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《變化環(huán)境下城市水文學的發(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，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、變化環(huán)境下城市水文學的發(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．南京水利科學研究院水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室，江蘇南京2．水利部應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。從城市雨洪模型構建的角度，回顧了降雨觀測與預報技術、城市雨洪產匯流計算方法以及城市雨洪模型的發(fā)展歷程，總結了各種技術的特點、適用性和局限性，指出城市雨洪模型在機理認識和數據管理方面的不足，提出了城市雨洪模
2、型的概念性框架與基本流程。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，未來應該強化高精度降雨觀測和臨近定量降雨預報能力，探索城市化流域的產匯流機理和響應機制，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，開展城市雨洪模擬預報及資源化利用研究，實現城市可持續(xù)發(fā)展以及保障城市水安全。關鍵詞:城市水文學;定量降雨預報;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，
3、全球氣候變化和強烈的人類活動使得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注［3-4］。然而城市基礎設施建設與城市自身發(fā)展不協調，導致城市自然災害風險和損失持續(xù)攀升，加之全球氣候變化的不利影響，加劇了城市自然災害發(fā)生的頻次、風險及損失，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
4、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，如何應對和管理城市暴雨洪澇災害風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警預報和綜合雨洪管理研究成為城市水文學研究的前沿課題。目前國內外在降雨觀測與模擬，城市暴雨洪水模擬與預報預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降雨觀測與預報眾所周知，降雨是水循環(huán)過程的關鍵因素之一，是水文
5、模型研究的基礎資料和水文計算與預報最重要的輸入項，也是陸面水文過程的主要輸入驅動。因此，高精度的降雨時空分布觀測與預報是城市雨洪模擬及預警預報研究的基礎和先決條件。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澇的主要驅動因子，加之城市化流域匯流面積相對較小(一般數百到數千平方公里)，匯流時間相對較短(幾小時甚至幾十分收稿日期:2014-01-14;網絡出版時間:2014-08-06網絡出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1309.P.20140806.0837.012.html基金項目:國家重點
6、基礎研究發(fā)展計劃(973計劃)資助項目(2010CB951103);南京水利科學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降雨的時空變異特征，如時間尺度往往從數分鐘到數十分鐘不等，空間尺度則為數百米到數千米之間［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
7、范圍的局限性，尚不能滿足城市洪水預報的資料需求，即城市降雨觀測及預報已成為城市雨洪模擬與預警預報的主要瓶頸［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)星觀測數據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整站網布局等手段來解決觀測的局
8、限性。國內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］建議城市流域徑流模擬研究需要的時間和空間分辨
