试论智慧城市建设中的抗涝工程

徐晓星

摘 要 天气变化异常，每逢暴雨来袭，很多城市涝情严重。街道成河、家中进水、交通堵塞，城市看海现象屡见不鲜，城市安全受到极大威胁！

关键词 城市建设 市政工程 智慧城市 城市内涝 交通通讯 互联网

中图分类号：F299.2 文献标识码：A

我国是世界上洪涝灾害发生最为频发的国家之一。本文在简述国内涝情后，指出城市抗涝问题涉及技术领域广、实时性强、数据量大及数学模型复杂等关键问题，而互联网正是恰逢其时的用武之地，让智慧城市把天、地、人三者关系更和谐发展、把雨水径流的带来的内涝，在互联网的全面、系统的控制下，在保证城市安全的同时，又把雨水径流变成宝贵的自然资源。

1抗涝工程是建设现代化智慧城市的重要内容

在城镇化建设中，要提高城市建设质量，促进人与自然和谐发展，必须有效地防止城市内涝，以保障城市生态安全。

2015年10月，国务院办公厅发布的《关于推进海绵城市建设的指导意见》指出：“为加快推进海绵城市建设，修复城市水生态、涵养水资源，增强城市防涝能力”等方面工作，“切实提高城市排水、防涝、防洪和防灾减灾能力”。“逐步实现小雨不积水，大雨不内涝”等要求。

国务院《关于加强城市基础设施建设的意见》也明确提出：加强城市排水防涝防洪设施建设，用10年左右时间建成较完善的城市排水防涝、防洪工程体系。

显然，在建设现代化智慧城市中，抗涝工程也是一个不可或缺的内容，互联网技术更是它的用武之地。

2我国城市内涝概况

据中国气象局的《气象蓝皮书》所载：“中国是世界上洪涝灾害发生最为频繁的国家之一，其暴雨洪涝灾害呈现逐步严重趋势。”

住建部于2010年曾经对全国351个城市进行调研，其结果指出：2008-2010年的三年间，全国有62%的城市都发生过内涝事件，而且内涝发生二次以上的城市有137个。据媒体报道，上海在2015年6月16-17日凌晨，部分地区降雨量超过200毫米，多个地段积水成涝，上百条马路水深达500毫米以上，交通阻塞，大批小轿车抛锚。又如广州，就2015年5、6月份出现了大范围的强降雨，包括广州、深圳、在内的多个城市遭受内涝，致使道路中断、交通瘫痪，市民家中进水，受灾人口达42.41万人，直接损失达5亿元以上。与此同时，湖南、湖北、江西、广西等多个城市，也因暴雨来袭而发生严重水涝。

虽然很多城市，在新建和改建过程中，都采取了防涝、抗涝措施，但仍然在暴雨来临时无济于事。以广州为例，自2008年以来，水务部门已完成300多个水浸点改造。当时预计效果，广州城区及建制镇的排涝标准将达到20年一遇的指标，对24小时的暴雨不会成灾。可是在2013年的一次暴雨，中心城区易涝点达44个，内涝黑点13个。24小时暴雨不成灾仍然是一个梦想而已！同样，上海、南京、武汉等城市，都对城市建设中的防洪排涝的设施年年进行改造，但年年内涝不断。

3城市抗涝工程的特点

3.1涉及技术领域广

在汛期，台风、暴雨、天文潮，向人们发起挑战的时候，通过电视台、短信、微信等各种通讯设备，向市民发出了不同级别的风雨警报。市民全动员，领导奔赴防汛第一线，严阵以待，保证万无一失，确保城市和市民安全。各路技术大军、相互配合、联合作战、共同奋斗！暴雨何时来、雨量有多大，这是通过气象预报提供信息。在地上，哪些地方下了雨，雨量有多大？这是由各地水文站，几十个、甚至上千个水文站提供数据。雨水径流的排放，涉及到城市给排水系统及水务、环保部门；还有屋顶花园、下沉式绿地则与园林，建筑行业有关；还有电器设备的自动化控制，通讯、互联网等等技术。

总之，抗涝工程涉及技术领域广，需要各路技术大军，大家通力合作，共同战斗，方可取得圆满结果。

3.2实时性强

在汛期，风雨交加，强降雨随时变化，犹如面临大敌，高度警惕，密切关注；随时发生交通堵塞，家中进水，民宅倒塌，救命逃生，事态岌岌可危。河系水位猛涨，天上雨水在无情地倾倒，地上雨水径流还在冲向河道，水位警戒线随时告急！一旦失误，河岸决口，崩坝事故发生，瞬间城市被淹，百姓生命垂危，一切行动，分秒必争，所以实时性极强。

3.3数据量大

暴雨来袭，各地上百个水文站的降雨量信息不断送来，又不断更新。各个地块的水涝在告急，多少道路被淹，多少房屋进水，又有多少消防战士和多少救护人员，抢救了多少市民？还有多少市民失踪和死亡等等。

现场情况不断变化，数据在不断更新，暴雨事件何时结束还不得而知。所以发生的数据量极大。

3.4事态危机难以评估

雨在何时下？风往哪儿刮？水涝在何处发生？设防的地方可能没有出现，而新的地方可能在强降雨的作用下，措手不及而产生新的涝区。

对于天灾的突发事件，防不胜防，因为变数太多，随机性大，各种不利因素可能一时会合，竟想不到的事情又可能发生。

由此可见，在防汛抗涝过程中，事态危机难以评估，所以对未来很难正确预测，而想达到理想效果也就难以控制。

3.5信息的系统化处理

综上所述，在防汛抗涝的非常时期，天、地、人三方面的信息在不断变化，天上的雨水、地上的径流、有些人在受灾、有些人在抗涝。涝区的水要迅速排除，同时还要保持本地块的雨水蓄、存，而超标径流雨水又不可随便排放而进入河道，国家有总量控制。

从总体来看，更要严格监视河道水位，同时必须根据气象预报，控制洪峰在警戒线以下，以保证城市安全。

正如国务院办公厅《关于推进海绵城市建设的指导意见》中指出：“统筹发挥自然生态功能和人工干预功能，实施源头减排、过程控制、系统治理，切实提高城市排水、防涝、防洪和防灾减灾能力。”

由此可见，信息的系统化处理，应该由智慧城市建设者们义无反顾地去完成这个任务。

4 抗涝工程智能化的技术难点在哪里？

在智慧城市建设中，对抗涝工程智能化，还有很多技术难题有待解决。

4.1数据采集难

在抗涝工程中，对来自天、地、人三个方面的信息，都有一个采样难的问题。如风速不稳定，大风影响下雨量又测不准，但是它毕竟还有固定的水文站。

雨水径流是抗涝工程中最重要参数，但是它不但受到风雨的影响，还受到天气干旱的历史和路途中的植被条件影响。

更重要的是径流发生的途径随机性很大，所以测试点无法固定，又增加数据采集的难度。

4.2 传感技术尚不完善

在抗涝过程中，信息种类很多，信息量又很大。但是这些信息都是非电量，而且信息发生的地方不固定，信息变化的随机性大。如风速、降雨量、地表径流、水位、温湿度等等，这些信息的传感技术在测量精度、信息传输、环境适应性及智能化等方面都还不够完善，有待与进一步提高。

4.3数学模型复杂

在汛期的抗涝工程里，要实现智能化控制，其关键是要探索一个实用而精确的数学模型，它是整个抗涝工程的核心部分。

但是要建立这个数学模型，在客观上很多关系参数的规律性还没有摸透，而且各个参数之间的相关性粘度又不大，用传统的统计方法难以圆满解决，只能用灰色理论结合相关的专业知识，在不断实践中完善和提高。

其实，抗涝工程的控制过程，都是围绕着雨水径流的生成、发展和结果的全过程进行。首先是气象预报的雨情，然后是水文站所收集的实际降雨量，而雨水到地面后，一部分被蒸发和流淌过程中经过地貌、植被等吸收，最后形成地表雨水径流，并顺流而下。有的积水成涝，有的进入雨水井，流入河道，最后形成洪峰！

这里，雨情的预报精度受到气象部门水平的限制，雨水径流由于途径不同，其含有成分也不一样，如泥沙、树叶、杂物等，一方面影响汇流的时间；另一方面又影响雨水径流的数量。所以很难从降雨量与雨水径流之间建立一个简单的数学表达式，更难以由流域的降雨量与洪峰建立一个数学模型。

5 智慧城市的抗涝工程势在必行

在城镇化建设中，生态城市建设是首要目标，而城市安全又是放在首位。

事实证明，城市内涝的发生，是建设文明生态城市的最大障碍，而城市洪灾的发生更是灾难性的事故。

然而，近年来内涝频发的惨痛教训，告别城市看海的强烈呼声不断冲击着各种媒体。国家出台相关政策，鼓励向内涝进军。并且确定十年的时间节点，“建成较完善的城市排水防涝、防洪工程体系。”

但是，由于在抗涝过程中，自然变化的情况复杂，有的确实存在一定的技术难度。所以，对有志于智慧城市建设的科技人员，要知难而进、迎难而上，要树立起攻坚克难、永不言败精神，用因特网技术制服内涝，实现低影响雨水开发系统，把雨水径流，变成社会宝贵的自然资源。