寧波城市水文社會化服務體系建設

毛子首，劉 洋，嚴一晨，周 宏，3，金 秋，趙 艷，高 成，3

(1.寧波市水利局，浙江 寧波 315016；2.河海大學水文水資源學院，江蘇 南京 210098；3.河海大學水科學研究院，江蘇 南京 211106；4.寧波市鄞州區(qū)水利局，浙江 寧波 315153)

近年來，隨著經濟社會發(fā)展以及極端天氣頻發(fā)，城市內澇災害顯著增多，造成重大社會影響和經濟損失，引起各界高度關注[1- 2]。據(jù)應急管理部統(tǒng)計，我國2020年上半年洪澇災害造成26個省(區(qū)、市)，1122萬人次受災，直接經濟損失達到241億元[3]；2021年7月20日，鄭州最大1小時降雨量達到201.9mm，超過歷時極值，部分低洼區(qū)域發(fā)生人員傷亡[4]；2021年7—8月，寧波市出現(xiàn)罕見連續(xù)大到暴雨過程，城市大范圍發(fā)生內澇，嚴重影響居民日常生活[5]。面對嚴重的內澇問題，城市水文需要向社會提供雨、水和預警預報等全方位信息，不斷完善水文社會化服務體系。

針對城市水文社會化服務，劉倩[6]分析了當前水文監(jiān)測覆蓋范圍不足、監(jiān)測水平不高等問題，提出需要加強水文信息服務能力及現(xiàn)代化水平建設；慶溪水[7]梳理分析了隴南市水文站網現(xiàn)狀，結合當?shù)爻鞘刑攸c和發(fā)展規(guī)劃，提出了城市水文建設需求；黃李莉等[8]分析了常州市金壇區(qū)水文服務現(xiàn)狀，提出以鎮(zhèn)級行政區(qū)劃為單元，開展基層水文服務工作；劉家宏等[9]利用基于城市水文的海綿城市模型對萍鄉(xiāng)市雨洪過程進行了模擬分析，對海綿城市信息化和智慧化建設提出了建議；查治榮[10]調查研究了水文信息服務發(fā)展現(xiàn)狀，提出了建設基于移動互聯(lián)的水文信息保障措施。然而，目前水文部門面向城市提供的服務多為城市水文站網布設及信息感知，精細化水文服務還比較少，缺乏城市水文社會化服務的系統(tǒng)研究。本文提出建設以技術體系為支撐以時段降雨量及積水深度為指標、以決策支持為導向的城市水文社會化服務體系，提高城市水文社會化服務的針對性、有效性、科學性。

1 城市水文社會化服務技術體系

1.1 基于物聯(lián)網技術的全方位城市水文感知系統(tǒng)

寧波市地處東南沿海，經濟發(fā)展迅猛，近期和未來一段時間內城市化進程加快，城市新建城區(qū)中水文監(jiān)測站網尚不完善，導致對該部分區(qū)域的降雨積水過程了解不夠全面；此外，舊城區(qū)中部分水文監(jiān)測站網設施較為落后，對該部分站網信息的獲取耗時費力。

隨著水文信息產業(yè)不斷發(fā)展，物聯(lián)網技術逐漸被應用到現(xiàn)代水文信息監(jiān)測系統(tǒng)中[11]。建設基于物聯(lián)網技術的全方位城市水文感知系統(tǒng)，不斷充實、完善現(xiàn)有的水文監(jiān)測體系。借助物聯(lián)網和通信技術，實現(xiàn)城市水文信息采集智能化。建立集城市降雨、河道、管渠等傳統(tǒng)水文要素，以及城市水資源于一體的城市水文監(jiān)測體系，實時監(jiān)控監(jiān)測設備運行管理狀態(tài)，實現(xiàn)對城市水文信息“更透徹的感知”。

1.2 基于大數(shù)據(jù)和云計算的城市水文業(yè)務平臺

截止2021年年底，寧波市市區(qū)面積達到3730km2，當基于物聯(lián)網技術的全方位城市水文感知系統(tǒng)建成后，可以預見會產生海量的數(shù)據(jù)。若采用人工方法對這些數(shù)據(jù)進行歸類、分析并發(fā)出預報，則數(shù)據(jù)共享程度不高，耗時較長且預報準確性較低。

建設基于大數(shù)據(jù)和云計算的城市水文業(yè)務平臺，以實現(xiàn)不同類型、不同來源、不同傳輸方式、不同通信協(xié)議數(shù)據(jù)的同平臺接收、同平臺解析、統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫存儲。對區(qū)域水文數(shù)據(jù)庫進行標準化處理，結合城市特點，構建更具科技含量的基于云計算的城市水文模型，實現(xiàn)實時計算并發(fā)布預報預警。建立云數(shù)據(jù)共享平臺，加強數(shù)據(jù)安全控制，實現(xiàn)多終端訪問。

1.3 基于移動互聯(lián)技術的信息發(fā)布平臺

據(jù)統(tǒng)計，截止2021年末，寧波市常住人口為954.4萬，城鎮(zhèn)化率為78.4%[12]。城市水文服務關系到每個居民的日常生活，保證居民對水文信息獲取渠道的通暢很有必要。單一采用舊式的天氣預報形式，不僅信息量較少、而且時效性、準確性較低。

建設基于移動互聯(lián)技術的信息發(fā)布平臺，借助手機、互聯(lián)網等應用技術，拓寬水文信息服務渠道，開通各類線上服務平臺，提高社會公眾參與度。此外，水文部門還可以與互聯(lián)網公司合作，開發(fā)基于位置的實時城市水文信息發(fā)布平臺，豐富以城市居民需求為導向的服務方式。

2 城市水文社會化服務指標體系

2.1 積水深度指標

根據(jù)GB 50014—2021《室外排水設計標準》[13]，城市地面積水設計標準的要求為：“1.居民住宅和工商業(yè)建筑物的底層不進水；2.道路中一條車道的積水深度不超過15cm。”當路面積水深度超過15cm時，機動車可能因此熄火而導致道路中斷，按照GB 50014—2021的要求，應當保證城鎮(zhèn)道路不論寬窄，在內澇防治設計重現(xiàn)期下，至少有一車道能夠通行。

寧波市老城區(qū)與新城區(qū)并存，一些舊式住宅入門臺階的高度在15cm左右，少數(shù)的新建住宅臺階的高度能夠達到50cm左右。居民住宅一旦進水，勢必會對居民家庭財產造成損害，嚴重危害到居民生活。

從城市交通和居民住宅這兩方面分析中不難看出，對寧波市而言，當積水深度到達15cm時就很可能會產生較為嚴重的后果，對居民的生活產生較大的干擾。

因此，從寧波市的實際出發(fā)，考慮不同積水深度對建筑、交通等的影響，結合國家標準、規(guī)范積水指標的相關規(guī)定，確定寧波市內澇危險性評估等級，擬定出一套適合于寧波市的積水危險性評估標準，見表1。

表1 寧波市積水危險性評估等級

2.2 降雨量指標

一般情況下，常用單位時間內的降雨量來代表降雨強度。根據(jù)12小時或24小時內的降雨量對降雨進行等級的劃分，分別為小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨，見表2。

表2中所列降雨指標，為氣象部門氣象預報時所采用的全國統(tǒng)一指標，并未考慮不同地區(qū)降水特征，也難以實際應用到城市內澇防治的實踐中，因此降水指標的選取，應當根據(jù)影響城市運行的積水指標，選擇相對應的時段降雨量，從而確定寧波城市水文社會化服務的降雨指標。

根據(jù)表1確定的城市積水指標，認為積水最大深度達到0.15m時舊式住宅內開始進水，對地面交通造成一定影響；積水達到0.30m時舊式住宅及排水設計欠缺的建筑室內進水，損壞家具，居民難以正常出行，道路無法正常通車。因此，采用城市水文業(yè)務平臺分析計算積水深度分別達到0.15m、0.30m時的降雨量，作為預警的降雨閾值，擬定出一套適合于寧波市的降雨危險性評估標準。

3 城市水文社會化服務決策支持體系

3.1 政府決策服務

城市水文社會化服務可為政府在城市防洪排澇、提供決策服務。通過基于物聯(lián)網技術的全方位城市水文感知系統(tǒng)以及基于大數(shù)據(jù)和云計算的城市水文業(yè)務平臺兩大技術手段，能夠實現(xiàn)在實時降雨、自定義降雨和時間系列降雨等不同降雨條件下自動或人工觸發(fā)內澇仿真計算引擎，實現(xiàn)內澇仿真計算，提供仿真計算結果的動態(tài)展示、圖表查詢和趨勢分析等。獲取在當前降雨條件下，預測未來內澇的情況，評估內澇災害風險情況，使決策人員全面了解和掌握災情，對不同預案作出評價，并確定經濟合理和技術可行的最優(yōu)方案，為城市防汛減災決策提供技術支撐。在此基礎上，當降雨、淹沒水深等澇情信息達到預警閾值時，通過基于移動互聯(lián)技術的信息發(fā)布平臺，系統(tǒng)能夠實時的通過短信、預警聲音及地圖閃爍等方式通知工作人員，預警信息經工作人員確認后，通過各種信息發(fā)布平臺對社區(qū)、學校、醫(yī)院等人口集中區(qū)域發(fā)布預警信息。

3.2 專業(yè)化定制服務

伴隨著水務一體化的改革，城市排水防澇相關工作也成為水利部門的職責。城市水文業(yè)務平臺可為水利、水務部門做好防汛工作提供有利支撐。水利、水務部門可根據(jù)基于物聯(lián)網技術的全方位城市水文感知系統(tǒng)、基于大數(shù)據(jù)和云計算的城市水文業(yè)務平臺的成果進行城市內澇預警預報信息的發(fā)布，協(xié)助地方政府進行內澇應急響應。

城市水文社會化服務也可面向不同部門、單位的提供定制化服務。例如：交通部門查詢可能積水的道路，為市民出行提供可靠信息；應急管理部門查詢城市積澇位置及積水深度，以合理布置搶險泵站的位置，疏散可能遇險的居民；住建部門可查詢城市重要建筑物受淹的風險，以提前采取措施減少受淹損失；教育部門可查詢學生在惡劣天氣出行風險，以保證學生出行安全；工礦企業(yè)提供查詢周邊積水情況，以合理安排企業(yè)生產；施工單位可查詢施工工地的積水風險，以提高施工安全性。

3.3 社會公益服務

城市水文社會化服務的社會公益服務主要是通過基于移動互聯(lián)技術的信息發(fā)布平臺及未來社區(qū)建設，獲得包括降雨、城市積水等有關出行交通方面的信息。市民可通過各種信息服務平臺實時查詢城區(qū)的澇情，選擇合理、安全的出行線路。

內澇檢測系統(tǒng)掌握實時澇情后，能夠及時上報預警信息，保證人員的及時疏散。同時系統(tǒng)還可設定預警閾值，當實時監(jiān)測信息達到預警閾值點，或者根據(jù)模型預測的澇情將要發(fā)生時，經專業(yè)人員確認后，系統(tǒng)可以實現(xiàn)多渠道同時發(fā)布預警以及相關決策指令。預警渠道包括通過短信、移動客戶端、微信公眾號、LED屏、無線預警廣播等方式。通過多種渠道發(fā)送預警，提高相關人員采取防范措施的及時性。

4 結語

從寧波市的實際情況出發(fā)，提出以技術體系為基礎，降雨、積水數(shù)據(jù)為指標，決策支持為導向的城市水文社會化服務體系，可為寧波市城市發(fā)展過程中可能出現(xiàn)的水文數(shù)據(jù)共享程度低、城市洪澇預報、預警準確性較低等問題提供可行的解決措施，有利于優(yōu)化寧波城市內澇防治工作效果，提高寧波城市建設的科學化和現(xiàn)代化水平。