源于东京都町田市上小山田（高程约170m），流经川崎市、横滨市后汇入东京湾。鹤见川流域总面积235km²，河道长42.5km，约70%的流域面积为丘陵和台地，地势平均坡度可达1/250，其余30%为相对平坦的冲积平原，地势坡度为1/1000。

▲ 鹤见川流域位置和水系

资料来源：京浜河川事务所. 2019. https://www.ktr.mlit.go.jp

因地处首都圈的有利地理位置，随着日本经济自20 世纪50 年代以来的高速增长，鹤见川流域的城镇化发展迅速，城镇化率在过去50 年内增长了75%，居民人数由1955年的38 万增加至2017 年的196 万，居民密度为8200 人/km²，为全日本最高；其城镇化面积1958 年仅为10%，1975 年增加至60%，2000 年竟达到85%。

快速增长的城市面积给防洪带来不良后果，流域内建筑面积的增加改变了流域自然状态下的降雨产汇流过程，流域固有的蓄水、滞水能力大大衰减，暴雨径流系数增大，从而对流域洪水的水文特性产生了显著影响。加之城市排水系统的建设，降雨被快速集中地送入河道，使洪峰流量倍增。

▲ 鹤见川城镇化前后对比示意图

资料来源：东京都建设局. 东京都城市水灾对策. 2010.

https//www.kensetsu.metro.tokyo.lg.jp/jigyo/river/chusho_seibi/index/menu01-01.html

城镇化综合效应的径流模拟试验表明，当流域城镇化面积率达到80%，洪峰流量与20 世纪60 年代初期相比增加2 倍多，而从降雨至洪峰出现的时间也大为缩短。以入河口上游8.2km 处的观测站所测汇流历时为例，60 年代，降雨强度达到峰值后10h左右最大洪峰才出现，洪峰流量约500m³/s；而到70 年代初，这一时间已减少至4～6h；到80 年代以后，更是缩短为2h 左右，洪峰流量高达1500m³/s。

▲ 城镇化导致的洪峰和洪量变化

下游低洼地区是日本的工业中心和传统的高科技开发区，早在城市化进程加速发展前就已经人口稠密，城市化使得流域内地势低的地区进一步建筑开发了大量住宅区，洪量和洪峰增加，加剧了遭受洪灾的潜在危险性。历史上，鹤见川流域较大的洪灾出现在1938 年、1958 年、1966 年、1976 年、1982 年等。其中，1966 年4 号台风引发的洪灾造成多达67170 户房屋受淹，18600 间房屋受损，在此背景下，鹤见川流域治理问题开始引起相关部门的高度重视，鹤见川在1967 年被指定为一级水系，下游至入海口的17.4km 河段由建设省直辖负责治理。1976 年9 月，鹤见川流域遭受17 号台风后再次爆发洪灾，洪水从6 个决堤口涌入，3940 间房屋受损，事实证明，整个流域区对洪水已没有抵抗力，治水的呼声再次高涨，综合防洪措施在此背景下开始实施。

二、鹤见川流域综合治水历程

鹤见川流域下游地势平坦、东京湾潮位影响区间长，河道蜿蜒曲折，水流不畅，历史上洪涝灾害频发。20 世纪80 年代以来的快速城市化进程，改变了流域洪水过程，更加助长了洪涝灾害的发生。

以增加河道行洪能力为核心的河道整治已不能满足防洪要求，为了尽快提高流域的防洪安全水平，除了河流上的措施，还要放眼全流域采取积极对策。

• 日本建设省有关市政部门于1976 年共同成立了鹤见川流域防洪计划委员会，后被称为“日本综合治水对策之先驱”。委员会成立之初就认识到，鹤见川流域不但要通过河道整治来恢复并扩大行洪能力，而且必须要从流域的整体层面上采取综合性治理对策，以恢复流域固有的蓄水、滞水能力，抑制因城镇化而不断增大的暴雨径流系数，并于1977 年编制了一份防洪计划报告。

• 1979 年，鹤见川被日本建设省指定为“综合治水特定河川”，实施全面的防洪措施。之后的几十年间，该委员会不断加强治水进程中各方力量的整合、建立统筹规划实施的协调运作机制，并对流域整治计划进行不断的修订。

• 鹤见川于2005 年4 月被指定为特定都市河川流域，在法律层面进一步推动了综合治水对策。

2014 年18 号台风来袭时，虽降雨量较1966年的4 号台风更大，但是仅有6 间房屋受淹，全面防洪措施的效果可见一斑。

三、鹤见川流域综合防洪的主要措施

鹤见川流域的城市防洪标准分两部分分别设定。国土交通省管辖段，采用二战后最大降雨（相当于1958 年8 月的狩野川台风，两日雨量为340mm）；其他管辖段，考虑到各河流之间的平衡等，大致采用10 年一遇的降雨（每小时降雨量为60mm）。

鹤见川流域城市内涝的设计标准也分为两部分。依靠水泵抽水排水的下游低洼区域，采用大致10 年一遇的降雨（时间雨量为60mm）；其他自然排水区域则采用大致5年1 遇的降雨（时间雨量为50mm）。

现状条件下防洪标准不能完全达到，还需要进一步推进流域综合防洪减灾对策。其中，工程措施包括河流对策、流域对策和地下调洪对策，非工程措施包括洪水预警预报与防灾教育。以下两图为鹤见川流域综合防洪治理的具体措施体系及概念图。

▲ 鹤见川综合防洪措施体系

▲ 鹤见川流域综合防洪措施概念图

各类典型措施分述如下。

1. 河流对策

1）河道疏浚

1977 年起，鹤见川开始大规模的堤防建设，其后为恢复并扩大河道的行洪能力，又于1979 年启动了大规模的河道疏浚、拓展与护岸工程建设，此项计划至1988 年完成。鹤见川的行洪能力扩大了一倍，并建成了具有一定抗震能力的高质量堤防体系。此后，流域中再未发生决堤泛滥的情况。

▲ 鹤见川潮鹤桥河段整治前后比较

鹤见川以外，1985 年开始在东京附近的利根川和荒川及大阪附近的淀川等5 个水系6 条河流中修建了高规格堤防，其堤顶宽度为一般堤顶高度的30 倍（100m 以上），在超标准洪水下即使出现漫顶也不会发生溃堤。堤顶上可以修建住房和景观设施等，以提高土地空间的利用效率。

2）多功能滞洪区

鹤见川多功能滞洪区位于横滨市港北区，于1982 年开始修建，2003 年6 月15日建成，面积84ha，库容390 万m³。

▲ 鹤见川多功能滞洪区平面图

资料来源：东京都建设局. 东京都城市水灾对策. 2010.

https//www.kensetsu.metro.tokyo.lg.jp/jigyo/river/chusho_seibi/index/menu01-01.html

如图所示，该滞洪区由围堤、河边公园、体育馆、下部的蓄洪池以及退水闸门等4 部分组成。围堤包括河堤与滞洪区周边的隔堤，其中鹤见川河堤的一段为溢流坝，其高程较正常堤防低3m。

洪峰通过时，自然漫溢进入滞洪区，可使流域150 年一遇的暴雨洪峰流量削减200m³/s，满足下游河道安全下泄的要求。河边公园地势较低，滞洪时成为调蓄洪水的场所。体育馆由大型柱子支撑，体育设施高程在滞洪水位以上，下部可蓄滞洪水。公园区域的进洪标准为1～2 年一遇，体育馆下部区域的进洪标准为4～5 年一遇。自2003年6 月启用至2015 年3 月，共启用15 次。2014 年10 月18 日台风来袭降雨量为战后以来第二大，多功能滞洪区的蓄水量达到154 万m³，发挥了预期防洪效果，这么大的暴雨没有造成任何房屋被淹。

3）下水道设施能力提升

通过提高水泵的排水能力，增加下水道滞洪容量，增设地下排水通道等，来增强洪涝灾害应对能力。地下滞洪设施的主要功能是，当流域发生强降雨且超过下水道和河道保护标准时，可以将洪水暂时蓄存于地下滞洪管道，待洪水趋缓或停止后，再由水泵抽回河道，以削弱洪峰流量，降低市区积水或河道溢堤风险。鹤见川流域的水泵排水区和滞洪管道主要位于下游低洼区。水泵排水能力和下水道滞洪容量的提升情况如表1、表2 所示。

▲ 地下蓄洪管道

资料来源：东京都建设局. 东京都城市水灾对策. 2010.

https//www.kensetsu.metro.tokyo.lg.jp/jigyo/river/chusho_seibi/index/menu01-01.html

表1 泵站抽排区设计流量

表2 主要设施的设计容量

2. 流域对策

1）土地利用规划

在流域对策中，整个流域被分成持水地区、滞洪地区和低洼地区。持水地区的对策包括，指定非城市化区域，保护自然、植被和农田；在城市地表或地下修建雨水存储池和调洪池；在城市地面上使用可透水性材料；在城市地区安装雨水下渗设备等。滞洪地区的对策包括，禁止城市开发，控制在地表建设体积庞大的土木建筑物，以确保滞洪区的容量，改善农业活动条件等。低洼地区的对策包括，增加排水设施，建设蓄洪池，普及耐淹型建筑物等。

2）雨水蓄留渗透设施

根据日本《特定都市河川浸水被害对策法》的规定，流域中的居民与企事业单位都有义务充分运用房屋、庭院、绿地等空间，参与雨水蓄留渗透设施的建设。鹤见川流域按10 年一遇洪水的设防标准，规定如果水田被改变为宅基地，径流系数将从0.2提高到0.9，则必须按480m³/ha 的标准修建雨水蓄留渗透设施；如果将田野改变为器材堆置场地，径流系数将从0.2 提高到0.5，则需按190m³/ha 的标准修建雨水蓄留渗透设施。雨水蓄留渗透设施包括蓄洪池、雨水下渗设备、透水地面等。

• 蓄洪池

到2017 年末，鹤见川流域内蓄洪池共有4900 座，其中民间建造4300 座，公共600 座，总蓄水量约310 万m³（民间约148 万m，公共约162 万m³），有效抑制了洪峰流量随流域城市化进程的推进而增长的趋势。

▲ 防洪蓄洪池分布图

下图是横滨市一居民区内防洪蓄水池，平日里用作社区运动场(a)，大雨时用作蓄洪池(b)。 

▲ 居民区内防洪蓄洪池

资料来源：东京都建设局. 东京都城市水灾对策. 2010.

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• 雨水渗透路面

防洪计划要求流域内的居民、企事业单位要努力协助雨水的蓄滞与渗透，阻碍雨水渗透的行为影响面积1000m² 以上时必须取得许可。道路与铺装地面也要尽可能采用透水材料。可见，日本雨水蓄滞渗透设施的建设已经走上了法制化轨道。

• 住宅区雨水蓄留渗透设施

除大型地下蓄留管道外，流域内公共集合住宅及重点建筑物，都设有相关雨水蓄留渗透设施及雨水回收再利用等设备。从各个小型建筑入手，以点设置，沿线串联，至整体区域的全面推动，提升流域持水功能。

▲ 住宅雨水蓄留渗透设施

3. 非工程措施

鹤见川流域洪水管理采取了大量非工程措施，如加强流域暴雨、洪水实时监测预报预警系统的建设，采用网站、手机、电子预告板等手段快速传递洪水水情信息，绘制与发布洪水风险图，制定避难转移的预案并组织防灾演习，以多种形式对学生、社区居民等进行防洪减灾、爱护河川等知识的普及和交流。

四、从流域综合治水到流域水综合管理

自1980 年以来，鹤见川流域率先开始制定和实施“流域综合治水对策”，分析并提出了多种治水举措，并得到流域居民和政府部门的一致认可和推进。未来流域城镇化率将限制在现状水平（85%），但是地下空间的开发利用程度会进一步提高，再加上与极端气象事件相关的局地暴雨有增加趋势，鹤见川流域遭受特大洪涝灾害的风险很大。

近年来，日本社会进入成熟发展时期，更加关注安全、环境和老龄化等问题，迎来了依靠城市和地域的振兴，实现与自然共存的可持续发展时代，对社会的安全、安心、祥和、温馨、环境友好等提出了更高要求，急需提高相关的文化和教育水平，通过多方面的沟通协调、共同行动，进一步激发社会活力。

在这样的背景下，从构建健全的水循环系统、实现城市和地域振兴的角度出发，综合考虑水循环系统相关各类规划、措施，完成了“鹤见川流域水综合规划”，提出了新的规划和实施方案，实现了从流域综合治水到流域综合规划管理的转变。

▲ 鹤见川流域圈示意图

“鹤见川流域水综合规划”有以下几个特点：

• 明晰了流域圈的概念。流域圈包括流域水循环涉及的汇水、洪水、用水和排水等范围，进一步拓宽了流域水管理范畴。

• 梳理并掌握了健全水循环系统和流域安全、安心、与自然共存等的关系及存在问题。

• 提出了综合解决流域诸难题的策略。提高市民、团体、企业、行政等各利益相关方参与和认知水平，实现各种形式的协调联动，构建流域健全的水循环系统。

▲ 鹤见川流域健全水循环系统示意图

“鹤见川流域水综合规划”由鹤见川流域水协商议会于2004 年8 月2 日完成提出，2004 年8 月28 日举行了签字和启动仪式。另外，在实施过程中，针对出现的全球变暖引起的强降雨增加趋势，以及地震对应等新问题，鹤见川流域水协商议会对综合规划进行了检查分析，并于2016 年12 月25 日提出了对部分内容的修改补充。

流域水综合规划的推进机制如下图所示。通过市民、市民团体、企业、行政部门等各利益相关方的沟通、协调、联动，推进综合规划的顺利实施。

▲ 鹤见川流域综合规划推进体制

流域水恳谈会分为市民会、行政会和运营会，针对综合规划实施过程中的问题，开展市民和行政部门的信息共享、交流沟通等活动，并向流域水协商会提出相应的意见建议。流域水委员会由各个相关领域的专家组成，针对实施过程中某个具体规划内容、工程管理等，从专业技术角度，提出咨询意见。流域水协商会的成员来自各级政府部门，负责综合规划的制定、修改，通过各行政部门之间的沟通协调，推动流域综合治水以及健全流域水循环系统构建。

转载自公众号 科学出版社

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原文标题：《高度城镇化流域综合治水的成功案例：日本鹤见川流域 | 世界都市之水》

     

图文编辑：黄莘绒

审编：鲁嘉颐

终审： 顾伟男   田巍   梁龙武

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