韌性城鄉(xiāng)理念下的區(qū)域雨洪安全格局研究

李建華 張興超 任彬彬 孔維東

摘 要： 為提高城鄉(xiāng)韌性，減少雨洪災(zāi)害對(duì)城鄉(xiāng)發(fā)展造成的損失，選取北京房山區(qū)為研究對(duì)象?；赟CS模型計(jì)算出研究區(qū)域極端降水情況的降水量，利用等體積計(jì)算的方法，借助ArcGIS軟件對(duì)房山區(qū)極端降雨情況下進(jìn)行雨水淹沒(méi)模擬分析，將其與河道緩沖區(qū)進(jìn)行整合構(gòu)建雨洪淹沒(méi)格局，并根據(jù)各個(gè)流域和河道的平均淹沒(méi)深度構(gòu)建雨洪安全格局。根據(jù)各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在地區(qū)的雨洪安全格局類型，基于韌性城鄉(xiāng)理念，對(duì)不同類型淹沒(méi)區(qū)提出了具有針對(duì)性的工程措施優(yōu)化建議和非工程措施優(yōu)化策略，旨在為韌性城鄉(xiāng)發(fā)展中對(duì)雨洪安全格局的構(gòu)建提供方法參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：韌性城鄉(xiāng);SCS模型;體積計(jì)算法;雨洪安全格局

中圖分類號(hào)：TU984 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? 文章編號(hào)：1674-7356（2021）-02-0079-07

近些年來(lái)全球氣候問(wèn)題持續(xù)惡化，地球水循環(huán)速度加快。在此影響下，極端降雨導(dǎo)致的雨洪災(zāi)害事件頻發(fā)，造成了大量的財(cái)產(chǎn)損失。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球每年由于雨洪災(zāi)害所造成的財(cái)產(chǎn)損失約占自然災(zāi)害的40%。而在我國(guó)，有年均超1億的受災(zāi)人數(shù)，城鄉(xiāng)洪澇災(zāi)害造成經(jīng)濟(jì)損失可達(dá)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的1%—2%[1]。在這種情況之下，如何提高城市的韌性，構(gòu)建有效的城鄉(xiāng)雨洪安全格局，減少雨洪災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失成了城鄉(xiāng)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

自20世紀(jì)70年代開(kāi)始，歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家相繼開(kāi)展了以集總式模型為主的城市雨洪模型研究。到80年代開(kāi)始出現(xiàn)了分布式水文模型，這種水文模型能夠反映由于城市下墊面空間的異質(zhì)性，并且已經(jīng)初具地表徑流模擬功能[2]。90年代開(kāi)始，我國(guó)學(xué)者在國(guó)外的研究成果基礎(chǔ)之上，陸續(xù)提出了SSCM、CSYJM等城市雨水徑流模型[3-4]。到目前，這些雨洪模型已成為模擬、預(yù)測(cè)城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害和城市防洪減災(zāi)的重要手段。但是這些研究大都是對(duì)于城市內(nèi)部的模擬研究分析。在城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展的大背景下，利用水文學(xué)、地理學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)等多學(xué)科交叉的方式下進(jìn)行區(qū)域空間的雨洪安全格局構(gòu)建研究，主要從宏觀尺度下對(duì)區(qū)域雨洪災(zāi)害做出預(yù)測(cè)和有針對(duì)性優(yōu)化建議。對(duì)于提升城鄉(xiāng)韌性發(fā)展，減少由于雨洪給城鄉(xiāng)帶來(lái)的災(zāi)害有著重大意義。并且這樣基于多源數(shù)據(jù)和GIS的功能耦合是必然趨勢(shì)，可以節(jié)省人工大尺度水文模型構(gòu)建的人力和時(shí)間。

一、研究基礎(chǔ)

（一）理論基礎(chǔ)

1. 韌性城鄉(xiāng)理論

“韌性”一詞被社會(huì)學(xué)、生態(tài)學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，雖然在每個(gè)學(xué)科領(lǐng)域?qū)ζ鋬?nèi)涵理解的存在差異，但以共同理解是，系統(tǒng)能夠抵御外界的變化干擾并保持自身的功能不受明顯的影響。隨著城鎮(zhèn)化與城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展不斷深入，韌性發(fā)展也出現(xiàn)在城鄉(xiāng)規(guī)劃領(lǐng)域。在2017年6月，韌性城鄉(xiāng)建設(shè)第一次在國(guó)家層面上提出?！绊g性城鄉(xiāng)”是指城鄉(xiāng)系統(tǒng)能夠在抵御外界的干擾時(shí)，保持城鄉(xiāng)自身功能正常運(yùn)行不受明顯影響。

城鄉(xiāng)系統(tǒng)是一個(gè)始終受到系統(tǒng)諸多因素影響的巨型系統(tǒng)，這些因素不僅是城市自身社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展中面臨的城市病問(wèn)題，也是包含地質(zhì)災(zāi)害、氣象災(zāi)害、生物多樣性以及雨洪災(zāi)害等外部自然災(zāi)害[5]?！绊g性”是目前國(guó)際上在防災(zāi)減災(zāi)問(wèn)題上用詞頻率最高的概念。對(duì)雨洪安全格局的研究不僅是城市內(nèi)澇、雨水徑流污染等城市問(wèn)題，還有洪水、強(qiáng)降水等自然災(zāi)害對(duì)區(qū)域的影響[6]。

2. 雨洪安全格局概念

雨洪安全格局的概念源自于生態(tài)安全格局，作為生態(tài)安全格局研究的一部分，雨洪安全格局是以水為重點(diǎn)研究對(duì)象。綜合水安全格局包括水源保護(hù)全格局和水生態(tài)安全格局，是與水源地環(huán)境保護(hù)和水災(zāi)害預(yù)防等多個(gè)方面的耦合交錯(cuò)[7]。而雨洪安全格局主要是指雨水和洪水兩部分，而作為水安全格局中的重要部分，雨洪安全格局同屬于規(guī)劃范疇。目前，對(duì)雨洪安全格局學(xué)術(shù)界還尚未有明確的定義。通過(guò)水安全格局和生態(tài)安全格局的內(nèi)涵來(lái)看，雨洪安全格局是雨洪發(fā)生過(guò)程與其過(guò)程中對(duì)城鄉(xiāng)安全的反饋?zhàn)饔肹8]，通過(guò)判斷識(shí)別雨洪過(guò)程中雨洪匯流的關(guān)鍵位置確定雨洪過(guò)程中淹沒(méi)區(qū)的空間布局，再根據(jù)雨洪空間分布特征構(gòu)建雨洪安全格局來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)雨洪過(guò)程的有效控制[9]。分為洪水安全格局和內(nèi)澇安全格局兩個(gè)部分，及設(shè)計(jì)雨洪廊道、雨洪淹沒(méi)安全格局、雨洪污染安全格局等多個(gè)維度。

（二）地表徑流計(jì)算參數(shù)的確定

SCS模型是目前對(duì)流域水文研究應(yīng)用最普遍的模型之一。SCS模型根據(jù)研究區(qū)域的土壤類型、土地利用方式以及降雨發(fā)生前土壤含水量等因素對(duì)降雨過(guò)程中地表徑流的影響，基于水平衡方程、等比假設(shè)構(gòu)建的，其顯著的特點(diǎn)是模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、所需參數(shù)少[10]。但是由于SCS模型的參數(shù)研究尤其是 CN 值的選擇，在國(guó)內(nèi)地區(qū)還未得到普遍認(rèn)可的數(shù)據(jù)，因而在精度上還需要進(jìn)一步的試驗(yàn)驗(yàn)證加以調(diào)整。

等比例相等假設(shè)是將研究區(qū)域的某一次降雨事件中的地表直接徑流Q與實(shí)際累積入滲量F的比值等于研究區(qū)域降雨發(fā)生前潛在徑流量與匯水區(qū)域的潛在入滲量S的比值，潛在徑流量是降雨量P和地表初損值Ia的差值（初損值一般是由地表植物攔截、地表發(fā)揮、土壤滲透和填洼蓄水所造成），表達(dá)式如下：

水平衡方程是地表徑流量Q、實(shí)際累積入滲量F與初損值Ia的總和等于研究區(qū)域降雨量P，表達(dá)式如下：

P = Ia + F + Q（2）

實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)表明雨水初損值Ia和最大滯留量S之間存在某種特定關(guān)系，表達(dá)式如下：

Ia = λS（3）

式中：λ表示區(qū)域參數(shù)，他和研究區(qū)的地理環(huán)境有關(guān);λ的取值范圍為0.1≤λ≤0.3，USDA在長(zhǎng)期大量的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上突出了λ最佳經(jīng)驗(yàn)值為0.2。

由（1）（2）（3）式可知SCS模型降雨計(jì)算的表達(dá)式如下：

由式（4）可以看出：匯水區(qū)的地表徑流量（Q）是由研究區(qū)域的降雨量（P）與研究區(qū)域降雨前匯水區(qū)的潛在入滲量（S）所決定，而研究區(qū)域的土壤類型及降雨發(fā)生前土壤含水量是決定匯水區(qū)潛在入滲量的影響因素。因此，SCS模型可以用一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性參數(shù)CN（地表徑流系數(shù)）表示以上的綜合影響因素，通過(guò)CN值來(lái)推算匯水區(qū)潛在入滲量（S），CN系數(shù)正常取值在0—100之間變化，具體數(shù)值應(yīng)該根據(jù)研究區(qū)域的具體情況而定，表達(dá)式如下：

二、房山區(qū)雨洪安全格局研究

（一）研究區(qū)域

本研究的研究區(qū)域是北京市房山區(qū)，轄區(qū)面積為2 019 km2，位于華北平原和太行山脈的交壤處，其中山區(qū)地區(qū)、平原地區(qū)和丘陵地區(qū)各占三分之一。房山區(qū)地處海河流域，其境內(nèi)大小河流共有58條，河流溝道總長(zhǎng)860 km。流域面積在200 km2以上的河流有4條，分別是永定河、小清河、大石河和拒馬河，其余的中小河流及溝道均為小清河、大石河和拒馬河的支流[11]。

歷史上房山區(qū)雨洪災(zāi)害頻繁，山區(qū)洪災(zāi)以大石河和拒馬河為重，平原洪災(zāi)以永定河、大石河下游、拒馬河為重。根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，從1668年至1949年的345年間，發(fā)生較大洪水災(zāi)害達(dá)30余次。其中永定河、大石河和拒馬河分別發(fā)生過(guò)11次、7次和5次較大洪水，造成部分堤段決口、洪水漫溢。

（二）雨洪安全格局研究

1. 雨洪安全格局模型構(gòu)建

SCS模型數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。研究是通過(guò)建立SCS模型計(jì)算極端降雨情況的雨洪數(shù)據(jù)，利用ArcGIS技術(shù)對(duì)雨洪安全格局進(jìn)行可視化的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程是需要大量的數(shù)據(jù)支撐。本研究所需的數(shù)據(jù)主要有房山區(qū)30米精度數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model）、房山區(qū)土地利用數(shù)據(jù)、房山區(qū)降雨數(shù)據(jù)及各類性質(zhì)用地徑流曲線數(shù)（CN）等，具體如表1所示。

雨水流域劃分。雨水流域是研究地表徑流模擬分析的基本區(qū)劃單元。首先利用房山區(qū)DEM數(shù)據(jù)在ArcGIS里利用D8算法進(jìn)行雨水流向分析，流向分析是根據(jù)每個(gè)像元與周邊8個(gè)像元中最陡下降方向（即最大權(quán)重差值）確定的[12]。D8算法計(jì)算速度雖快，但這種計(jì)算方法讓水流只流向一個(gè)方向，是單線傳遞，所以在流向分析之前要對(duì)DEM柵格數(shù)據(jù)需要進(jìn)行填洼處理。

依據(jù)流向柵格數(shù)據(jù)通過(guò)流量工具計(jì)算每一個(gè)流入下坡像元的所有像元累積權(quán)重，得到流量柵格數(shù)據(jù)，權(quán)重累積多的像元相連接匯聚成河流。根據(jù)本次研究需求利用柵格計(jì)算器識(shí)別房山區(qū)河流柵格數(shù)據(jù)，并將該柵格數(shù)據(jù)與現(xiàn)狀河流進(jìn)行比對(duì)篩選出房山區(qū)河流柵格數(shù)據(jù)。將房山區(qū)河流作為雨水傾瀉點(diǎn)集合雨水流向數(shù)據(jù)計(jì)算出房山區(qū)匯水區(qū)，根據(jù)本研究的精度需求和目的，本研究將房山區(qū)劃分為60個(gè)雨水流域。

雨水流量的計(jì)算。美國(guó)土壤保持局根據(jù)土壤入滲能力的強(qiáng)弱將土壤類型劃分為A、B、C、D四種，其土壤入滲能力依次減弱，飽和導(dǎo)水率Ks值分別為>180、18—180、1.8—18、<1.8 mm/h，具體如表2所示。

本研究中房山區(qū)水文土壤組的劃分采用我國(guó)普遍公認(rèn)的符素華等的研究結(jié)果，即房山區(qū)大部分的水文土壤組別是B。其次，利用土地利用圖將房山區(qū)20種用地方式重分類為10種。結(jié)合美國(guó)農(nóng)業(yè)部水土保持局發(fā)布的CN值并結(jié)合胡曉靜等對(duì)北京市山區(qū)SCS模型參數(shù)研究成果確定本研究區(qū)域所對(duì)應(yīng)的CN值[13-14]。最后，根據(jù)中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)房山區(qū)歷年降雨數(shù)據(jù)可知，2012年7月21日，北京房山區(qū)最大降雨量（P）達(dá)到469 mm，為61年來(lái)最大。綜合以上數(shù)據(jù)計(jì)算不同類型下墊層地表徑流量，具體如表3所示。

雨洪安全格局的建立由雨洪淹沒(méi)區(qū)和雨洪廊道兩部分組成。首先，通過(guò)橫切數(shù)字高程模型進(jìn)行等體積計(jì)算，將由表2計(jì)算出的各個(gè)流域地表徑流體積利用ArcGIS的表面體積工具在DEM數(shù)據(jù)（此DEM數(shù)據(jù)為流向分析時(shí)填洼處理前的原始數(shù)據(jù)）上進(jìn)行反復(fù)擬合，再將擬合出的60個(gè)流域淹沒(méi)區(qū)進(jìn)行整合，進(jìn)行雨洪無(wú)源淹沒(méi)分析構(gòu)建雨洪淹沒(méi)區(qū);然后，利用由DEM數(shù)據(jù)模擬出得房山區(qū)河流數(shù)據(jù)進(jìn)行30 m緩沖區(qū)分區(qū)構(gòu)建雨洪廊道，并與60個(gè)流域淹沒(méi)區(qū)進(jìn)行整合，構(gòu)建房山區(qū)雨水淹沒(méi)格局，并借助ArcGIS空間可視化功能進(jìn)行可視化分析，如圖1所示。

結(jié)合房山區(qū)徑流累積量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，利用DEM 高程數(shù)據(jù)，計(jì)算60個(gè)流域淹沒(méi)區(qū)及主要河流的平均淹沒(méi)深度。將淹沒(méi)深度按照0—4 718 mm、4 718 mm—10 811 mm和大于10 811mm進(jìn)行分級(jí)可視化，如圖2所示，根據(jù)淹沒(méi)深度將60個(gè)流域及主要河流分別劃分為雨洪低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、雨洪中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和雨洪高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)來(lái)構(gòu)建雨洪安全格局，如圖3所示。

2. 房山區(qū)鄉(xiāng)村雨洪安全格局分析與討論

圖3可以看到雨洪低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布在青龍湖鎮(zhèn)、長(zhǎng)陽(yáng)鎮(zhèn)、石樓鎮(zhèn)、竇店鎮(zhèn)、良鄉(xiāng)鎮(zhèn)、琉璃河鎮(zhèn)、閻村鎮(zhèn)、韓村河鎮(zhèn)、長(zhǎng)溝鎮(zhèn)、張坊鎮(zhèn)南部、大石窩鎮(zhèn)南部、周口店鎮(zhèn)東部、河北鎮(zhèn)南部等13個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城關(guān)街道、新鎮(zhèn)街道、向陽(yáng)街道、東風(fēng)街道、迎風(fēng)街道、星城街道、西潞街道、拱辰街道等8個(gè)街道;雨洪中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布在大石窩鎮(zhèn)北部、周口店鎮(zhèn)西部、河北鎮(zhèn)北部、十渡鎮(zhèn)西南部、張坊鎮(zhèn)西部、蒲洼鄉(xiāng)南部、佛子莊鄉(xiāng)南部、霞云嶺鄉(xiāng)西北角和長(zhǎng)溝鎮(zhèn)等9個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn);雨洪高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布在大安山鄉(xiāng)、史家營(yíng)鄉(xiāng)、南窯鄉(xiāng)、張坊鎮(zhèn)、霞云嶺鄉(xiāng)、蒲洼鄉(xiāng)北部、十渡鎮(zhèn)東北部和佛子莊鄉(xiāng)北部等8個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。根據(jù)雨洪安全等級(jí)分布特征可知雨洪低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在平原地區(qū)，雨洪中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在丘陵地區(qū)，雨洪高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布在山地地區(qū)。

統(tǒng)計(jì)各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)雨洪淹沒(méi)區(qū)面積和淹沒(méi)區(qū)占比，如圖4所示。數(shù)據(jù)顯示大安山鄉(xiāng)等6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)雨洪淹沒(méi)區(qū)面積小于5 000 000 m2，長(zhǎng)陽(yáng)鎮(zhèn)和琉璃河地區(qū)雨洪淹沒(méi)區(qū)面積大于40 000 000 m2，佛子莊鄉(xiāng)、十渡鎮(zhèn)及其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)雨洪淹沒(méi)面積在5 000 000—40 000 000 m2之間。從雨洪淹沒(méi)區(qū)面積在各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)的占比來(lái)看，雨洪低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的平原地區(qū)淹沒(méi)面積高于雨洪中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的丘陵地區(qū)高于雨洪高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的山地地區(qū)。雨洪高風(fēng)險(xiǎn)的山區(qū)各區(qū)域雨洪淹沒(méi)區(qū)占比均低于10%，最低為大安山鄉(xiāng)，占比為1.5%，雨洪低風(fēng)險(xiǎn)的平原地區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨洪淹沒(méi)區(qū)均超出30%，最高為閻村鎮(zhèn)，占比達(dá)53.9%。

山區(qū)和平原地區(qū)地形存在差異，汛期雨洪本身造成的災(zāi)害及由于雨洪造成的次生災(zāi)害也不盡相同。山區(qū)地勢(shì)高差大，水流湍急，且洪水?dāng)y帶泥沙量大，所以極易造成水土流失和滑坡、崩塌、落石、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。相對(duì)山區(qū)來(lái)說(shuō)，平原地區(qū)處于山區(qū)水流下游，發(fā)生洪災(zāi)時(shí)積水量更大，洪水四處蔓延，受災(zāi)波及面廣，且由于水流速度慢，積水時(shí)間更長(zhǎng)。

房山區(qū)西部山區(qū)和丘陵占有三分之二面積。由于山陡坡高、溝壑縱橫、植被稀疏，易出現(xiàn)水土流失及山洪、泥石流災(zāi)害情況，而且暴雨匯流時(shí)間短，峰值高且流量巨大，對(duì)匯水區(qū)下游造成較大威脅。房山平原區(qū)面積占全區(qū)總面積的三分之一，但卻聚集著全區(qū)包括房山新城在內(nèi)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展重點(diǎn)。該區(qū)域地勢(shì)低洼不平，既要抵御房山區(qū)本地山洪和永定河洪水，還要防止排水不暢造成的內(nèi)澇。

（三）基于韌性城鄉(xiāng)理念的房山區(qū)雨洪安全優(yōu)化策略

1. 工程措施優(yōu)化策略

為了提高城鄉(xiāng)韌性，雨洪災(zāi)害防御工程措施主要通過(guò)排洪溝渠治理、排導(dǎo)槽、攔沙壩、谷坊壩、護(hù)岸及堤防防護(hù)工程和河道疏浚等工程措施，提高城鄉(xiāng)或城鄉(xiāng)系統(tǒng)能抵御雨洪的沖擊能力和良好的泄洪能力，從而保證城鄉(xiāng)自身功能的正常運(yùn)行。工程措施結(jié)合水土保持、小流域綜合治理進(jìn)行。

根據(jù)不同安全等級(jí)雨洪安全格局提出適宜的工程優(yōu)化措施。其中，雨洪高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和雨洪中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)根據(jù)峰值高且流量巨大的雨洪特征將河流等級(jí)分兩種類型優(yōu)化建議，即荒溪支流河道流域地區(qū)及重點(diǎn)河道流域地區(qū)，如圖5所示。荒溪支流河道流域地區(qū)采取建設(shè)攔沙壩和谷坊壩措施，攔沙壩和谷坊壩可以攔蓄荒溪上游山洪和泥石流中的沙石等物質(zhì)，并由于沙石等物質(zhì)的堆積讓溝底加寬，減緩山洪的流速和沖刷力，可以有效治理荒溪地區(qū)水土流失。另外，攔蓄的泥沙等可以掩埋滑坡剪出口，減少滑坡災(zāi)害發(fā)生[15]。重點(diǎn)河道流域地區(qū)對(duì)沿河村鎮(zhèn)段通過(guò)護(hù)岸及堤防防護(hù)工程，有效防止洪水對(duì)原有天然岸坡的沖刷和侵蝕，還要對(duì)河道進(jìn)行疏浚，以便于暴雨天氣時(shí)的行洪暢通。山區(qū)重點(diǎn)河道遵循“上蓄、中疏、下排”的原則，構(gòu)建由水庫(kù)、河道及堤防工程組成的防洪體系。

雨洪低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)采用“疏” “蓄” “擋”相結(jié)合的方法。“疏”是通過(guò)周邊的排洪溝渠、排導(dǎo)槽對(duì)降水進(jìn)行排放，以便于積水能夠順利排入周邊水系，避免內(nèi)澇發(fā)生?！靶睢笔抢盟畮?kù)、河塘等在暴雨來(lái)臨時(shí)進(jìn)行蓄水來(lái)減少積水。永定河洪水對(duì)房山平原區(qū)威脅較大，官?gòu)d水庫(kù)承擔(dān)攔蓄上游境外洪水的任務(wù)?！皳酢敝饕槍?duì)地勢(shì)較低的小村莊，通過(guò)建設(shè)較高的防洪堤壩獨(dú)擋洪水對(duì)村莊的破壞。

2. 非工程措施優(yōu)化策略

雨洪災(zāi)害預(yù)防的非工程措施包含管理規(guī)劃和防汛應(yīng)急指揮系統(tǒng)兩方面內(nèi)容。管理規(guī)劃內(nèi)容為劃定管理范圍和保護(hù)范圍和重點(diǎn)河道行洪線，加大執(zhí)法力度，不得侵占、改變依法劃線、定樁。在行洪線內(nèi)嚴(yán)禁采砂和建設(shè)開(kāi)發(fā)有礙正常行洪的阻水設(shè)施，并拆除現(xiàn)狀侵占河道的違章建筑;應(yīng)急指揮系統(tǒng)是由監(jiān)測(cè)、預(yù)警和通信三個(gè)子系統(tǒng)組建。其中，監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)通過(guò)水文站網(wǎng)布設(shè)、視頻監(jiān)控站和河道搖桿監(jiān)控構(gòu)建。預(yù)警子系統(tǒng)囊括監(jiān)測(cè)平臺(tái)對(duì)降雨實(shí)時(shí)反饋、防御預(yù)案編制和建設(shè)群測(cè)群防體系等三個(gè)方面。雨洪災(zāi)害預(yù)防通信子系統(tǒng)一般是由主干通信網(wǎng)、二級(jí)通信網(wǎng)組建[16]。其中，主要通信網(wǎng)絡(luò)通過(guò)電話、無(wú)線電、短信群發(fā)、傳真等方式，實(shí)現(xiàn)市、縣（區(qū)）、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）三級(jí)山洪預(yù)警通信信息的及時(shí)反饋，二級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)中的各級(jí)監(jiān)測(cè)站通過(guò)GSM/GPRS通信、電話、短信等方式，保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的及時(shí)有效傳輸，鄉(xiāng)鎮(zhèn)通過(guò)電話和廣播等方式到達(dá)村鎮(zhèn)和家庭。

三、結(jié)語(yǔ)

在城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展的大背景下，構(gòu)建雨洪安全格局，對(duì)我國(guó)城鄉(xiāng)預(yù)防雨洪災(zāi)害和減少災(zāi)害造成的損失具有重要意義。文章研究分析表明，位于平原的13個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和8個(gè)街道部分地區(qū)處在雨洪低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，位于丘陵的9個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)處在雨洪中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，位于山地的個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)部分處在雨洪低高險(xiǎn)區(qū)。因此更具保障力的防洪策略的提出和雨洪安全格局的構(gòu)建就應(yīng)該根據(jù)雨洪風(fēng)險(xiǎn)的不同等級(jí)的差異性，適宜的提出通過(guò)工程措施與非工程措施。由于城鄉(xiāng)是一個(gè)始終受到外界諸多因素影響的巨型系統(tǒng)，不僅僅是規(guī)劃、生態(tài)、安全、景觀等多學(xué)科的交叉，更是涉及了經(jīng)濟(jì)、文化、社會(huì)等因素的影響，因此城鄉(xiāng)系統(tǒng)的災(zāi)害防范是一個(gè)復(fù)雜的工程。那么在韌性城鄉(xiāng)理念下構(gòu)建生態(tài)安全格局，不僅僅從單一角度來(lái)考慮雨洪，而是通過(guò)參數(shù)化的數(shù)理模型和ArcGIS的空間模擬分析，將SCS水文模型和GIS空間模擬功能耦合來(lái)從多元數(shù)據(jù)與空間模擬上研究城鄉(xiāng)區(qū)域的雨洪格局，相比傳統(tǒng)的雨洪格局研究更能精確且直觀地反映雨水徑流的分布，結(jié)合交叉學(xué)科的理論基礎(chǔ)，精準(zhǔn)的對(duì)區(qū)域點(diǎn)、線、面雨洪安全進(jìn)行防控。在城鄉(xiāng)規(guī)劃過(guò)程當(dāng)中對(duì)關(guān)鍵位置的把控，以提高城鄉(xiāng)韌性，為我國(guó)雨洪防災(zāi)體系構(gòu)建提供參考，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌和韌性發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。

注釋：

① ?地圖來(lái)源： 本文采用的地圖（圖1，圖2，圖3和圖5），審圖號(hào)GS（2019）1822號(hào)，中國(guó)地圖出版社，2019-04-22。

[參考文獻(xiàn)]

[1] ?劉彤，閆天池. 我國(guó)的主要?dú)庀鬄?zāi)害及其經(jīng)濟(jì)損失[J]. 自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2011，20（2）：90-95.

[2] ?李若男. 高精度城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害危險(xiǎn)性模擬與韌性優(yōu)化策略研究[D]. 上海：華東師范大學(xué)，2019.

[3] ?岑國(guó)平. 城市雨水徑流計(jì)算模型[J]. 水利學(xué)報(bào)，1990，21（10）： 68-75.

[4] ?周玉文，趙洪賓. 城市雨水徑流模型研究[J]. 中國(guó)給水排水，1997（4）： 4-6.

[5] ?邵亦文，徐江. 城市韌性：基于國(guó)際文獻(xiàn)綜述的概念解析[J]. 國(guó)際城市規(guī)劃，2015，30（2）：48-54.

[6] ?于嘉，韓博，畢明巖. 基于韌性城市理念的齊齊哈爾市海綿城市規(guī)劃探究[J]. 城市建筑，2018（35）：49-51.

[7] ?宋潤(rùn)朋. 區(qū)域水安全系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真與評(píng)價(jià)研究[D]. 合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2009.

[8] ?宋云，俞孔堅(jiān). 構(gòu)建城市雨洪管理系統(tǒng)的景觀規(guī)劃途徑：以威海市為例[J]. 城市問(wèn)題，2007（8）：64-70.

[9] ?郭嶸. 哈爾濱雨洪安全格局構(gòu)建及規(guī)劃措施研究[C]//中國(guó)城市規(guī)劃學(xué)會(huì)、貴陽(yáng)市人民政府.新常態(tài)：傳承與變革：2015中國(guó)城市規(guī)劃年會(huì)論文集（01城市安全與防災(zāi)規(guī)劃）.中國(guó)城市規(guī)劃學(xué)會(huì)、貴陽(yáng)市人民政府：中國(guó)城市規(guī)劃學(xué)會(huì)，2015：12.

[10] ?郭雯婧. 西安市城區(qū)降雨徑流污染特征及負(fù)荷估算研究[D]. 西安科技大學(xué)，2015.

[11] ?石二朋，張君偉，龐慧霞. “7·21”特大暴雨后房山區(qū)河道應(yīng)急疏浚方案研究[J]. 北京水務(wù)，2012（6）：41-44.

[12] ?陳浩，洪林，梅超，等. 基于D8算法的分布式城市雨洪模擬[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2016，49（3）： 335-340，346.

[13] ?袁愛(ài)萍，張超，楊坤，等. 北京山區(qū)坡地水土流失量計(jì)算方法研究[J]. 中國(guó)水利，2014（20）： 26-28.

[14] ?胡曉靜，吳敬東，張耀方，等. 北京山區(qū)SCS模型參數(shù)研究[J]. 中國(guó)給水排水，2018，34（03）：125-128.

[15] ?陳寧生，周海波，盧陽(yáng)，等. 西南山區(qū)泥石流防治工程效益淺析[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，40（1）：50-58.

[16] ?李若男. 高精度城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害危險(xiǎn)性模擬與韌性優(yōu)化策略研究[D]. 上海：華東師范大學(xué)，2019.

Regional Rainwater and Flood Security Pattern under the Concept of Resilient Urban and Rural Areas

——A Case Study of Fangshan District of Beijing

LI Jianhua， ZHANG Xingchao， REN Binbin， KONG Weidong

（School of Architecture and Art Design， Hebei University of Technology， Tianjin 300132， China）

Abstract： In order to improve the resilience of urban and rural areas and reduce the losses caused by rainwater and flood disasters on their development， this article takes Fangshan District as the research object. Based on SCS model， it calculates the extreme precipitation. Aided by equal volume calculation method and ArcGIS software， it makes a simulation analysis of floods under extreme rainfall in the district and integrates it with the river buffer zone to build the flood pattern. And then the security pattern of rainwater and flood is constructed according to the average submergence depth of each river basin and channel. It has offered engineering and non-engineering measures for different flooded areas under the concept of resilient urban and rural areas. Such efforts aim to help construct rainwater and flood security pattern in resilient urban and rural development.

Key words： resilient urban and rural areas; SCS model; volume calculation method; rainwater and flood security pattern

收稿日期：2020-04-08

基金項(xiàng)目：2020年度河北省社會(huì)科學(xué)發(fā)展研究課題（20200402037）

作者簡(jiǎn)介：李建華（1970—），天津人，副教授，博士，研究方向：綠色人居環(huán)境。