發(fā)揮水文在上海水安全中的關(guān)鍵技術(shù)支撐作用探析

毛興華

（上海市水文總站，200232，上海）

發(fā)揮水文在上海水安全中的關(guān)鍵技術(shù)支撐作用探析

毛興華

（上海市水文總站，200232，上海）

探討了上海市在城鎮(zhèn)化進(jìn)程中出現(xiàn)的防汛排水壓力大、水資源供需矛盾突出、水環(huán)境污染嚴(yán)重等水安全問題，建議通過開展以排水排澇標(biāo)準(zhǔn)修訂為重點(diǎn)的城市水文基礎(chǔ)研究、加大水污染治理機(jī)制研究及加強(qiáng)防汛安全實(shí)時(shí)監(jiān)測與預(yù)警預(yù)報(bào)工作等途徑，提高水文服務(wù)能力，為上海城鎮(zhèn)化和水安全建設(shè)發(fā)揮關(guān)鍵性技術(shù)支撐作用。

水文；城鎮(zhèn)化；水安全；技術(shù)支撐；上海市

一、問題的提出

城鎮(zhèn)化是人類社會(huì)發(fā)展的客觀趨勢，是國家現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，也是我國今后的戰(zhàn)略性發(fā)展方向。新中國成立以后，特別是改革開放以來，我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程在原有較低水平的基礎(chǔ)上，發(fā)展較快。自2007年國家提出新型城鎮(zhèn)化的發(fā)展理念之后，全國的城鎮(zhèn)化發(fā)展在廣度和深度上都有了較大進(jìn)步。

上海市位于長三角前緣、太湖流域下游，相對(duì)于全國其他省、自治區(qū)、直轄市，城鎮(zhèn)化發(fā)展水平較高，在全國處于領(lǐng)先水平。特別是進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，上海市以浦東開發(fā)開放為契機(jī)，推動(dòng)郊區(qū)“農(nóng)業(yè)向規(guī)模經(jīng)營集中，工業(yè)向園區(qū)集中，農(nóng)民居住向城鎮(zhèn)集中”建設(shè)，城鎮(zhèn)化步伐加快，城鎮(zhèn)化率從1993年的69.0%提高到2005年的84.5%，年平均提高1.29%?！笆晃濉薄笆濉逼陂g，上海市以新城建設(shè)為重點(diǎn)，推進(jìn)新一輪城鎮(zhèn)化建設(shè)，明確建立“中心城—新城—中心鎮(zhèn)—一般鎮(zhèn)”組成的多層次城鎮(zhèn)體系，并在全市推進(jìn)小城鎮(zhèn)綜合改革試點(diǎn)工作。目前上海的城鎮(zhèn)化率已經(jīng)達(dá)到甚至超過了90%。

隨著城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，上海在城市建設(shè)方面也出現(xiàn)了一些問題，特別是在水安全方面，出現(xiàn)了諸多與城市建設(shè)和人民生活需求不相適應(yīng)的情況，亟須得到解決。在解決這些問題的過程中，水文作為城市水務(wù)的基礎(chǔ)性工作，如何發(fā)揮其在水安全建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)支撐作用，是一個(gè)值得深入思考的問題。

二、城鎮(zhèn)化進(jìn)程中面臨的水安全問題

2010年上海世博會(huì)明確提出“城市，讓生活更美好”的城市發(fā)展理念，說明城市在發(fā)展過程中，要充分考慮人的生活需求，以人為本。實(shí)際上，上海在城鎮(zhèn)化建設(shè)過程中，一直非常注重人的因素，在衣、食、住、行、醫(yī)、教等方面，傾注了大量的人力、物力、財(cái)力。總體來講，上海是一個(gè)相對(duì)安全、非常美麗、比較宜居的國際化大都市。

作為超大城市，上海在近幾十年的快速發(fā)展過程中，也出現(xiàn)了較多問題。反映在水的方面，由于上海瀕江臨海，臺(tái)風(fēng)、暴雨等常引發(fā)自然災(zāi)害，加上工農(nóng)業(yè)體量大，人口密集，用、排水量都很大，水資源供需矛盾突出，水污染事件時(shí)有發(fā)生。上海在城鎮(zhèn)化過程中面臨的廣義涉水安全問題，包括以下幾個(gè)方面：

1.防汛排水壓力較大

上海地處長江流域的最末端、長江三角洲沖積平原，屬于典型的平原感潮河網(wǎng)地區(qū)。由于地面沉降和海平面上升的共同作用，上海的地勢低洼，中心城區(qū)地面高程低于長江口和黃浦江高水位，造成排水通道不暢。汛期如遇天文大潮和臺(tái)風(fēng)暴雨，就會(huì)對(duì)上海的水安全形成極大威脅。

上海處于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，降雨量豐沛，總體徑流系數(shù)較高。但受建設(shè)理念、建筑材料和技術(shù)的限制，上海城市地面中不透水面積所占比例較大，特別是中心城區(qū)，徑流系數(shù)很高。在這種情況下，排水壓力較大，尤其是暴雨時(shí)由于市區(qū)排水不暢，常造成局部區(qū)域地面積水，對(duì)全市河道的排澇也造成較大的壓力。防汛、排水、除澇，是影響上海市水安全的重要問題。

2.水資源供需矛盾突出

上海市水資源豐沛，本地水資源和豐富的過境水資源為全市工農(nóng)業(yè)用水和居民生活用水提供了保障。

隨著上海市城鎮(zhèn)化的發(fā)展，常住人口日漸增多，水資源需求量增長很快。盡管上海市建設(shè)了黃浦江上游水源地、陳行水庫、青草沙水庫和東風(fēng)西沙水庫等水源地，但水資源供需矛盾仍較突出。黃浦江水源地易受上游來水的影響，特別是近年發(fā)生的死豬、船舶溢油等人為水污染事件，威脅著水源地的安全。長江口水源地地處咸淡水交匯地帶，枯水期咸潮入侵在很大程度上影響著這些水庫的取水，制約著上海市的發(fā)展。

3.部分中小河道水環(huán)境污染較重

上海河流密布，港汊縱橫，根據(jù)上海市第一次全國水利普查暨第二次水資源普查成果，全市大小河道共有26 603條，其中市管河道31條、區(qū)管河道272條、鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）管河道2 092條、村級(jí)河道24 208條，村級(jí)中小河道約占全市河道的91%。近年上海一直致力于水環(huán)境治理，市管、區(qū)管大河水環(huán)境質(zhì)量改善明顯，但部分中小河道水流緩慢，水動(dòng)力條件弱，水體自凈能力較差，加上污水納管處理率低，導(dǎo)致污染嚴(yán)重。

水環(huán)境污染在很大程度上影響了水資源的有效利用，同時(shí)還降低了河道周邊居民的生活品位。

4.水景觀問題不容忽視

水污染導(dǎo)致上海市部分區(qū)域水景觀較差，有些地方的水景觀已無從談起。特別是部分中小河流，變成了人人生厭的黑臭河。

多年來上海市水務(wù)、環(huán)保、園林綠化等多個(gè)部門一直致力于水景觀的修復(fù)、改造和重建工作。特別是自2016年下半年開始，上海市動(dòng)員各區(qū)水務(wù)、環(huán)保部門，著力推進(jìn)黑臭河道整治，力爭用兩年左右的時(shí)間，通過拆除違建、清除非法廢污水排放、開展河道整治、加強(qiáng)水環(huán)境監(jiān)測預(yù)警等多項(xiàng)措施，全面消除黑臭河道。

水景觀問題是以水污染為基本特征的綜合性問題，其治理是一項(xiàng)綜合性的長期工程，需要?jiǎng)訂T各方面的力量，綜合考慮，統(tǒng)籌安排，從水污染的機(jī)理入手治理水環(huán)境污染問題。

三、發(fā)揮水文在水安全中的關(guān)鍵技術(shù)支撐作用建議

針對(duì)城鎮(zhèn)化進(jìn)程中出現(xiàn)的一系列水安全問題，水文在上海水安全建設(shè)中可發(fā)揮的關(guān)鍵性技術(shù)支撐作用具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.開展以排水排澇標(biāo)準(zhǔn)修訂為重點(diǎn)的城市水文基礎(chǔ)研究

城市水文過程有明顯的特點(diǎn)和規(guī)律。從上海的自然地理特點(diǎn)和城市地區(qū)的地物特征入手，分析上海城市的降水、蒸發(fā)、入滲、徑流等產(chǎn)匯流過程的特點(diǎn)和規(guī)律，研究上海產(chǎn)匯流過程的關(guān)鍵參數(shù)，特別是極端天氣過程的關(guān)鍵參數(shù)的確定，為合理確定城市排水和河道排澇的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)提供技術(shù)支撐。

城市排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是由城建部門制定的，而河道排澇標(biāo)準(zhǔn)由水利部門制定。由于行業(yè)的不同，二者采用的計(jì)算方法差別較大，尤其是區(qū)域排澇與管道排水在選樣方法、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)歷時(shí)等方面存在不一致，造成排水與排澇系統(tǒng)的不銜接，影響了正常的排水防澇。這種差異，主要是由于水文計(jì)算的邊界條件不銜接造成的，盡管短歷時(shí)的降雨強(qiáng)度低于管道設(shè)計(jì)雨強(qiáng)，但當(dāng)降雨持續(xù)時(shí)間較長、降雨量較大并超過河道排澇能力時(shí)，河道澇水常常對(duì)管道排水產(chǎn)生頂托、發(fā)生倒灌。另外，河道排澇設(shè)計(jì)目標(biāo)是在設(shè)計(jì)條件下河道不漫溢，而沒有考慮地面是否積水，這對(duì)天然流域或農(nóng)村影響不大，因?yàn)檫@些區(qū)域具有一定地面調(diào)蓄能力和允許受淹時(shí)間，但城市地面是不允許積水的。

從不影響管道排水出發(fā)，關(guān)鍵水文銜接條件是河道設(shè)計(jì)澇水位等于管道出口高程或控制水位。管道排水設(shè)計(jì)時(shí)，需根據(jù)河道設(shè)計(jì)澇水位及特征水位設(shè)計(jì)管道排水系統(tǒng)。目前，很多城市河道規(guī)模和排澇條件達(dá)不到保證不影響管道排水的要求，但可以分析這種不銜接狀況對(duì)管道排水的可能影響，并提出對(duì)策措施，降低影響的程度。上海市近年經(jīng)常出現(xiàn)暴雨時(shí)排水不暢導(dǎo)致地面積水的情況，主要原因就是隨著城市建設(shè)，過去的城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不能滿足排水要求。上海在這方面已經(jīng)做了深入的研究，今后水文部門將開展排水標(biāo)準(zhǔn)和河道排澇標(biāo)準(zhǔn)的修訂、銜接研究，解決城市排水和河道排澇問題，保證上海城市水安全。

2.加大水污染治理機(jī)制研究

針對(duì)上海市內(nèi)河河道水環(huán)境污染嚴(yán)重的情況，水文工作者除了要加強(qiáng)河道水環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測，還要對(duì)污染治理的技術(shù)手段開展相關(guān)研究。

治理水環(huán)境污染，首先要從造成污染的原因入手。綜合分析上海市內(nèi)河特別是中小河道污染嚴(yán)重的原因，主要有：①污染物排放量大，廢污水納管率低，污水不經(jīng)處理或者處理不達(dá)標(biāo)就直接排入河道；河道周邊存在難以控制又?jǐn)?shù)量較大的面源污染排放，如生活污水和禽畜養(yǎng)殖場的污水；高污染的初期雨水直接匯入河道。②中小河道水動(dòng)力條件差，環(huán)境承載能力較弱，排入其中的污染物既難以在短期內(nèi)降解，又很難外排，污染日益嚴(yán)重。③不可忽視的河道底泥污染，暴雨期間的泛漿（底泥泛起）現(xiàn)象是造成中小河道污染嚴(yán)重甚至黑臭的重要原因。

在治理方面，要分析造成河道污染的具體原因，提出個(gè)性化治理方案。比如有些區(qū)域有納管條件，就要通過相關(guān)規(guī)劃努力實(shí)現(xiàn)污水納管；有些區(qū)域禽畜污染嚴(yán)重，就應(yīng)考慮關(guān)停搬遷，從源頭上杜絕污染；有些河道可以與外河道連通，就應(yīng)該考慮通過引清排污的方式把污水排放出去；有些河道底泥污染的特征較明顯，則應(yīng)該考慮通過疏浚等方式清理底泥。當(dāng)然，更多的河道可能多種因素同時(shí)存在，可以考慮采取綜合性治理措施。具體采取什么樣的治理方案，需要水文工作者開展研究，提供技術(shù)支撐。

3.加強(qiáng)防汛安全實(shí)時(shí)監(jiān)測與預(yù)警預(yù)報(bào)工作

上海市水文系統(tǒng)承擔(dān)了全市防汛期間的實(shí)時(shí)監(jiān)測重任。目前全市一鎮(zhèn)一站的防汛遙測站點(diǎn)數(shù)量眾多，監(jiān)測項(xiàng)目多，監(jiān)測任務(wù)和系統(tǒng)維護(hù)的任務(wù)都很重。

防汛預(yù)報(bào)工作事關(guān)上海城市安全、海綿城市建設(shè)，是上海市各級(jí)政府一直關(guān)注的問題。防汛監(jiān)測工作與智慧城市、海綿城市的建設(shè)關(guān)系重大，沒有防汛安全這條“底線”，沒有全市人民最基本的安全，其他問題都無從談起。

在防汛水情預(yù)警預(yù)報(bào)方面，要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)、模型預(yù)報(bào)技術(shù)和水情信息大數(shù)據(jù)，提高預(yù)警預(yù)報(bào)信息的準(zhǔn)確性，提高預(yù)報(bào)水平，向業(yè)務(wù)化預(yù)報(bào)方向發(fā)展，使上海市的防汛及水情預(yù)警預(yù)報(bào)更加智能化，更顯上海智慧。

4.深入海綿城市建設(shè)的水文機(jī)制研究

城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速發(fā)展改變了城市的下墊面條件，使不透水面積增加。為減輕頻發(fā)的城市內(nèi)澇災(zāi)害，大多數(shù)城市一般通過提高地下管網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、完善排水排澇體系、提高河道調(diào)蓄能力等工程措施來提升應(yīng)對(duì)暴雨洪水的能力。但以上海這樣的超大城市來講，僅僅依靠城市水利工程建設(shè)，可能難以有效解決內(nèi)澇問題，減輕對(duì)環(huán)境的不利影響。

根據(jù)國內(nèi)外城市內(nèi)澇災(zāi)害治理經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，采用城市低影響開發(fā)措施是減緩城市對(duì)環(huán)境影響的重要措施，是解決城市內(nèi)澇災(zāi)害的全新發(fā)展理念，并進(jìn)而提出海綿城市的構(gòu)想。海綿城市也稱為“水彈性城市”或“低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建”，是以城市為集水區(qū)，通過水系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)，最大限度地降低水資源消耗，減少污染物排放，最大限度滿足生活、生產(chǎn)需要，適應(yīng)氣候的變化，服務(wù)于生態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)水資源健康循環(huán)的城市。海綿城市的建設(shè)使得城市在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)雨水帶來的自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，其總體思路是在下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水釋放并加以利用。

水文與海綿城市的建設(shè)密切相關(guān)，體現(xiàn)在：①從產(chǎn)匯流角度，研究如何通過改變城市下墊面特性，如因地制宜改變局部微觀地形，采用新型透水材料等，增加城市地面的透水性，提高雨水下滲和滯蓄能力。②從水文學(xué)的角度開展觀測數(shù)據(jù)和相應(yīng)物理機(jī)理的研究。以水質(zhì)為例，若要建設(shè)海綿城市來改善區(qū)域的水質(zhì)，則需要對(duì)區(qū)域內(nèi)的水質(zhì)變化有全面的分析及成因研究。③通過研究如何有效降低地表徑流系數(shù)，增加城市水資源，以提高對(duì)雨水的有效利用。④大力宣傳水文知識(shí)，引導(dǎo)工程建設(shè)單位積極采取“海綿”措施。

在海綿城市建設(shè)方面，水文工作者不但要開展基礎(chǔ)理論的研究，還要開展應(yīng)用技術(shù)的研究，要與生產(chǎn)建設(shè)和管理部門緊密合作，開展海綿城市建設(shè)的跨學(xué)科綜合性專題研究，從技術(shù)角度和行業(yè)管理角度，切實(shí)服務(wù)好上海的海綿城市建設(shè)?？梢哉f，在上海的海綿城市建設(shè)方面，水文工作將大有可為。

四、結(jié)語

生態(tài)文明建設(shè)是我國今后的重要發(fā)展戰(zhàn)略。在上海大力推動(dòng)智慧城市、海綿城市建設(shè)的過程中，水文工作者應(yīng)抓住發(fā)展的良好機(jī)遇，充分發(fā)揮水文工作的關(guān)鍵性技術(shù)支撐作用，為政府決策部門出謀劃策、貢獻(xiàn)智慧?！?/p>

[1]陳琳.新型城鎮(zhèn)化背景下上海新市鎮(zhèn)發(fā)展策略思考[J].上海城市規(guī)劃，2013（4）.

[2]劉俊，俞芳琴，張建濤，等.城市管道排水與河道排澇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系[J].中國給水排水，2007（2）.

[3]張惠鋒.城鎮(zhèn)排水標(biāo)準(zhǔn)與區(qū)域除澇標(biāo)準(zhǔn)銜接的研究進(jìn)展[J].凈水技術(shù)，2016（3）.

[4]陳慶江，趙敏華.上海市城市區(qū)域除澇標(biāo)準(zhǔn)的探討[J].上海水務(wù)，2000（1）.

[5]賈衛(wèi)紅,李瓊芳.上海市排水標(biāo)準(zhǔn)與除澇標(biāo)準(zhǔn)銜接研究[J].中國給水排水，2016（15）.

[6]呂蘭軍.海綿城市建設(shè)與水文服務(wù)探討[J].江西水利科技，2016（1）.

Analysis of critical role of hydrology in technical support for water security of Shanghai//

Mao Xinghua

Problems emerged during urbanization process of Shanghai Municipality are examined such as floodwater drainage,contradiction between supply and demand of water resources and serious pollution of water environment.It is urged to enhance level of hydrological service by means of revising standards regarding drainage and waterlogging control,carrying out studies on mechanism for pollution control and strengthening real-time monitoring and earlywarning for safeguarding flood control,so as to provide key technical support to urbanization and water security in the city.

hydrology;urbanization;water security;technical support;Shanghai

TV123

B

1000-1123（2017）15-0055-03

2017-04-29

毛興華，高級(jí)工程師，主要從事河口海岸水文分析、水土保持監(jiān)測等工作。

上海市科委科研計(jì)劃項(xiàng)目（16DZ1205401）。

責(zé)任編輯 張金慧