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水文學家對中國城市內澇及海綿城市的建議

2016-08-15 09:11:54         來源: 國際城市規劃     瀏覽次數:

  7、我寫這么多是想給美華水利協會的同仁提供一點經驗,為有意回國工作(長期或短期)或合作的同行借鑒,切記不要一開始就期望太高、太急。水利工程建設、防洪減災措施具有強烈的地域特點,加上中美兩國的國情、民情、管理體制、自然地理(水文、氣象、氣候)條件不同,有些事情不好照搬。還有一點,要明白,國內有本事有經驗的學者也不少。1993年籍ASCE【The American Society of Civil Engineers,美國土木工程師學會——UPI編者注】在San Francisco召開學術大會之際,前輩先進顏本奇、沈學文、范守山教授發起成立美華水利協會時,我就對顏教授說:水利工作的地域特點明顯、實際經驗很重要,若不了解中國國內的實際情況,海外的學者就很難發揮大的作用。顏教授從1981年回國訪問在南京河海大學開講“城市水文”起,就經常回國講學交流,對國內的情況比較了解(1980年夏,前輩周文德大教授曾訪問河海大學作了PMP【Probable Maximum Precipitation,可能最大降水——UPI編者注】講座)。

  8、針對國內山洪災害威脅嚴重而山洪的準確預報難度很大,我和我的團隊開發了“三張圖山洪預警預報系統”,即:靜態的山洪暴雨高風險區劃圖(科學基礎圖)+ 動態的臨界河漫灘徑流值圖(缺水圖)+ 動態的衛星-雷達臨界降雨量圖(來水圖),24小時滾動提供作業預警。特別是,第一張圖,已經開發出計算機可視化模塊,為山洪預防開辟了一條比較科學的路子;目前,我的團隊正承擔國家防辦山洪防治中心委托的“山洪災害暴雨高風險區劃關鍵技術及示范應用”課題,涵蓋10省2市。

  9、針對氣象災害預防的難點,我和我的團隊發揮我們水文和氣象結合的優勢,又開發了“山洪災害氣象風險預警平臺”,上月初應邀在中國氣象局氣象中心作報告介紹,受到高度贊賞,目前正在籌備進一步合作的計劃。

  10、針對海綿城市建設專業隊伍普遍缺乏城市水文和工程水文的現狀,應住建部城建司有關領導的要求,我正在著手籌劃如何在海綿城市建設的規劃基礎工作中加強城市水文的知識,側重城市降雨-徑流情勢知識和城市設計暴雨的工作。我在各種大小會議或研討會上,一直堅持我的觀點:LID只是一種源頭處理改善水質的理念,內涵有限,海綿城市建設高于LID;海綿城市建設是解決中國特有的“水多、水少、水臟和雨中看海”的現狀,應該多學科、多部門協同努力,下水管網設計、城市排澇設計、城市防洪規劃等三方面統籌做好頂層設計,不能“鐵路警察,各管一段”。并且指出,在排水管網設計中,不應采取簡單的經驗排序方法、而應該采用年最大值抽樣的頻率計算;同時指出,前兩年在全國各有關省市開展的城市暴雨公式修訂的成果是不可靠、無法實用,因為其修訂所依據的理論基礎和技術是過時的、不可靠的。再有,在城市排水管網設計中,由于沒有類似水庫庫容調節,實質上起不了多少削峰作用,所以應該采用洪峰流量控制、而不是采用目前使用的年徑流總量控制。

  11、最后,我想告訴各位海外同仁的是,在國內開展研究工作最大的困難是資料問題:資料收集、處理、質量控制(Data QC),非常、非常之困難,請大家要有思想準備。

  12、鑒于今年嚴峻的洪澇災害,我認為目前國內有關部門應該考慮開展以下的應對防洪減災的基礎研究工作(不限于此):

  1)下大決心、大力氣,統合水文局和氣象局的雨量資料,應用“地區線性矩方法”(即,多點、多時段、多線型、線性矩+準則適線)編制全國暴雨頻率圖集,涵蓋完整的設計時段和從1年一遇到千年一遇的設計頻率,提供統一的、國家級別的時—空全覆蓋的暴雨設計頻率平臺,供各行各業(水利、防汛、氣象、城建、海洋、地質等)進行工程建設設計標準和地區防洪規劃使用。這是一項科學含量高、認真細致的基礎工作,也將是中國第一部全國范圍的、比較完整的暴雨頻率圖集,其成果可以穩定二、三十年使用;也將是造福子孫的一件大事(請注意區別客觀、科學的“設計標準”與因保護對象而人為設定的“設防標準”)。

  2)編制覆蓋全國的暴雨高風險區劃圖集,涵蓋各種設計時段和設計頻率,分為山區的“山洪災害暴雨高風險區劃圖集”和城市的“城市洪澇災害暴雨高風險圖集”,提供可視化應用平臺,--主要作用是預防。

  3)編制全國重點地區的山洪災害氣象風險預警平臺和城市洪澇災害氣象風險預警平臺,-- 主要用作汛期的作業預警預報。

  4)重新編制全國的可能最大降水(PMP)圖集,為重大水利工程、核電工程以及重要城市的防洪設計、規劃提供科學的依據。以下幾個數字可以看出科學的防洪設計標準(包括頻率計算和PMP估算)的重要性:1991年以來,我國在水庫漫壩失事的事件中,因超標洪水引起的占63%;我國目前的病險水庫約占44%;世界發達國家的核電占有率是70%,而我國目前只有4%左右,可以預見我國將會大力發展核電工程。我國香港特區政府在這方面做得比較好,我應特區政府土木工程署的委托已經完成24-hr的香港PMP估算研究,目前又在承擔香港4-hr的PMP估算研究。PMP估算主要有四種方法:水汽放大、暴雨移置、時—面—深(DAD)曲線、統計估算;其中最普遍的是暴雨移置法,核心是山區暴雨分割技術,香港土木工程署指定必須采用我于1988年開發的“分時段地形增強因子法(SDOIF)”(WMO No-1045,Geneva,2009)進行東亞地區的暴雨移置。因此,我和我的團隊對于編制全國的概化的PMP圖集還是很有信心。

  幾十年來,我國的防洪減災工作取得了舉世矚目的成就,單就保護生命來說,1956年的長江大洪水奪去了3.3萬人的性命,1998年的全國大洪水因災死亡3000多人,今年以來的全國洪水災害造成300人失去生命(根據我個人關注洪災的初步統計,不一定準確),成績顯著。但是,挑戰形勢很嚴峻。我個人認為,以上這幾件大事的完成,將為我國的防洪減災局面帶來新的面貌,變被動為主動,從手工作業水平提高到工業化水平。

  美華水利協會也已經走過了二十幾年的歷程,人才濟濟、年輕有為,希望能有更多的青年才俊和年富力強的學者,以各種不同的方式,為中國的水利建設、水資源開發利用、防洪減災等事業做出杰出的貢獻。我也很歡迎諸位先進有機會到南京來,訪問我們學校和學院,交流和指導;我們共同努力,為中國的防洪減災做點實事。

編輯:shangxiyun

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