基于地理信息的水災(zāi)評估

毛其峰

摘 要：2013年國慶節(jié)期間，浙江省余姚市遭受了“菲特”臺風(fēng)帶來的特大暴雨襲擊，導(dǎo)致70%以上城區(qū)受淹，主城區(qū)城市交通癱瘓，全市21個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道均受災(zāi)，城區(qū)大部分住宅小區(qū)底層住戶屋內(nèi)進(jìn)水。本文通過利用余姚已有地理信息數(shù)據(jù)，構(gòu)建城區(qū)水淹分析模型，分析姚江水位與城市內(nèi)澇之間關(guān)系，助力災(zāi)情評估，并對今后當(dāng)?shù)爻鞘械缆方煌ㄔO(shè)計(jì)提出了警示。

關(guān)鍵詞：余姚水災(zāi)；不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）；柵格數(shù)據(jù)分級符號化；水災(zāi)評估

中圖分類號：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0244-02

2013年國慶節(jié)期間，余姚市遭受了“菲特”臺風(fēng)帶來持續(xù)集中的強(qiáng)降雨，全市過程雨量達(dá)561毫米，最大張公嶺站（梨洲街道境內(nèi)）819毫米，創(chuàng)新中國成立以來最高記錄，超過百年一遇。強(qiáng)降雨導(dǎo)致河網(wǎng)水庫水位猛漲，姚江余姚站水位最高時(shí)達(dá)5.33米（吳淞高程，下同），超過警戒水位1.56米，為新中國成立以來之最（載《寧波市安全生產(chǎn)網(wǎng)》，2013年10月16日）。受“菲特”臺風(fēng)影響，我市70%以上城區(qū)受淹，主城區(qū)城市交通癱瘓。全市21個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道均受災(zāi)，城區(qū)大部分住宅小區(qū)底層住戶屋內(nèi)進(jìn)水，主城區(qū)全線停水、停電，商貿(mào)業(yè)損失嚴(yán)重，所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)206億元（載《浙江在線》，2013年10月9日）。

1 救災(zāi)情況與水災(zāi)成因分析

2013年10月10日（以下日期前若無具體公元年份的，均指2013年）開始，天氣放晴。來自全國各地的解放軍官兵、各專業(yè)救援隊(duì)伍、各救災(zāi)志愿者等同受災(zāi)的群眾一起加大救災(zāi)力度，既救人，又發(fā)放救災(zāi)物資，更是做好城區(qū)內(nèi)積水的疏導(dǎo)，當(dāng)姚江水位繼續(xù)降到4.70米以下時(shí)，城區(qū)主要道路的積水基本退去（載《余姚新聞網(wǎng)》，2013年10月10日）。

10月11日下午2點(diǎn)半左右，姚江水位下降到4.78米，市排水公司及時(shí)組織大型泵車進(jìn)行積水強(qiáng)排，城區(qū)有積水的地方，平均的積水是在30-50厘米之間（載《中國廣播網(wǎng)》，2013年10月11日）。

至10月17日下午，我市中心城區(qū)除了還剩2個(gè)小區(qū)的地下室尚未排干外，151個(gè)受淹小區(qū)的積水已完全消除，至此，余姚水災(zāi)影響算基本結(jié)束。

“菲特”為何讓余姚如此受傷？一方面是該臺風(fēng)登陸時(shí)恰逢農(nóng)歷九月初大潮，我省沿海高潮位全面超警戒潮位，內(nèi)陸洪水很難排到海里去；另一方面，余姚城區(qū)地處四明山北側(cè)的低洼區(qū)，余姚城區(qū)本身已下了500多毫米的雨，而同樣下在四明山上的雨水又沿條條山溪源源不斷地流向低處的余姚城區(qū)，而這么多水靠“東泄”又排澇不暢，致使余姚城區(qū)最終水漫金山、積澇嚴(yán)重；還有一個(gè)方面，隨著杭甬運(yùn)河的建成，河道普遍進(jìn)行了裁彎取直、拓寬，使上游洪澇來水更加快捷，加之近年來上虞區(qū)城（鎮(zhèn)）化進(jìn)程的加快推進(jìn)，致使上虞客水來量增加，更加重了我市的洪澇災(zāi)害。

建設(shè)中的姚江干流防洪整治工程，其防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，排澇標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，但無法擋住百年一遇的大洪水。根據(jù)《余姚市城市總體規(guī)劃2001—2020》，姚江20年一遇的水位限高是3.03米，50年一遇的水位限高是3.38米。

2 構(gòu)建城區(qū)水淹分析模型、助力災(zāi)情評估

水災(zāi)消除之后，余姚市規(guī)劃測繪設(shè)計(jì)院受余姚市規(guī)劃局委托，制作了余姚市主城區(qū)受“菲特”臺風(fēng)強(qiáng)降水影響的水淹分析模型，重現(xiàn)了城區(qū)洪水圍城的情況。

余姚城區(qū)水淹分析模型基于基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)制作。本模型主要用到了GIS數(shù)據(jù)庫地貌層中的高程點(diǎn)數(shù)據(jù)，利用余姚城區(qū)約150平方公里范圍內(nèi)的29萬個(gè)高程點(diǎn)數(shù)據(jù)，生成數(shù)字地面模型，該模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入到ArcMAP中，利用ArcGIS的柵格數(shù)據(jù)分級符號化功能，完成了本次水淹分析模型的搭建。

2.1 水淹分析模型中各高程值的由來

根據(jù)上述資料，能夠得知本次余姚城區(qū)段姚江的最高水位是5.33米（85高程為3.46米）；姚江干流50年一遇的姚江水位是5.25米（85高程為3.38米）、20年一遇的姚江水位是4.90米（85高程為3.03米）；城區(qū)主要道路基本無積水的姚江水位是4.70米（85高程為2.83米）；城區(qū)大部分無積水的姚江水位是4.28米（85高程為2.41米）；姚江的警戒水位是3.77米（85高程為1.92米）；姚江的正常水位是3.17米（85高程為1.3米）；姚江的抗旱水位是2.60米（85高程為0.73米）。

因此，本次水淹模型中各水位分檔為：0米～0.73米（抗旱水位）、0.73米～1.3米（正常水位）、1.3米～1.92米（警戒水位）、1.92米～2.41米（城區(qū)大部分無積水的水位）、2.41米～2.83米（城區(qū)主要道路基本無積水的水位）、2.83米～3.03米（20年一遇洪水水位）、3.03米～3.38米（50年一遇洪水水位）、3.38米～3.46米（“菲特”臺風(fēng)洪水水位）、3.46米～3.50米（不受“菲特”臺風(fēng)洪水影響的陸地始高程）。

2.2 水淹分析模型的搭建

在ArcGIS中，通過對柵格數(shù)據(jù)的分級符號化，設(shè)置正常水位、警戒水位、城區(qū)大部分無積水、城區(qū)主要道路無積水、20年一遇洪水位、50年一遇洪水位等顏色變化顯示，我們模擬實(shí)現(xiàn)了不同等級水位對姚城的影響，分析姚江水位與城市內(nèi)澇之間關(guān)系，助力災(zāi)情評估，為今后的城市防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)修訂提供參考。具體見圖1。

2.3 水淹分析

通過圖1，我們可以直觀地看出本次“菲特”臺風(fēng)所造成的洪水帶給余姚的“滅頂之災(zāi)”：除了城區(qū)內(nèi)的山體和有限幾個(gè)地塊外，其它地方都被藍(lán)色的水覆蓋，咋一看還以為是有露著小島的海灣。

由于蕭甬鐵路貫穿余姚城區(qū)，因此南北方向的公路，除梁周線上跨鐵路外，其余均是公鐵立交，公路從底下穿鐵路而過。這樣的設(shè)計(jì)就造成了潛在的隱患：一旦遭受洪澇災(zāi)害，這些立交橋都有可能被淹沒，從而導(dǎo)致道路中斷。此次洪水期間，余姚的鐵路立交橋均被淹沒，經(jīng)余姚城區(qū)的南北通道僅梁周線可全線貫通。根據(jù)圖2，我們可以直觀地看出，圖中圈的地方，都是鐵路立交橋，都成了深藍(lán)色的水下道路。

3 模型存在的問題

（1）高程點(diǎn)密度不夠，導(dǎo)致數(shù)字地面模型局地失真，實(shí)際的路變成了河、廣場也不夠平整，坑坑洼洼，這都導(dǎo)致了模型不精準(zhǔn)，影響了定性分析。

（2）ArcGIS柵格數(shù)據(jù)的分級符號化，只是通過顏色渲染方式模擬實(shí)現(xiàn)水淹情形，離真正的水淹分析模型還是很遠(yuǎn)。

4 該模型對余姚水災(zāi)分析的意義

通過搭建這個(gè)水淹模型，我們可以直觀地模擬出洪水侵城的景象，能夠?yàn)轭I(lǐng)導(dǎo)決策提供技術(shù)支持；通過觀察模型中各地水淹的情況，可以分析出當(dāng)前城市規(guī)劃審批中對項(xiàng)目周邊高程的規(guī)定不夠高，同時(shí)也為今后城市道路交通設(shè)計(jì)提出警示：現(xiàn)有的鐵路立交橋方式不適合城市抗洪要求，如果能夠通過本次水災(zāi)吸取一些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在將來的設(shè)計(jì)中也考慮上跨的方式，能夠增加城市南北方向的通道。

參考文獻(xiàn)：

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