受全球气候变暖影响,我国降雨带持续北移,传统“南涝北旱”格局被打破,“南北同涝”成为新常态。研究发现,近10年,我国400毫米等降水量线平均北移了约40公里至45公里,目前主要集中在华北、东北地区。北方极端暴雨频次、强度、覆盖范围显著提升。
长期适配少雨气候的北方城市排水体系,多依据历史气象数据建设,标准偏低、设施老旧。加之城市规划、应急管理机制等多重因素叠加,传统“钢筋水泥”防汛模式已难以应对极端降雨冲击。原有排水管网、设施标准及应急预案,均适配以往平稳、少雨的气候特征。如今极端、突发的强降雨频发,老旧偏低的排水设施标准与当下极端降雨强度严重不匹配,成为北方城市内涝频发的核心原因之一。
城市排水“适雨化改造”:知易行难的巨大工程
针对雨带北移带来的防汛压力,行业已形成共识:北方城市亟需开展排水防涝“适雨化改造”。核心路径为通过海绵城市建设实现雨水就地消纳,依托厂网河一体化打通排水链路,以韧性治理提升极端天气应对能力,系统性补齐硬件设施短板。但工程改造周期长、落地慢,无法即时应对频发的极端暴雨。硬件升级的滞后性,亟需数智化柔性手段补充兜底。
同时,北方城市排水防涝历史欠账深厚。华北部分城市超两成管网排水重现期不足1年,近三成管网亟待改造,大量老旧管线建设标准远低于现行规范。同时,北方平原地势平缓、河道浅窄,天然调蓄和排涝能力不足;城镇化导致硬化地面激增、天然海绵体萎缩,进一步加剧积水困境。此外,山前平原型城市易发生山洪与内涝叠加灾害,河谷型城市存在“关门淹”的突出风险。
在极端暴雨常态化的背景下,单纯依靠传统工程改造,已无法适配气候新常态,难以有效抵御高强度、高频次的暴雨冲击。
数智技术破局:以高性价比补齐城市排水防涝短板
面对硬件设施短板与极端气候的双重压力,数智技术成为快速提升城市防涝韧性的关键抓手。无需完成全域管网改造,通过数据、模型与算法赋能,即可盘活现有排水设施效能,压缩预警和处置时长,以较高的投入产出比补齐防汛短板。
超图以数智赋能排水防涝,分为三层递进体系,依次实现防汛体系“感知敏锐、预判精准、响应高效”的升级。
第一层:感知层——让城市“感知敏锐”
全域感知是智慧防汛的基础,可有效解决传统防汛感知盲区、数据不准、响应滞后的痛点。
通过布设各类物联监测设备,搭建“地-空-管”立体监测体系,实现管网、地表、河道水位工况实时可视。同时盘活城市监控资源,依托视频AI自动识别积水险情、人员车辆被困情况并触发预警。在此基础上,超图依托二三维一体化技术打通“位置-视频-工况”的时空关联,通过视频空间化手段将海量监控探头赋予精确地理坐标,与三维场景深度融合。当AI识别到积水险情时,管理者可在三维场景中推拉、旋转视角,直观评估积水对周边关键设施(地铁口、下穿隧道、地下车库)的真实空间威胁,让全域监控真正成为防汛感知的末梢神经。
基于感知数据,可通过算法智能诊断管网淤堵、破损、外水入侵等病害,绘制管网健康度图谱,为管网改造、隐患治理提供量化依据,实现精准施策。
第二层:模型层——让系统“预判精准”
感知层负责实时监测现状,模型层聚焦风险预判推演,破解传统防汛预判不准、推演不远、无法预演的难题,推动防汛从被动抢险转为主动防御。
依托超图新一代三维GIS空间数据底座,将地形高程、管网拓扑、河道断面与遥感影像深度融合,在统一的空间基准下构建“地上地表地下、空中河道管网”一体化的数字孪生流域,耦合管网与地表漫流模型,区别于单纯的数值模拟,通过内置的动态汇水区划分与地表径流路径分析算法,系统能实时捕捉下垫面变化(如新修道路、施工围挡、地块开发)对雨水再分配的影响。这种基于地理实体的空间计算能力,能精准识别传统模型容易忽略的“低洼桥区”和“排水死角”,提前数小时推演不同降雨场景的积水点位、范围和深度,支撑前置布防与资源调配。同时通过效能评估模型,量化研判海绵设施建设、运维成效,解决重建设、轻考评的问题,实现精细化管控。
借助极端情景仿真技术,可模拟暴雨增量、泵站故障、上游泄洪叠加等极端工况,在虚拟空间完成风险推演。精准的空间定位与拓扑关系还原,让推演结果不仅“算得准”,更“定得准”——精准锁定内涝发生的具体经纬度与淹没边界。通过“数字预淹”精准预判极端风险,优化应急预案、明确改造优先级、前置应急资源,具备传统人工经验无法比拟的预判优势。
第三层:调度层——让决策“响应高效”
精准感知与预判的最终目的是高效处置,调度层主打打通信息壁垒、缩短响应链条,实现防汛工作全程联动、可调可控、闭环落地。
通过厂网河一体化联合调度,打破各环节信息孤岛,构建源头减排、管网输送、厂站处理、河湖调蓄的全链路协同体系。暴雨来临前,系统可智能测算预排、滞蓄、错峰最优方案,最大化释放排水设施承载力。
搭建“云-雨-险-人”精准预警体系,关联气象、风险、人员、资源数据,精准锁定受灾范围与转移路线,实现预警直达、责任到人。同时实行平急两用模式,日常支撑管网运维清疏,汛期一键切换应急模式,形成雨前布防、雨中调度、雨后复盘的全闭环管理。
数智治水:重塑城市排水防涝治理体系
数智技术对防汛工作不是单一工具叠加,而是全流程、全维度的体系重塑,全方位升级城市治水模式与治理格局。
治理范围持续扩容:从传统厂网河管控延伸至厂网河湖岸全域协同,将各类调蓄、海绵资源纳入数字化调度体系,实现全域设施可感、可测、可调度。
治理能力持续升级:从被动应对险情转向主动预演未来风险。依托AI与模型迭代,构建“预报-预警-预演-预案”闭环,可提前适配极端气候场景,优化管网布局与调度方案,提升城市防汛前置备战能力。
治理格局持续优化:从部门单打转向全域共治。防汛数据接入城市运管服平台,实现多部门联动协同。历次暴雨积累的工况数据持续反哺模型迭代,让预判和调度精度不断提升,形成可自我进化的智慧治水体系,远超传统工程治理的静态能力。目前,超图正推动城市治水从“数字映射”走向“地理设计”,在历次暴雨模型推演积累的淹没区数据基础上,利用空间选址与叠加分析,智能推荐最佳调蓄池位置或透水铺装改造区域。这种基于地理设计的前置干预,能在规划阶段就植入防涝基因,为百年管网的长期改造提供科学的空间优化决策。
数据贯通、模型驱动、平台支撑的数智化能力,也推动行业从传统项目交付,转向长期数字化运营与精细化治理的新阶段。
“北方无大汛”已成过往,“南北同涝”成为气候新常态。雨带北移倒逼城市防汛思维、手段和体系全面迭代。传统硬件改造周期长、投入大,而数智技术构筑的数字防线,可高效补齐防涝短板。
而以超图新一代三维GIS平台为底座的数智防线,正构筑起一座“会思考、会预演、懂空间”的数字屏障。这不仅是一次防汛手段的升级,更是超图用自主可控的地理空间智能,在极端气候与城市治理之间,架起的一座精准、高效、可进化的时空桥梁。
在城市排水设施长效改造过程中,数智赋能是提升防汛韧性的核心支点。以数智化思维追赶气候变化节奏,为城市安全筑牢智慧屏障。
