发挥水文在上海水安全中的关键技术支撑作用探析

毛兴华

（上海市水文总站，200232，上海）

发挥水文在上海水安全中的关键技术支撑作用探析

毛兴华

（上海市水文总站，200232，上海）

探讨了上海市在城镇化进程中出现的防汛排水压力大、水资源供需矛盾突出、水环境污染严重等水安全问题，建议通过开展以排水排涝标准修订为重点的城市水文基础研究、加大水污染治理机制研究及加强防汛安全实时监测与预警预报工作等途径，提高水文服务能力，为上海城镇化和水安全建设发挥关键性技术支撑作用。

水文；城镇化；水安全；技术支撑；上海市

一、问题的提出

城镇化是人类社会发展的客观趋势，是国家现代化的重要标志，也是我国今后的战略性发展方向。新中国成立以后，特别是改革开放以来，我国城镇化进程在原有较低水平的基础上，发展较快。自2007年国家提出新型城镇化的发展理念之后，全国的城镇化发展在广度和深度上都有了较大进步。

上海市位于长三角前缘、太湖流域下游，相对于全国其他省、自治区、直辖市，城镇化发展水平较高，在全国处于领先水平。特别是进入20世纪90年代以来，上海市以浦东开发开放为契机，推动郊区“农业向规模经营集中，工业向园区集中，农民居住向城镇集中”建设，城镇化步伐加快，城镇化率从1993年的69.0%提高到2005年的84.5%，年平均提高1.29%。“十一五”“十二五”期间，上海市以新城建设为重点，推进新一轮城镇化建设，明确建立“中心城—新城—中心镇—一般镇”组成的多层次城镇体系，并在全市推进小城镇综合改革试点工作。目前上海的城镇化率已经达到甚至超过了90%。

随着城镇化的快速发展，上海在城市建设方面也出现了一些问题，特别是在水安全方面，出现了诸多与城市建设和人民生活需求不相适应的情况，亟须得到解决。在解决这些问题的过程中，水文作为城市水务的基础性工作，如何发挥其在水安全建设中的关键技术支撑作用，是一个值得深入思考的问题。

二、城镇化进程中面临的水安全问题

2010年上海世博会明确提出“城市，让生活更美好”的城市发展理念，说明城市在发展过程中，要充分考虑人的生活需求，以人为本。实际上，上海在城镇化建设过程中，一直非常注重人的因素，在衣、食、住、行、医、教等方面，倾注了大量的人力、物力、财力。总体来讲，上海是一个相对安全、非常美丽、比较宜居的国际化大都市。

作为超大城市，上海在近几十年的快速发展过程中，也出现了较多问题。反映在水的方面，由于上海濒江临海，台风、暴雨等常引发自然灾害，加上工农业体量大，人口密集，用、排水量都很大，水资源供需矛盾突出，水污染事件时有发生。上海在城镇化过程中面临的广义涉水安全问题，包括以下几个方面：

1.防汛排水压力较大

上海地处长江流域的最末端、长江三角洲冲积平原，属于典型的平原感潮河网地区。由于地面沉降和海平面上升的共同作用，上海的地势低洼，中心城区地面高程低于长江口和黄浦江高水位，造成排水通道不畅。汛期如遇天文大潮和台风暴雨，就会对上海的水安全形成极大威胁。

上海处于亚热带季风气候区，降雨量丰沛，总体径流系数较高。但受建设理念、建筑材料和技术的限制，上海城市地面中不透水面积所占比例较大，特别是中心城区，径流系数很高。在这种情况下，排水压力较大，尤其是暴雨时由于市区排水不畅，常造成局部区域地面积水，对全市河道的排涝也造成较大的压力。防汛、排水、除涝，是影响上海市水安全的重要问题。

2.水资源供需矛盾突出

上海市水资源丰沛，本地水资源和丰富的过境水资源为全市工农业用水和居民生活用水提供了保障。

随着上海市城镇化的发展，常住人口日渐增多，水资源需求量增长很快。尽管上海市建设了黄浦江上游水源地、陈行水库、青草沙水库和东风西沙水库等水源地，但水资源供需矛盾仍较突出。黄浦江水源地易受上游来水的影响，特别是近年发生的死猪、船舶溢油等人为水污染事件，威胁着水源地的安全。长江口水源地地处咸淡水交汇地带，枯水期咸潮入侵在很大程度上影响着这些水库的取水，制约着上海市的发展。

3.部分中小河道水环境污染较重

上海河流密布，港汊纵横，根据上海市第一次全国水利普查暨第二次水资源普查成果，全市大小河道共有26 603条，其中市管河道31条、区管河道272条、镇（乡）管河道2 092条、村级河道24 208条，村级中小河道约占全市河道的91%。近年上海一直致力于水环境治理，市管、区管大河水环境质量改善明显，但部分中小河道水流缓慢，水动力条件弱，水体自净能力较差，加上污水纳管处理率低，导致污染严重。

水环境污染在很大程度上影响了水资源的有效利用，同时还降低了河道周边居民的生活品位。

4.水景观问题不容忽视

水污染导致上海市部分区域水景观较差，有些地方的水景观已无从谈起。特别是部分中小河流，变成了人人生厌的黑臭河。

多年来上海市水务、环保、园林绿化等多个部门一直致力于水景观的修复、改造和重建工作。特别是自2016年下半年开始，上海市动员各区水务、环保部门，着力推进黑臭河道整治，力争用两年左右的时间，通过拆除违建、清除非法废污水排放、开展河道整治、加强水环境监测预警等多项措施，全面消除黑臭河道。

水景观问题是以水污染为基本特征的综合性问题，其治理是一项综合性的长期工程，需要动员各方面的力量，综合考虑，统筹安排，从水污染的机理入手治理水环境污染问题。

三、发挥水文在水安全中的关键技术支撑作用建议

针对城镇化进程中出现的一系列水安全问题，水文在上海水安全建设中可发挥的关键性技术支撑作用具体体现在以下几个方面：

1.开展以排水排涝标准修订为重点的城市水文基础研究

城市水文过程有明显的特点和规律。从上海的自然地理特点和城市地区的地物特征入手，分析上海城市的降水、蒸发、入渗、径流等产汇流过程的特点和规律，研究上海产汇流过程的关键参数，特别是极端天气过程的关键参数的确定，为合理确定城市排水和河道排涝的各项技术指标提供技术支撑。

城市排水设计标准是由城建部门制定的，而河道排涝标准由水利部门制定。由于行业的不同，二者采用的计算方法差别较大，尤其是区域排涝与管道排水在选样方法、设计标准、设计历时等方面存在不一致，造成排水与排涝系统的不衔接，影响了正常的排水防涝。这种差异，主要是由于水文计算的边界条件不衔接造成的，尽管短历时的降雨强度低于管道设计雨强，但当降雨持续时间较长、降雨量较大并超过河道排涝能力时，河道涝水常常对管道排水产生顶托、发生倒灌。另外，河道排涝设计目标是在设计条件下河道不漫溢，而没有考虑地面是否积水，这对天然流域或农村影响不大，因为这些区域具有一定地面调蓄能力和允许受淹时间，但城市地面是不允许积水的。

从不影响管道排水出发，关键水文衔接条件是河道设计涝水位等于管道出口高程或控制水位。管道排水设计时，需根据河道设计涝水位及特征水位设计管道排水系统。目前，很多城市河道规模和排涝条件达不到保证不影响管道排水的要求，但可以分析这种不衔接状况对管道排水的可能影响，并提出对策措施，降低影响的程度。上海市近年经常出现暴雨时排水不畅导致地面积水的情况，主要原因就是随着城市建设，过去的城市排水系统设计标准不能满足排水要求。上海在这方面已经做了深入的研究，今后水文部门将开展排水标准和河道排涝标准的修订、衔接研究，解决城市排水和河道排涝问题，保证上海城市水安全。

2.加大水污染治理机制研究

针对上海市内河河道水环境污染严重的情况，水文工作者除了要加强河道水环境质量的监测，还要对污染治理的技术手段开展相关研究。

治理水环境污染，首先要从造成污染的原因入手。综合分析上海市内河特别是中小河道污染严重的原因，主要有：①污染物排放量大，废污水纳管率低，污水不经处理或者处理不达标就直接排入河道；河道周边存在难以控制又数量较大的面源污染排放，如生活污水和禽畜养殖场的污水；高污染的初期雨水直接汇入河道。②中小河道水动力条件差，环境承载能力较弱，排入其中的污染物既难以在短期内降解，又很难外排，污染日益严重。③不可忽视的河道底泥污染，暴雨期间的泛浆（底泥泛起）现象是造成中小河道污染严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体原因，提出个性化治理方案。比如有些区域有纳管条件，就要通过相关规划努力实现污水纳管；有些区域禽畜污染严重，就应考虑关停搬迁，从源头上杜绝污染；有些河道可以与外河道连通，就应该考虑通过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较明显，则应该考虑通过疏浚等方式清理底泥。当然，更多的河道可能多种因素同时存在，可以考虑采取综合性治理措施。具体采取什么样的治理方案，需要水文工作者开展研究，提供技术支撑。

3.加强防汛安全实时监测与预警预报工作

上海市水文系统承担了全市防汛期间的实时监测重任。目前全市一镇一站的防汛遥测站点数量众多，监测项目多，监测任务和系统维护的任务都很重。

防汛预报工作事关上海城市安全、海绵城市建设，是上海市各级政府一直关注的问题。防汛监测工作与智慧城市、海绵城市的建设关系重大，没有防汛安全这条“底线”，没有全市人民最基本的安全，其他问题都无从谈起。

在防汛水情预警预报方面，要充分利用现代信息技术、模型预报技术和水情信息大数据，提高预警预报信息的准确性，提高预报水平，向业务化预报方向发展，使上海市的防汛及水情预警预报更加智能化，更显上海智慧。

4.深入海绵城市建设的水文机制研究

城镇化进程的快速发展改变了城市的下垫面条件，使不透水面积增加。为减轻频发的城市内涝灾害，大多数城市一般通过提高地下管网建设标准、完善排水排涝体系、提高河道调蓄能力等工程措施来提升应对暴雨洪水的能力。但以上海这样的超大城市来讲，仅仅依靠城市水利工程建设，可能难以有效解决内涝问题，减轻对环境的不利影响。

根据国内外城市内涝灾害治理经验教训，采用城市低影响开发措施是减缓城市对环境影响的重要措施，是解决城市内涝灾害的全新发展理念，并进而提出海绵城市的构想。海绵城市也称为“水弹性城市”或“低影响开发雨水系统构建”，是以城市为集水区，通过水系统的自我调节，最大限度地降低水资源消耗，减少污染物排放，最大限度满足生活、生产需要，适应气候的变化，服务于生态平衡，实现水资源健康循环的城市。海绵城市的建设使得城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”，其总体思路是在下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用。

水文与海绵城市的建设密切相关，体现在：①从产汇流角度，研究如何通过改变城市下垫面特性，如因地制宜改变局部微观地形，采用新型透水材料等，增加城市地面的透水性，提高雨水下渗和滞蓄能力。②从水文学的角度开展观测数据和相应物理机理的研究。以水质为例，若要建设海绵城市来改善区域的水质，则需要对区域内的水质变化有全面的分析及成因研究。③通过研究如何有效降低地表径流系数，增加城市水资源，以提高对雨水的有效利用。④大力宣传水文知识，引导工程建设单位积极采取“海绵”措施。

在海绵城市建设方面，水文工作者不但要开展基础理论的研究，还要开展应用技术的研究，要与生产建设和管理部门紧密合作，开展海绵城市建设的跨学科综合性专题研究，从技术角度和行业管理角度，切实服务好上海的海绵城市建设。可以说，在上海的海绵城市建设方面，水文工作将大有可为。

四、结语

生态文明建设是我国今后的重要发展战略。在上海大力推动智慧城市、海绵城市建设的过程中，水文工作者应抓住发展的良好机遇，充分发挥水文工作的关键性技术支撑作用，为政府决策部门出谋划策、贡献智慧。■

[1]陈琳.新型城镇化背景下上海新市镇发展策略思考[J].上海城市规划，2013（4）.

[2]刘俊，俞芳琴，张建涛，等.城市管道排水与河道排涝设计标准的关系[J].中国给水排水，2007（2）.

[3]张惠锋.城镇排水标准与区域除涝标准衔接的研究进展[J].净水技术，2016（3）.

[4]陈庆江，赵敏华.上海市城市区域除涝标准的探讨[J].上海水务，2000（1）.

[5]贾卫红,李琼芳.上海市排水标准与除涝标准衔接研究[J].中国给水排水，2016（15）.

[6]吕兰军.海绵城市建设与水文服务探讨[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

毛兴华，高级工程师，主要从事河口海岸水文分析、水土保持监测等工作。

上海市科委科研计划项目（16DZ1205401）。

责任编辑 张金慧