开展城市水文研究的必要性

2012-03-30孙云秀

东北水利水电 2012年3期

孙云秀

（吉林省水文水资源局白山分局，吉林白山 134300）

1 问题提出

城市水害主要表现为内涝灾害，反映出城市原设计排洪能力不足，应急措施不力，基础设施落后等问题。从水文学的角度重新考虑城市规划,改进、完善、配套的地下基础设施建设标准，研究由于超标准短历时暴雨洪水引起城市涝灾的应对能力，已成为城市建设发展必须解决的问题。应用水文学的理论和方法，提高城市建设的防洪能力，应对城市洪涝的非工程措施，是解决城市内涝问题的有效途径。城市水文学是研究发生在大中型城市环境内部和外部，受到城市化影响的水文过程，为城市建设和改善城市居民生活环境质量提供水文依据的学科。主要内容包括城市化的水文效应、城市化对水文过程的影响、城市水文气象的观测实验、城市供水与排水、城市水环境、城市的防洪除涝、城市水资源、城市水文模型和水文预测以及城市水利工程经济等，对城市发展规划、城市建设、环境保护、市政管理以及工商企业的发展和居民生活都具有重大意义。

2 城市水文学研究的特性

1）综合性。城市水文学涉及水文科学、水利工程科学、环境科学、社会学和城市科学，是一门综合性很强的交叉学科。因此进行城市水文研究，解决城市水害，应由多学科合作完成。

2）动态性。由于城市地区的人类活动十分频繁，城市建设发展随时而变，因此城市水文学在研究较长时间内的准平衡状态时，还须着重考虑随时间变化的动态过程。1851年T.J.摩尔凡尼提出的计算洪峰流量的合理化公式可看作是城市水文学的开始。1851—1967年为城市水文学的早期发展阶段，主要沿用一般的水文学方法来处理城市水文学问题。1967年以后城市水文学发展较快，逐步建立了一些具有城市水文特点的分析方法，先后提出了多种能统一考虑防洪、排水、供水和水质控制的城市水文学模型。城市水文学研究的基本问题是城市水文气象、城市暴雨径流及防洪、排水，城市水资源及供需平衡，以及城市水质评价及水污染控制。

3）安全性。在城市防洪和排水工程的规划设计中，首先需要解决安全性和经济性的关系。以往都用超过某一量级的暴雨和洪水流量发生的频率或重现期作为设计标准。近年来的研究认为,设计标准不仅要考虑重现期,而且要考虑风险率和可靠度。

3 形成城市水患的原因

城市大都兴建于依山傍水，适宜人类居住的区域，过去人类抵抗自然灾害的能力较弱，所以中国古代的城市在建设时很注重防火防水，而近代特别是加速城市化发展进程的今天，人们却忽略了城市建设中的防洪问题。

1）里子与面子失衡。现代城市偏重表面现象，只注意地面建筑物的精美、绿化，道路布局、交通，不注重地下排水设施建设，城市领导的更替，可能造成城市建设发展短期行为。一个城市建设大都先修好道路，发现问题再破路修改地下排水设施。现在我们居住的城市确实美化了，但是抵抗水灾的能力却下降了，造成“里子与面子”失衡。

2）城市丧失调蓄能力。随着城市的发展、城市土地的升值，市区里面原有的洼地、坑塘等自然储水地被挤占减少，甚至消失。这些天然储水地的消失也是城市抵抗水灾能力下降的原因。

3）缺乏对城市暴雨风险的评估。在城市快速发展时期，对城市的地理地貌做出精确的勘测，具有一定的困难，这就需要在城市建设过程中收集、积累、掌握相关信息，作为今后城市防洪的基础资料，制作城市防洪风险图，建立预警防灾机制，这正是现在城市发展建设被忽略的问题。

4 城市水患需要解决的技术问题

1）城市流域暴雨径流模拟。

城市中的道路、建筑物、硬化地面都是不透水的，因此处理这些地区的降雨损失比较简单。城市排水系统一般由管网和排水河网组成，城市集水面积上产生的暴雨洪水通常先排入管网，然后排入河网。用于城市流域暴雨洪水计算的模型可分为三类：一是只给出洪峰流量，如合理化公式；二是既给出洪峰流量又给出洪水过程线；三是多用途模型，可根据具体城市情况做出选择。

2）城市供水及优化调度。

城市中工业和居民用水量很大，用水规律有自身特点，对水质也有一定要求。城市供水水源来自地表水和地下水，有些城市依靠单一水源供水，也有一些城市依靠两种水源联合供水。无论利用何种水源供水，都存在水资源量的估算、质的评价和供需平衡分析等问题，还要考虑暴雨洪水期间水源污染，如何保证使用水资源和探求最优的供水方式问题。

3）城市污水排放及处理。

城市中工业排放的废水和居民生活垃圾都是水污染源。城市中的污染源分为点污染源和非点污染源两类：点污染源是在离散点上的废水的集中排放；非点污染源是由人类活动产生的污染物堆积于街道上再由暴雨径流沿程运送到河流、湖泊而形成，是城市污水处理中要着重研究的问题。城市废水的集中排放与暴雨排放的不利组合，也可促进形成城市洪涝，应采取相应技术措施，以便得到合理解决。