第65期：GIS分析暴雨洪涝风险 信息化助力防灾减灾
编者按：2014年5月23日前后，增城普降大雨到暴雨，局部特大暴雨。此事件使增城遭受严重的洪涝灾害。暴雨洪涝一旦发生，对于一座城市的经济、社会、人文各个方面的破坏都是极其严重的。为此，我们要对灾害有着充分的了解和剖析，才能切实减少灾害带来的社会经济影响，保障人民生命财产安和社会和谐稳定。在全球气候持续变暖的大背景下，各类极端天气气候事件更加频繁，防御暴雨洪涝灾害已经成为区域公共安全的重要组成部分，成为政府履行社会管理和公共服务职能的重要体现，更是地方国民经济和社会发展的保障。本文结合增城实际情况，利用GIS（地理信息系统）的方法对增城本土进行暴雨洪涝风险分析和评估，加强灾害高发区域的认知，合理构建防灾避灾系统。
一、多因素综合，增城暴雨洪涝频发
增城区属南亚热带海洋性季风气候，北回归线经过增城北部，特点是气温高、雨量充沛、霜日少、光照充足。但因季风交替迟早及强弱不同，使得我区气象多变。暴雨是我区的主要气象灾害之一，一年中各月皆可有暴雨出现，但主要出现在4-9月份，占全年暴雨日数的97.5%，其中以5、6月份为最多，占全年暴雨日数的51.4%;年平均暴雨日数为8.8天，年最多暴雨天数为17天。日雨量100毫米以上的大暴雨累年平均日数为1.6天，其中以5、6、7月最多，11月至次年3月间基本无大暴雨出现;特大暴雨总共出现过1次。最长连续暴雨日数为4天。
我区地势北高南低，北部以山地为主，山地面积约占全市面积的8.3%;中南部主要为丘陵和台地，占增城面积58.3%;南部为三角平原和河谷平原，占全市面积的33.4%。这样的地形与地势特点，加上多暴雨的气象特点，使得我区河网密布，水资源相当丰富，同时也使得我区洪涝灾害的机率大大增加。
随着我区社会的发展和经济活动显著增多，经济社会的发展，城市化进程加快，不透水路面面积的扩大，土地利用的改变削弱了雨水的渗透能力，使径流量以数倍增加，而排水系统排水能力并未随之提升，因而加剧了局部洪涝的形成。此外，城市面积越来越大、人口和资产额度不断增加而且也更加集中，一旦发生暴雨洪涝灾害，不仅给广大市民的生活带来不便，还可能对全市人民生命财产安全、经济社会建设、粮食、水资源、生态环境和公共卫生安全等构成严重威胁。
二、GIS技术支持下的增城暴雨洪涝灾害风险分析
暴雨洪涝主要是由于局部极端天气引起的暴雨导致降水量在短期内剧增，超过城市排水系统的设计排除能力，导致大量雨水无法进入排水系统或者大量雨水从排水系统溢出发生洪涝的现象。
基于GIS的暴雨洪涝风险分析是在对暴雨洪涝形成因素进行调查、统计和分析的基础上，利用GIS的方法，对地形环境、气候环境以及人类环境、灾害风险源、灾害危险性程度和防御能力等多个因子进行综合评估，并构建暴雨洪涝灾害风险评价的框架、指标体系、方法和模型;然后根据风险指数的大小，对风险程度进行评价和等级划分，对增城市暴雨洪涝灾害进行风险分析和评价，绘制暴雨洪涝灾害风险区划图，通过图示展示分析结果以反映洪涝风险的地区分布差异性;最后结合现有的市政防灾减灾设施，综合地反映暴雨洪涝灾害可能影响的区域。
根据暴雨洪涝风险分析，我区最高风险的区域主要分布在西福河、增江、东江流域以及各水系交汇的平原地带，这些地区河网密布，地势平坦，人口密集，也是我区的GDP相对较高的区域，如中新、朱村、荔城、增江、仙村、石滩等镇街(图1)。因此，在遭遇暴雨时，容易形成洪涝，影响日常的生活和生产，乃至造成严重的经济损失。北部山区，虽然洪涝风险不高，但由于暴雨天气极易引发山洪、山体滑坡、泥石流等地质灾害，从而造成堤坝决堤和河道堵塞，形成大面积积水，部分地势较低的区域容易遭受淹没的风险。这些由暴雨而衍生、次生的灾害是派潭、正果、小楼北部三镇形成洪涝灾害的主要原因。2014年5月23日派潭洪灾发生地与2015年5月21日派潭受浸7个社区为同一区域，此区域为山地，当局部日降水量过大引发了山体滑坡等地质灾害，从而导致洪涝发生。
图1 增城暴雨洪涝风险分析图示
暴雨来临，地形地势与地表固化是城市暴雨洪涝形成的的主导因素，而排水不畅则是造成洪涝的主要原因，排水不畅主要原因有三：一是市政管网或配置不足，或配置不科学;二是市政大配套不充分;三是平时对排水口疏于管理。城市内涝的发生，往往是上述三个原因的综合存在。利用GIS进行暴雨洪涝分析，根据分析值的高低，可以对我区不同区域进行暴雨洪涝风险评估。从而为合理布局排水管网，有针对性的对薄弱区域排水系统的升级改造以及加强排水口的管理提供依据。
以荔城街为例。荔城街是我区的政治文化中心地带，地处增江流域，地势较低，是我区的中部的主要平原区域之一，发生内涝概率较大。而南由增城大道起至增派大道与开园中路交叉路口处，西以增派大道为界，东至增江片区(图2红圈区域)则位于盘底平原区域，是荔城街的主要建成区，人口密集较大的地区，固化地面面积较大。每当暴雨出现，雨水将从西北面的丘陵山地汇集，积聚于此，容易形成内涝，结合我区地下管网数据进行分析，局部排水管网雨水排除能力不足或存在排水盲区则是加剧局部内涝的程度的主要原因(图3红圈区域);部分管网配置充足而内涝却频发区域，则可能由于排水口疏于管理发生堵塞造成(如万达广场门前广汕路区域)。
图2 荔城街暴雨洪涝风险分析图
图3 荔城街暴雨洪涝风险评估图
三、科学防灾减灾，防御与应急相结合
在降雨量大而集中的夏季，不仅仅是增城，全国不少城市其实都在经历着城市内涝的考验。暴雨洪涝是对一座城市的考验，我们不能等到灾难临头再去想如何应对，对于一座城市的管理更多的应该是清楚地认知这座城市的方方面面，理清城市的脉络，更需要在日常的城市规划、城市建设、城市管理各个环节做好防御和减灾的准备。极端的天气我们无法控制，但是我们可以防范于未然，将防灾减灾做得更好。
(一)遥感监测与应急测绘结合，辅助防灾减灾和应急保障
暴雨洪涝灾害的形成不是一瞬间完成的，而是一个空、陆、地三方连贯的演变过程。在暴雨天气形成时，通过遥感技术，多部门联动，建立重大气象灾害预报系统，形成强降水条件所引发的地质灾害预报预警信息系统和群测群防监测网络，对关键专项进行观测和预报，提高预报预警能力;开展精细化预报、预警服务，加快突发事件预警信息发布效率，及早就暴雨天气会带来方方面面的影响、危害程度等做出预报和预警，为防灾减灾打下基础。
暴雨往往极易衍生次生灾害，如容易引发山洪、山体滑坡等地质灾害，造成道路中断，河流堵塞，从而造成大面积地区被洪水淹没，淹没的位置、面积及深度程度不明。在人力无法到达或不便于进行实地考察的情况下，可使用无人机在恶劣的自然条件下，利用简单条件，低空作业，机动灵活、准确快速获取区域范围内受灾区的高分辨率影像，可以在恶劣天气中的进行应急救灾和地质灾害调查以及灾害评估，为减灾布防提供第一手资料。
(二)加强地下管网普查力度，全面摸清我区地下脉络
地下管线是城市基础设施的重要组成部分，是规划、建设管理的重要基础信息。城市内涝给广大市民带来了不便，而城市地下管网的疏于管理却为市民的生命安全埋下了隐患。为此，在全面摸清地下管网分布是合理布局城市管网分布，完善地下管网系统和科学管理地下管网的重要基础，也是排除安全隐患保障人民财产和生命安全的关键。我区规划局自2011到2013年，分别组织开展了三期地下综合管线普查工作，完成了经济技术开发区、荔城街、增江街、新塘镇、仙村镇、永宁街(永和片区)、石滩镇以及荔新公路等区域共5146公里地下综合管线的普查，并建立了地下管线信息管理系统。
图4 增城市地下管线信息查询系统
(三)构建雨洪模型，健全我区防御体系
随着全球气候变化进一步加剧，我区城市化程度不断提高，大暴雨产生几率增加，径流汇流速度加快，汇流量增大。但是，排水管网规模并没有随之增大，导致地区经常发生内涝积水现象，影响我区生产、生活。由于城市内涝发生速度很快，往往具有较强的突发性，对人民的生命财产构成极大的危害。城市暴雨洪水模型是基于城市地区的产、汇流特性构建特定的城市雨洪模型，可以为解决城市防洪排涝、雨洪利用、面源污染、雨洪调储等城市问题提供科学可靠的技术支撑，从而减少损失，保障人民生命财产安全，改善城市水环境，实现城市的可持续发展。
利用GIS结合灾害评价模型的扩展分析、GIS与决策支持系统的集成、GIS虚拟现实等技术构建雨洪模型，不仅可以对暴雨洪涝相关的形成因素进行管理，而且可以从不同空间和时间的尺度下分析暴雨洪涝灾害的发生与环境因素之间的统计关系，评价灾害的发生概率和可能的灾害后果。构建城市雨洪模型，对我区城区的暴雨积水进行预警、预报，可以为我区防洪安全和建设提供决策依据，进而健全我区的雨洪防御体系。
(作者 邹清枫)
