武汉城市内涝预警预报系统研究.docx

武汉城市内涝预警预报系统研究袁凯姚望玲刘火胜徐迎春张丽 武汉城市内涝预警预报系统研究 袁凯姚望玲刘火胜徐迎春张丽 (武汉I打气象局湖北武汉430000) 摘要：在武汉数字化城市地理信息系统的基础上，结合精细化降水预报和内涝等级判定系统，建立并开发 了武汉城市内涝预警预报系统，同时进行了业务试运行。系统以2013年7月5～7日武汉市连续暴雨引次的城 市内涝过程为例，对系统进行了试验，结果表明：系统具有较好的适应性，对溃水点内涝等级预报基本准确， 预报结果较为可信。 关键词：城市肉涝、精细化降水预报、内涝等级判定系统、预警预报系统 文章编号 中图分类号 文献标识码 0引言 城市内涝是由于雨强过大，雨量过多，地势低洼，积水不能及时排除而形成的自然灾害， 严重的城市内涝能破坏建筑、厂房、交通设施、水利工程设施、电力设施，进而中断交通、 通讯，造成水土流失加剧、环境污染、地面塌陷，甚至是人员伤亡。近年来，高速发展的城 市化进程引起城市水文特性的显著变化：市区房屋建筑密集，混凝土覆盖面秋增大，雨水渗 透减弱，雨水滞留与调蓄功能下降，而城市热岛效应又造成市区降水频率增大，雨时延长。 使以往设计的排水系统排涝标准降低，雨水更易积漫，排涝历时加长。但城市经济类型的多 元化及资产的尚密集性使城市的综合承灾能力脆弱，即使在同等致灾条件下其损失总量必然 增大。 武汉地处北贬热带季风气候区，雨量丰沛，长江与汉江在此交汇，总体地势东南高，西 北低，城区地势低洼，湖塘密布，是我国受内涝影响较为严重的城市之～。2011年6月9 日至24日，5场暴雨相继袭击武汉，中心城区平均降雨量达到417．7毫米，渍水严重。特别 是6月18臼大暴雨，全市80多处严重渍水，造成多处交通线路瘫痪，严重影响市民生产生 活和交通出行，有网友甚至调侃“到武汉来看海”，据不完全统计，仅东湖风景区(不含辖 区社会蕾位)遭受的经济损失就达1137．54万元，其中直接损失440．74万元，间接损失696．8 万元。因此，开展武汉城市内涝影响因素的研究，建立武汉城市内涝气象预警预报系统，对 于加强内涝防范，减少内涝损失具有非常重要的现实意义。 l国内外研究进展 城市内涝灾害一直是困扰世界各国城市的重要问题，全世界普遍关注城市内涝灾害问题 许多国家都不同程度地开展了相关研究。发达国家城市化现象出现较早，对城市内涝灾害风 险特性和演变规律、城市内涝灾害综合防治对策研究起步较早，已取得可借鉴的成果。如美 国在城市降水径流模型和城市排水系统的数值计算模型的基础上，开发了美国城市暴雨雨水 管理模型(SWMM)，该模型对城市排水系统有微强的模拟计算功能。模型为动态降雨径流 模拟模型，对径流水量、水质进行单一事件模拟或者连续模拟。模型将排水流域划分为若干 子流域，通过计算子流域中产生的径流，以及在管道和明渠中的流速、水深和水质等来估价 整个流域径流情况。SWMM曾在美国二十多个城市使用，解决当地排水流域的水量水质问 模拟模型，对径流水量、水质进行单一事件模拟或者连续模拟。模型将排水流域划分为若干 子流域，通过计算子流域中产生的径流，以及在管道和明渠中的流速、水深和水质等来估价 整个流域径流情况。SWMM曾在美国二十多个城市使用，解决当地排水流域的水量水质问 题，并且在加拿大、欧洲和澳大利亚也有广泛应用。 我国虽然起步较晚，但发展迅速。近年来，天津市气象科学研究所与中国水利水电科学 研究院减灾中心、天津大学建工学院合作，将气象、水文、城市排涝多学科结合在一起，建 了具有动态预测性质的强降水内涝灾害排涝减灾决策系统，研发了天津市城区沥涝仿真模 型，该模型具备了一定的沥涝动态监测预报能力。陈波、冯光柳研制了武汉城市强降水仿真 模型，实例检测表明该模型在 +定范围内具有良好的适用性。赵思健、陈志远和熊利亚依据 城市特征对经典模型进行了部分简化，并结合GIS的空间分析功能提出了新的城市内涝模 型。 武汉是百湖之市，湖塘密布，城市排水管Iif】9结构复杂，建设年代跨度较大，现有排水网 络信息不足致使武汉城市强降水仿真模型应用还存在一定的局限性。此外，随着城市建设和 城市排水设施的不断跟进，城市渍水点呈现更大的不确定性。因此，本文通过构建武汉数字 化地理信息系统，结合已经开展的精细化降水预报业务，逐个判定渍水点内涝等级，从而建 立武汉城市内涝预警预报系统，实现对武汉城市内涝的实时监测和预警预报，为政府部门和 社会公众提供气象服务。 2资料和方法 本文所用数据包括以下三类： 第一类：数字化地理信息。主要为Google地理信息数据。比例尺为1：10000，主要包含 地形高程、下垫而属性、行政区域、地名、水系、桥梁、铁路、高速公路等信息。 第二类：合作部门提供的排水积水信息。包含：城市网管和泵站排水能力信息；城市积 水信息，