毛子首，劉 洋，嚴(yán)一晨，周 宏，3，金 秋，趙 艷，高 成，3

(1.寧波市水利局，浙江 寧波 315016；2.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，江蘇 南京 210098；3.河海大學(xué)水科學(xué)研究院，江蘇 南京 211106；4.寧波市鄞州區(qū)水利局，浙江 寧波 315153)

近年來，隨著經(jīng)濟社會發(fā)展以及極端天氣頻發(fā)，城市內(nèi)澇災(zāi)害顯著增多，造成重大社會影響和經(jīng)濟損失，引起各界高度關(guān)注[1- 2]。據(jù)應(yīng)急管理部統(tǒng)計，我國2020年上半年洪澇災(zāi)害造成26個省(區(qū)、市)，1122萬人次受災(zāi)，直接經(jīng)濟損失達到241億元[3]；2021年7月20日，鄭州最大1小時降雨量達到201.9mm，超過歷時極值，部分低洼區(qū)域發(fā)生人員傷亡[4]；2021年7—8月，寧波市出現(xiàn)罕見連續(xù)大到暴雨過程，城市大范圍發(fā)生內(nèi)澇，嚴(yán)重影響居民日常生活[5]。面對嚴(yán)重的內(nèi)澇問題，城市水文需要向社會提供雨、水和預(yù)警預(yù)報等全方位信息，不斷完善水文社會化服務(wù)體系。

針對城市水文社會化服務(wù)，劉倩[6]分析了當(dāng)前水文監(jiān)測覆蓋范圍不足、監(jiān)測水平不高等問題，提出需要加強水文信息服務(wù)能力及現(xiàn)代化水平建設(shè)；慶溪水[7]梳理分析了隴南市水文站網(wǎng)現(xiàn)狀，結(jié)合當(dāng)?shù)爻鞘刑攸c和發(fā)展規(guī)劃，提出了城市水文建設(shè)需求；黃李莉等[8]分析了常州市金壇區(qū)水文服務(wù)現(xiàn)狀，提出以鎮(zhèn)級行政區(qū)劃為單元，開展基層水文服務(wù)工作；劉家宏等[9]利用基于城市水文的海綿城市模型對萍鄉(xiāng)市雨洪過程進行了模擬分析，對海綿城市信息化和智慧化建設(shè)提出了建議；查治榮[10]調(diào)查研究了水文信息服務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀，提出了建設(shè)基于移動互聯(lián)的水文信息保障措施。然而，目前水文部門面向城市提供的服務(wù)多為城市水文站網(wǎng)布設(shè)及信息感知，精細(xì)化水文服務(wù)還比較少，缺乏城市水文社會化服務(wù)的系統(tǒng)研究。本文提出建設(shè)以技術(shù)體系為支撐以時段降雨量及積水深度為指標(biāo)、以決策支持為導(dǎo)向的城市水文社會化服務(wù)體系，提高城市水文社會化服務(wù)的針對性、有效性、科學(xué)性。

1 城市水文社會化服務(wù)技術(shù)體系

1.1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全方位城市水文感知系統(tǒng)

寧波市地處東南沿海，經(jīng)濟發(fā)展迅猛，近期和未來一段時間內(nèi)城市化進程加快，城市新建城區(qū)中水文監(jiān)測站網(wǎng)尚不完善，導(dǎo)致對該部分區(qū)域的降雨積水過程了解不夠全面；此外，舊城區(qū)中部分水文監(jiān)測站網(wǎng)設(shè)施較為落后，對該部分站網(wǎng)信息的獲取耗時費力。

隨著水文信息產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸被應(yīng)用到現(xiàn)代水文信息監(jiān)測系統(tǒng)中[11]。建設(shè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全方位城市水文感知系統(tǒng)，不斷充實、完善現(xiàn)有的水文監(jiān)測體系。借助物聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)，實現(xiàn)城市水文信息采集智能化。建立集城市降雨、河道、管渠等傳統(tǒng)水文要素，以及城市水資源于一體的城市水文監(jiān)測體系，實時監(jiān)控監(jiān)測設(shè)備運行管理狀態(tài)，實現(xiàn)對城市水文信息“更透徹的感知”。

1.2 基于大數(shù)據(jù)和云計算的城市水文業(yè)務(wù)平臺

截止2021年年底，寧波市市區(qū)面積達到3730km2，當(dāng)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全方位城市水文感知系統(tǒng)建成后，可以預(yù)見會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)。若采用人工方法對這些數(shù)據(jù)進行歸類、分析并發(fā)出預(yù)報，則數(shù)據(jù)共享程度不高，耗時較長且預(yù)報準(zhǔn)確性較低。

建設(shè)基于大數(shù)據(jù)和云計算的城市水文業(yè)務(wù)平臺，以實現(xiàn)不同類型、不同來源、不同傳輸方式、不同通信協(xié)議數(shù)據(jù)的同平臺接收、同平臺解析、統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫存儲。對區(qū)域水文數(shù)據(jù)庫進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，結(jié)合城市特點，構(gòu)建更具科技含量的基于云計算的城市水文模型，實現(xiàn)實時計算并發(fā)布預(yù)報預(yù)警。建立云數(shù)據(jù)共享平臺，加強數(shù)據(jù)安全控制，實現(xiàn)多終端訪問。

1.3 基于移動互聯(lián)技術(shù)的信息發(fā)布平臺

據(jù)統(tǒng)計，截止2021年末，寧波市常住人口為954.4萬，城鎮(zhèn)化率為78.4%[12]。城市水文服務(wù)關(guān)系到每個居民的日常生活，保證居民對水文信息獲取渠道的通暢很有必要。單一采用舊式的天氣預(yù)報形式，不僅信息量較少、而且時效性、準(zhǔn)確性較低。

建設(shè)基于移動互聯(lián)技術(shù)的信息發(fā)布平臺，借助手機、互聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用技術(shù)，拓寬水文信息服務(wù)渠道，開通各類線上服務(wù)平臺，提高社會公眾參與度。此外，水文部門還可以與互聯(lián)網(wǎng)公司合作，開發(fā)基于位置的實時城市水文信息發(fā)布平臺，豐富以城市居民需求為導(dǎo)向的服務(wù)方式。

2 城市水文社會化服務(wù)指標(biāo)體系

2.1 積水深度指標(biāo)

根據(jù)GB 50014—2021《室外排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》[13]，城市地面積水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求為：“1.居民住宅和工商業(yè)建筑物的底層不進水；2.道路中一條車道的積水深度不超過15cm?！碑?dāng)路面積水深度超過15cm時，機動車可能因此熄火而導(dǎo)致道路中斷，按照GB 50014—2021的要求，應(yīng)當(dāng)保證城鎮(zhèn)道路不論寬窄，在內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期下，至少有一車道能夠通行。

寧波市老城區(qū)與新城區(qū)并存，一些舊式住宅入門臺階的高度在15cm左右，少數(shù)的新建住宅臺階的高度能夠達到50cm左右。居民住宅一旦進水，勢必會對居民家庭財產(chǎn)造成損害，嚴(yán)重危害到居民生活。

從城市交通和居民住宅這兩方面分析中不難看出，對寧波市而言，當(dāng)積水深度到達15cm時就很可能會產(chǎn)生較為嚴(yán)重的后果，對居民的生活產(chǎn)生較大的干擾。

因此，從寧波市的實際出發(fā)，考慮不同積水深度對建筑、交通等的影響，結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范積水指標(biāo)的相關(guān)規(guī)定，確定寧波市內(nèi)澇危險性評估等級，擬定出一套適合于寧波市的積水危險性評估標(biāo)準(zhǔn)，見表1。

表1 寧波市積水危險性評估等級

2.2 降雨量指標(biāo)

一般情況下，常用單位時間內(nèi)的降雨量來代表降雨強度。根據(jù)12小時或24小時內(nèi)的降雨量對降雨進行等級的劃分，分別為小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨，見表2。

表2中所列降雨指標(biāo)，為氣象部門氣象預(yù)報時所采用的全國統(tǒng)一指標(biāo)，并未考慮不同地區(qū)降水特征，也難以實際應(yīng)用到城市內(nèi)澇防治的實踐中，因此降水指標(biāo)的選取，應(yīng)當(dāng)根據(jù)影響城市運行的積水指標(biāo)，選擇相對應(yīng)的時段降雨量，從而確定寧波城市水文社會化服務(wù)的降雨指標(biāo)。

根據(jù)表1確定的城市積水指標(biāo)，認(rèn)為積水最大深度達到0.15m時舊式住宅內(nèi)開始進水，對地面交通造成一定影響；積水達到0.30m時舊式住宅及排水設(shè)計欠缺的建筑室內(nèi)進水，損壞家具，居民難以正常出行，道路無法正常通車。因此，采用城市水文業(yè)務(wù)平臺分析計算積水深度分別達到0.15m、0.30m時的降雨量，作為預(yù)警的降雨閾值，擬定出一套適合于寧波市的降雨危險性評估標(biāo)準(zhǔn)。

3 城市水文社會化服務(wù)決策支持體系

3.1 政府決策服務(wù)

城市水文社會化服務(wù)可為政府在城市防洪排澇、提供決策服務(wù)。通過基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全方位城市水文感知系統(tǒng)以及基于大數(shù)據(jù)和云計算的城市水文業(yè)務(wù)平臺兩大技術(shù)手段，能夠?qū)崿F(xiàn)在實時降雨、自定義降雨和時間系列降雨等不同降雨條件下自動或人工觸發(fā)內(nèi)澇仿真計算引擎，實現(xiàn)內(nèi)澇仿真計算，提供仿真計算結(jié)果的動態(tài)展示、圖表查詢和趨勢分析等。獲取在當(dāng)前降雨條件下，預(yù)測未來內(nèi)澇的情況，評估內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險情況，使決策人員全面了解和掌握災(zāi)情，對不同預(yù)案作出評價，并確定經(jīng)濟合理和技術(shù)可行的最優(yōu)方案，為城市防汛減災(zāi)決策提供技術(shù)支撐。在此基礎(chǔ)上，當(dāng)降雨、淹沒水深等澇情信息達到預(yù)警閾值時，通過基于移動互聯(lián)技術(shù)的信息發(fā)布平臺，系統(tǒng)能夠?qū)崟r的通過短信、預(yù)警聲音及地圖閃爍等方式通知工作人員，預(yù)警信息經(jīng)工作人員確認(rèn)后，通過各種信息發(fā)布平臺對社區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院等人口集中區(qū)域發(fā)布預(yù)警信息。

3.2 專業(yè)化定制服務(wù)

伴隨著水務(wù)一體化的改革，城市排水防澇相關(guān)工作也成為水利部門的職責(zé)。城市水文業(yè)務(wù)平臺可為水利、水務(wù)部門做好防汛工作提供有利支撐。水利、水務(wù)部門可根據(jù)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全方位城市水文感知系統(tǒng)、基于大數(shù)據(jù)和云計算的城市水文業(yè)務(wù)平臺的成果進行城市內(nèi)澇預(yù)警預(yù)報信息的發(fā)布，協(xié)助地方政府進行內(nèi)澇應(yīng)急響應(yīng)。

城市水文社會化服務(wù)也可面向不同部門、單位的提供定制化服務(wù)。例如：交通部門查詢可能積水的道路，為市民出行提供可靠信息；應(yīng)急管理部門查詢城市積澇位置及積水深度，以合理布置搶險泵站的位置，疏散可能遇險的居民；住建部門可查詢城市重要建筑物受淹的風(fēng)險，以提前采取措施減少受淹損失；教育部門可查詢學(xué)生在惡劣天氣出行風(fēng)險，以保證學(xué)生出行安全；工礦企業(yè)提供查詢周邊積水情況，以合理安排企業(yè)生產(chǎn)；施工單位可查詢施工工地的積水風(fēng)險，以提高施工安全性。

3.3 社會公益服務(wù)

城市水文社會化服務(wù)的社會公益服務(wù)主要是通過基于移動互聯(lián)技術(shù)的信息發(fā)布平臺及未來社區(qū)建設(shè)，獲得包括降雨、城市積水等有關(guān)出行交通方面的信息。市民可通過各種信息服務(wù)平臺實時查詢城區(qū)的澇情，選擇合理、安全的出行線路。

內(nèi)澇檢測系統(tǒng)掌握實時澇情后，能夠及時上報預(yù)警信息，保證人員的及時疏散。同時系統(tǒng)還可設(shè)定預(yù)警閾值，當(dāng)實時監(jiān)測信息達到預(yù)警閾值點，或者根據(jù)模型預(yù)測的澇情將要發(fā)生時，經(jīng)專業(yè)人員確認(rèn)后，系統(tǒng)可以實現(xiàn)多渠道同時發(fā)布預(yù)警以及相關(guān)決策指令。預(yù)警渠道包括通過短信、移動客戶端、微信公眾號、LED屏、無線預(yù)警廣播等方式。通過多種渠道發(fā)送預(yù)警，提高相關(guān)人員采取防范措施的及時性。

4 結(jié)語

從寧波市的實際情況出發(fā)，提出以技術(shù)體系為基礎(chǔ)，降雨、積水?dāng)?shù)據(jù)為指標(biāo)，決策支持為導(dǎo)向的城市水文社會化服務(wù)體系，可為寧波市城市發(fā)展過程中可能出現(xiàn)的水文數(shù)據(jù)共享程度低、城市洪澇預(yù)報、預(yù)警準(zhǔn)確性較低等問題提供可行的解決措施，有利于優(yōu)化寧波城市內(nèi)澇防治工作效果，提高寧波城市建設(shè)的科學(xué)化和現(xiàn)代化水平。