城市内涝防汛抢险排水系统协同调度研究

引言

城市内涝已成为全球范围内日益严重的城市灾害，给生态环境和居民生活造成重大影响。随着城市化进程的加快，传统排水系统面临着更大的挑战，迫切需要优化防汛抢险排水系统的响应能力。本文旨在为城市内涝的有效应对提供新的思路与方案。

一、城市内涝及其成因分析

1 内涝的成因

1.1 自然因素引起的内涝

自然因素主要是指天气、地形、水文等自然条件对内涝的影响。例如，强降雨是导致城市内涝的最主要原因之一。在降雨量达到一定强度且持续时间较长时，城市的排水系统往往无法及时排出积水，导致内涝的发生。此外，地形的特点，如平坦或洼地，常常会使得城市在短时间内积聚大量水分。气候变化也加剧了极端天气事件的发生频率，使得内涝问题更加严重。

1.2 人为因素引起的内涝

人为因素则主要包括城市化进程中的不合理规划和建设，如面积过大的硬化地面、排水系统设计不合理以及城市生态空间的破坏等。随着城市的快速发展，许多绿地和湿地被大规模开发，减少了雨水的自然渗透与调蓄能力，排水系统的负担相应增加。此外，排水设施的维护不足、管理不善，也会导致排水系统在内涝事件中的失效，进一步加剧城市内涝的发生。

2 影响内涝的主要因素

气候变化是导致城市内涝加剧的重要因素之一。全球变暖带来了极端天气事件的频率和强度增加，如强降雨、暴风骤雨等，从而使城市在短时间内面临巨量的降水压力。尤其是在降水强度超出城市排水系统承受能力的情况下，内涝现象频繁发生。此外，气候变化还可能导致长期干旱与随后的强降雨形成鲜明对比，进一步加重城市水文循环的不稳定性。

地形地势的变化对城市内涝的发生与发展起着重要作用。城市所处的地理位置、坡度、以及土壤类型等都能够影响雨水的排泄与渗透。例如，在平坦或低洼地区，雨水难以迅速排走，易造成积水，形成内涝。相反，在陡峭的地形上，雨水可以快速向下流动，可能造成洪水。因此，地形的适应性和水文特性在内涝的发生中起着关键作用。

二、防汛抢险排水系统构成及机制

1 排水系统的组成部分

1.1 管网系统

管网系统是排水系统的核心组成部分，通常由各种管道、排水沟和井盖等构成。管网系统的设计与功能直接关系到雨水的有效排放。一方面，管道的直径、材质和铺设斜度等都需要科学设计，以确保雨水可以迅速流入排水系统。另一方面，排水沟与井盖的设置应当合理，保障雨水的快速汇集。管网系统的畅通与否，将直接影响到城市在暴雨期间的积水情况。

1.2 泵站与排水设施

泵站在排水系统中同样占据着重要位置，特别是在地势较低的区域。其主要功能是提升和输送雨水，将积水从低洼处抽排至水体或更高的排水系统中。有效的泵站设计不仅要满足排水能力，还需考虑设备的耐用性和能耗问题。此外，排水设施如溢流口、截流闸等也起着重要的作用，能够及时调节水位，防止内涝的发生。

1.3 雨水收集与利用系统

雨水收集与利用系统是现代城市排水系统中逐渐受到重视的组成部分。通过设置雨水收集池、蓄水槽等设施，可以对降水进行收集与再利用，这不仅减轻了排水系统的压力，还可将收集到的雨水用于灌溉、清洁等非饮用用途。这样一来，既提高了水资源的利用效率，又缓解了城市内涝的问题。

2 排水系统的工作机制

2.1 日常排水与应急排水

日常排水是确保城市在小雨或正常降水情况下，能够迅速、顺畅地将雨水排出，防止积水现象的发生。日常工作中，排水系统通过合理设计的管网，将雨水从道路、建筑和其他地面迅速汇集到排放口。然而，在面对强降雨或极端天气事件时，常规的日常排水可能无法满足需求，此时应急排水则显得尤为重要。应急排水系统通常配备强力泵站和快速响应措施，以快速提升流量，防止积水影响交通和居民生活。

2.2 管网监测与数据采集

高效的排水系统还依赖于实时的管网监测与数据采集。通过在排水系统内安装传感器和监测设备，可以实时获取水位、流量和雨量等数据。这些数据不仅能够指导日常排水的管理，还可以对可能出现的内涝风险进行预警。利用数据分析技术，城市管理者能够在暴雨来临之前采取提前措施，如开启泵站、疏通堵塞的管道等，确保排水系统在关键时刻发挥最大效能。

三、协同调度的研究方法

1 协同调度的概念与原则

协同调度是指在资源管理和任务分配中，通过各个参与方之间的有效沟通和协作，以实现资源的最优配置和任务的高效完成。其核心在于跨部门、跨专业的协同，让不同的力量能够在同一目标下联合行动。协同调度的基本原则包括实时性、灵活性和协调性。实时性要求调度系统能够快速回应动态变化，以便及时调整计划；灵活性则强调在面对不可预见的情况时，能够快速适应和调整资源；协调性确保各参与方能够在调度过程中保持良好的沟通与合作，从而最大限度地提高工作效率。

2 信息技术在协同调度中的应用

信息技术的快速发展为协同调度提供了强有力的技术支持。通过信息技术，参与方可以实时共享信息，实现信息的透明和可视化，从而提高协同效率。比如，采用云计算技术可以使各单位的数据存储和分析更为集中，而移动互联网则使得调度指令能够及时下达到各相关方。此外，大数据分析技术也能够帮助决策者从海量的历史数据中提取有效信息，进行科学的决策和预测，进而优化调度过程。信息技术的应用不仅提升了调度的效率，还增强了应对突发情况的能力。

3 调度流程的优化策略

优化调度流程是提高协同调度效果的关键策略之一。首先，要通过流程重组来简化调度环节，通过消除冗余的步骤来提高响应速度。其次，应用决策支持系统可以为调度人员提供智能推荐，帮助他们在复杂情况下做出更合理的选择。再者，建立反馈机制，让各参调单位能够及时反馈执行中的问题，从而为后续的调度决策提供参考。此外，加强培训与演练，使参与方更加熟悉调度流程，提高应对突发情况的能力。通过这些优化策略，可以构建一个高效、灵活的协同调度体系，最大化资源的利用效率，推动各项工作的顺利进行。

四、总结

通过对城市内涝及防汛抢险排水系统的深入分析，本文提出了协同调度的研究方法，强调信息技术在提升排水系统响应能力中的重要作用。优化调度流程不仅能有效减少内涝发生的频率，还能显著缩短排水系统的响应时间，增强城市对内涝灾害的抗击能力，为今后的城市防洪防涝工作提供了宝贵的参考和经验。

参考文献；

[1]王东文.“ 小雨大灾” 城市内涝治理及防范措施建议[J].城市建设理论研究(电子版),2024,(31):183-185.

[2]赵秉娣,王思远,徐行.紧绷“ 防汛弦” 筑牢“ 安全坝” [N].吴忠日报,2024-08-15(004).

[3]车欣驰.河南省省政府城市内涝应急管理研究[D].大连海事大学,2024.