基于GIS的洪水风险图避险转移分析_孙连华.pdf

第 46 卷 第 1 期2023 年 1 月测绘与空间地理信息GEOMATICS&SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGYVol.46,No.1Jan.,2023收稿日期:2021-05-10作者简介:孙连华(1987-),男,山东莱芜人,工程师,硕士,2014 毕业于安徽理工大学地图制图学与地理信息工程专业,主要从事 GIS的研究与开发工作。基于 GIS 的洪水风险图避险转移分析孙连华1,秦 萍2(1.安徽省长江河道管理局,安徽 芜湖 241000;2.裕溪闸管理处,安徽 芜湖 241000)摘要:结合瓦埠湖蓄洪区洪涝灾害的特点,基于洪水灾害系统理论,在 GIS 技术的支持下,通过调查、分析与计算,选取各方案的分析计算结果,综合人口稀密程度、道路路线、安置点等进行避险转移分析,确定转移人员数量,安置场所规划,选取转移路线,较好地为瓦埠湖蓄洪区的洪水风险管理、防洪减灾、减轻或避免生命财产损失等提供决策支持。关键词:洪水风险图;避险转移分析;GIS;瓦埠湖;洪水风险评估中图分类号:P208 文献标识码:A 文章编号:1672-5867(2023)01-0155-04GIS Based Flood Risk Map for Risk Avoidance and Transfer AnalysisSUN Lianhua1,QIN Ping2(1.Anhui Changjiang River Administration Bureau,Wuhu 241000,China;2.Yuxi Floodgate Administration Office,Wuhu 241000,China)Abstract:Combined with the characteristics of flood disaster in Wabu Lake flood storage area,based on the flood disaster system theo-ry and with the support of GIS technology,through investigation,analysis and calculation,the analysis and calculation results of each scheme are selected,and the risk avoidance and transfer analysis is carried out based on the degree of population density,road route and resettlement site,so as to determine the number of personnel transfer,resettlement site planning and select the transfer route.It can provide decision support for flood risk management,flood control and disaster reduction,reducing or avoiding the loss of life and property in Wabu Lake flood storage area.Key words:flood risk map;risk avoidance analysis;GIS;Wabu Lake;flood risk assessment0 引 言安徽省地理位置特殊,洪涝灾害频发,有 50%的耕地、60%的人口及 70%的国民生产总值处在江河洪水威胁之下。编制洪水风险图并将其应用到洪水风险管理实践中,对于提高全省防洪减灾能力、减轻或避免生命财产损失、加强洪水风险地区社会管理非常必要1。避洪转移分析的目的是在根据历年洪水资料设计出的洪水计算方案基础上,明确标示避洪区域、转移单元、安置区、转移路线或方向等避洪安置信息,可为各级政府或防汛指挥机构制订或完善防汛应急预案,提供避洪转移方案提供参考2。瓦埠湖蓄洪区位于安徽省淮河中游南岸,正阳关至凤台县之间,寿县城东南部,蓄洪区分属于六安、淮南、合肥三市。瓦埠湖本为天然开放式湖泊,通连淮河干流并交换水量,水位跟随淮河干流水位升降。自 1952 年东淝闸建成投入使用后,外拒淮河洪水倒灌,将内外水基本分开,从而成为受人工控制的半封闭型湖泊,1951 年起即被列为淮河干流蓄洪区,现瓦埠湖洪水主要由其内涝形成。经初步分析,洪水风险图编制范围约为 776 km2,如图 1 所示。1 避险转移分析的主要内容及确定方法在本文中,通过包络图确定需转移的单元,通过避险转移安置区选取的方案和现场调查以及人工等多种方式确定安置区,根据上述的转移路线的设置方式,通过 Arc-GIS 的空间叠加分析、提取等值线等工具,建立转移单元和安置区的对应关系。通过 ArcGIS 的 Network Analyst 模块最终建立转移路线。1.1 洪水到达时间包络图洪水到达时间包络图,通俗意义上来说即为洪水的淹没历程最大值构成的等值线,对避洪转移的过程控制图 1 瓦埠湖蓄洪区洪水风险图编制区域范围示意图Fig.1 Schematic diagram of the preparation area of flood risk map of Wabu Lake flood storage area以及方案设计起着至关重要的作用,因为其中包含了每个时刻洪水的淹没范围,并能够进行直观的展现,对后期人员是否能够转移、如何转移,以及经济财产的损失评估等都起着决定性作用。针对瓦埠湖蓄洪区的特点,结合确定的避洪转移洪水量级,进行洪水计算。根据洪水计算模型计算结果得出各个溃口点发生溃堤时每个时刻各网格点的淹没水深数据,每个溃口点发生溃堤的情况对应一个洪水淹没历程;提取各个网格点在各洪水淹没历程中洪水的最短到达时间和最大水深值,即考虑到最坏的淹没情况,得到所有网格点在每个时刻的最大淹没水深值;将每个时刻的水深数据利用反权重插值法进行插值,从而得到每个时刻的所有网格点的淹没水深栅格,其中包含了所有淹没历时信息。从每个淹没水深栅格中提取等深线,并进行叠加,便得到某一洪水量级方案下的洪水到达时间包络图,在 GIS 中可以动态展现。1.2 转移单元及人员避洪分区依据转移方式(就地、异地安置,分批转移)划定。分批转移方式用于面积较大、洪水前锋演进时间超过 24 h 的区域。分批转移分区参照以下 3 个区间划定:洪水演进时间小于 12 h 的区域受灾居民第一批转移;演进时间为 1224 h 的区域受灾居民第二批转移;大于24 h 的区域则第三批转移。利用 ArcGIS 工具,将居民地图层与避洪区域范围空间叠加分析,计算各转移单元对应的人数,并统计转移总人数,将避洪单元、单元内建筑物(含公共设施、避洪安全设施等)数据与水深、流速、淹没历时等要素进行叠加分析,据此确定避洪安置方式及相应人口数量。1.3 规划安置场所设定蓄洪区内的洪水水深约在大于 0.5 m 淹没范围内,或洪水流速较快难以在其中生存,人民的生命和财产安全受到威胁时,应该采取迁移措施。蓄洪区避洪转移安置区及范围根据淹没特征、避洪单元、避洪人口、周边地形、道路交通状况等确定。遵循如下基本原则:1)避洪转移过程中让全部受灾居民明确转移路径,以选择最佳路径,避免造成“人到洪水到”的被动局面。2)认清路标。转移人群应该按照指定的道路进行转移,迁移人群有很好的识别路标能力,避免盲目地走错路、再回头,与其他人群产生碰撞、拥挤,产生不必要的混乱。3)异地安置区应与避洪单元对等,即村对村、乡镇对乡镇。4)避洪转移安置区可保障避洪人员基本生活。5)就近设置安置区,有安置预案区域充分利用已设安置区。6)首选公共建筑物、预设安置房等,其次选择预设露天公共场所。7)建筑物内的安置区人均面积不小于 3 m2,露天区域安置区人均不小于 8 m2。8)避洪转移安置区高于最高洪水位 1.0 m 以上。1.4 转移路线当洪水来临时,由于洪水水位过高造成被其所危及的地区的居民,必须转移到高处或搬进特殊建造的避难场所,而灾区居民和财产撤离过程中会受到多种因素的影响而制约着撤离路径的选择,主要考虑的因素包括洪水淹没时间、淹没方向、避难场所的选择情况、撤离点到避难场所的空间距离、道路网等级、行人和车辆行驶速度、受灾人口数量、避难迁移时间以及避难场所人口容量等,确定避洪转移的最佳路径和转移时机。此次的研究目的是找到居民点与安置点之间的最佳撤离路径,因此主要讨论距离最短与耗时最短 2 种情况。距离最短路径属于静态最佳路径,只与交通结构相关,而耗时最短路径属于动态最佳路径,不仅与交通结构相关,还与实时交通状况有关,才能建立合适的路权模型。2 避险转移分析方案当蒙洼、城东湖、城西湖蓄洪后,正阳关水位仍超过26.5 m,威胁淮北大堤及淮南城市圈堤安全时,开启瓦埠湖蓄洪区蓄洪。由东淝闸开启进洪任务。本次避险转移将充分借鉴运用方案中的转移方案。本次瓦埠湖蓄洪区需要进行避险转移分析的方案主要为计算方案“瓦埠湖蓄洪区淮干 1954 年型 100 年一遇洪水 50 年一遇内涝建闸分洪”和“瓦埠湖蓄洪区淮干1954 年型 100 年一遇洪水 50 年一遇内涝现状溃口”。根据每个方案确定洪水到达时间的包络图,确定最大的淹没水深,最终确定避险转移方案。2.1 避洪转移范围确定选取各方案计算结果的最大水深值和最短到达时间,形成水深分布到达时间包络图,并将各方案淹没范围叠加得到可能最大淹没范围,以上述淹没信息为基础,综合人口分布、撤离道路、安置条件等进行避险转移分析,确定转移人员数量,规划安置场所,制定转移路线。651 测绘与空间地理信息 2023 年2.2 避洪转移人员确定本项目拟以淹没区各居民点为避洪转移的最小单元,进行转移分析确定人数。淹没区单元主要以所在行政村、撤退路径、安置地点转移等因素进行划分。2.3 撤退时间瓦埠湖准备进洪或有区域被淹时,根据雨水情况,安排动员沿湖居住低洼地的群众转移,人员、役畜、粮物须在 24 h 内转移完毕。接到蓄洪命令时,及时安排居住在相应高程范围内的人口、役畜和粮物安全转移,撤退转移工作必须在 12 h 内完成。2.4 安置场所规划根据洪水淹没情况,结合安全区域(设施)的布局及容纳能力,以能充分容纳可能转移的最大人口数为衡量标准,在充分利用已有安全设施的基础上,在淹没区周边规划安置场所,安置场所应尽可能选择在居民地、厂矿企业,以便于提供相关生活保障,若上述区域容纳能力仍然不足,则规划设置独立的安置场所。安置场所规划内容包括安置场所具体位置、各安置场所的人口容纳能力、各安置场所对外交通容量等。本次瓦埠湖安置区主要设置在保庄圩内河部分高地。1)安置场所具体位置安置场所就近选择保庄圩等安全区或淹没范围以外区域,安置地点尽量利用学校、绿地、广场等空旷地区,便于搭建临时住处。2)人口容纳能力根据相关资料,单个临时避难场所设置规模较小,人均占地一般 23 m2,总面积 5001 000 m2,安置 100 人以上。3)对外交通容量选取安置场所,应充分考虑对外道路的畅通,保证安置群众因人员过剩、疾病或火灾等能迅速撤离安置场所。最终的安置场所将在上述评价的基础上,按照计算的洪水淹没范围和淹没水深数据进行叠加分析,得到实际上可以安置的区域,再通过实地调查,确定最终的安置场所。2.5 转移路线确定瓦埠湖安全建设设计的 7 条撤退道路,有 5 条位于瓦埠湖西侧寿县境内,撤退路线基本走向从东部瓦埠湖边向西至地势较高的六(安)寿(县)路一线;2 条位于瓦埠湖东侧,撤退路线基本走向从西部瓦埠湖边向东至地势较高的合(肥)淮(南)路一线,其中有 1 条(庄孟路)跨寿县和长丰县两县。1)义徐路义徐路东起瓦埠湖常年蓄水区边缘的徐家店咀,向西于义新集接入已建撤退干道窑(口)门(家嘴)路,长6.215 km,途经徐家、小庄、南新集等村,可撤退人