【深度】一个水文学家对中国城市内涝及海绵城市的建议！

今年以来，国内从南到北、自东向西的异常洪涝灾害夺去了许多同胞的性命、造成巨大的财产损失，我们搞水利这一行的，无不感到痛心和难过。大江大河洪水泛滥、堤防决口，山洪暴发，城市洪涝，形势很严峻;受季风和热带气旋的作用以及太平洋副高脊线北移复南下的影响，我国的暴雨季节变化大体如下：4-5两广、6江浙、7江8河9回头，自现在(出梅后)起台风要唱主角了，所以洪涝形势还没有完。以下谈几点看法供参考、以及汇报我的一些工作，请各位先进指教：

1、洪涝灾害的原因不外以下三点：1)强降雨;2)水土流失(山区)或下垫面过度硬化(城市);3)行洪道上违规建设。第三点很重要，可是行洪道上违规建设的现象比比皆是：堵、填、围、建。

2、城市水道、湖区、湿地是天然的洪水调蓄区，也是城市最大、最重要的海绵体，司职蓄水、分洪调水、补充地下水、旱时补充供水以及改善城市水体质量等功能，往往是城市最低洼地带;它是维系城市水文平衡的天然载体。通俗一点说，那是老天爷走的路、休息的地方，你把它侵占了，迟早是要受到惩罚的;老天爷一生气，把你冲的精光、淹得喘不过气来!

人定胜天表达一种气概尚可，但是实际上做不到的，对大自然要有敬畏之心，要尊重科学、要按科学规律办事。譬如，武汉南湖原是蓄水、滞水之用，现在都被填平、盖上商品房，成为小区;全国类似武汉南湖例子实在太多。这是城市洪涝现状的问题所在。

3、顶层设计很重要，顶层设计也是基础规划。从技术层面来说，我认为主要问题出在规划上面，规划的失误是最大的失误。海绵城市建设是针对中国城市洪涝现状(大部分城市无雨就旱、遇雨就堵、大雨就涝、暴雨就淹，有雨无雨水都脏)提出来的，不是LID所能解决的(上世纪九十年代我在Maryland PG y住了近十年，正是PG y 提出LID并逐渐成型的时候，我从来没有体验到PG y遇到了目前中国城市的旱涝状况)。

除了政策、法规、方针以外，早期总体规划工作都很欠缺，从事海绵城市规划设计的专业队伍普遍缺乏城市水文、工程水文的专业知识;缺乏设计暴雨的知识和研究，一个城市在不同设计标准下、不同历时究竟会下多大的雨?暴雨的时空分布情况如何?都没有人去研究，这怎么可以!工程尺寸如何设计?非工程措施如何制定?

4、山洪灾害是每年洪涝灾害中夺去生命的主要杀手，除了行洪道上违规盖房、搞建设以外，针对山洪灾害特点开展有效的预警预报工作很欠缺，要么花大钱在各地制定基于调查暴雨灾害的经验性质的“临界雨量”、要么沿用大江大河的洪水预报方法来预报山洪，实际上是没有效用的;这可都是“学者”研究出来的(这里有没有我们海外学者的“贡献”，我没有调查，不敢说)!对于一个200平方公里以下、汇流历时6小时以下，有的甚至只有几十平方公里、2-3小时汇流历时的集水面积，又没有资料，是很难预报的。

我给本科生开了一门课，“山洪泥石流预警预报系统(入门)”，学期结束时我总对同学们说，请你们记住三句话：1)我们的目标是预报山洪发不发生，而不在于山洪的过程;2)记住“关键的1小时”;3)一半对一半(50 to50)。

然后再逐一解释：1)任何模型都有参数，参数需要率定，率定需要资料，对于这么小的流域(集水面积)，绝大多数都没有相应的降雨-径流资料，怎么率定?这么小的集水面积，我们只关心山洪会不会发生?而不关心洪水预报的三要素(Peak，Timing, Volume)，说穿了，就是预报净雨问题; 2) 再准确的预报也应该预留1小时的时间，以便需要时来得及提前采取措施(诸如，疏散、转移);3)预报方案作用占一半，责任心占一半。

5、今年的暴雨洪水态势，让我们看到了我国面临的新的洪涝威胁格局：1)对于滨河的城市(例如武汉、南京等)来说，要考虑“两碰头”，即：天上下暴雨和滨河大水遭遇，排水受阻;2)对于滨海大城市(诸如上海、杭州、福州、广州等)，要考虑“三碰头”，即：天上下暴雨、三角洲河口(Estuary)上游来大水、海边恰逢天文高潮(Storm surge)，同样的排涝不畅;3)三、四线城市面临山洪和城市内涝的同时威胁(看看城市街道上呼啸奔腾的黄浊浑水就知道了)。其实，这些都是工程水文研究的内容：洪水地区组成问题。

6、从防洪减灾非工程措施来说，防洪规划(大江大河洪水、山区山洪、城市洪涝)方案属于工程水文、城市水文、水文气象的范畴，可是中国大陆目前的工程水文人才奇缺，原因很复杂，这里不去探讨。譬如，工程水文的核心内容水文频率计算，是防洪规划(注意，不是预报!)的基本知识和主要工具，可是国内仍然停留在“一点、一线、加双眼”的水平，即：单点、单时段、P-III曲线、常规矩法目估适线;国外、特别是美国于上世纪九十年代初就全面开展对基于次序统计量的线性矩(L-moments)和地区频率分析相结合的全新的水文频率分析法的研究，即地区线性矩分析法，参数估计不偏性好、对特大值的稳健性好、频率估计值(Quantiles)的可靠性好。

美国NOAA进一步开发了完整的(End-to-end)“地区线性矩暴雨频率分析法(Regional L-momentsPrecipitation Frequency Analysis)”,并且完成了全美暴雨频率图集(Precipitation Frequency Atlases)的编制，包括5m、10m、…、60m、2h、3h、…、24h、2d、4d、…、7d、…、60d共18个设计时段，涵盖1y、2y、…、10y、…、100y、200y、500y、1000y等完整的频率估计值，供联邦、州、县三级各类工程建设(Infrastructures)和地区防洪规划使用。 我的研究又进一步指出：当用年最大值抽样(Annual Maximum Series, AMS)分析时，常遇频率估计值偏低，例如：1年一遇应该是1.58年、2年一遇应该是2.54年，…，等等;这将对城市给排水建设造成很大影响。

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