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【摘 要】針對(duì)我國(guó)城市洪澇頻繁的嚴(yán)峻形勢(shì)，引進(jìn)國(guó)外城市洪澇與流域汛情風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評(píng)估系統(tǒng)，通過(guò)消化、吸收、改進(jìn)和實(shí)例的試用，論證了其對(duì)于我國(guó)中小城市的適用性，得出了應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和結(jié)論，為系統(tǒng)進(jìn)一步的二次開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】城市洪澇 預(yù)警評(píng)估 系統(tǒng) 經(jīng)驗(yàn)

【中圖分類號(hào)】P333.2【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）07-0442-01

1、前言

洪澇災(zāi)害一直是城市主要災(zāi)害之一。多年來(lái)我國(guó)許多城市不斷遭受暴雨、臺(tái)風(fēng)等不利氣候的危險(xiǎn)，發(fā)生了暴雨淹城的情況，給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和群眾生命財(cái)產(chǎn)造成了損失[1]。針對(duì)嚴(yán)峻的城市防洪排澇問(wèn)題，各發(fā)都給予了高度的重視，并結(jié)合實(shí)際情況制定對(duì)策，認(rèn)真解決這一重要的民生問(wèn)題。水利部在948項(xiàng)目中推薦引進(jìn)英國(guó)Wallingford公司研發(fā)的“2D城市洪澇與流域汛情風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評(píng)估系統(tǒng)”（FRMFS）[2]，以期通過(guò)非工程防洪措施提高洪澇災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確程度。

2、FRMFS簡(jiǎn)述

FRMFS是國(guó)外最先進(jìn)的城市洪澇風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評(píng)估系統(tǒng)之一，它率先將信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、水環(huán)境工程及資產(chǎn)管理融為一體；實(shí)時(shí)鏈接水文與氣象數(shù)據(jù)，以內(nèi)嵌的完整水文水力模型為基礎(chǔ)，對(duì)城市洪澇災(zāi)害進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)預(yù)警。它結(jié)合地理信息及復(fù)雜的地形地貌資料，采用2維洪水演進(jìn)模型評(píng)估城市洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)、影響范圍及影響程度，幫助管理者快速準(zhǔn)確地制訂區(qū)域防汛調(diào)度或應(yīng)急措施，為公共報(bào)警及事故應(yīng)急措施的運(yùn)用提供決策支持。系統(tǒng)充分應(yīng)用已有的水文水動(dòng)模型，甚至經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停C合降雨徑流模塊以及模型轉(zhuǎn)換、經(jīng)濟(jì)分析等各個(gè)模塊。利用Web實(shí)現(xiàn)不受地域限制的遠(yuǎn)程洪水調(diào)度決策；系統(tǒng)支持局域網(wǎng)及廣域網(wǎng)內(nèi)不同權(quán)限的多用戶訪問(wèn)，遠(yuǎn)程用戶也能夠在線驅(qū)動(dòng)水情預(yù)測(cè)模擬并發(fā)布決策信息。

FRMFS的特點(diǎn)之一是雷達(dá)降雨采集，它可以根據(jù)地形，對(duì)站點(diǎn)周圍半徑200km以內(nèi)的降雨進(jìn)行測(cè)量。傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)洪水預(yù)警方法注重主要河流，適用于洪水波運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的情況；而該系統(tǒng)可針對(duì)小河流，特別是地形險(xiǎn)峻或者城市化程度很高的區(qū)域，洪水波的形成時(shí)間很較快情況，采用雷達(dá)技術(shù)記錄降雨信息，反復(fù)地用新雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新迭代，在水文模型支撐下預(yù)報(bào)局部產(chǎn)流，為小流域或城市排水系統(tǒng)提供有效的洪水預(yù)警預(yù)報(bào)。

系統(tǒng)采用1維水力模型（城市排水管網(wǎng)/流域河網(wǎng)水力模型）確定洪水出現(xiàn)的位置，采用2維引擎結(jié)合地形在更詳細(xì)的局部范圍內(nèi)真實(shí)地確定洪水淹沒(méi)范圍、水深及流速，實(shí)現(xiàn)了二個(gè)分析引擎的完美結(jié)合，為洪水風(fēng)險(xiǎn)分析和災(zāi)害評(píng)估提供準(zhǔn)確的評(píng)判依據(jù)，使計(jì)算成果更加合理，精度更高。

3、大型城市應(yīng)用情況

除了在英國(guó)本土多個(gè)城市應(yīng)用了FRMFS外，比利時(shí)等國(guó)都有應(yīng)用的成功案例，但這些城市的共同特點(diǎn)是建筑結(jié)構(gòu)整體規(guī)劃合理，政府在城市防洪排水方面投入的資金量大，城市地下管道和河渠排水暢通，防洪排水調(diào)度水平高。

西班牙幾個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)情況、城市建設(shè)和FRMFS的應(yīng)用環(huán)境與我國(guó)部分城市相近。該國(guó)一直應(yīng)用FRMFS并進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)。在我們的考察過(guò)程中，F(xiàn)RMFS研究機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)人Eduardo Martínez先生與技術(shù)工程師Adela女士介紹了FRMFS引進(jìn)應(yīng)用情況，演示了馬德里市的應(yīng)用成果，證明FRMFS引進(jìn)是成功的。

在我國(guó)，上海市于2006年引進(jìn)了該系統(tǒng)，2008年完成試用，提交了總結(jié)報(bào)告。對(duì)其成果的評(píng)價(jià)是：需要進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)踐跟蹤工作，在實(shí)際系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行過(guò)程中，不斷驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性，逐步完善。顯然，F(xiàn)RMFS在上海的應(yīng)用效果并不理想。分析相關(guān)的資料，可以發(fā)現(xiàn)其原因主要是系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的要求比較高，大型城市需要輸入的各種數(shù)據(jù)量巨大，往往會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)離散數(shù)據(jù)或不符合的邊界條件，導(dǎo)致方程無(wú)法收斂，運(yùn)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。由于洪澇汛情風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的緊迫性，該系統(tǒng)無(wú)法滿足用戶對(duì)于成果時(shí)間上的要求。同時(shí)，上海地下排水管網(wǎng)和地面高程數(shù)據(jù)等原始資料尚不能適應(yīng)系統(tǒng)要求。本項(xiàng)目原計(jì)劃在杭州市應(yīng)用，也是由于數(shù)據(jù)問(wèn)題未能實(shí)施?？梢?jiàn)， FRMFS在我國(guó)大型城市應(yīng)用有待進(jìn)一步探討。

4、中小城市應(yīng)用實(shí)例

本課題主要是在分析大型城市應(yīng)用FRMFS的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究我國(guó)中小城市的適用性，項(xiàng)目組經(jīng)過(guò)三年多對(duì)系統(tǒng)的引進(jìn)、消化、吸收和二次開(kāi)發(fā)，成功地在浙江省金華市進(jìn)行了試點(diǎn)應(yīng)用，證明了在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)比較好的中小城市該系統(tǒng)是適用的。

金華市面積約2000km2，人口90余萬(wàn)，每年的臺(tái)風(fēng)、暴雨常常造成市區(qū)的洪澇災(zāi)害，主要原因有三個(gè)：一是自然條件。金華市位于金衢平原，城市地面高程與附近的河流水位接近；周邊山地暴雨形成的山洪匯流快，迅速進(jìn)入主城區(qū)河道。城市周圍河流水位暴漲時(shí)，外圍的大部分江河水位偏高，致使城區(qū)的排水泵閘不起作用，無(wú)法有效排出澇水。二是在市區(qū)發(fā)展規(guī)劃時(shí)缺乏對(duì)地面和地下排澇設(shè)施的整體設(shè)計(jì)，城區(qū)蓄排澇設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)低、能力差，河道寬度不足，設(shè)計(jì)過(guò)水流量不夠，排水通道不暢。三是由于市區(qū)迅速地向周邊擴(kuò)展，先前的大部分市郊農(nóng)田和水面已被不透水的結(jié)構(gòu)覆蓋，滯蓄洪水的能力基本喪失。一些原有的排洪通道被填堵，致使整個(gè)城市排澇不順。

從以上的情況看，金華城區(qū)的狀況與國(guó)內(nèi)許多中小城市相似。

試點(diǎn)項(xiàng)目的輸入數(shù)據(jù)有1：500的現(xiàn)狀地形圖和數(shù)字高程模型，完整的地下管網(wǎng)、河流和街道等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算區(qū)域地面標(biāo)高在35m～60m區(qū)間，概化節(jié)點(diǎn)近2874個(gè)，管網(wǎng)長(zhǎng)度約79km，子集水區(qū)2715個(gè)。計(jì)算中對(duì)邊界約束根據(jù)實(shí)際情況作了部分修正。軟件提供方在系統(tǒng)內(nèi)嵌入了當(dāng)?shù)氐乃τ?jì)算經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并與系統(tǒng)原有模型溶合。最終計(jì)算成果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比較校驗(yàn)，水位、洪量、歷時(shí)等誤差均在5%之內(nèi)，滿足應(yīng)用上的要求。

金華市應(yīng)用FRMFS的成果特點(diǎn)體現(xiàn)在：在國(guó)內(nèi)率先實(shí)施了中小城市FRMFS整套技術(shù)解決方案；集成了城市空間基礎(chǔ)信息、災(zāi)情分析與評(píng)估、實(shí)時(shí)水雨情、工情等數(shù)據(jù)庫(kù)以及分區(qū)域、分專題的綜合信息管理；在應(yīng)用中，成功地結(jié)合了當(dāng)?shù)氐慕涤炅?水深模型，能有效地直接利用現(xiàn)有地理高程數(shù)據(jù)分析確定洪澇影響范圍，并能根據(jù)不同用戶的需要直觀形象地展示可能發(fā)生的雨澇淹沒(méi)范圍、淹沒(méi)水深等，定量地分析各種受洪澇影響的專題信息，預(yù)測(cè)城市雨澇蓄水量及損失程度；同時(shí)，在分析災(zāi)情現(xiàn)勢(shì)性后，列出可能的排澇方案，代入分析模塊，得到最優(yōu)解決方案。

金華市引進(jìn)和實(shí)施FRMFS，大幅度降低了防汛預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)成本，縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間。系統(tǒng)的應(yīng)用改變了全市洪澇汛情風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評(píng)估以手工作業(yè)為主的局面，提升該市洪澇汛情風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和評(píng)估的科學(xué)性、合理性和可操作性，滿足了各級(jí)防汛指揮部門的工作需要，也為全市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供了保障。FRMFS應(yīng)用存在的問(wèn)題是：基礎(chǔ)資料收集困難、約束限制條件比較多。

5、結(jié)論

FRMFS是目前國(guó)際上最先進(jìn)、應(yīng)用最廣泛的城市洪澇與流域汛情風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評(píng)估系統(tǒng)之一，雖然在我國(guó)大型城市應(yīng)用還有待于進(jìn)一步研究，但實(shí)例表明，其在我國(guó)中小城市的應(yīng)用是可行的。該系統(tǒng)不僅能應(yīng)用于中小城市區(qū)域洪澇災(zāi)害的預(yù)測(cè)評(píng)估，為政府實(shí)施防汛指揮決策提供科學(xué)依據(jù)，還可應(yīng)用于城市排水系統(tǒng)改造、新建城區(qū)排水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 戴慎志，曹凱.我國(guó)城市防洪排澇對(duì)策研究[J].現(xiàn)代城市研究， 2012，（01）：21～23

[2] 水利部科技推廣中心.08年度水利先進(jìn)技術(shù)推介會(huì)[EB/OL]. http：//www.chinawater.net.cn/zt/08tjh， 2008-04-16