城市防洪预警系统建设规划探讨

摘要:随着经济发展，人民生活水平提高，对生活质量的要求提高，但近年来极端气候频繁出现，超历史记录的单点暴雨频频发生，“北京7·21大暴雨”让人们对城市洪水有了深刻的认识。 在城市防洪能力的同时，加强城市防洪预警规划、建设，提高防洪应急处置能力，以减少人民生命财产损失。本文以曲靖市为例，在分析当地概况、暴雨洪水特性的基础上，提出了防洪预警规划方案，为城市防洪决策提供重要的水雨情信息支撑，提高城市防洪应急处置效能发挥了重要的作用。

关键词：城市防洪；预警系统；建设规划

中图分类号： TV87 文献标识码： A 文章编号：

1.基本概况

曲靖市位于云南省东部，云贵高原中部，滇、黔、川、桂四省（区）结合部。具有典型的高原地貌特征，其西与高原湖泊区紧紧相嵌，东部逐步向贵州高原倾斜过渡；中部为长江流域和珠江流域的分水岭地带，高原面保存较好，形态完整，顶部平缓，呈较大的块状分布；北部和南部受河流强烈切割，地形相对破碎，尤其是西北部山区，断块抬升隆起和河流急剧下切，形成高山深谷；东南部岩溶地貌发育，具有典型的岩溶景观。地势西北高东南低，平均海拔2000米左右，全区最高点在会泽县的大海梁子牯牛寨，海拔4017.3米，最低点在会泽县娜姑区王家山象鼻岭小江出口处，海拔695米，相对高差3322.3米。曲靖市地处东经102°42′--104°50′，北纬24°19′--27°03′之间，东西距215公里，南北长302公里，国土面积2.89万平方公里，辖7县1市1区，总人口616万人。其东与贵州、广西两省区接壤，南连文山、红河州，西与昆明市交界，北达昭通，辖8县1市1区，139个乡镇。市委所在地麒麟城（传说中有麒麟仙女在此下凡造福于人故以称为"麒麟城"）距云南省会昆明市138公里。气势磅礴的乌蒙山、梁子山蜿蜒纵横，奔流不息的南盘江（珠江上游）、牛栏江南北分流，自古以来便是进入云南的陆地要塞，史称"入滇锁钥"。

曲靖市为亚热带季风气候，有明显的干、湿季之分，每年5月中旬至10月中旬为雨季，降水量占全年降水量的88%，冬无严寒，夏无酷暑，气候宜人。年平均气温15.4℃，最冷月(1月)平均7.1℃，最热月(7月)平均气温19.9℃。极端最高气温33.1℃(1963年5月31日)，极端最低气温-14.1℃(1977年2月9日)。平均无霜期257天。年平均降雨量1008mm，年平均降雨150天，年平均降雪6天。年平均日照时数为2172小时，年平均相对湿度71%，年平均风速2. 7m/s，多南风和西南风。

曲靖中心城区是全市的政治、经济、文化中心，具有较强的集聚力和辐射力，随着城市化进程的不断加快和城市规模的快速扩张，城区人口密集、财富集中，一旦发生洪涝灾害，损失巨大。

2.暴雨洪水特性

2.1暴雨特性

曲靖市三列主要岭脊均为北东—南西走向，这样的山势走向有利于北方冷空气南下，对途经曲靖市的东南西南暖湿气流有抬升作用，易在迎风坡上造成强迫降水区。因此曲靖市暴雨具有时空分布不均，降雨历时短，暴雨中心雨量强度大，笼罩面积小，单点暴雨突出的特性。局部地区暴雨发生频次较高，易形成洪涝灾害。曲靖市地处低纬度高原，降水大部分集中在5—10月，主要受东南和西南两股暖湿气流影响。根据曲靖各水文站的最大一日降雨量统计，曲靖整个面上珠江流域各站最大一日降水量均值变化不大在63.3—77.7mm之间，长江流域仅57.7mm；各代表站Cv值变化范围在0.30—0.38之间，有由北向南递减趋势。

通过统计暴雨频次发现曲靖市暴雨多发生在5—9月，占全年暴雨发生次数的94.0%，其中6月份暴雨次数最多，占全年,31.4%。长江流域片区暴雨发生次数最少，平均年发生暴雨0.6次，块泽河喜旧溪暴雨发生次数最多，平均年发生暴雨2次，南盘江北盘江暴雨发生次数居中，总体是由南向北递减。通过对曲靖市各站点一、三、五、七日年最大降水量进行统计分析可以看出，降水量主要集中在一日内，一日降水量占七日降水量的48%—53%。一日降水量在24h内的分配情况对洪水特性影响极大。通过各站的统计，暴雨集中在6h内，且北面最明显，有由北向南递减的趋势。

2.2洪水特性

暴雨是形成洪水的主体暴雨的大小和走向决定了洪水的量级和过程形态，曲靖市很少发生连续暴雨，单次暴雨雨量集中历时较短，单点暴雨突出，洪水过程多为单峰型。除降水对洪水的量级有决定因素外，地形地貌、土壤植被、河流水系特征等下垫面情况对洪水的涨落、洪水历时、洪峰流量都有直接影响。其中土壤植被对产流量影响较大，地形、河流水系特征对汇流过程影响较大。曲靖市总体是北部和南部地形比较零碎，中部平缓，北部和南部受河流强烈切割形成高山深谷，尤其是西北山地断块抬升隆起，地势陡峭，河道坡降较大。这样的地形条件使得汇流加快洪水过程多为陡涨陡落尖瘦单峰型。中部高原面保存完好，顶部平缓且有主要的沾、曲、陆坝区，河道坡降和山体坡度相对较小其洪水过程也相对平缓。

曲靖市洪水年内的时间分布与暴雨分布有密切对应关系。暴雨多发季节也是洪水的频发时期。全市大部分地区随着5月份雨季来临进入洪水期，6—9月为主汛期，洪水发生频次占全年的92.5%，11月洪水期结束。通过统计，各站洪峰Cv值变化较大在0.31—0.50之间，一日洪量Cv值变化在0.35—0.44之间，各站一、三、五、七日洪量的Cv值变化在0.38—0.45之间。洪量的Cv值变化范围比洪峰的Cv值变化范围小。

总之，曲靖市的的暴雨洪水既有单点暴雨突出、洪水陡涨陡落，旱洪急转、暴雨洪水的次生灾害突出的特点。再加上人类活动对自然地影响，曲靖不仅是云南经济较发达地区，还是全省水土流失严重地区，水土流失面积达14151km2，占全市国土面积的48.9％，多年平均土壤侵蚀总量4215.6万吨。随着城市化进程的加快，城市人口增加、土地利用性质改变，建筑物增多、道路铺装、不透水面积增大，河道治理，排水管网建设，提高暴雨产流模数和缩短汇流时间，导致洪峰流量增大，加大破坏力。

3.项目由来

2010年马龙发生的“6.25”大洪水，近7小时的暴雨，降雨量达208.3毫米，城区积水平均水位已达1.6米，最高水位达2.2米。全县有100余家机关单位、1000余家商店和1000余户住宅被淹，500余台车辆被淹，3300台农业机械受损，全县约有5.5万人受灾，疏散群众6000多人。灾害造成直接经济损失超过3亿元。在马龙县城遭受巨大损失的同时，2010年6月25日下午5时至26日上午，麒麟区普降中到大雨，局部地区出现特大暴雨并伴随冰雹。由于降雨强度大、雨量集中、持续时间长，中心城区大量民房进水，车辆被淹，城区交通、供电、通信多处中断，城市道路、绿化树木等园林市政设施受灾严重，城南片区、小坡片区、大转弯片区、内环东路市粮食局周边、马留庄周边、区林业局周边等低洼地带严重内涝，积水最深处达1.5米。

目前，曲靖中心城区的排水管网主要通过潇湘江、白石江、西河、汇入南盘江，自“两江治理”工程启动实施以来，潇湘江、白石江泄洪能力有了较大幅度提升，成为城市防洪排涝的重要通道。为解决曲靖中心城区的防洪问题，除建设防洪设施外，为各级政府部门做好防洪指挥、救灾决策提供数据支撑，建设曲靖市中心城区建设洪水监测预报系统非常必要，按照中小河流水文监测项目的实施要求，在曲靖市中心城区的潇湘江、白石江、西河等主要河道上新建1个水文站，3个水位站，即曲靖水文站、白石江、潇湘江、西河水位站；在中心城区即周边山上建3个遥测雨量站，加上西河水、潇湘、松溪坡水库原有的雨量站和南盘江上的沾益水文站，组成完整的洪水测报系统，为曲靖市中心城区防洪预警做好监测预报。

4.防洪预警系统组网分析

4.1监测河流的选择

曲靖市城区主要河流有白石江、潇湘江、西河、南盘江。南盘江为珠江上游，是曲靖市最主要的河流，由北向南擦着城区东面流过，曲靖城区所有的洪水都要排入其中。而白石江、潇湘江、西河三条主要河流由西向东横穿整个曲靖中城区，既是发生洪水的源头区，也是排洪排涝的主要通道，加之各条河流上游水库较多，应纳入重点监测范围。

4.2防洪预警系统组网

曲靖市的洪水完全由暴雨产生，加上该区域属于河流源头区，暴雨集中，洪水陡涨陡落。为提高防洪预警的有效时间，加强四条穿城河流的水位、流量监测，开展区域水文规律研究，建立以降雨为输入，水位、流量为输出的暴雨洪水预报模型，是在源头区以中小河流为主要预报对象唯一途径，随着暴雨预报精度的提高，还可以进一步提高防洪预警的有效时间和预报精度。为此，需要在四条河流上建设水文、水位站点，区域内增加雨量站点，组建防洪预警监测系统网。

以潇湘江、白石江两江汇口下游的曲靖水文站为中心，在曲靖水文站建立水文信息分析平台、曲靖市城区水文预报模型，各站点的雨量、水位、流量信息实时传输到曲靖水文站，曲靖站利用分析预报平台对实时水雨情信息进行分析、开展作业预报，进行实时修正预报成果，再通过网络平台向城建、交通、水务部门报送实时水雨情信息和洪水预警信息，为政府各防汛部门防汛决策提供支持。

4.3各监测站点的技术要求

防洪预警不但对预报精度有较高的要求，同时对预报的有效时间也提出要求。有效时间越长，获得的防备、转移时间越长，防洪减灾的效益越高。为此，要求所有的监测设备具有高保障率、全自动传输功能，在该系统的设备选型中，全部选择了雷达水位计、遥测雨量计、实时在线ADCP流量监测设备等先进设备。

5.结语

曲靖市在实施中小河流水文监测系统项目时，结合现有站网，以曲靖市城区为重点，系统考虑，组建城市洪水预警监测网，在实现中小河流水文监测系统建设项目目标的同时，也搭建起曲靖城市水文监测系统，充分挖掘建设项目潜能，提升项目价值，实现建设项目效益最大化。

（1）对曲靖流域防汛抗旱具有十分重要的意义

本系统的兴建，能全面掌握曲靖市暴雨洪水的产汇流规律，率定和完善曲靖暴雨洪水预报模型，为曲靖市区的防汛应急处置工作提供基础支撑。

（2）促进了曲靖的综合治理工作

本系统的兴建，能准确地监测曲靖入城、出城实时流量，通过水量平衡原理可准确计算出截污排入潇湘江的总污水量为准确计算曲靖市区总的出水量、水资源总量提供了基础数据，为曲靖水环境的综合治理奠定了基础。

（3）有利于下游防洪工作

本站具的实时水情报汛和洪水预警功能，为南盘江下游的曲陆坝子防洪工作，还将起到重要的作用。

总之，该系统的建立为水资源的科学配置、调度、管理保护和防汛抗旱工作提供科学依据，具有较好的社会效益，对促进人水和谐具有特别重要的实际意义。做好防汛预警防范工作，最大限度减少灾害损失，达到天地人和的目的。

参考文献:

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