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潖江蓄滞洪区洪灾风险分析及避难转移安置研究①

2013-03-15郭凤清丛沛桐屈寒飞

灾害学 2013年3期
关键词:滞洪区洪灾洪水

郭凤清,曾 辉,丛沛桐,曹 宇,屈寒飞,耿 欣

(1.北京大学深圳研究生院城市规划与设计学院,广东深圳518055;2.北京大学城市与环境学院,北京100871;3.华南农业大学水利与土木工程学院,广东广州510642;4.广东水利电力规划勘测设计研究院,广东广州510635)

以广州为代表的珠江三角洲地区受海洋性气候影响,成为我国由台风引起的、受狂风暴雨洪水灾害影响最强、最频繁、最严重的地区之一。同时,该地区也是自改革开放以来经济发展迅速、富裕程度较高的地区,北江下游的广州、清远、佛山等城市急需防范洪水。为此,在北江流经清远的潖江设立了潖江蓄滞洪区。潖江蓄滞洪区是广东省仅有的一个蓄滞洪区,是北江流域防洪减灾体系的重要组成部分。设置潖江蓄滞洪区,适时分蓄超额洪水,削减洪峰,是科学安排洪水出路,合理处理局部与全局关系,最大程度地减轻洪灾整体损失的重要措施。能否适时有效地运用潖江蓄滞洪区关系到北江流域的防洪部署和安排,关系到广州、清远、佛山等城市重要防洪目标的安全。然而近年来,潖江蓄滞洪区内人口增多,人均耕地仅0.057 hm2,平均人口密度高达为922.6人/km2,致使土地被不合理开发,蓄滞洪水场所被侵占,洪水灾害频繁。蓄滞洪区内资产逐年增加,启用蓄滞洪区的损失将增大[1]。可见,分析潖江蓄滞洪区洪灾风险,开展避难转移安置研究对于规避洪灾风险,减少洪灾损失是十分必要的。

就潖江蓄滞洪区洪灾的研究,主要集中于洪灾风险区划及洪灾损失方面[2-4],而启用潖江蓄滞洪区后蓄洪区面临的洪灾风险及避难转移、人员安置等方面的研究目前尚未见报道。

本文基于Mike21技术平台,建立潖江蓄滞洪区洪水演进数值模型,预测北江遭遇300年一遇洪水时,在潖江口泄洪,启用潖江蓄滞洪区后,蓄洪区内洪水淹没水深。以影响洪灾风险的主要因子滞洪水深为主要依据,结合实地调查的蓄滞洪区人口、财产数据,确定洪灾风险度。在此基础上,基于最快避难转移安置时间分析思想,结合该蓄滞洪区DEM数据、Google地图、基础设施,合理设计避难转移与安置工作,为潖江蓄滞洪区的防洪规划和防洪减灾决策做出科学性的指导,为蓄滞洪区的运用与管理提供依据和基础,更将为保障区内居民生命财产安全、保证蓄滞洪区适时有效运用、实现流域防洪减灾最大效益创造条件。

1 数据来源与分析方法

1.1 数据来源

1.1.1 地形数据

以精度为30 m的DEM数据为主,结合地面GPS调查修正,河道主槽利用2011年4月实测蓄滞洪区资料的修正值。

表1 潖江蓄滞洪区经济社会情况

1.1.2 水文数据

选用北江流域管理局历史洪灾记录及江口墟水文站数据,对基于Mike21技术平台建立的潖江蓄滞洪区洪水演进数值模型进行率定与验证。

1.1.3 社会经济数据

社会经济数据摘自2010年广东省清远市统计年鉴。包括各行政区划及村镇人口、人口密度、房屋面积、耕地比重、人均GDP、重要工矿企业和重要基础设施等。

潖江滞洪区范围涉及清远市清城区(飞来峡镇及源潭镇)、佛冈县(龙山镇)地界,共涉及6个社区(居委);23个村委共347个自然村。卫生院(所)20所,学校27间,企业22家。潖江滞洪区内(珠基25.0 m高程以下)总人口合计约2.2万户9.3万人(常住人口),其中围内人口约为1.6万户6.6万人(常住人口)、围外人口约为0.6万户2.7万人(常住人口)。潖江滞洪区房屋总面积约为257.07万m2,其中围内房屋面积约为188.96万m2、围外房屋面积约为68.11万m2。潖江蓄滞洪区经济社会情况见表1。

1.1.4 蓄滞洪特征数据

蓄滞洪特征数据摘自北江流域管理局防洪抗旱资料。潖江蓄滞洪区25.0 m高程(珠基,下同)以下总面积100.8 km2,相应总库容7.22亿m3。高程22.0 m以下总面积82.0 km2,相应总库容4.44亿m3,其中围外面积34.7 km2,相应库容1.83亿 m3,围内面积47.3 km2,相应库容2.61亿m3。高程21.62 m(相当于300年一遇设计洪水位)以下总面积79.8 km2(未计入区内孤岛,面积0.5 km2),相应总库容4.11亿m3,其中围外面积33.3 km2,相应库容 1.64亿 m3,围内面积46.5 km2,相应库容2.47亿 m3(表2)。

表2潖江蓄滞洪区高程-面积-库容统计表

1.1.5 地理信息数据

地理信息数据有潖江蓄滞洪区1:10 000行政区划图、Google地图等。

1.2 研究方法

1.2.1 Mike21技术

丹麦水力学研究所开发的平面二维数学模型MIKE21,可模拟河流、湖泊、河口、海湾、海岸及海洋的水流、波浪、泥沙及环境场,为工程应用、海岸规划提供有效、完备的设计条件和参数。本文运用Mike21技术模拟北江遭遇300年一遇洪水,在潖江口泄洪及潖江蓄滞洪区内洪水演进情况基础上,提取造成洪灾风险的主要因子——蓄滞洪区内淹没水深,以作为洪灾风险分析的科学依据及洪灾避难转移安置的理论基础。

Mike21控制方程组采用平面二维非恒定流方程组[5]:

式中:x、y、t分别为空间、时间坐标;U为x方向流速;V为y方向流速;Z为水位;h为水深;u、v分别为垂线平均流速在x、y方向的分量;n为曼宁糙率系数;c为射才系数,c=(1/n)h1/6;vt为紊动粘性系数;g为重力加速度。

1.2.2 最快避难转移安置时间分析

Han A F早在1990年用决策支持系统研究我国台湾的疏散路网[6];陈玲等对蓄滞洪区疏散最快时间作过研究[7]。假定蓄滞洪区的路网见图1,共有路径56段,节点20个,有4个灾民安置点,需要避难转移安置的居民区有9个,均有3条道。

图1 假定的转移安置路网结构

蓄滞洪区洪灾避难转移安置,应考虑需要避难转移的区域、转移开始时间、路面状况、交通工具、灾民的行动时间、行为方式等多种因素。避难转移安置问题可认为是多源点、多汇合点问题,其中源点为转移开始时的起点,汇点就是应急的安置点或安置区。本文运用最快避难转移安置时间分析思想对潖江蓄滞洪区洪灾避难转移安置开展研究。

1.2.3 实地调查方法

实地调查全过程分为前期室内准备、中期实地调查和后期数据整理三个阶段。在前期室内准备阶段搜集相关数据和资料,初步了解研究区的相关情况,制定详细的调查方案;在实地调查阶段,运用150对每个抽样点进行定位,通过实际测量和问卷调查等多种方式获取数据并填写调查表;在后期数据整理阶段,对实地调查数据进行整理、分类与汇总,建立数据库。

2 洪水灾害风险分析

蓄滞洪区是一种特殊的洪水风险区域。根据潖江蓄滞洪区洪水特性、地形地貌,在调查区内人口、财产分布的基础上,按洪水风险分析方法对潖江蓄滞洪区的洪水风险进行统一分析、评价,摸清洪水风险分布状况,并根据洪水风险程度进行风险分区。

2.1 风险因子分析

进行蓄滞洪区风险评价时主要基于蓄滞洪区运用标准、分蓄洪水淹没水深这两个主要风险因子,并结合考虑淹没历时等因素的影响。

运用Mike21技术,当北江遭遇300年一遇洪水,在潖江口泄洪,模拟潖江蓄滞洪区内洪水演进,提取数据,结合潖江蓄滞洪区1:10 000行政区划图、Google地图及蓄滞洪区内的人口分布,统计并分析得,潖江蓄滞洪区内,1 m水深以上蓄滞洪水范围有73.2 km2,区间居民人口3.9万人,占蓄滞洪区总面积的93%,占总人口66%,承受较大风险的范围、人口都较大(表3)。

2.2 风险评价

2.2.1 评价方法与评判标准

根据影响蓄滞洪区洪水风险的主要风险因子蓄滞洪区运用标准和滞洪淹没水深,分析确定洪水风险度(R)[8],基本风险度见表4。以基本风险度为依据,将洪水风险程度分为重度、中度和轻度风险3个级别。蓄滞洪区洪水风险评判标准为:R≥1.5为重度风险区,0.5≤R<1.5为中度风险区,R<0.5为轻度风险区。

2.2.2 现状风险状况

潖江蓄滞洪区总面积80.3 km2(含区内孤岛面积0.5 km2),总人口5.86万人。其中设计滞洪水位21.62 m以下受分洪淹没影响的风险区面积为79.8 km2,内有人口5.58万人;滞洪水位以上基本不受分洪影响的自然岗地、高地面积有0.5 km2,居住人口0.28万人。

表3 潖江蓄滞洪区蓄滞洪水深-面积-人口情况统计表(面积:km2;人口:万人)

表4 基本风险度(R)表

按上述洪灾风险分析方法和拟定的风险度标准,对受分洪淹没影响的风险区洪水风险程度进行分析评价。结果表明,现状蓄滞洪区存在较大风险,蓄滞洪区大部分地区为重度和中度风险区。在整个分洪淹没影响范围内,重度风险区面积有64.2 km2,人口2万人;中度风险区面积10.5 km2、人口2万人;轻度风险区面积5.1 km2、人口1.6万人。风险分析统计见表5。

表5 潖江蓄滞洪区现状风险分析统计

3 洪灾避难转移与安置设计

根据潖江蓄滞洪区蓄滞洪水时区内居民安全状况,需将高风险区人口进行外迁安置,中、低风险区人口建议撤退转移或应急避险[9-10]。同时,还要根据地方具体的实际情况因地制宜地转移和安置人口。

3.1 转移安置设施现状

根据实地调查,潖江蓄滞洪区内公路网比较发达,区内有国道 G106、省道 S355、S252、S253、S354及清佛公路和京广铁路通过,农村居民点间基本上都有3~5 m宽的“村村通”道路连接,跨潖江桥梁4座、跨潖二河桥梁1座,道路总长约91 km,基本上均为混凝土路面。该路网不是专用撤退道路,但可以平汛结合,部分满足分洪撤退的需要。

3.2 避难转移方式设计

(1)群众安全转移的主要方式

采用实地调查法,根据历史洪水及当地干部群众的介绍,潖江蓄滞洪区群众安全转移主要有四种方式:

方式一:靠近北江或潖江边的群众由于平时依靠船舶旅游运输谋生,该区域的群众主要以船作为主要转移工具。

方式二:潖江蓄滞洪区属丘陵地带,区内山峦起伏,绝大部分村落依山而落,该区域的群众可就近徒步转移到附近山头。

方式三:京广铁路穿越潖江蓄滞洪区,铁路防御洪水标准高于100年一遇,沿途有小部分村庄,该区域的群众可就近徒步转移到铁道路基上。

方式四:江口墟镇居民总共有4 789人。由于江口墟镇内大部分居住的地势较高,其中原江口镇政府所在地、江口中学高程均超过26 m,可安置江口墟镇内的居民。龙山、民安、汤塘、源潭镇政府也可安置群众。该部分主要利用现有汽车、摩托车等交通工具通过蓄滞洪区内道路转移。潖江蓄滞洪区各行政村安全转移方式见表6。

(2)准备转移的命令发布和实施

区内群众必须安全转移时,各行政村、自然村通过密集的锣声发出命令,镇政府及有关部门采取得力措施组织群众和大件财产向预定的安全地带转移;对于确实来不及转移的群众,由抢险救灾队待水位平稳后用船只逐步向安全地带转移。蓄滞洪区的输电线路、交通及电信、移动通讯联络工具目前已绝大部分保证到自然村。

(3)区内群众必须安全转移时,由各行政村、自然村村长负责组织。

3.3 安置工作设计

经过实地调查,结合当地基础设施情况,洪灾后的安置工作从最基本的五方面得以保证:

表6 各行政村安全转移方式

(1)治安保卫

为保护灾民利益,严厉打击危害社会治安的破坏活动,维护社会稳定,要求各安置点及分洪区配备武装保卫人员,加强安全转移地区的社会治安保卫工作。每个安置点配备保卫人员3人,大型安置点配备保卫人员10~15人,在蓄滞洪区进行巡逻执勤,出动巡逻船只2艘,巡逻人员10人。

(2)后勤保障

依照防洪法有关规定,防汛时期将动用该区域所有旅游观光船只,负责安全转移分洪区人畜和防汛物资供应。

(3)医疗卫生

针对蓄滞洪区出现的常见流行病,淹没前卫生局应到到淹没区采取预防措施。卫生局组织,镇医院负责,在每个安全区设置医疗点,对分散的临时安置点,要设立流动救护站,所需医务人员及相应的医疗设备及药品由县卫生局负责落实。保证灾民饮用卫生水,需储备漂白粉,由经贸局落实,安全转移时随同粮食发放到点。

(4)灾民安置及生活物资供应

搭棚,每户按20 m2搭棚,搭棚器材由区内经贸局负责落实。保证灾民吃、穿物资供应,按计划保证按时足额发放。转移后按7 d不能用炊计算,共19 523人,每人每天安排干粮1 kg,最多每天需19 523 kg,7 d需133 661 kg,相应配备卫生饮用水,由区经贸局调运到点。蔬菜肉食供应,每天每人1 kg,7 d共需133 661 kg以及食盐等生活必须品,由区经贸局落实调运。燃料煤炭供应,由清远市经贸局落实调运。

(5)通讯联络

由移动清远公司会清城区、佛冈县公司拟定移动电话的调配和增设移动通讯网络方案,保证各级指挥部、各有关单位、指挥人员、执勤人员的通讯联系。

4 总结与讨论

以潖江蓄滞洪区洪灾避难转移安置为研究对象,利用Mike21技术,建立潖江蓄滞洪区洪水演进数值模型,模拟北江遭遇300年一遇洪水时,在潖江口泄洪,潖江蓄滞洪区洪水演进,据此分析潖江蓄滞洪区洪灾风险。通过实地调查,对潖江蓄滞洪区社会经济基础情况、蓄滞洪特征、洪水风险和基础设施全面掌握的基础上,结合实地调查历史洪水,利用潖江蓄滞洪区DEM数据、Google地图及最快避难转移安置时间分析法,详细设计了潖江蓄滞洪区内各行政村落遭遇洪灾时避难转移与人员安置,为潖江蓄滞洪区启用预案科学编制及防洪减灾提供科学依据。同时,建议潖江蓄滞洪区在今后的开发中不应过分占用河道,以规避洪灾风险。通过个例研究,本文可为蓄滞洪区启用后避难转移安置研究提供一种思路。

由于数据有限,潖江蓄滞洪区洪水演进数值模型率定只选用该蓄滞洪区的蓄洪量指标,对潖江蓄滞洪区的洪水风险分析可能存在一定的局限性。后续研究中,有待利用GIS技术绘制洪灾转移路线图,以便提供更清晰明了的洪灾转移路线。

[1] 郭凤清.潖江蓄滞洪区洪灾风险分析及减灾研究[D].广州:华南农业大学,2012:92-99.

[2] 白景昌.基于遥感与地理信息系统的洪灾风险区划研究[D].北京:中国科学院,2004:56-78.

[3] 丛沛桐,黄锦林,王瑞兰.潖江滞洪区洪灾风险区划研究[J].广东水利水电,2005(6):10-12.

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