夏军院士:应对洪灾亟须改进治水思绪

2020-08-10 08:16:57

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6月以来,我国南方地域暴雨集中,部门地域洪涝灾害严重。目前,长江干流监利以下河段及洞庭湖、鄱阳湖和太湖水位仍处于超警状态。

在大坝等水利设施建设成绩斐然,遥感、AI等预告预防技能突飞猛进的今天,为何照旧灾害频仍、丧失惨重?为此,本报采访了中科院院士、武汉大学水宁静研究院院长夏军。

《中国科学报》:时至本日,我们为什么照旧洪灾不停、丧失巨大?

夏军:防洪减灾一直是流域管理和水宁静的一个紧张方面。由于洪水产生的机理庞大且具有很大不确定性,迄今为止,人类只能抵御一定命量级的洪水。当前地球体系演变面临高强度人类活动和全球天气变化的剧烈影响,极度天气事件和水文事件频发、大洪水产生的概率越来越大。另一方面,随着生齿和社会经济的发展,一旦产生大洪水,面临的洪灾丧失也越来越大。

多年来,我国的治水方略一直是工程措施与非工程措施并举。1998年长江全流域特大洪水之后,开始了大江大河治理、病险水库除险加固、重点都会防洪工程建设、行蓄洪区宁静建设等事情,修建了三峡水库等一批控制性水利工程,使大江大河的防洪能力得到很大提高。同时,应用先进的水文信息技能和水文模子,建设了一批洪水预告预警体系,在防洪调理等方面发挥了紧张作用。

总体来看,我国每年中小河流照旧洪水频仍、灾害不停。我们要提高警惕、举行体系性防御,同时也要面临不停变化的情况,实时总结经验教训,采取顺应性应对措施与计谋,尽可能减少大洪水造成的丧失。

《中国科学报》:本年长江流域水情和往年相比有何差别?

夏军:最近我和长江科学研究院教授陈进研讨时,提出一个问题:本年长江中下游出现高水位,可能缘故原由之一是长江岸线两侧的洲滩不可洪造成的,已往荆江宁静泄洪量可以到达56700立方米每秒,现在汉口流量才55000立方米每秒,水位就到达28.66米, 圩堤、子堤不可洪,就会造发展江槽蓄能力降落。固然,这只是问题的一个方面,如那边置惩罚好发展和掩护的关系,如何做到人水调和,简直是长期以来摆在我们眼前的一个难题,需要站在流域综合治理,体系治理角度熟悉。

本年长江中下游梅雨期较往年早,且梅雨量偏大,影响范围广,在长时间暴雨影响下,清江、乌江、洞庭湖水系和鄱阳湖水系全面涨水,长江干流多站超警戒水位。6月1日至7月7日,长江中下游地域出现了6次强降雨历程,长江流域平均降水量346.9毫米,为1961年以来同期第二位,凌驾1998年同期数据。目前梅雨期仍未竣事,七月下旬到八月上旬将是长江中下游抗洪最要害的时期。

《中国科学报》:我们应从什么地方着手解决“都会看海”、农村受灾的问题?

夏军:长江流域无论上游重庆、照旧中游的武汉等都会,本年都洪涝灾害严重。当前我国频发的都会洪涝、“都会看海”问题是由天气变化、下垫面改变、雨洪管理等多因素配互助用所造成。全球变暖导致极度降水事件明显增多,局部地域暴雨强度和频率明显增长;雨洪管理存在排水除涝尺度总体偏低、管理能力单薄、排水管网堵塞严重等问题;都会门路和修建物密度增长,使不透水面积比例增长,导致汇流较快,这些也是导致洪涝灾害频发的另一个缘故原由。别的,都会建设历程中侵占自然河湖及滩地,导致蓄滞洪等能力降低,也是引起“都会看海”的缘故原由之一。

生齿高度聚集、经济高度发达的都会化面临的洪水患害和影响会越发严肃,风险也会更高。因此,确迫切需要改进治水思绪,寻求基于自然的解决要领,探索将传统工程措施与“蓄—滞—渗”的绿色基础设施和科学的江湖调控联合起来的“灰—绿—蓝”统筹的体系治水新思绪。

从水文学角度来看,解决都会内涝问题,要尽可能消除都会化建渗量、塘堰雨水滞蓄量、河湖和湿地调蓄量尽可能恢复到自然状态。别的,还需要客观评估都会基础设施可以或许抗御洪涝灾害的能力,包括全方位监测与监控体系;雨污分流、河湖联通、修复湿地、恢复洼地、建设源头LID(低影响开发理念),建设分散性大型蓄水深隧、多用洼地等工程措施;暴雨内涝预警预告,科学调理与管理,建设后评估与跟踪体系等非工程措施;绿色都会的发展体制建设与制度创新等。

以武汉市为例,2016年产生严重内涝,其缘故原由不仅与城区降大暴雨有关(7天降雨量占整年44%的雨量),也与长江和汉江的外江水位高、外排能力不敷有关。今后,武汉市加大了排洪能力改造,其中心城区排涝能力大大提升。本年入梅以来,武汉市中心城区内涝情况明显改善。

在我国宽大农村地域,仍面临水利基础设施建设单薄的问题。水利病险工程多、排涝设施不达标等短板使洪灾风险加大。别的,多数农村地域是水利信息化建设的盲区,迫切需要提高洪水监测预警能力、水利工程河湖监控能力,通过智慧水利建设,全面提升农村地域的洪水监测预警、防洪调理管理的信息化水平。

《中国科学报》:您曾提出“都会水体系5.0版本”,我们应怎样理解这一水治理理念?

夏军:传统的都会水循环体系,更多存眷以自来水厂—污水处置惩罚厂为焦点的“供—用—耗—排”体系。目前担任住建部海绵都会建设技能引导专家委员会主任的任南琪院士,称其为“都会水循环体系2.0版本”。随后,任南琪院士提出“自来水厂—>污水处置惩罚厂—>都会水体与湿地”为焦点的“绿色+灰色”海绵都会理念的“都会水循环体系3.0”,并发展提出了“都会水循环体系4.0版本”,极大发展了海绵都会建设的“LID+水循环”熟悉。

比年来,对水资源管理,越来越多的人从水体系角度出发,研究社会—水文—生态之间的接洽,将自然科学与社会科学相融合以研究当前水问题是国际地球体系水科学发展前沿。随着我国海绵都会建设的实行,一些问题也渐渐显现。好比针对海绵都会的水循环调控研究,多为单一尺度的都会水循环管理研究,而较少对多尺度水循环历程举行同一调控研究。在此基础上,我和团队提出“都会水循环体系再熟悉与改进的5.0版本”(简称都会水体系5.0)框架,认为都会水循环应包括“降雨—蒸散发—调蓄—径流”都会自然水循环和“供—用—耗—排”接洽都会人工侧支水循环。海绵体从传统的LID小海绵,都会管网给排水的中海绵,一直到都会江河湖库的大海绵形成相互接洽的都会水体系。简朴说,都会水体系5.0夸大都会低情况影响开发(LID)的计谋,要与都会给排水、治污和生态修复的都会绿色发展联合,要与都会接洽的江河湖库的中等级别“海绵”以及都会互动的大江大河的“大海绵”功效相联合,接纳体系思维、体系治理与都会经济社会可连续发展联合,增长都会应对全球变化和灾害影响的弹性,促进都会高质量的经济社会绿色发展。

《中国科学报》:像武汉、上海、北京如许的都会,预计什么时候能到达“都会水体系5.0”的目标。

夏军:针对当前我都城会化迅猛发展以及面临的突出水问题,我们正在不停研究和完善都会水体系5.0相干的框架,并逐步开始长江大掩护都会群绿色发展的实践。针对都会内涝、黒臭水体治理、水生态修复及绿色发展需求等,我们研发了都会水循环时变增益非线性产汇流V1.0模子(TVGM-Urban V1.0)及纳入多尺度水循环耦合的都会水体系5.0模拟平台,我们称之为“都会模拟器”,即都会庞大体系的综合研究与体系治理。希望通过研发的都会模拟器平台,不仅可以或许模拟包括都会化的水循环以及洪涝历程、面源等污染物质迁移转化历程,而且可以或许模拟包括都会门路、管网建设、绿地建设、河湖生态掩护和住民社区LID建设以及都会水体系管控多个方面,这也是未来都会建设亟待以及解决的要害技能和紧张的科学管理的基础与国度重大需求。目前我们研发的都会模拟器V1.0模子已经在武汉、重庆、深圳等都会开展应用。

《中国科学报》:在都会水体系5.0建设方面,我们应做些什么?

夏军:都会水体系5.0涉及土木水利、情况、生态、经济、社会等多个领域,开展都会水体系5.0的建设需存眷以下几个方面。

一是应用先进技能。通过利用RS等监控、大数据、人工智能等新的理论与要领,发展智慧都会水体系规划与管理新的技能,提升都会内涝防治、情况治理、生态修复和社会福利等生态服务价值和应对灾害灾难风险的预警与管理、决议功效。二是多学科的交织互助,尤其都会社会学、经济学、监测监控接洽的智慧管理的大数据、人工智能AI综合等。增强差别学科之间的交织及协同攻关,开展自然科学与社会科学的综合集成研究。三是增强多部门的协同互助。建立跨部门的协同事情机制,配合推进都会水问题体系治理,提升水问题治理能力。

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