根據河南省水利廳官網信息,7月18日8時至21日02:00分,河南省部分地區普降暴雨、特大暴雨,最大點雨量滎陽環翠峪雨量站854mm,尖崗818mm,寺溝756mm,重現期均超5000年一遇。據氣象預測,河南省強降雨過程仍將持續。
按照《河南省水利廳水旱災害防御應急預案》有關規定,河南省水利廳決定于7月21日02時30分起,將水旱災害防御Ⅱ級應急響應提升為I級應急響應。
這是河南省水利廳水旱災害防御應急響應的最高等級。只有出現以下情況之一者,才能啟動I級響應:主要防洪河道重要河段出現超標準洪水;主要防洪河道重要河段堤防發生決口;需要啟用蓄滯洪區;大型水庫發生重大險情或位置重要的中小型水庫發生垮壩;干旱等級為特大干旱。
不過,相較于“啟動I級應急響應”的說法,“重現期均超5000年一遇”的說法更是讓人印象深刻,也更為廣泛傳播。但這是怎么測算出來的?
從事市政規劃設計的工程師趙鵬城向第一財經記者解釋稱,“重現期超5000年一遇”可以理解為在有降雨記錄以來,出現的歷史最大降雨。在水文統計中,重現期即在一定年代的雨量記錄資料統計期間內,大于或等于某暴雨強度的降雨出現一次的平均間隔時間,一般以年表示。
“ ‘重現期’和‘千年一遇’的表述一致,都是概率學上的提法,后者具體指同規模的降雨量每年有千分之一的概率發生,而非絕對數值意義上的一千年有且只發生一次。在現實中,該強度暴雨或許千年出現多次,又或許不會出現。”中國城市規劃設計研究院生態市政院副院長呂紅亮在接受第一財經記者采訪時表示。
呂紅亮說,從建模原理來看,暴雨和雨水徑流計算模型運用了統計學三大相關系數之皮爾森(pearson)相關系數,即通過有限的統計數據去推算一個年份發生某種強度的洪水概率。
“換言之,是通過統計數據加趨勢外推。由于大多數城市從上世紀50年代中期才開始有統計數據,數據存量不足以涵蓋百年乃至千年,也難以剔除偶然項,故而選取了模型推理的方式,這樣才具有可行性。”呂紅亮稱。
由于數據樣本不足,將概率學運用于水文水利行業,不僅見于暴雨和雨水徑流計算工作上,還見于許多水利工程。一名水利行業從業人員告訴第一財經記者,在做工程項目時,很難找到300年以上的水文數據。
具體到暴雨和雨水徑流計算方式,第一財經記者從某國家重點實驗室的一名工程師處了解到,目前,中國城市普遍采用《室外排水設計規范》的暴雨強度按式,并將其作為判斷城市降雨規律的主要依據和指導城市排水防澇系統規劃建設的基礎。
《室外排水設計規范》中的暴雨強度按式
該工程師運用上述按式對第一財經記者推演了此次鄭州的強降雨,“本次降雨按3天算,t=3天,降雨強度972.8L/hm.s(升/每秒每公頃),根據公式反算出降雨重現期P=5000。而不同的地區因為蓄洪、行洪、排洪條件不同,有一個降雨強度和洪水等級(以重現期表示)的對應關系,忽略這個關系不計,暫且認為降雨重現期P=5000對應洪水頻率是5000年一遇。這就是媒體上說‘洪水5000年一遇’的由來。不過以上數據僅為舉例,以972.8L/hm.s作為降雨強度并非與實際雨量完全匹配。”
這里提到的“降雨重現期”,既是近年來學界研究的重點,也是業界正在不斷完善的地方。“暴雨強度按式雖然一直在使用,但是各地的指標參數大都有所不同。近年來,在海綿城市建設的推動下,各地的暴雨強度公式在參數上逐漸呈差異化態勢。” 呂紅亮說。
根據中國氣象局消息,早于2014年,中國氣象局、住建部就曾聯合發布《城市暴雨強度公式編制和設計暴雨雨型確定技術導則》,要求做好暴雨強度公式修訂工作。截至2015年5月,全國102個城市暴雨強度公式修訂完成。
除了通過引入暴雨和雨水徑流計算模式來設計、規劃、管理城市雨水排水系統,以減少內澇之外,根據住建部2014年印發的《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建(試行)》,在海綿城市的建設中,還有一個控制徑流峰值的重要指標:年徑流總量控制率。
對于“年徑流總量控制率”這個概念,趙鵬城解釋稱,這個指標指的是,根據當地城市30~50年的降雨量,按照從小到大所排列的序列,依據《指南》對應的控制率要求,得到應對該要求的設計降雨量。
“百年一遇、千年一遇的降雨,已遠遠超過該指標的受納范圍。以深圳市為例,70%的年徑流總量控制率所對應的日降雨量是31.3毫米,但是鄭州此次暴雨一個小時降雨量最高達到201.9毫米,這完全不是一個量級的。”他說。
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