城市排水管网系统——为城市暴雨积涝监测添“鹰眼

在城市化进程不断加快的今天，面对日益突出的暴雨造成的城市积涝灾害，如何提高城市对雨水的调蓄能力，为防汛指挥决策提供更准确及时的基础信息？中国气象局气象新技术推广项目——“城市暴雨积涝模型在不同城市的推广”对上述问题给予了充分的回答。简单地说，该项目就是将暴雨雨量预测信息与城市地理环境、排涝标准等充分结合，通过图形直观演示城市积水的动态变化，指导政府和相关部门及时实施排涝、减灾。

　　自20世纪80年代以来，我国城市涝灾逐渐加剧。将数值模拟方法用于水灾研究在我国起步较晚，但发展迅速。1998年，天津市气象科学研究所在多年对城市暴雨积涝动态监测研究的基础上，与中国水利水电科学研究院减灾中心合作，将暴雨积水数值模拟技术引入，建立了天津市城区暴雨积涝仿真模型，首次实现了城市暴雨积水模拟与城市管道水体模拟之间的结合。同时，将雨量自动监测信息和数值天气预报信息加入仿真模型，使其具备了一定的积涝动态监测预报能力。

　　在中国气象局的支持下，天津市气象科学研究所与天津大学、江苏省气象台、江西省气象科学研究所进一步合作，研制了适宜推广的城市暴雨积涝仿真系统。该系统充分考虑了不同城市的地理特征、排水策略等，综合气象、水文、水动力以及给排水工程等多学科的知识，以地理信息系统（GIS）为支撑平台，依托气象中尺度监测预报系统，利用数学模型模拟暴雨积涝灾害，实现了积涝灾害的监测预警。

　　与传统的暴雨积涝灾害监测预测方法相比较，该系统采用无结构不规则网格进行计算区域划分，可以适应不同城市的特点；采用实时动态校正技术调试模型参数，可通过计算水深与实况的误差调整模型参数，使模拟准确率不断提高；将GIS数字化技术应用于城市排水管网信息管理系统中，实现了GIS管理系统与仿真模型的衔接以及模式输出结果的空间可视化；将自动气象站的雨量资料、雷达1小时累积降水资料以及各类降水预报信息应用于城市暴雨积涝仿真模型，使系统具有积水监测与预测功能；确定了暴雨积涝灾害等级，实现了城市暴雨积涝监测、预报、服务的业务化。

　　为更有效地推广系统，切实增强各地的气象服务能力，该项目采用了开放式的推广手段，走出去讲课，请进来共同研发，并提供完整的源程序代码。由于各城市的地形地貌、排水设施的布设各不相同，项目推广采取了开发单位和应用单位联合开展攻关，逐一有针对性地建立相应的模型的方式。如增加了山地城市暴雨径流的模拟技术，改进了河网、管网模拟技术，增强了不同排水设施的模拟能力，还开发了网格自动剖分程序，加快了该系统在各地的建模速度。同时，在推广的过程中，该系统也得到了更好地完善和发展。

　　目前，该系统已推广至成都、上海、西安、哈尔滨等21个大中城市，在部分城市业务运行中发挥了重要作用。近几年，江苏省气象台连续开展了城市暴雨积涝仿真系统业务运用，及时以各种形式向社会公众发布城市积涝预报，为当地政府指挥城市防灾减灾提供科学依据和重要的决策信息，受到了广大群众的欢迎