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    潖江蓄滯洪區(qū)洪災(zāi)風(fēng)險分析及避難轉(zhuǎn)移安置研究①

    2013-03-15 09:43:48郭鳳清叢沛桐屈寒飛
    災(zāi)害學(xué) 2013年3期
    關(guān)鍵詞:滯洪區(qū)洪災(zāi)洪水

    郭鳳清,曾 輝,叢沛桐,曹 宇,屈寒飛,耿 欣

    (1.北京大學(xué)深圳研究生院城市規(guī)劃與設(shè)計學(xué)院,廣東深圳518055;2.北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院,北京100871;3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院,廣東廣州510642;4.廣東水利電力規(guī)劃勘測設(shè)計研究院,廣東廣州510635)

    以廣州為代表的珠江三角洲地區(qū)受海洋性氣候影響,成為我國由臺風(fēng)引起的、受狂風(fēng)暴雨洪水災(zāi)害影響最強(qiáng)、最頻繁、最嚴(yán)重的地區(qū)之一。同時,該地區(qū)也是自改革開放以來經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速、富裕程度較高的地區(qū),北江下游的廣州、清遠(yuǎn)、佛山等城市急需防范洪水。為此,在北江流經(jīng)清遠(yuǎn)的潖江設(shè)立了潖江蓄滯洪區(qū)。潖江蓄滯洪區(qū)是廣東省僅有的一個蓄滯洪區(qū),是北江流域防洪減災(zāi)體系的重要組成部分。設(shè)置潖江蓄滯洪區(qū),適時分蓄超額洪水,削減洪峰,是科學(xué)安排洪水出路,合理處理局部與全局關(guān)系,最大程度地減輕洪災(zāi)整體損失的重要措施。能否適時有效地運(yùn)用潖江蓄滯洪區(qū)關(guān)系到北江流域的防洪部署和安排,關(guān)系到廣州、清遠(yuǎn)、佛山等城市重要防洪目標(biāo)的安全。然而近年來,潖江蓄滯洪區(qū)內(nèi)人口增多,人均耕地僅0.057 hm2,平均人口密度高達(dá)為922.6人/km2,致使土地被不合理開發(fā),蓄滯洪水場所被侵占,洪水災(zāi)害頻繁。蓄滯洪區(qū)內(nèi)資產(chǎn)逐年增加,啟用蓄滯洪區(qū)的損失將增大[1]??梢姡治鰸徑顪閰^(qū)洪災(zāi)風(fēng)險,開展避難轉(zhuǎn)移安置研究對于規(guī)避洪災(zāi)風(fēng)險,減少洪災(zāi)損失是十分必要的。

    就潖江蓄滯洪區(qū)洪災(zāi)的研究,主要集中于洪災(zāi)風(fēng)險區(qū)劃及洪災(zāi)損失方面[2-4],而啟用潖江蓄滯洪區(qū)后蓄洪區(qū)面臨的洪災(zāi)風(fēng)險及避難轉(zhuǎn)移、人員安置等方面的研究目前尚未見報道。

    本文基于Mike21技術(shù)平臺,建立潖江蓄滯洪區(qū)洪水演進(jìn)數(shù)值模型,預(yù)測北江遭遇300年一遇洪水時,在潖江口泄洪,啟用潖江蓄滯洪區(qū)后,蓄洪區(qū)內(nèi)洪水淹沒水深。以影響洪災(zāi)風(fēng)險的主要因子滯洪水深為主要依據(jù),結(jié)合實(shí)地調(diào)查的蓄滯洪區(qū)人口、財產(chǎn)數(shù)據(jù),確定洪災(zāi)風(fēng)險度。在此基礎(chǔ)上,基于最快避難轉(zhuǎn)移安置時間分析思想,結(jié)合該蓄滯洪區(qū)DEM數(shù)據(jù)、Google地圖、基礎(chǔ)設(shè)施,合理設(shè)計避難轉(zhuǎn)移與安置工作,為潖江蓄滯洪區(qū)的防洪規(guī)劃和防洪減災(zāi)決策做出科學(xué)性的指導(dǎo),為蓄滯洪區(qū)的運(yùn)用與管理提供依據(jù)和基礎(chǔ),更將為保障區(qū)內(nèi)居民生命財產(chǎn)安全、保證蓄滯洪區(qū)適時有效運(yùn)用、實(shí)現(xiàn)流域防洪減災(zāi)最大效益創(chuàng)造條件。

    1 數(shù)據(jù)來源與分析方法

    1.1 數(shù)據(jù)來源

    1.1.1 地形數(shù)據(jù)

    以精度為30 m的DEM數(shù)據(jù)為主,結(jié)合地面GPS調(diào)查修正,河道主槽利用2011年4月實(shí)測蓄滯洪區(qū)資料的修正值。

    表1 潖江蓄滯洪區(qū)經(jīng)濟(jì)社會情況

    1.1.2 水文數(shù)據(jù)

    選用北江流域管理局歷史洪災(zāi)記錄及江口墟水文站數(shù)據(jù),對基于Mike21技術(shù)平臺建立的潖江蓄滯洪區(qū)洪水演進(jìn)數(shù)值模型進(jìn)行率定與驗(yàn)證。

    1.1.3 社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)

    社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)摘自2010年廣東省清遠(yuǎn)市統(tǒng)計年鑒。包括各行政區(qū)劃及村鎮(zhèn)人口、人口密度、房屋面積、耕地比重、人均GDP、重要工礦企業(yè)和重要基礎(chǔ)設(shè)施等。

    潖江滯洪區(qū)范圍涉及清遠(yuǎn)市清城區(qū)(飛來峽鎮(zhèn)及源潭鎮(zhèn))、佛岡縣(龍山鎮(zhèn))地界,共涉及6個社區(qū)(居委);23個村委共347個自然村。衛(wèi)生院(所)20所,學(xué)校27間,企業(yè)22家。潖江滯洪區(qū)內(nèi)(珠基25.0 m高程以下)總?cè)丝诤嫌嫾s2.2萬戶9.3萬人(常住人口),其中圍內(nèi)人口約為1.6萬戶6.6萬人(常住人口)、圍外人口約為0.6萬戶2.7萬人(常住人口)。潖江滯洪區(qū)房屋總面積約為257.07萬m2,其中圍內(nèi)房屋面積約為188.96萬m2、圍外房屋面積約為68.11萬m2。潖江蓄滯洪區(qū)經(jīng)濟(jì)社會情況見表1。

    1.1.4 蓄滯洪特征數(shù)據(jù)

    蓄滯洪特征數(shù)據(jù)摘自北江流域管理局防洪抗旱資料。潖江蓄滯洪區(qū)25.0 m高程(珠基,下同)以下總面積100.8 km2,相應(yīng)總庫容7.22億m3。高程22.0 m以下總面積82.0 km2,相應(yīng)總庫容4.44億m3,其中圍外面積34.7 km2,相應(yīng)庫容1.83億 m3,圍內(nèi)面積47.3 km2,相應(yīng)庫容2.61億m3。高程21.62 m(相當(dāng)于300年一遇設(shè)計洪水位)以下總面積79.8 km2(未計入?yún)^(qū)內(nèi)孤島,面積0.5 km2),相應(yīng)總庫容4.11億m3,其中圍外面積33.3 km2,相應(yīng)庫容 1.64億 m3,圍內(nèi)面積46.5 km2,相應(yīng)庫容2.47億 m3(表2)。

    表2潖江蓄滯洪區(qū)高程-面積-庫容統(tǒng)計表

    1.1.5 地理信息數(shù)據(jù)

    地理信息數(shù)據(jù)有潖江蓄滯洪區(qū)1:10 000行政區(qū)劃圖、Google地圖等。

    1.2 研究方法

    1.2.1 Mike21技術(shù)

    丹麥水力學(xué)研究所開發(fā)的平面二維數(shù)學(xué)模型MIKE21,可模擬河流、湖泊、河口、海灣、海岸及海洋的水流、波浪、泥沙及環(huán)境場,為工程應(yīng)用、海岸規(guī)劃提供有效、完備的設(shè)計條件和參數(shù)。本文運(yùn)用Mike21技術(shù)模擬北江遭遇300年一遇洪水,在潖江口泄洪及潖江蓄滯洪區(qū)內(nèi)洪水演進(jìn)情況基礎(chǔ)上,提取造成洪災(zāi)風(fēng)險的主要因子——蓄滯洪區(qū)內(nèi)淹沒水深,以作為洪災(zāi)風(fēng)險分析的科學(xué)依據(jù)及洪災(zāi)避難轉(zhuǎn)移安置的理論基礎(chǔ)。

    Mike21控制方程組采用平面二維非恒定流方程組[5]:

    式中:x、y、t分別為空間、時間坐標(biāo);U為x方向流速;V為y方向流速;Z為水位;h為水深;u、v分別為垂線平均流速在x、y方向的分量;n為曼寧糙率系數(shù);c為射才系數(shù),c=(1/n)h1/6;vt為紊動粘性系數(shù);g為重力加速度。

    1.2.2 最快避難轉(zhuǎn)移安置時間分析

    Han A F早在1990年用決策支持系統(tǒng)研究我國臺灣的疏散路網(wǎng)[6];陳玲等對蓄滯洪區(qū)疏散最快時間作過研究[7]。假定蓄滯洪區(qū)的路網(wǎng)見圖1,共有路徑56段,節(jié)點(diǎn)20個,有4個災(zāi)民安置點(diǎn),需要避難轉(zhuǎn)移安置的居民區(qū)有9個,均有3條道。

    圖1 假定的轉(zhuǎn)移安置路網(wǎng)結(jié)構(gòu)

    蓄滯洪區(qū)洪災(zāi)避難轉(zhuǎn)移安置,應(yīng)考慮需要避難轉(zhuǎn)移的區(qū)域、轉(zhuǎn)移開始時間、路面狀況、交通工具、災(zāi)民的行動時間、行為方式等多種因素。避難轉(zhuǎn)移安置問題可認(rèn)為是多源點(diǎn)、多匯合點(diǎn)問題,其中源點(diǎn)為轉(zhuǎn)移開始時的起點(diǎn),匯點(diǎn)就是應(yīng)急的安置點(diǎn)或安置區(qū)。本文運(yùn)用最快避難轉(zhuǎn)移安置時間分析思想對潖江蓄滯洪區(qū)洪災(zāi)避難轉(zhuǎn)移安置開展研究。

    1.2.3 實(shí)地調(diào)查方法

    實(shí)地調(diào)查全過程分為前期室內(nèi)準(zhǔn)備、中期實(shí)地調(diào)查和后期數(shù)據(jù)整理三個階段。在前期室內(nèi)準(zhǔn)備階段搜集相關(guān)數(shù)據(jù)和資料,初步了解研究區(qū)的相關(guān)情況,制定詳細(xì)的調(diào)查方案;在實(shí)地調(diào)查階段,運(yùn)用150對每個抽樣點(diǎn)進(jìn)行定位,通過實(shí)際測量和問卷調(diào)查等多種方式獲取數(shù)據(jù)并填寫調(diào)查表;在后期數(shù)據(jù)整理階段,對實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分類與匯總,建立數(shù)據(jù)庫。

    2 洪水災(zāi)害風(fēng)險分析

    蓄滯洪區(qū)是一種特殊的洪水風(fēng)險區(qū)域。根據(jù)潖江蓄滯洪區(qū)洪水特性、地形地貌,在調(diào)查區(qū)內(nèi)人口、財產(chǎn)分布的基礎(chǔ)上,按洪水風(fēng)險分析方法對潖江蓄滯洪區(qū)的洪水風(fēng)險進(jìn)行統(tǒng)一分析、評價,摸清洪水風(fēng)險分布狀況,并根據(jù)洪水風(fēng)險程度進(jìn)行風(fēng)險分區(qū)。

    2.1 風(fēng)險因子分析

    進(jìn)行蓄滯洪區(qū)風(fēng)險評價時主要基于蓄滯洪區(qū)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、分蓄洪水淹沒水深這兩個主要風(fēng)險因子,并結(jié)合考慮淹沒歷時等因素的影響。

    運(yùn)用Mike21技術(shù),當(dāng)北江遭遇300年一遇洪水,在潖江口泄洪,模擬潖江蓄滯洪區(qū)內(nèi)洪水演進(jìn),提取數(shù)據(jù),結(jié)合潖江蓄滯洪區(qū)1:10 000行政區(qū)劃圖、Google地圖及蓄滯洪區(qū)內(nèi)的人口分布,統(tǒng)計并分析得,潖江蓄滯洪區(qū)內(nèi),1 m水深以上蓄滯洪水范圍有73.2 km2,區(qū)間居民人口3.9萬人,占蓄滯洪區(qū)總面積的93%,占總?cè)丝?6%,承受較大風(fēng)險的范圍、人口都較大(表3)。

    2.2 風(fēng)險評價

    2.2.1 評價方法與評判標(biāo)準(zhǔn)

    根據(jù)影響蓄滯洪區(qū)洪水風(fēng)險的主要風(fēng)險因子蓄滯洪區(qū)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和滯洪淹沒水深,分析確定洪水風(fēng)險度(R)[8],基本風(fēng)險度見表4。以基本風(fēng)險度為依據(jù),將洪水風(fēng)險程度分為重度、中度和輕度風(fēng)險3個級別。蓄滯洪區(qū)洪水風(fēng)險評判標(biāo)準(zhǔn)為:R≥1.5為重度風(fēng)險區(qū),0.5≤R<1.5為中度風(fēng)險區(qū),R<0.5為輕度風(fēng)險區(qū)。

    2.2.2 現(xiàn)狀風(fēng)險狀況

    潖江蓄滯洪區(qū)總面積80.3 km2(含區(qū)內(nèi)孤島面積0.5 km2),總?cè)丝?.86萬人。其中設(shè)計滯洪水位21.62 m以下受分洪淹沒影響的風(fēng)險區(qū)面積為79.8 km2,內(nèi)有人口5.58萬人;滯洪水位以上基本不受分洪影響的自然崗地、高地面積有0.5 km2,居住人口0.28萬人。

    表3 潖江蓄滯洪區(qū)蓄滯洪水深-面積-人口情況統(tǒng)計表(面積:km2;人口:萬人)

    表4 基本風(fēng)險度(R)表

    按上述洪災(zāi)風(fēng)險分析方法和擬定的風(fēng)險度標(biāo)準(zhǔn),對受分洪淹沒影響的風(fēng)險區(qū)洪水風(fēng)險程度進(jìn)行分析評價。結(jié)果表明,現(xiàn)狀蓄滯洪區(qū)存在較大風(fēng)險,蓄滯洪區(qū)大部分地區(qū)為重度和中度風(fēng)險區(qū)。在整個分洪淹沒影響范圍內(nèi),重度風(fēng)險區(qū)面積有64.2 km2,人口2萬人;中度風(fēng)險區(qū)面積10.5 km2、人口2萬人;輕度風(fēng)險區(qū)面積5.1 km2、人口1.6萬人。風(fēng)險分析統(tǒng)計見表5。

    表5 潖江蓄滯洪區(qū)現(xiàn)狀風(fēng)險分析統(tǒng)計

    3 洪災(zāi)避難轉(zhuǎn)移與安置設(shè)計

    根據(jù)潖江蓄滯洪區(qū)蓄滯洪水時區(qū)內(nèi)居民安全狀況,需將高風(fēng)險區(qū)人口進(jìn)行外遷安置,中、低風(fēng)險區(qū)人口建議撤退轉(zhuǎn)移或應(yīng)急避險[9-10]。同時,還要根據(jù)地方具體的實(shí)際情況因地制宜地轉(zhuǎn)移和安置人口。

    3.1 轉(zhuǎn)移安置設(shè)施現(xiàn)狀

    根據(jù)實(shí)地調(diào)查,潖江蓄滯洪區(qū)內(nèi)公路網(wǎng)比較發(fā)達(dá),區(qū)內(nèi)有國道 G106、省道 S355、S252、S253、S354及清佛公路和京廣鐵路通過,農(nóng)村居民點(diǎn)間基本上都有3~5 m寬的“村村通”道路連接,跨潖江橋梁4座、跨潖二河橋梁1座,道路總長約91 km,基本上均為混凝土路面。該路網(wǎng)不是專用撤退道路,但可以平汛結(jié)合,部分滿足分洪撤退的需要。

    3.2 避難轉(zhuǎn)移方式設(shè)計

    (1)群眾安全轉(zhuǎn)移的主要方式

    采用實(shí)地調(diào)查法,根據(jù)歷史洪水及當(dāng)?shù)馗刹咳罕姷慕榻B,潖江蓄滯洪區(qū)群眾安全轉(zhuǎn)移主要有四種方式:

    方式一:靠近北江或潖江邊的群眾由于平時依靠船舶旅游運(yùn)輸謀生,該區(qū)域的群眾主要以船作為主要轉(zhuǎn)移工具。

    方式二:潖江蓄滯洪區(qū)屬丘陵地帶,區(qū)內(nèi)山巒起伏,絕大部分村落依山而落,該區(qū)域的群眾可就近徒步轉(zhuǎn)移到附近山頭。

    方式三:京廣鐵路穿越潖江蓄滯洪區(qū),鐵路防御洪水標(biāo)準(zhǔn)高于100年一遇,沿途有小部分村莊,該區(qū)域的群眾可就近徒步轉(zhuǎn)移到鐵道路基上。

    方式四:江口墟鎮(zhèn)居民總共有4 789人。由于江口墟鎮(zhèn)內(nèi)大部分居住的地勢較高,其中原江口鎮(zhèn)政府所在地、江口中學(xué)高程均超過26 m,可安置江口墟鎮(zhèn)內(nèi)的居民。龍山、民安、湯塘、源潭鎮(zhèn)政府也可安置群眾。該部分主要利用現(xiàn)有汽車、摩托車等交通工具通過蓄滯洪區(qū)內(nèi)道路轉(zhuǎn)移。潖江蓄滯洪區(qū)各行政村安全轉(zhuǎn)移方式見表6。

    (2)準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移的命令發(fā)布和實(shí)施

    區(qū)內(nèi)群眾必須安全轉(zhuǎn)移時,各行政村、自然村通過密集的鑼聲發(fā)出命令,鎮(zhèn)政府及有關(guān)部門采取得力措施組織群眾和大件財產(chǎn)向預(yù)定的安全地帶轉(zhuǎn)移;對于確實(shí)來不及轉(zhuǎn)移的群眾,由搶險救災(zāi)隊待水位平穩(wěn)后用船只逐步向安全地帶轉(zhuǎn)移。蓄滯洪區(qū)的輸電線路、交通及電信、移動通訊聯(lián)絡(luò)工具目前已絕大部分保證到自然村。

    (3)區(qū)內(nèi)群眾必須安全轉(zhuǎn)移時,由各行政村、自然村村長負(fù)責(zé)組織。

    3.3 安置工作設(shè)計

    經(jīng)過實(shí)地調(diào)查,結(jié)合當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施情況,洪災(zāi)后的安置工作從最基本的五方面得以保證:

    表6 各行政村安全轉(zhuǎn)移方式

    (1)治安保衛(wèi)

    為保護(hù)災(zāi)民利益,嚴(yán)厲打擊危害社會治安的破壞活動,維護(hù)社會穩(wěn)定,要求各安置點(diǎn)及分洪區(qū)配備武裝保衛(wèi)人員,加強(qiáng)安全轉(zhuǎn)移地區(qū)的社會治安保衛(wèi)工作。每個安置點(diǎn)配備保衛(wèi)人員3人,大型安置點(diǎn)配備保衛(wèi)人員10~15人,在蓄滯洪區(qū)進(jìn)行巡邏執(zhí)勤,出動巡邏船只2艘,巡邏人員10人。

    (2)后勤保障

    依照防洪法有關(guān)規(guī)定,防汛時期將動用該區(qū)域所有旅游觀光船只,負(fù)責(zé)安全轉(zhuǎn)移分洪區(qū)人畜和防汛物資供應(yīng)。

    (3)醫(yī)療衛(wèi)生

    針對蓄滯洪區(qū)出現(xiàn)的常見流行病,淹沒前衛(wèi)生局應(yīng)到到淹沒區(qū)采取預(yù)防措施。衛(wèi)生局組織,鎮(zhèn)醫(yī)院負(fù)責(zé),在每個安全區(qū)設(shè)置醫(yī)療點(diǎn),對分散的臨時安置點(diǎn),要設(shè)立流動救護(hù)站,所需醫(yī)務(wù)人員及相應(yīng)的醫(yī)療設(shè)備及藥品由縣衛(wèi)生局負(fù)責(zé)落實(shí)。保證災(zāi)民飲用衛(wèi)生水,需儲備漂白粉,由經(jīng)貿(mào)局落實(shí),安全轉(zhuǎn)移時隨同糧食發(fā)放到點(diǎn)。

    (4)災(zāi)民安置及生活物資供應(yīng)

    搭棚,每戶按20 m2搭棚,搭棚器材由區(qū)內(nèi)經(jīng)貿(mào)局負(fù)責(zé)落實(shí)。保證災(zāi)民吃、穿物資供應(yīng),按計劃保證按時足額發(fā)放。轉(zhuǎn)移后按7 d不能用炊計算,共19 523人,每人每天安排干糧1 kg,最多每天需19 523 kg,7 d需133 661 kg,相應(yīng)配備衛(wèi)生飲用水,由區(qū)經(jīng)貿(mào)局調(diào)運(yùn)到點(diǎn)。蔬菜肉食供應(yīng),每天每人1 kg,7 d共需133 661 kg以及食鹽等生活必須品,由區(qū)經(jīng)貿(mào)局落實(shí)調(diào)運(yùn)。燃料煤炭供應(yīng),由清遠(yuǎn)市經(jīng)貿(mào)局落實(shí)調(diào)運(yùn)。

    (5)通訊聯(lián)絡(luò)

    由移動清遠(yuǎn)公司會清城區(qū)、佛岡縣公司擬定移動電話的調(diào)配和增設(shè)移動通訊網(wǎng)絡(luò)方案,保證各級指揮部、各有關(guān)單位、指揮人員、執(zhí)勤人員的通訊聯(lián)系。

    4 總結(jié)與討論

    以潖江蓄滯洪區(qū)洪災(zāi)避難轉(zhuǎn)移安置為研究對象,利用Mike21技術(shù),建立潖江蓄滯洪區(qū)洪水演進(jìn)數(shù)值模型,模擬北江遭遇300年一遇洪水時,在潖江口泄洪,潖江蓄滯洪區(qū)洪水演進(jìn),據(jù)此分析潖江蓄滯洪區(qū)洪災(zāi)風(fēng)險。通過實(shí)地調(diào)查,對潖江蓄滯洪區(qū)社會經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)情況、蓄滯洪特征、洪水風(fēng)險和基礎(chǔ)設(shè)施全面掌握的基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)地調(diào)查歷史洪水,利用潖江蓄滯洪區(qū)DEM數(shù)據(jù)、Google地圖及最快避難轉(zhuǎn)移安置時間分析法,詳細(xì)設(shè)計了潖江蓄滯洪區(qū)內(nèi)各行政村落遭遇洪災(zāi)時避難轉(zhuǎn)移與人員安置,為潖江蓄滯洪區(qū)啟用預(yù)案科學(xué)編制及防洪減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。同時,建議潖江蓄滯洪區(qū)在今后的開發(fā)中不應(yīng)過分占用河道,以規(guī)避洪災(zāi)風(fēng)險。通過個例研究,本文可為蓄滯洪區(qū)啟用后避難轉(zhuǎn)移安置研究提供一種思路。

    由于數(shù)據(jù)有限,潖江蓄滯洪區(qū)洪水演進(jìn)數(shù)值模型率定只選用該蓄滯洪區(qū)的蓄洪量指標(biāo),對潖江蓄滯洪區(qū)的洪水風(fēng)險分析可能存在一定的局限性。后續(xù)研究中,有待利用GIS技術(shù)繪制洪災(zāi)轉(zhuǎn)移路線圖,以便提供更清晰明了的洪災(zāi)轉(zhuǎn)移路線。

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