城市街道暴雨洪水的成因浅析与预警.doc

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1、城市街道暴雨洪水的成因浅析与预警周国良黄昌兴周建刚(水利部水文局、广东省水文局江门分局)摘要：作者以近年媒体报道的儿次重大的城市南涝为线索，简要分析了形成南涝的水文气象成因，表明人类不当活动是致灾的重要因素，并提出了相应的具体减灾建议。1引言近年，我国城市街道的暴雨洪水或严重积水事件频繁发生，且似乎呈日益增多的趋势,造成的灾害影响极为惊人，如2004年7月10〜13LI,北京、上海和广州这三个特大型城市相继发生严重城区暴雨积水，2007年7月小旬，重庆和济南两城市发生城区严重暴雨洪水或积水，其屮济南仅2h的特大暴雨，就造成20余人死亡和巨大的财

2、产损失。这些事件增多，既有气候变化因素，极端气候事件发生频率增加，也有城市白身的水文气彖因素，包括密集的人类生活影响和不当的城市建设因素。木文将浅要分析城市El身暴雨洪涝形成的水文气象因索，并提出可能的减灾措施建议。2街道积水的水文气象因素浅析众所周知，城市是高密集的钢筋混凝土建筑集群的构建体，也是高密度人类生活区。城市形成的热岛效应，使夏季大气对流活动在城区附近得以加强，大大增加了局部大暴雨发生的机率。在我国，随着城市化的高速发展，这一效应越来越明显，比西方国家更为突出［5］。关于城市的影响，在Google网站的遥感图屮，能非常直观和明显地看

3、到城区与非城区的差异了。城市街道暴南积水或洪水的南强有多大呢？由于降水空间分布的高度不均匀性，观测难度也大，收集完整的资料也很困难。作者借助新闻媒体披露的不完全信息，将近4年有较大影响的几次典型的暴雨资料，整理列于表1。表1我国近年城市典型暴雨降南量(mm)发生城市及地区发生时间主要降雨历时(h)对应雨量折合lh雨强备注济南市区2007.7.1811511512h雨量168重庆沙坪坝20()7.7.1715656日雨量262.8北京北三环2007.8.61.59161北京玉渊潭2004.7.10210553lh南量60上海市区2004.7.12

4、12020静安2h雨量26广州五山20()4.7.1326231一般的城市暴雨，历时大多在2h以内，即足以构成重大影响。从发生时间看，绝大部分发生在7月份，表1屮实例几乎都在7月屮旬；最大lh雨强多在30mm以上，其屮济南lh南量竟高达151mmo实际上，昆明暴雨特性实例分析表明，24h的暴南量，其屮46〜71%即集中于lh内［4］。除了气象的热岛效应Z外，城市水文因素更为重要。城市的大规模建设和快速扩展，显著改变了原有的下垫面，使得不透水层面比例增长，绝对面积增长更快［1］［6］。图1为我国一典型城市街区示意图，其屮A为房屋。1980s前不仅

5、房屋相对稀疏，且房屋周边的B区多为草地或裸地，房屋上的南水落地后，也在B区渗入泥土，部分再经土壤流入河道，补充径流，这样仅C区为不透水血。近10余年，B区大规模改造为不透水的水泥血，即使有些细小的缝隙，对于较强的夏季暴南，基木是全部形成城市街区径流，即产汇流面积显著扩大，不透水面包括A、B、C这3个区。假定不透水面以前约占整个城区面积的10%,目前为80%,则同一城区，不透水面面积是以前的8倍，或者说产汇流区面积是原来的8倍。这使得同样密度分布的下水道口D,承负了原来8倍的汇流，从而更易造成城区积水或者南涝。在一些起伏较大的路段或街区，在排水不

6、及或排水系统不完善时，有时甚至会产生严重的街道洪水，如2004年9月初重庆开县具城发生的历时超过10h的城区洪水,城区最大积水深度超过6m,积水1.0〜1.2m的主街道，目测的洪水流速超过2m/s。从城市整体考虑，城市建设范围扩展的结果，使原来的农村郊区变为城区。假定城区半径扩大1倍，面积即为原来的4倍，使得城市总体效应更为明显，估计不透水水面积绝对量可达原来的32倍［1］。不透水面积比例的增加，使得可能经泥土净化而补充为河道径流的有用的水资源，肓接转化为城市排涝的压力，增大了排水的压力，增大了城市雨涝的可能性。此外，有些县城或新城区，排水设施

7、根木就未建或虽建但迟迟不能运行，更易遭受城区雨涝袭击，2007年8刀19口福州市大学城受“圣帕”台风登陆影响而被淹，就是典型的一例。3城市雨洪的评估和预警预报3」城市雨涝的分析评估现在，媒体屮动不动就写“百年不遇”。但是，从专业角度，客观、科学地看待城市暴雨洪水的发生频率，对灾害的防治很有必要。近年，我国水文气象部门开展了如下几个与之相关的重要研究工作：①设计暴雨点面关系研究；②气候变化问题；③极端气候事件及其引发的灾害影响评估。这些科研工作开展的必要性论证屮，有许多与木文相关的值得关注的信息。简言Z,①暴雨空间分布极不均匀，凡与洪水相关的问题

8、，部要考虑眾雨的点面关系，城市积水与洪水问题也不例外。随着站点的加密，能捕捉到以前难以捕捉的大南量点，以点带面的分析，将会显著高估其真实的重现期。②气