今年以來(lái)，國內從南到北、自東向西的異常洪澇災害奪去了許多同胞的性命、造成巨大的財產(chǎn)損失，我們搞水利這一行的，無(wú)不感到痛心和難過(guò)。大江大河洪水泛濫、堤防決口，山洪暴發(fā)，城市洪澇，形勢很?chē)谰?；受季風(fēng)和熱帶氣旋的作用以及太平洋副高脊線(xiàn)北移復南下的影響，我國的暴雨季節變化大體如下：4-5兩廣、6江浙、7江8河9回頭，自現在（出梅后）起臺風(fēng)要唱主角了，所以洪澇形勢還沒(méi)有完。以下談幾點(diǎn)看法供參考、以及匯報我的一些工作，請各位先進(jìn)指教：
1、洪澇災害的原因不外以下三點(diǎn)：1）強降雨；2）水土流失（山區）或下墊面過(guò)度硬化（城市）；3）行洪道上違規建設。第三點(diǎn)很重要，可是行洪道上違規建設的現象比比皆是：堵、填、圍、建。
2、城市水道、湖區、濕地是天然的洪水調蓄區，也是城市最大、最重要的海綿體，司職蓄水、分洪調水、補充地下水、旱時(shí)補充供水以及改善城市水體質(zhì)量等功能，往往是城市最低洼地帶；它是維系城市水文平衡的天然載體。通俗一點(diǎn)說(shuō)，那是老天爺走的路、休息的地方，你把它侵占了，遲早是要受到懲罰的；老天爺一生氣，把你沖的精光、淹得喘不過(guò)氣來(lái)！
人定勝天表達一種氣概尚可，但是實(shí)際上做不到的，對大自然要有敬畏之心，要尊重科學(xué)、要按科學(xué)規律辦事。譬如，武漢南湖原是蓄水、滯水之用，現在都被填平、蓋上商品房，成為小區；全國類(lèi)似武漢南湖例子實(shí)在太多。這是城市洪澇現狀的問(wèn)題所在。
3、頂層設計很重要，頂層設計也是基礎規劃。從技術(shù)層面來(lái)說(shuō)，我認為主要問(wèn)題出在規劃上面，規劃的失誤是最大的失誤。海綿城市建設是針對中國城市洪澇現狀（大部分城市無(wú)雨就旱、遇雨就堵、大雨就澇、暴雨就淹，有雨無(wú)雨水都臟）提出來(lái)的，不是LID所能解決的（上世紀九十年代我在Maryland PG y住了近十年，正是PG y 提出LID并逐漸成型的時(shí)候，我從來(lái)沒(méi)有體驗到PG y遇到了目前中國城市的旱澇狀況）。
除了政策、法規、方針以外，早期總體規劃工作都很欠缺，從事海綿城市規劃設計的專(zhuān)業(yè)隊伍普遍缺乏城市水文、工程水文的專(zhuān)業(yè)知識；缺乏設計暴雨的知識和研究，一個(gè)城市在不同設計標準下、不同歷時(shí)究竟會(huì )下多大的雨？暴雨的時(shí)空分布情況如何？都沒(méi)有人去研究，這怎么可以！工程尺寸如何設計？非工程措施如何制定？
4、山洪災害是每年洪澇災害中奪去生命的主要殺手，除了行洪道上違規蓋房、搞建設以外，針對山洪災害特點(diǎn)開(kāi)展有效的預警預報工作很欠缺，要么花大錢(qián)在各地制定基于調查暴雨災害的經(jīng)驗性質(zhì)的“臨界雨量”、要么沿用大江大河的洪水預報方法來(lái)預報山洪，實(shí)際上是沒(méi)有效用的；這可都是“學(xué)者”研究出來(lái)的（這里有沒(méi)有我們海外學(xué)者的“貢獻”，我沒(méi)有調查，不敢說(shuō)）！對于一個(gè)200平方公里以下、匯流歷時(shí)6小時(shí)以下，有的甚至只有幾十平方公里、2-3小時(shí)匯流歷時(shí)的集水面積，又沒(méi)有資料，是很難預報的。
我給本科生開(kāi)了一門(mén)課，“山洪泥石流預警預報系統（入門(mén)）”，學(xué)期結束時(shí)我總對同學(xué)們說(shuō)，請你們記住三句話(huà)：1）我們的目標是預報山洪發(fā)不發(fā)生，而不在于山洪的過(guò)程；2）記住“關(guān)鍵的1小時(shí)”；3）一半對一半（50 to50）。
然后再逐一解釋?zhuān)?）任何模型都有參數，參數需要率定，率定需要資料，對于這么小的流域（集水面積），絕大多數都沒(méi)有相應的降雨-徑流資料，怎么率定？這么小的集水面積，我們只關(guān)心山洪會(huì )不會(huì )發(fā)生？而不關(guān)心洪水預報的三要素（Peak，Timing, Volume），說(shuō)穿了，就是預報凈雨問(wèn)題； 2） 再準確的預報也應該預留1小時(shí)的時(shí)間，以便需要時(shí)來(lái)得及提前采取措施（諸如，疏散、轉移）；3）預報方案作用占一半，責任心占一半。
5、今年的暴雨洪水態(tài)勢，讓我們看到了我國面臨的新的洪澇威脅格局：1）對于濱河的城市（例如武漢、南京等）來(lái)說(shuō)，要考慮“兩碰頭”，即：天上下暴雨和濱河大水遭遇，排水受阻；2）對于濱海大城市（諸如上海、杭州、福州、廣州等），要考慮“三碰頭”，即：天上下暴雨、三角洲河口（Estuary）上游來(lái)大水、海邊恰逢天文高潮（Storm surge），同樣的排澇不暢；3）三、四線(xiàn)城市面臨山洪和城市內澇的同時(shí)威脅（看看城市街道上呼嘯奔騰的黃濁渾水就知道了）。其實(shí)，這些都是工程水文研究的內容：洪水地區組成問(wèn)題。
6、從防洪減災非工程措施來(lái)說(shuō)，防洪規劃（大江大河洪水、山區山洪、城市洪澇）方案屬于工程水文、城市水文、水文氣象的范疇，可是中國大陸目前的工程水文人才奇缺，原因很復雜，這里不去探討。譬如，工程水文的核心內容水文頻率計算，是防洪規劃（注意，不是預報?。┑幕局R和主要工具，可是國內仍然停留在“一點(diǎn)、一線(xiàn)、加雙眼”的水平，即：?jiǎn)吸c(diǎn)、單時(shí)段、P-III曲線(xiàn)、常規矩法目估適線(xiàn)；國外、特別是美國于上世紀九十年代初就全面開(kāi)展對基于次序統計量的線(xiàn)性矩（L-moments）和地區頻率分析相結合的全新的水文頻率分析法的研究，即地區線(xiàn)性矩分析法，參數估計不偏性好、對特大值的穩健性好、頻率估計值（Quantiles）的可靠性好。
美國NOAA進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了完整的（End-to-end）“地區線(xiàn)性矩暴雨頻率分析法（Regional L-momentsPrecipitation Frequency Analysis）”，并且完成了全美暴雨頻率圖集（Precipitation Frequency Atlases）的編制，包括5m、10m、…、60m、2h、3h、…、24h、2d、4d、…、7d、…、60d共18個(gè)設計時(shí)段，涵蓋1y、2y、…、10y、…、100y、200y、500y、1000y等完整的頻率估計值，供聯(lián)邦、州、縣三級各類(lèi)工程建設（Infrastructures）和地區防洪規劃使用。 我的研究又進(jìn)一步指出：當用年最大值抽樣（Annual Maximum Series, AMS）分析時(shí)，常遇頻率估計值偏低，例如：1年一遇應該是1.58年、2年一遇應該是2.54年，…，等等；這將對城市給排水建設造成很大影響。
可是，目前國內的水文（水利）、氣象、海洋、地質(zhì)等等部門(mén)仍然沿用“一點(diǎn)一線(xiàn)加雙眼”的過(guò)時(shí)的頻率計算方法，在防洪減災領(lǐng)域（譬如國家防辦主導的洪水風(fēng)險圖編制、住建部委托中國氣象局做的城市暴雨修訂工作等）也是如此。海外學(xué)者涉獵這一領(lǐng)域研究的不多；我自2009年回國后就一直呼吁、推動(dòng)改變這一局面，但是很困難，因為頻率計算是工程水文的核心部分、又是水文計算中學(xué)術(shù)含量最高的內容，現行設計洪水計算規范定死了，阻力很大。
直到兩個(gè)禮拜前，我主持的一個(gè)歷時(shí)三年的水利部行業(yè)專(zhuān)項研究，“水文氣象分區線(xiàn)性矩法在防洪規劃中的應用”，在北京舉行的結題評審會(huì )中受到與會(huì )的國內一流頻率計算專(zhuān)家、教授的一致推崇，獲得最高的評分A，露出了一線(xiàn)曙光，估計這一新穎的頻率估算方法有望在國內相關(guān)防洪減災的工程設計和海綿城市建設規劃設計中獲得重視和推廣。
7、我寫(xiě)這么多是想給美華水利協(xié)會(huì )的同仁提供一點(diǎn)經(jīng)驗，為有意回國工作（長(cháng)期或短期）或合作的同行借鑒，切記不要一開(kāi)始就期望太高、太急。水利工程建設、防洪減災措施具有強烈的地域特點(diǎn)，加上中美兩國的國情、民情、管理體制、自然地理（水文、氣象、氣候）條件不同，有些事情不好照搬。還有一點(diǎn)，要明白，國內有本事有經(jīng)驗的學(xué)者也不少。
1993年籍ASCE在SanFrancisco召開(kāi)學(xué)術(shù)大會(huì )之際，前輩先進(jìn)顏本奇、沈學(xué)文、范守山教授發(fā)起成立美華水利協(xié)會(huì )時(shí)，我就對顏教授說(shuō)：水利工作的地域特點(diǎn)明顯、實(shí)際經(jīng)驗很重要，若不了解中國國內的實(shí)際情況，海外的學(xué)者就很難發(fā)揮大的作用。顏教授從1981年回國訪(fǎng)問(wèn)在南京河海大學(xué)開(kāi)講“城市水文”起，就經(jīng)?；貒v學(xué)交流，對國內的情況比較了解。（1980年夏，前輩周文德大教授曾訪(fǎng)問(wèn)河海大學(xué)作了PMP講座。）
8、針對國內山洪災害威脅嚴重而山洪的準確預報難度很大，我和我的團隊開(kāi)發(fā)了“三張圖山洪預警預報系統”，即：靜態(tài)的山洪暴雨高風(fēng)險區劃圖（科學(xué)基礎圖）+ 動(dòng)態(tài)的臨界河漫灘徑流值圖（缺水圖）+ 動(dòng)態(tài)的衛星-雷達臨界降雨量圖（來(lái)水圖），24小時(shí)滾動(dòng)提供作業(yè)預警。特別是，第一張圖，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出計算機可視化模塊，為山洪預防開(kāi)辟了一條比較科學(xué)的路子；目前，我的團隊正承擔國家防辦山洪防治中心委托的“山洪災害暴雨高風(fēng)險區劃關(guān)鍵技術(shù)及示范應用”課題，涵蓋10省2市。
9、針對氣象災害預防的難點(diǎn)，我和我的團隊發(fā)揮我們水文和氣象結合的優(yōu)勢，又開(kāi)發(fā)了“山洪災害氣象風(fēng)險預警平臺”，上月初應邀在中國氣象局氣象中心作報告介紹，受到高度贊賞，目前正在籌備進(jìn)一步合作的計劃。
10、針對海綿城市建設專(zhuān)業(yè)隊伍普遍缺乏城市水文和工程水文的現狀，應住建部城建司有關(guān)領(lǐng)導的要求，我正在著(zhù)手籌劃如何在海綿城市建設的規劃基礎工作中加強城市水文的知識，側重城市降雨-徑流情勢知識和城市設計暴雨的工作。我在各種大小會(huì )議或研討會(huì )上，一直堅持我的觀(guān)點(diǎn)：LID只是一種源頭處理改善水質(zhì)的理念，內涵有限，海綿城市建設高于LID;海綿城市建設是解決中國特有的“水多、水少、水臟和雨中看海”的現狀，應該多學(xué)科、多部門(mén)協(xié)同努力，下水管網(wǎng)設計、城市排澇設計、城市防洪規劃等三方面統籌做好頂層設計，不能“鐵路警察，各管一段”。
并且指出，在排水管網(wǎng)設計中，不應采取簡(jiǎn)單的經(jīng)驗排序方法、而應該采用年最大值抽樣的頻率計算；同時(shí)指出，前兩年在全國各有關(guān)省市開(kāi)展的城市暴雨公式修訂的成果是不可靠、無(wú)法實(shí)用，因為其修訂所依據的理論基礎和技術(shù)是過(guò)時(shí)的、不可靠的。再有，在城市排水管網(wǎng)設計中，由于沒(méi)有類(lèi)似水庫庫容調節，實(shí)質(zhì)上起不了多少削峰作用，所以應該采用洪峰流量控制、而不是采用目前使用的年徑流總量控制。
11、最后，我想告訴各位海外同仁的是，在國內開(kāi)展研究工作最大的困難是資料問(wèn)題：資料收集、處理、質(zhì)量控制（Data QC），非常、非常之困難，請大家要有思想準備。
12、鑒于今年嚴峻的洪澇災害，我認為目前國內有關(guān)部門(mén)應該考慮開(kāi)展以下的應對防洪減災的基礎研究工作（不限于此）：
1）下大決心、大力氣，統合水文局和氣象局的雨量資料，應用“地區線(xiàn)性矩方法”（即，多點(diǎn)、多時(shí)段、多線(xiàn)型、線(xiàn)性矩+準則適線(xiàn)）編制全國暴雨頻率圖集，涵蓋完整的設計時(shí)段和從1年一遇到千年一遇的設計頻率，提供統一的、國家級別的時(shí)-空全覆蓋的暴雨設計頻率平臺，供各行各業(yè)（水利、防汛、氣象、城建、海洋、地質(zhì)等）進(jìn)行工程建設設計標準和地區防洪規劃使用。這是一項科學(xué)含量高、認真細致的基礎工作，也將是中國第一部全國范圍的、比較完整的暴雨頻率圖集，其成果可以穩定二、三十年使用；也將是造福子孫的一件大事。（請注意區別客觀(guān)、科學(xué)的“設計標準”與因保護對象而人為設定的“設防標準”）
2）編制覆蓋全國的暴雨高風(fēng)險區劃圖集，涵蓋各種設計時(shí)段和設計頻率，分為山區的“山洪災害暴雨高風(fēng)險區劃圖集”和城市的“城市洪澇災害暴雨高風(fēng)險圖集”，提供可視化應用平臺，--主要作用是預防。
3）編制全國重點(diǎn)地區的山洪災害氣象風(fēng)險預警平臺和城市洪澇災害氣象風(fēng)險預警平臺，-- 主要用作汛期的作業(yè)預警預報。
4）重新編制全國的可能最大降水（PMP）圖集，為重大水利工程、核電工程以及重要城市的防洪設計、規劃提供科學(xué)的依據。以下幾個(gè)數字可以看出科學(xué)的防洪設計標準（包括頻率計算和PMP估算）的重要性：1991年以來(lái)，我國在水庫漫壩失事的事件中，因超標洪水引起的占63%;我國目前的病險水庫約占44%;世界發(fā)達國家的核電占有率是70%，而我國目前只有4%左右，可以預見(jiàn)我國將會(huì )大力發(fā)展核電工程。
我國香港特區政府在這方面做得比較好，我應特區政府土木工程署的委托已經(jīng)完成24-hr的香港PMP估算研究，目前又在承擔香港4-hr的PMP估算研究。PMP估算主要有四種方法：水汽放大、暴雨移置、時(shí)-面-深（DAD）曲線(xiàn)、統計估算；其中最普遍的是暴雨移置法，核心是山區暴雨分割技術(shù)，香港土木工程署指定必須采用我于1988年開(kāi)發(fā)的“分時(shí)段地形增強因子法（SDOIF）”（WMO No-1045，Geneva，2009）進(jìn)行東亞地區的暴雨移置。因此，我和我的團隊對于編制全國的概化的PMP圖集還是很有信心。
幾十年來(lái)，我國的防洪減災工作取得了舉世矚目的成就，單就保護生命來(lái)說(shuō)，1956年的長(cháng)江大洪水奪去了3.3萬(wàn)人的性命，1998年的全國大洪水因災死亡3000多人，今年以來(lái)的全國洪水災害造成300人失去生命（根據我個(gè)人關(guān)注洪災的初步統計，不一定準確），成績(jì)顯著(zhù)。但是，挑戰形勢很?chē)谰?。我個(gè)人認為，以上這幾件大事的完成，將為我國的防洪減災局面帶來(lái)新的面貌，變被動(dòng)為主動(dòng)，從手工作業(yè)水平提高到工業(yè)化水平。
美華水利協(xié)會(huì )也已經(jīng)走過(guò)了二十幾年的歷程，人才濟濟、年輕有為，希望能有更多的青年才俊和年富力強的學(xué)者，以各種不同的方式，為中國的水利建設、水資源開(kāi)發(fā)利用、防洪減災等事業(yè)做出杰出的貢獻。我也很歡迎諸位先進(jìn)有機會(huì )到南京來(lái)，訪(fǎng)問(wèn)我們學(xué)校和學(xué)院，交流和指導；我們共同努力，為中國的防洪減災做點(diǎn)實(shí)事。
本文是林炳章教授寫(xiě)給美華水利協(xié)會(huì )的信函節選。
--林炳章，南京信息工程大學(xué)水文氣象學(xué)院、應用水文氣象研究院 （寫(xiě)于Silver Spring，MD;July 30, 2016）
1968年畢業(yè)于河海大學(xué)，是文革后第一屆研究生；1983至1984在著(zhù)名的荷蘭國際水力和環(huán)境研究所進(jìn)修學(xué)習；1985至1989任教于河海大學(xué)；1989至今在美國國家天氣局水文氣象設計研究中心任首席水文學(xué)家，資深水文學(xué)家。2009年10月17日受聘擔任南京信息工程大學(xué)應用水文氣象研究院院長(cháng)。
林炳章教授的研究及其應用涵蓋環(huán)境工程設計，城市規劃， 和保險業(yè)務(wù)等領(lǐng)域。他是美國防洪標準制定，防洪區域規劃研究的一位主要領(lǐng)軍人和承擔者。
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