咸陽智慧氣象服務海綿城市建設探討

周德宏，王 薇，劉 艷，劉 帆，牛樂田

(咸陽市氣象局，陜西 咸陽 712000)

1 引言

隨著大西安戰(zhàn)略的實施，西咸新區(qū)的政治、經濟、文化發(fā)展推動了城市化進展，城市規(guī)模不斷擴大，人口迅速膨脹，氣候變化對城市的影響日益顯現出來。城市作為人類的群居地，構建綠色、生態(tài)、安全可持續(xù)的生產生活環(huán)境是構建和諧社會、促進城市化進程的關鍵所在。

建設自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市，是國家城鎮(zhèn)化發(fā)展和生態(tài)文明建設的重大戰(zhàn)略。海綿城市建設是落實生態(tài)文明建設的重要舉措，是實現修復城市水生態(tài)、改善城市水環(huán)境、提高城市水安全等多重目標的有效手段。海綿城市的建設目標即是希望城市能夠像海綿一樣，在適應環(huán)境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用，能夠提升城市生態(tài)系統功能和減少城市洪澇災害的發(fā)生[1]。

2015年4月，國家擇優(yōu)選取了30個海綿城市建設試點城市，重點是要解決城市建設中的水環(huán)境、水生態(tài)和內澇問題。西咸新區(qū)灃西新城作為全國首批海綿城市建設試點城市，以雨水綜合利用為重點，通過實施濕地海綿修復、生態(tài)海綿保育、城市海綿建設，取得了很好的試點經驗與成效。由于氣象服務海綿城市研究深度尚淺，實踐較少，因此本文結合西咸新區(qū)氣候特點和咸陽智慧氣象平臺應用，探討了咸陽智慧氣象服務西咸新區(qū)海綿城市(簡稱海綿城市)建設中的幾點思路。

2 西咸新區(qū)海綿城市建設情況及其對氣象服務的需求

2.1 西咸新區(qū)海綿城市氣候特點

西咸新區(qū)海綿城市位于秦嶺以北，渭塬以南，渭河和灃河兩河之畔，地處陜西關中平原腹地，具備得天獨厚的生態(tài)環(huán)境和優(yōu)良的區(qū)位價值。屬于暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明，夏季高溫多雨，冬季較冷干旱，年平均氣溫9.2～13.6 ℃，年平均降水量在504.1～589.4 mm，降水量小于蒸發(fā)量。每年的5月～10月是降水的集中時段，占全年降水7成以上，也是暴雨洪澇、高溫干旱等災害的高發(fā)時段。由于地勢過于平坦，加之降水不均，易出現旱季缺水雨季積澇。

2.2 西咸新區(qū)海綿城市建設現狀和目標

西咸新區(qū)灃西新城總體規(guī)劃面積143 km2，以“建設世界一流新城”為目標，引領規(guī)劃，注重城市設計，對中心城區(qū)44 km2進行核心區(qū)建設，擬建設“組團布局、大開大合”的現代田園城市。作為全國海綿城市建設試點，西咸新區(qū)灃西新城在創(chuàng)新城市發(fā)展方式的進程中，推廣低影響開發(fā)模式，開展雨水綜合利用，建設多層次的具有吸水、蓄水、凈水和釋水功能的海綿體，提高城市防洪排澇減災能力，改善城市生態(tài)環(huán)境，緩解城市水資源壓力，倡導生態(tài)文明，為建設美麗中國做出積極貢獻。

西咸新區(qū)海綿城市建設主要由政府部門推動，引進公司合伙模式(PPP)，構建信息化平臺，通過拓寬海綿城市建設的途徑和園林綠化的途徑等，在生態(tài)文明建設與新型城鎮(zhèn)化道路深度融合上進行了有益的探索和實踐。目前西咸新區(qū)海綿城市建設的途徑有：生態(tài)屋頂、雨水花園、立式雨水蓖子、收水口截污框、景觀綠地等[2]。

2.3 海綿城市建設對氣象服務的需求

西咸新區(qū)海綿城市對氣象服務的需求主要表現為幾個方面：以精準監(jiān)測為基礎，加密完善氣象觀測網絡，用數據輔助海綿城市建設，及時、準確地為海綿城市的建設項目提供有效的數據參考；以降水預報為重點，實現氣象預報預測的精細化，災害性天氣的預測和預警，最大限度幫助海綿城市項目蓄水、排水；構建城市內澇預報預警模型，建立海綿城市氣象保障服務平臺；以氣象信息為核心，開啟“智慧氣象+海綿城市”新模式，通過氣象大數據的綜合應用分析、移動互聯等現代信息技術為海綿城市建設提供技術支撐。

3 咸陽智慧氣象發(fā)展現狀及前景分析

智慧氣象具有無處不在、充分共享、高度協同、全面融合、安全可控等主要特征。發(fā)展智慧氣象是現階段全面推進氣象現代化的重要內容和重要標志[3]。

咸陽智慧氣象智能監(jiān)測模塊是基于咸陽精細化地理信息系統的基礎上，實現全市自動站、區(qū)域站、土壤水分站、農業(yè)小氣候站實時監(jiān)測信息的顯示，以及最新衛(wèi)星云圖，雷達回波顯示，并對網絡和設備運行狀況實施監(jiān)控；精細化預報模塊已實現市區(qū)各街辦和縣區(qū)各鎮(zhèn)辦未來三天精細化預報顯示；預警信息模塊通過后臺發(fā)布和撤銷預警，實現實況預警信息、預警區(qū)域和防范措施的展示[4]。

4 咸陽智慧氣象服務海綿城市建設的思路

4.1 加強氣象災害監(jiān)測能力

目前，西咸新區(qū)灃西新城內已有5個的自動氣象監(jiān)測站，可為海綿城市建設提供實時氣象數據。但就灃西新城而言，其氣象監(jiān)測站點密度與海綿城市建設不相適應，精細化監(jiān)測有待提高，因此，科學合理地增加灃西新城內的自動氣象監(jiān)測站點的密度，在海綿城市示范區(qū)、周邊區(qū)域以及城區(qū)敏感點新建自動氣象監(jiān)測站，用數據輔助海綿城市建設，及時、準確地為海綿城市的建設項目提供有效的數據參考；通過與其他部門共享，以便為海綿城市建設、運行和效果評估提供氣象數據指導[5]。

4.2 建立精細化預報和預警體系

咸陽智慧氣象為海綿城市建設可提供的精細化(包括氣溫、風矢量、相對濕度和降水量等要素)的高分辨率降尺度格點預報產品，在時間和空間上實現全覆蓋、無縫隙的智能化預報預警服務，并在2017年開展了定時、定量、定區(qū)域的天氣預報服務，社會服務效益顯著提高。在時間尺度上可以實現逐1 h的精細化預報的顯示和發(fā)布，空間上實現3 km×3 km的預報推送和發(fā)布。

在夏季高溫、雷電、大風、暴雨、霧霾和冬季低溫冰凍等關鍵性天氣來臨前，加強監(jiān)測、分析和預警，發(fā)布預報預警信息。利用高分辨率降尺度格點預報數據分析雨情，開展城市內澇災害綜合分析評估[6]，及時發(fā)布強降水預報和城市內澇風險預警信息，為海綿城市建設提供更加精準高效的氣象保障服務。

4.3 充分發(fā)揮氣象資料的應用

咸陽智慧氣象可以查詢、存儲常規(guī)氣象資料，但如何將這些資料用于海綿城市建設中，充分發(fā)揮其潛在作用還需做進一步評估。

西咸新區(qū)內大部分自動監(jiān)測站僅有固定的氣象要素觀測(氣溫和降水)，但是海綿城市建設對雨水的收集利用更為關注，因此，及時增加風向、風速、蒸發(fā)等氣象要素的監(jiān)測就尤為重要。實時調取氣溫、降水、風速、相對濕度等氣象要素的實況值、極值、累計值、距平值等，也可以根據海綿城市建設對氣象資料的需求，對氣象資料的存儲、管理和分類進行調整，比如將氣象上的逐日降水量調整為降雨場次統計，對海綿城市年徑流總量控制率和設計降雨量提供氣象數據參考[7]。

4.4 加強多部門共享和聯動

咸陽智慧氣象是通過建立咸陽市氣象共享數據庫和智慧氣象大數據云信息平臺，依托咸陽市地理信息系統，搭建咸陽智慧氣象板塊，實現氣象綜合監(jiān)測信息和多部門信息的實時共享，預報預警信息和災害性天氣預警信息的推送與發(fā)布。

通過建立具有防災減災決策支持系統的平臺，共享氣象數據和預報預警信息，可實現灃西新城已有信息與氣象信息的疊加顯示，主動提醒相關部門和人員，使用戶和各級領導對天氣演變的趨勢能及時了解和跟蹤，服務效果更好。

5 結語

海綿城市建設過程中需要多部門、多方面的共同協作，無論是在城市規(guī)劃中還是工程設計施工中均需要氣象支持。氣象部門需要在實踐中不斷探討如何將智慧氣象關鍵技術和創(chuàng)新思路融入到海綿城市建設中，做好自動氣象監(jiān)測和智能報警，開展精細化預報和風險預警，把氣象資料整理和分類用于剛性控制指標中，推進多部門信息共享和聯動，強化部門協同創(chuàng)新，為海綿城市提供氣象服務技術、理論、產品等支持。