水文學家對中國城市內(nèi)澇及海綿城市的建議
7、我寫這么多是想給美華水利協(xié)會的同仁提供一點經(jīng)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(shè)、防洪減災(zāi)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(nèi)有本事有經(jīng)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(shù)大會之際,前輩先進顏本奇、沈?qū)W文、范守山教授發(fā)起成立美華水利協(xié)會時,我就對顏教授說:水利工作的地域特點明顯、實際經(jīng)驗很重要,若不了解中國國內(nèi)的實際情況,海外的學者就很難發(fā)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(jīng)?;貒v學交流,對國內(nèi)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(nèi)山洪災(zāi)害威脅嚴重而山洪的準確預(yù)報難度很大,我和我的團隊開發(fā)了“三張圖山洪預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)”,即:靜態(tài)的山洪暴雨高風險區(qū)劃圖(科學基礎(chǔ)圖)+ 動態(tài)的臨界河漫灘徑流值圖(缺水圖)+ 動態(tài)的衛(wèi)星-雷達臨界降雨量圖(來水圖),24小時滾動提供作業(yè)預(yù)警。特別是,第一張圖,已經(jīng)開發(fā)出計算機可視化模塊,為山洪預(yù)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(zāi)害暴雨高風險區(qū)劃關(guān)鍵技術(shù)及示范應(yīng)用”課題,涵蓋10省2市。
9、針對氣象災(zāi)害預(yù)防的難點,我和我的團隊發(fā)揮我們水文和氣象結(jié)合的優(yōu)勢,又開發(fā)了“山洪災(zāi)害氣象風險預(yù)警平臺”,上月初應(yīng)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(shè)專業(yè)隊伍普遍缺乏城市水文和工程水文的現(xiàn)狀,應(yīng)住建部城建司有關(guān)領(lǐng)導的要求,我正在著手籌劃如何在海綿城市建設(shè)的規(guī)劃基礎(chǔ)工作中加強城市水文的知識,側(cè)重城市降雨-徑流情勢知識和城市設(shè)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(zhì)的理念,內(nèi)涵有限,海綿城市建設(shè)高于LID;海綿城市建設(shè)是解決中國特有的“水多、水少、水臟和雨中看海”的現(xiàn)狀,應(yīng)該多學科、多部門協(xié)同努力,下水管網(wǎng)設(shè)計、城市排澇設(shè)計、城市防洪規(guī)劃等三方面統(tǒng)籌做好頂層設(shè)計,不能“鐵路警察,各管一段”。并且指出,在排水管網(wǎng)設(shè)計中,不應(yīng)采取簡單的經(jīng)驗排序方法、而應(yīng)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(guān)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(jù)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)是過時的、不可靠的。再有,在城市排水管網(wǎng)設(shè)計中,由于沒有類似水庫庫容調(diào)節(jié),實質(zhì)上起不了多少削峰作用,所以應(yīng)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(nèi)開展研究工作最大的困難是資料問題:資料收集、處理、質(zhì)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(zāi)害,我認為目前國內(nèi)有關(guān)部門應(yīng)該考慮開展以下的應(yīng)對防洪減災(zāi)的基礎(chǔ)研究工作(不限于此):
1)下大決心、大力氣,統(tǒng)合水文局和氣象局的雨量資料,應(yīng)用“地區(qū)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(shè)計時段和從1年一遇到千年一遇的設(shè)計頻率,提供統(tǒng)一的、國家級別的時—空全覆蓋的暴雨設(shè)計頻率平臺,供各行各業(yè)(水利、防汛、氣象、城建、海洋、地質(zhì)等)進行工程建設(shè)設(shè)計標準和地區(qū)防洪規(guī)劃使用。這是一項科學含量高、認真細致的基礎(chǔ)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(wěn)定二、三十年使用;也將是造福子孫的一件大事(請注意區(qū)別客觀、科學的“設(shè)計標準”與因保護對象而人為設(shè)定的“設(shè)防標準”)。
2)編制覆蓋全國的暴雨高風險區(qū)劃圖集,涵蓋各種設(shè)計時段和設(shè)計頻率,分為山區(qū)的“山洪災(zāi)害暴雨高風險區(qū)劃圖集”和城市的“城市洪澇災(zāi)害暴雨高風險圖集”,提供可視化應(yīng)用平臺,--主要作用是預(yù)防。
3)編制全國重點地區(qū)的山洪災(zāi)害氣象風險預(yù)警平臺和城市洪澇災(zāi)害氣象風險預(yù)警平臺,-- 主要用作汛期的作業(yè)預(yù)警預(yù)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(shè)計、規(guī)劃提供科學的依據(jù)。以下幾個數(shù)字可以看出科學的防洪設(shè)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(fā)達國家的核電占有率是70%,而我國目前只有4%左右,可以預(yù)見我國將會大力發(fā)展核電工程。我國香港特區(qū)政府在這方面做得比較好,我應(yīng)特區(qū)政府土木工程署的委托已經(jīng)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(tǒng)計估算;其中最普遍的是暴雨移置法,核心是山區(qū)暴雨分割技術(shù),香港土木工程署指定必須采用我于1988年開發(fā)的“分時段地形增強因子法(SDOIF)”(WMO No-1045,Geneva,2009)進行東亞地區(qū)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(zāi)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(zāi)死亡3000多人,今年以來的全國洪水災(zāi)害造成300人失去生命(根據(jù)我個人關(guān)注洪災(zāi)的初步統(tǒng)計,不一定準確),成績顯著。但是,挑戰(zhàn)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(zāi)局面帶來新的面貌,變被動為主動,從手工作業(yè)水平提高到工業(yè)化水平。
美華水利協(xié)會也已經(jīng)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(shè)、水資源開發(fā)利用、防洪減災(zāi)等事業(yè)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(zāi)做點實事。
編輯:shangxiyun
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