宁波城市水文社会化服务体系建设

毛子首，刘 洋，严一晨，周 宏，3，金 秋，赵 艳，高 成，3

(1.宁波市水利局，浙江 宁波 315016；2.河海大学水文水资源学院，江苏 南京 210098；3.河海大学水科学研究院，江苏 南京 211106；4.宁波市鄞州区水利局，浙江 宁波 315153)

近年来，随着经济社会发展以及极端天气频发，城市内涝灾害显著增多，造成重大社会影响和经济损失，引起各界高度关注[1- 2]。据应急管理部统计，我国2020年上半年洪涝灾害造成26个省(区、市)，1122万人次受灾，直接经济损失达到241亿元[3]；2021年7月20日，郑州最大1小时降雨量达到201.9mm，超过历时极值，部分低洼区域发生人员伤亡[4]；2021年7—8月，宁波市出现罕见连续大到暴雨过程，城市大范围发生内涝，严重影响居民日常生活[5]。面对严重的内涝问题，城市水文需要向社会提供雨、水和预警预报等全方位信息，不断完善水文社会化服务体系。

针对城市水文社会化服务，刘倩[6]分析了当前水文监测覆盖范围不足、监测水平不高等问题，提出需要加强水文信息服务能力及现代化水平建设；庆溪水[7]梳理分析了陇南市水文站网现状，结合当地城市特点和发展规划，提出了城市水文建设需求；黄李莉等[8]分析了常州市金坛区水文服务现状，提出以镇级行政区划为单元，开展基层水文服务工作；刘家宏等[9]利用基于城市水文的海绵城市模型对萍乡市雨洪过程进行了模拟分析，对海绵城市信息化和智慧化建设提出了建议；查治荣[10]调查研究了水文信息服务发展现状，提出了建设基于移动互联的水文信息保障措施。然而，目前水文部门面向城市提供的服务多为城市水文站网布设及信息感知，精细化水文服务还比较少，缺乏城市水文社会化服务的系统研究。本文提出建设以技术体系为支撑以时段降雨量及积水深度为指标、以决策支持为导向的城市水文社会化服务体系，提高城市水文社会化服务的针对性、有效性、科学性。

1 城市水文社会化服务技术体系

1.1 基于物联网技术的全方位城市水文感知系统

宁波市地处东南沿海，经济发展迅猛，近期和未来一段时间内城市化进程加快，城市新建城区中水文监测站网尚不完善，导致对该部分区域的降雨积水过程了解不够全面；此外，旧城区中部分水文监测站网设施较为落后，对该部分站网信息的获取耗时费力。

随着水文信息产业不断发展，物联网技术逐渐被应用到现代水文信息监测系统中[11]。建设基于物联网技术的全方位城市水文感知系统，不断充实、完善现有的水文监测体系。借助物联网和通信技术，实现城市水文信息采集智能化。建立集城市降雨、河道、管渠等传统水文要素，以及城市水资源于一体的城市水文监测体系，实时监控监测设备运行管理状态，实现对城市水文信息“更透彻的感知”。

1.2 基于大数据和云计算的城市水文业务平台

截止2021年年底，宁波市市区面积达到3730km2，当基于物联网技术的全方位城市水文感知系统建成后，可以预见会产生海量的数据。若采用人工方法对这些数据进行归类、分析并发出预报，则数据共享程度不高，耗时较长且预报准确性较低。

建设基于大数据和云计算的城市水文业务平台，以实现不同类型、不同来源、不同传输方式、不同通信协议数据的同平台接收、同平台解析、统一数据库存储。对区域水文数据库进行标准化处理，结合城市特点，构建更具科技含量的基于云计算的城市水文模型，实现实时计算并发布预报预警。建立云数据共享平台，加强数据安全控制，实现多终端访问。

1.3 基于移动互联技术的信息发布平台

据统计，截止2021年末，宁波市常住人口为954.4万，城镇化率为78.4%[12]。城市水文服务关系到每个居民的日常生活，保证居民对水文信息获取渠道的通畅很有必要。单一采用旧式的天气预报形式，不仅信息量较少、而且时效性、准确性较低。

建设基于移动互联技术的信息发布平台，借助手机、互联网等应用技术，拓宽水文信息服务渠道，开通各类线上服务平台，提高社会公众参与度。此外，水文部门还可以与互联网公司合作，开发基于位置的实时城市水文信息发布平台，丰富以城市居民需求为导向的服务方式。

2 城市水文社会化服务指标体系

2.1 积水深度指标

根据GB 50014—2021《室外排水设计标准》[13]，城市地面积水设计标准的要求为：“1.居民住宅和工商业建筑物的底层不进水；2.道路中一条车道的积水深度不超过15cm。”当路面积水深度超过15cm时，机动车可能因此熄火而导致道路中断，按照GB 50014—2021的要求，应当保证城镇道路不论宽窄，在内涝防治设计重现期下，至少有一车道能够通行。

宁波市老城区与新城区并存，一些旧式住宅入门台阶的高度在15cm左右，少数的新建住宅台阶的高度能够达到50cm左右。居民住宅一旦进水，势必会对居民家庭财产造成损害，严重危害到居民生活。

从城市交通和居民住宅这两方面分析中不难看出，对宁波市而言，当积水深度到达15cm时就很可能会产生较为严重的后果，对居民的生活产生较大的干扰。

因此，从宁波市的实际出发，考虑不同积水深度对建筑、交通等的影响，结合国家标准、规范积水指标的相关规定，确定宁波市内涝危险性评估等级，拟定出一套适合于宁波市的积水危险性评估标准，见表1。

表1 宁波市积水危险性评估等级

2.2 降雨量指标

一般情况下，常用单位时间内的降雨量来代表降雨强度。根据12小时或24小时内的降雨量对降雨进行等级的划分，分别为小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨，见表2。

表2中所列降雨指标，为气象部门气象预报时所采用的全国统一指标，并未考虑不同地区降水特征，也难以实际应用到城市内涝防治的实践中，因此降水指标的选取，应当根据影响城市运行的积水指标，选择相对应的时段降雨量，从而确定宁波城市水文社会化服务的降雨指标。

根据表1确定的城市积水指标，认为积水最大深度达到0.15m时旧式住宅内开始进水，对地面交通造成一定影响；积水达到0.30m时旧式住宅及排水设计欠缺的建筑室内进水，损坏家具，居民难以正常出行，道路无法正常通车。因此，采用城市水文业务平台分析计算积水深度分别达到0.15m、0.30m时的降雨量，作为预警的降雨阈值，拟定出一套适合于宁波市的降雨危险性评估标准。

3 城市水文社会化服务决策支持体系

3.1 政府决策服务

城市水文社会化服务可为政府在城市防洪排涝、提供决策服务。通过基于物联网技术的全方位城市水文感知系统以及基于大数据和云计算的城市水文业务平台两大技术手段，能够实现在实时降雨、自定义降雨和时间系列降雨等不同降雨条件下自动或人工触发内涝仿真计算引擎，实现内涝仿真计算，提供仿真计算结果的动态展示、图表查询和趋势分析等。获取在当前降雨条件下，预测未来内涝的情况，评估内涝灾害风险情况，使决策人员全面了解和掌握灾情，对不同预案作出评价，并确定经济合理和技术可行的最优方案，为城市防汛减灾决策提供技术支撑。在此基础上，当降雨、淹没水深等涝情信息达到预警阈值时，通过基于移动互联技术的信息发布平台，系统能够实时的通过短信、预警声音及地图闪烁等方式通知工作人员，预警信息经工作人员确认后，通过各种信息发布平台对社区、学校、医院等人口集中区域发布预警信息。

3.2 专业化定制服务

伴随着水务一体化的改革，城市排水防涝相关工作也成为水利部门的职责。城市水文业务平台可为水利、水务部门做好防汛工作提供有利支撑。水利、水务部门可根据基于物联网技术的全方位城市水文感知系统、基于大数据和云计算的城市水文业务平台的成果进行城市内涝预警预报信息的发布，协助地方政府进行内涝应急响应。

城市水文社会化服务也可面向不同部门、单位的提供定制化服务。例如：交通部门查询可能积水的道路，为市民出行提供可靠信息；应急管理部门查询城市积涝位置及积水深度，以合理布置抢险泵站的位置，疏散可能遇险的居民；住建部门可查询城市重要建筑物受淹的风险，以提前采取措施减少受淹损失；教育部门可查询学生在恶劣天气出行风险，以保证学生出行安全；工矿企业提供查询周边积水情况，以合理安排企业生产；施工单位可查询施工工地的积水风险，以提高施工安全性。

3.3 社会公益服务

城市水文社会化服务的社会公益服务主要是通过基于移动互联技术的信息发布平台及未来社区建设，获得包括降雨、城市积水等有关出行交通方面的信息。市民可通过各种信息服务平台实时查询城区的涝情，选择合理、安全的出行线路。

内涝检测系统掌握实时涝情后，能够及时上报预警信息，保证人员的及时疏散。同时系统还可设定预警阈值，当实时监测信息达到预警阈值点，或者根据模型预测的涝情将要发生时，经专业人员确认后，系统可以实现多渠道同时发布预警以及相关决策指令。预警渠道包括通过短信、移动客户端、微信公众号、LED屏、无线预警广播等方式。通过多种渠道发送预警，提高相关人员采取防范措施的及时性。

4 结语

从宁波市的实际情况出发，提出以技术体系为基础，降雨、积水数据为指标，决策支持为导向的城市水文社会化服务体系，可为宁波市城市发展过程中可能出现的水文数据共享程度低、城市洪涝预报、预警准确性较低等问题提供可行的解决措施，有利于优化宁波城市内涝防治工作效果，提高宁波城市建设的科学化和现代化水平。