城市洪涝应急管理系统关键技术研究

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1、增刊（总第168期）S1(SerialNo.168)2013年10月CHINAMUNICIPALENGINEERINGOct.2013DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2013.S1.001城市洪涝应急管理系统关键技术研究张建云（南京水利科学研究院，江苏南京210029）摘要：城市洪涝灾害呈上升趋势是全球气候变化、高强度人类活动、城市排水设计标准偏低以及洪涝管理体系不健全等因素共同影响的结果。指出建设城市洪涝应急管理系统，是当前科学应对城市突发性洪涝事件的迫切需要。阐述了洪涝信息立体感知与监控、精细化洪涝模型与三维仿真、洪涝智能预警应急评估、云计算系统服务平台等系统

2、建设的若干关键技术，提出了在今后城市建设中科学应对洪涝灾害的建议。关键词：城市洪涝；变化环境；应急管理系统；立体感知；洪涝模型；智能预警中图分类号：TV87文献标志码：A文章编号：1004-4655（2013）S1-0001-061现状分析及问题关于城市防洪减灾方面的研究，西方发达国伴随着社会的快速发展，我国城镇化率已从改家早在上世纪60年代就开始，并开发了SWMM、[1]革开放初期的19.7%提高到2012年的51.27%，Inforworks等城市洪涝规划分析工具，我国自上世纪在环渤海、长三角和珠三角地区，城镇化率甚至已80年代也开始这方面的研究，并逐步为各界所关[2]经超过了80%。

3、另据相关规划，2050年前后我国注。但相对于大江大河的防洪而言，城市洪涝方面达到人口高峰、总人口16亿时，将有9.6亿人生的研究还是比较薄弱的，仍缺乏系统性、实用性的活在城市，城市化率达到60%。在我国城镇化加研究成果，难以支撑当前应对洪涝灾害治理的紧迫[4]速推进的过程中，城市水文效应也越来越显著，加需求。考虑当前研究进展与科学防控的现实需求，之气候变化等众多因素的综合作用，短历时、高强笔者认为在城市洪涝治理方面有如下科技问题亟需度致灾暴雨的发生频率显著提高，城市洪涝灾害日解决。[3]益凸显。由于城市地貌复杂、设施众多、人口稠1）定量分析城市致灾强暴雨过程的成因，分密、财富集中，一旦发生

4、洪涝，不仅会破坏城市交析气候系统自然规律、全球变暖和城市热岛效应等通、能源、商业及其他基础设施的正常运行，甚不同环境变化的影响，揭示城市洪涝致灾的机理。至会导致大规模的人员伤亡，并引发灾害。据调2）揭示城市复杂下垫面条件下降水产流及其研，2008年~2010年，全国有62%的城市发生过在街道、管道与河网中的复杂运动规律，构建适应不同程度的洪涝，其中有137个城市洪涝灾害超过短历时、高强度暴雨特点，具有较高精度和稳定性3次以上。在发生过洪涝灾害的城市中，最大积水的城市洪涝模拟模型。深度超过0.5m的占74.6%，积水时间超过0.5h的3）综合现代计算机和信息技术，建立基于洪占78.9%，其中

5、有57个城市的最大积水时间超过涝信息与复杂环境立体感知和三维高效仿真技术的12h。特别是2007年济南“7.18”、2012年北京“7.21”城市洪涝调度决策支持系统。等震惊中外的特大暴雨洪涝事件，给人民的生命财基于上述认识和近期开展的研究工作，本文首产带来了严重的损失。先阐述国内城市洪涝的基本形势与成因，然后详细阐述城市洪涝应急管理系统建设的关键技术，最后提出应对城市洪涝灾害治理的建议。收稿日期：2013-08-192我国城市洪涝的情势与成因作者简介：张建云（1957—），男，博士，教授，中国工程院院士，主要从事流域水文模拟、气候变化、防汛抗旱、水从水文学和灾害学的观点来看，我国城市洪涝

6、利信息化等研究。灾害频发的根本原因在于城市水文过程的降水输入1张建云：城市洪涝应急管理系统关键技术研究2013年增刊要素的变化和下垫面因素的剧烈调整，导致致灾因和建筑设计方式，也加剧了雨水聚集的可能性。子强度和承灾能力的此消彼长。（3）城市排水方式和排水格局改变，排水系统1）城市降水要素的变化。城市化进程会影响脆弱性增加。在城市建设过程中，部分河道被人为近地层大气动力、热力和水汽条件，导致当地气候填埋或暗沟化，河网结构及排水功能退化。多数情环境要素与能量收支状况的变化，特别是大城市和况下城市地表雨水不再直接排入明沟或河道，而是城市群会对当地气候要素产生明显影响，这一点已形成了地表-管道-（

7、泵站）-河道的分级排水模式。为大量的实际观测和数值模式试验所证明。早在这种排水模式的弱点在于管道排水环节。雨水口和1968年，美国学者就发起了“都市圈气象观测试地下管网易产生堵塞，检修难度大。管道与河道排验计划”（METROMEX），在圣路易斯及近郊设置水之间的衔接和配套不合理也会影响正常排水，增稠密的雨量观测网进行持续5a的观测，发现城市加内涝风险。与此同时，河网的退化和大量人工建对夏季中等以上强度的对流性降水的增雨效