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《變化環(huán)境下城市水文學(xué)的發(fā)展與挑戰(zhàn)_ii_城市雨洪模擬與管理》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、變化環(huán)境下城市水文學(xué)的發(fā)展與挑戰(zhàn)———II.城市雨洪模擬與管理宋曉猛1，2，張建云1，2，王國慶1，2，賀瑞敏1，2，王小軍1，2(1．南京水利科學(xué)研究院水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點實驗室，江蘇南京2．水利部應(yīng)對氣候變化研究中心，江蘇南京210029)210029;摘要:全球氣候變化和快速城市化改變了城市水循環(huán)過程，加劇了城市暴雨洪澇問題。從城市雨洪模型構(gòu)建的角度，回顧了降雨觀測與預(yù)報技術(shù)、城市雨洪產(chǎn)匯流計算方法以及城市雨洪模型的發(fā)展歷程，總結(jié)了各種技術(shù)的特點、適用性和局限性，指出城市雨洪模型在機理認識和數(shù)據(jù)管理方面的不足，提出了城市雨洪模型的概念性框架與
2、基本流程。從雨洪資源化的角度，介紹了城市雨洪管理基本理念和策略，分析了城市雨洪管理的主要技術(shù)方案。闡明了城市雨洪模擬與管理的發(fā)展趨勢及前景，未來應(yīng)該強化高精度降雨觀測和臨近定量降雨預(yù)報能力，探索城市化流域的產(chǎn)匯流機理和響應(yīng)機制，開發(fā)有效的城市雨洪模型系統(tǒng)，發(fā)展多源信息耦合技術(shù)，開展城市雨洪模擬預(yù)報及資源化利用研究，實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展以及保障城市水安全。關(guān)鍵詞:城市水文學(xué);定量降雨預(yù)報;城市洪水;城市雨洪管理;水安全中圖分類號:TV124;TU992文獻標志碼:A文章編號:1001-6791(2014)05-0752-13近年來，全球氣候變化和強烈的人類活動使得
3、全球水安全問題日益凸顯，人類社會正面臨著越來越嚴重的水資源短缺、水環(huán)境污染、洪澇和干旱災(zāi)害等［1］。由于城市化作為人類社會發(fā)展的一個重要標志［2］，城市區(qū)域的水安全問題更加突出，引起社會各界的廣泛關(guān)注［3-4］。然而城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與城市自身發(fā)展不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致城市自然災(zāi)害風(fēng)險和損失持續(xù)攀升，加之全球氣候變化的不利影響，加劇了城市自然災(zāi)害發(fā)生的頻次、風(fēng)險及損失，尤其是城市暴雨洪澇問題特別顯著［5］。近年來，城市暴雨洪澇災(zāi)害頻發(fā)，如2013年1月印度尼西亞首都雅加達地區(qū)，6月加拿大西部地區(qū)、印度北部地區(qū)、中歐地區(qū)，7月中國西南地區(qū)，8月阿富汗和巴基斯坦部分地區(qū)以及印
4、度尼西亞，9月美國西南部地區(qū)(科羅拉多州和新墨西哥州)，10月中國長三角沿海地區(qū)等。因此，如何應(yīng)對和管理城市暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險成為當前迫切需要解決的問題［6-8］，有效開展城市暴雨洪水預(yù)警預(yù)報和綜合雨洪管理研究成為城市水文學(xué)研究的前沿課題。目前國內(nèi)外在降雨觀測與模擬，城市暴雨洪水模擬與預(yù)報預(yù)警以及城市雨洪利用及綜合管理方面取得了一系列成果，本文對此進行介紹和評述，并指出變化環(huán)境下城市雨洪模擬和管理方面研究的挑戰(zhàn)，展望未來的主要研究趨勢。1降雨觀測與預(yù)報眾所周知，降雨是水循環(huán)過程的關(guān)鍵因素之一，是水文模型研究的基礎(chǔ)資料和水文計算與預(yù)報最重要的輸入項，也是陸面水文過
5、程的主要輸入驅(qū)動。因此，高精度的降雨時空分布觀測與預(yù)報是城市雨洪模擬及預(yù)警預(yù)報研究的基礎(chǔ)和先決條件。一般而言，持續(xù)性降雨或短歷時高強度降雨是城市雨洪內(nèi)澇的主要驅(qū)動因子，加之城市化流域匯流面積相對較小(一般數(shù)百到數(shù)千平方公里)，匯流時間相對較短(幾小時甚至幾十分收稿日期:2014-01-14;網(wǎng)絡(luò)出版時間:2014-08-06網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1309.P.20140806.0837.012.html基金項目:國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)資助項目(2010CB951103);南京水利科學(xué)
6、研究院研究生論文基金項目(LB51302)作者簡介:宋曉猛(1987—)，男，江蘇徐州人，博士研究生，主要從事水文水資源方面研究。E-mail:xmsong@nhri.cn753宋曉猛，等:變化環(huán)境下城市水文學(xué)的發(fā)展與挑戰(zhàn)第5期鐘)。因此，城市雨洪模擬對降雨資料的要求較高，即需要更精細的時間和空間分辨率以充分表現(xiàn)降雨的時空變異特征，如時間尺度往往從數(shù)分鐘到數(shù)十分鐘不等，空間尺度則為數(shù)百米到數(shù)千米之間［9］。然而，由于降雨過程的高度時空變異性以及城市區(qū)域站點分布和觀測范圍的局限性，尚不能滿足城市洪水預(yù)報的資料需求，即城市降雨觀測及預(yù)報已成為城市雨洪模擬與預(yù)警預(yù)報
7、的主要瓶頸［10］。1.1降雨觀測目前降雨觀測的手段很多，主要包括地面站點觀測、衛(wèi)星遙感和天氣雷達估測等。這3種方法的最大差別在于站點觀測主要基于地面某一點記錄，而天氣雷達和衛(wèi)星系統(tǒng)則從側(cè)面或上部遙測降雨。地面觀測雨量直接以空間均值用于洪水計算，而天氣雷達和衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)需要通過特定處理算法計算地面降雨量。這3種方法各有優(yōu)點及不足，在具體應(yīng)用中往往相互補充與佐證［11］。為提高降雨觀測精度，最初是通過增加地面觀測站點以及調(diào)整站網(wǎng)布局等手段來解決觀測的局限性。國內(nèi)外開展了諸多研究探討降雨站點密度的最佳配置問題，如Berne等［12］和Einfalt等［13］建議城
8、市流域徑流模擬研究需要的時間和空間分辨
