城市暴雨径流变化成因分析及有关问题探讨

城市暴雨径流变化成因分析及有关问题探讨 摘要近几年，我国城市建设迅猛发展，这在推动国民经济发展的 同时，城市化也使城市天然水文、水力特性发生变化，埋下了洪灾隐患。 笔者从城区面积、热岛效应、排水系统三方面着手，分析了城市暴雨径流 变化的原因，并提出加强城市暴雨洪水监测的有效对策，旨在降低洪灾发 生风险，为城市居民生命安全提供保障。 关键词城市暴雨；径流变化；成因；预测预警 一、城市暴雨径流变化成因分析 随着城市化进程的不断推进，城市水文情势发生较大变化，给当地暴 雨径流形成条件造成较大影响城市污水显著增多，径流量及流速均增大, 促使洪峰流量增大，增加了洪水发生风险。其中，导致城市暴雨径流变化 的原因有 1. 城区面积不断延伸，增加不透水面积 据调查，新中国成立初期，北京城区面积约为18km2,发展至今城区 面积已经扩大至490km2左右。城区面积不断扩大后，大部分流域被屋顶、 街道等不透水表面覆盖。而不透水区域下渗几乎为零，这在一定程度上减 少了洼地蓄水，导致径流量、产流速度增加。 2. 城市化形成热岛效应，增加暴雨极端事件 城市化进程虽然推动了我国国民经济的发展，但其改变了城市上空气 候条件，许多城市形成了热岛效应，导致城市降雨特性特别是突发性暴雨 特性发生较大变化，提高了局部强降雨的发生率。 3. 城市排水系统逐步健全，增加回流水力效率 为了保证降雨后公共设施能尽快恢复正常功能，各大城市积极建设雨 水管道网，地下排水管道数量不断增加，这显著增加了城市雨水排泄量， 促使径流量、洪峰流量增加。因河道流速增大，悬浮固体及污染物输送量 会随之增加，同时其也会使河床冲刷加剧，加大了河道洪水强度。 二、加强城市暴雨洪水监测的有效对策 1. 布设城市水文监测站网 站网布设、城市产汇流模拟是城市水文建设的重要内容，布设城市水 文站网首先需要系统分析雨量站布设密度问题。其中，市政基础设施参数 中高程设计允许误差直接决定了雨量站布设密度。各雨量站代表性区域面 积单元面积雨量计算允许误差X总集水面积/高程设计允许误差。流量站 密度应该根据区域内水流方向及流量进行设置。同时积极应用ADCP等先 进自动测量装置，达到无线遥测的效果。 2. 加强城市暴雨洪水监测 监测暴雨最常用的方法有天气雷达遥感估测法、气象卫星遥感估算 法、地面雨量仪器直接测量法。雨量站观测数据可以将该地区所在降雨过 程直接反映出来，然而该方法不能反应降雨空间变异性。雷达测雨数据克 服了这一缺点，能将降雨分布情况反映出来，然而其精度较低。因此，应 该结合两种测雨数据，创建数据融合模型，就能获得高精度的降雨信息。 此外，还可利用气象卫星资料预测24小时内降雨情况，延长洪水预报的 预见期。 3. 落实城市暴雨洪水预测 关于城市暴雨洪水的预测主要包括两方面的内容城市流域暴雨径流 预报、城市地下空间洪水预报。城市化进程使得天然下垫面水文特性、水 力特性发生较大变化，如果单纯采用降雨径流预报不能真实反应城市洪水 情况。因此，首先需要分析城市洪灾的孕灾环境，确定城市下垫面的特征, 根据现场试验结果及数值模拟结果掌握城市化下垫面变化规律，创建城市 地理信息系统后，再采用分布式水文模拟法创建城市暴雨洪水预报模型。 计算城市流域暴雨洪水的模型主要有以下几类（1）只给出洪峰流量，比 如合理化公式；（2）给出洪峰流量、洪水过程线，比如芝加哥方法；（3） 多用途模型，比如SWMM。我国大部分城市均设置的是合流制排水管网，所 以可在已有成果上，联合使用理论分析法、室内试验法、数值计算法等， 对管网明满流过渡机理及数值模拟、非恒定流水力特性等进行研究。此外, 在构建分布式暴雨洪水预报模型后，还需要结合城市防洪规划及汛期实时 调度需求，有针对性创建城市地下空间洪水预报模型。 4. 及时发布警戒或预告 城市暴雨洪水具有突发性强、历时短的特点，所以在短时间内难以根 据降雨将径流及洪水过程预报出来。为了减少洪水造成的损失，许多国家 大都采用一般化警报措施。一旦预测到某地区有强降雨天气条件时，就立 刻通过电视、广播等媒体向民众发布预告，让该地区的居民做好准备。如 果收到会形成洪水的降雨通知，那么就需要立刻发布警报，提醒该地区居 民做好防洪措施。若降水过大淹没道路的堤道时，交通部门需要启动灯光 警报信号。 三、结语 总而言之，城市化的发展必定会加剧城市暴雨径流变化。为了最大限 度减少城市洪水造成的损失，应该加强城市水文建设，针对城市暴雨洪水 的特点，创建城市洪水预报模型，落实城市洪水风险预测工作，有针对性 制定洪水管理方案。 参考文献 [1] 安志鹏.城市暴雨径流控制与河道排蓄优化调控方法的研究[D] . 天津大学，2014. [2] 张千千.重庆市渝北区暴雨径流污染特征及河流水质动态研究[D]. 中国科学院大学，2013. [3] 田英.平原城市暴雨积水问题的改进措施探讨[J].水务世界， 2013, 1 51-54. [4] 马燕婷.上海城市径流控制与雨洪管理的对策研究[D].华东师范 大学，2014.