智慧防汛:城市内涝监测点应该布设在哪些位置?

2026年03月09日 15:42

  城市内涝是智慧防汛的核心挑战之一,其形成与降雨强度、地形地貌、排水系统能力及城市开发模式密切相关。智慧防汛通过实时监测、数据分析和预警响应,构建“感知-研判-处置”的全链条防控体系。城市内涝监测点作为感知层的关键节点,其布设位置直接影响监测数据的代表性、预警的及时性及应急决策的科学性。科学规划监测点需综合考量城市水文特征、排水系统结构及内涝风险分布,形成“重点覆盖+动态调整”的监测网络。

  一、城市内涝监测点布设的核心原则

  城市内涝监测点的布设需遵循“风险导向、系统覆盖、数据可用、经济高效”四大原则。风险导向强调优先覆盖内涝高风险区域,如低洼地带、历史积水点及排水系统薄弱环节;系统覆盖要求监测点形成多层次、多尺度的监测网络,覆盖从城市整体到局部街区的不同空间尺度;数据可用性需确保监测数据能真实反映积水动态,为模型模拟与预警研判提供可靠输入;经济高效则需平衡监测成本与效益,避免资源浪费。

  二、基于地形地貌的监测点布设逻辑

  地形地貌是决定城市内涝分布的基础因素,监测点需结合地形高程、坡度及汇水区特征进行针对性布设。

  低洼地带与下凹式立交:低洼地带是地表径流自然汇聚的区域,易形成持续性积水。下凹式立交因地势低于周边道路,排水不畅时易成为内涝“重灾区”。此类区域需布设液位传感器与视频监控设备,实时监测积水深度与变化趋势。液位传感器可捕捉毫米级水位变化,视频监控则能直观反映积水范围与道路通行状况,为交通管制提供依据。

  河道与排水渠沿线:河道与排水渠是城市排水的主要通道,其水位变化直接影响内涝风险。在河道狭窄段、弯道及支流汇入口布设水位监测站,可实时掌握排水通道的过流能力。当河道水位接近警戒值时,系统自动触发预警,提示管理部门提前开启闸门或启动临时排水设备,避免河水倒灌引发内涝。

  山前平原与冲沟区域:山前平原受山地径流影响,易因短时强降雨引发山洪与内涝叠加灾害。冲沟作为地表径流的主要路径,其排水能力直接影响周边区域安全。在冲沟出口及山前平原低洼处布设雨量计与液位传感器,可监测降雨量与径流深度,结合地形数据模拟洪水演进过程,为山洪预警与人员疏散提供支持。

  三、基于排水系统的监测点布设策略

  排水系统是城市防涝的核心设施,其运行状态直接影响内涝风险。监测点需覆盖排水管网、泵站及调蓄设施等关键环节。

  排水管网关键节点:排水管网的检查井、管道交汇处及管径变化段是水流阻力与流速突变区域,易因堵塞或过载引发积水。在管网关键节点布设流量计与液位传感器,可实时监测管道流量与水位变化。当流量超过设计标准或水位持续上升时,系统自动标记为高风险管段,提示运维人员清理堵塞或调整排水调度。

  泵站与调蓄设施:泵站是提升排水能力的核心设备,其启停状态直接影响管网排水效率。在泵站进水口与出水口布设流量计与液位传感器,可监测泵站运行负荷与排水效果。调蓄设施(如调蓄池、雨水花园)通过临时存储雨水缓解排水压力,在其进出口布设液位传感器,可掌握调蓄空间使用情况,为排水调度提供决策依据。

  排水口与排放口:排水口是排水管网与受纳水体(如河道、湖泊)的连接点,其排水能力受水体水位影响。在排水口布设流量计与水位监测站,可监测排水流量与受纳水体水位,评估排水口倒灌风险。当受纳水体水位高于排水口标高时,系统自动关闭排水口闸门,防止河水倒灌引发内涝。

  四、基于土地利用的监测点布设重点

  土地利用类型影响地表径流系数与产流强度,监测点需结合城市功能分区进行差异化布设。

  高密度建成区:高密度建成区(如商业中心、居住区)因不透水面积占比高,产流速度快,易形成短时强积水。在此类区域布设雨量计与液位传感器,可监测降雨量与积水深度,结合建筑密度与道路布局分析内涝风险。对于地下空间(如地铁站、地下车库),需在出入口布设液位传感器,实时监测倒灌风险,联动闸门系统自动关闭入口。

  交通枢纽与主干道:交通枢纽(如火车站、机场)与主干道是城市运行的生命线,内涝可能导致交通瘫痪与经济损失。在交通枢纽周边及主干道低洼处布设液位传感器与视频监控,可实时监测积水对交通的影响。当积水深度超过车辆安全通行标准时,系统自动推送预警信息至交通管理部门,联动交通信号灯调整车流方向,避免车辆滞留。

  绿地与透水区域:绿地与透水区域(如公园、透水铺装道路)通过下渗减少地表径流,是城市防涝的“海绵体”。在此类区域布设土壤湿度传感器与地下水位监测站,可评估其调蓄能力与下渗效率。当土壤湿度接近饱和或地下水位上升时,系统提示减少绿地灌溉,避免因人为活动降低其防涝功能。

  五、基于历史内涝数据的监测点优化

  历史内涝数据是识别内涝风险区域的重要依据,监测点需结合历史积水点分布进行动态调整。

  历史积水点复核:通过分析历史内涝事件的空间分布,识别高频积水区域与成因(如排水管网堵塞、河道行洪能力不足)。在历史积水点周边加密布设监测点,形成“重点监测区”,实时掌握其积水动态。对于因临时因素(如施工占道)导致的积水点,监测点可随风险消除进行迁移,避免资源浪费。

  内涝风险图迭代:结合地形、排水系统与土地利用数据,绘制城市内涝风险图,明确不同区域的内涝等级与发生概率。根据风险图调整监测点密度,高风险区域布设高精度监测设备(如雷达液位计),低风险区域采用低成本设备(如超声波液位计),实现监测资源的精准配置。

  模型验证与反馈:将监测数据输入城市内涝模型,验证模型对积水深度、范围及持续时间的模拟精度。通过模型与实测数据的对比,优化模型参数(如径流系数、管网糙率),提升预警研判的准确性。同时,根据模型模拟结果调整监测点位置,填补监测盲区,形成“监测-模型-优化”的闭环管理。

  六、监测点布设的技术协同与数据融合

  城市内涝监测需整合多类技术手段,实现“空-天-地”一体化监测与数据融合。

  遥感与地面监测协同:利用卫星遥感与无人机航拍技术,获取大范围地表积水分布信息,识别内涝宏观格局。地面监测点则提供高精度、高频次的积水深度与变化数据,两者协同可实现“宏观定位+微观验证”的监测效果。

  物联网与大数据融合:通过物联网技术实现监测设备的互联互通,构建城市内涝监测“一张网”。大数据平台对多源监测数据进行清洗、存储与分析,挖掘内涝时空演变规律,为预警模型提供数据支撑。

  多部门数据共享:整合气象、水利、交通等部门的数据资源,实现降雨预报、河道水位、交通管制等信息的共享。例如,气象部门提供未来降雨预测,水利部门提供河道行洪能力数据,交通部门提供道路通行信息,各部门协同提升内涝预警的全面性与时效性。

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