劉 婧,陳志遠(yuǎn),張 希
(1.杭州城市規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢有限公司,浙江 杭州 310012;2.杭州市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,浙江 杭州 310012)
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淺議風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在城市防澇中的作用
劉婧1,陳志遠(yuǎn)1,張希2
(1.杭州城市規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢有限公司,浙江 杭州 310012;2.杭州市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,浙江 杭州 310012)
城市內(nèi)澇是目前大城市面臨的主要災(zāi)害之一。目前,城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作主要在城市防澇規(guī)劃的現(xiàn)狀風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中開(kāi)展。利用城市內(nèi)澇模型,設(shè)置規(guī)劃工況下不同暴雨重現(xiàn)期城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)模擬,分析城市內(nèi)澇積水情況,綜合反映城市抵御內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)的能力。在城市防澇的規(guī)劃領(lǐng)域開(kāi)展內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可以更好地為城市排水設(shè)施的建設(shè)和管理部門提供必要的信息,并為地方政府和相關(guān)部門的決策提供有力支撐。
風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估;城市內(nèi)澇;災(zāi)害
近年來(lái),全球氣候的變化帶來(lái)極端暴雨天氣頻現(xiàn),城市化進(jìn)程的加快又加劇了城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)的危害。
隨著科技水平的不斷發(fā)展,對(duì)災(zāi)害成災(zāi)的幾率、風(fēng)險(xiǎn)的特征、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和應(yīng)急管理方面的研究不斷深入,人類對(duì)自然災(zāi)害的認(rèn)識(shí)水平不斷提高,應(yīng)對(duì)災(zāi)害的能力不斷增強(qiáng)。在城市暴雨內(nèi)澇防災(zāi)減災(zāi)工作中,災(zāi)害預(yù)防工作尤為重要,而內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評(píng)估是災(zāi)害預(yù)防的重要手段之一,準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和評(píng)估城市內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn),研究?jī)?nèi)澇形成過(guò)程和機(jī)理,可為防洪救災(zāi)規(guī)范化、科學(xué)化決策管理提供科學(xué)依據(jù)。
根據(jù)各國(guó)對(duì)城市自然災(zāi)害危險(xiǎn)性的研究,我們認(rèn)為由自然因素引發(fā)或誘發(fā)的城市洪澇災(zāi)害危險(xiǎn)性定義是一定城市區(qū)域一定時(shí)間段內(nèi)可能對(duì)人體生命健康、財(cái)產(chǎn)、生計(jì)、服務(wù)設(shè)施、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)秩序或環(huán)境構(gòu)成的危險(xiǎn)的洪澇災(zāi)害自然致災(zāi)因子的程度,主要是自然致災(zāi)因子的強(qiáng)度和發(fā)生概率。危險(xiǎn)性越大,風(fēng)險(xiǎn)也就越大,就城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害危險(xiǎn)性而言,我們認(rèn)為就是一定區(qū)域在一定時(shí)間內(nèi)一定發(fā)生概率的降雨所導(dǎo)致地面積水的深度帶來(lái)的對(duì)不同承災(zāi)體的危險(xiǎn)性。
國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布了《關(guān)于做好城市排水防澇設(shè)施建設(shè)工作的通知》(國(guó)辦發(fā)[2013]23號(hào)),明確提出要“有效解決當(dāng)前影響較大的嚴(yán)重積水內(nèi)澇問(wèn)題,避免因暴雨內(nèi)澇造成人員傷亡和重大財(cái)產(chǎn)損失”。為落實(shí)文件要求,住建部印發(fā)了《城市排水(雨水)防澇綜合規(guī)劃大綱》,推薦在排水防澇設(shè)施普查的基礎(chǔ)上,使用水力模型評(píng)估城市現(xiàn)有排水能力與內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn),以應(yīng)對(duì)暴雨引發(fā)的城市內(nèi)澇災(zāi)害,加強(qiáng)排水防澇設(shè)施建設(shè)與管理,為防澇綜合規(guī)劃提供依據(jù)。
在《城市排水(雨水)防澇綜合規(guī)劃大綱》中,在第二部分城市排水防澇能力與內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估章節(jié)要求進(jìn)行城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。即城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是作為城市現(xiàn)狀防澇能力評(píng)估的一部分,主要基于現(xiàn)狀工況和現(xiàn)狀降雨條件下,分析城市內(nèi)澇技術(shù)的主要原因,對(duì)城市劃分高中低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域指導(dǎo)防澇規(guī)劃方案。
防御城市內(nèi)澇災(zāi)害,不應(yīng)當(dāng)僅僅考慮工程措施,也應(yīng)該重視非工程措施的作用。而城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是一項(xiàng)以預(yù)防為主,防患于未然的重要非工程措施,是災(zāi)害管理的重要組成部分。內(nèi)澇災(zāi)害評(píng)估體系的建立,有助于建立健全城市災(zāi)害管理機(jī)制,有助于提高城市居民防范災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)意識(shí),有助于提升城市內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理水平,有助于促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展。
因此,我們認(rèn)為內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不應(yīng)局限于現(xiàn)狀風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,對(duì)于規(guī)劃工況下的城市內(nèi)澇也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。在以后的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的工作中,內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評(píng)估的主要作用將是準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和評(píng)估城市內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn),研究?jī)?nèi)澇形成過(guò)程和機(jī)理,可為防洪救災(zāi)規(guī)范化、科學(xué)化決策管理提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí),災(zāi)害預(yù)測(cè)的結(jié)果能夠直觀體現(xiàn)各要素的空間分布規(guī)律,形成災(zāi)害影響狀況的可視化表達(dá),為地方政府及相關(guān)部門資源配置等防災(zāi)減災(zāi)決策和科學(xué)開(kāi)展災(zāi)害管理奠定基礎(chǔ),為制定災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案提供參考依據(jù)。
3.1基于歷史災(zāi)情數(shù)理統(tǒng)計(jì)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
歷史災(zāi)情一般是指災(zāi)害數(shù)據(jù)庫(kù)記錄的洪澇災(zāi)害發(fā)生次數(shù)、受災(zāi)面積、成災(zāi)面積、受災(zāi)人口、直接經(jīng)濟(jì)損失等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[1]。該方法思路清晰且計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單,但需要長(zhǎng)期災(zāi)害資料的積累,目前城市內(nèi)澇災(zāi)情數(shù)據(jù)往往很難獲取,所以在應(yīng)用上具有一定局限性。另外,風(fēng)險(xiǎn)是未來(lái)潛在發(fā)生的可能性,用歷史資料預(yù)測(cè)未來(lái)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率,未必能多句一致。
3.2基于指標(biāo)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
指標(biāo)體系法的主要思路是根據(jù)災(zāi)害的特點(diǎn),憑經(jīng)驗(yàn)選取適合的指標(biāo)體系,然后通過(guò)數(shù)理方法對(duì)各原始指標(biāo)進(jìn)行處理,最后得到災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)體系。該方法的理論基礎(chǔ)是,一般認(rèn)為洪澇災(zāi)害是致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體的綜合函數(shù),側(cè)重于指標(biāo)的選取和權(quán)重方法的優(yōu)化,可以宏觀反映區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)狀況,在我國(guó)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)估中應(yīng)用最為廣泛,但是評(píng)估指標(biāo)在選取時(shí)可能出現(xiàn)“以點(diǎn)代面”的現(xiàn)象,不能完全反映災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的空間分布。
3.3基于情景模擬的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
情景模擬法主要是借助數(shù)值模擬平臺(tái),真實(shí)模擬出城市降雨徑流形成及通過(guò)地下雨水排水系統(tǒng)匯至地表河道系統(tǒng),并在局部地區(qū)產(chǎn)生積水內(nèi)澇的全過(guò)程[2]。利用內(nèi)澇數(shù)值模型系統(tǒng)可以模擬不同降雨強(qiáng)度下,城市雨水徑流的產(chǎn)生和排水系統(tǒng)的工作情況。該方法通過(guò)研究?jī)?nèi)澇發(fā)生的形成機(jī)制和發(fā)生情景,結(jié)合受災(zāi)體特征判別內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn),特點(diǎn)是直觀可視且動(dòng)態(tài)化,但需要較高精度的地形、雨水管網(wǎng)、水系等資料,且需具備水文水動(dòng)力、城市排水、地理學(xué)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等各個(gè)專業(yè)知識(shí)。
目前,城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估尚處于研究和探索階段,評(píng)估的方法多種多樣。在城市排澇規(guī)劃中常用的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法以指標(biāo)法和情景模擬法為主。其中,情景分析方法是借助于GIS技術(shù)、軟件建模技術(shù)等,通過(guò)建立地形模型、降雨模型、排水模型和地面特征模型來(lái)模擬城市積水內(nèi)澇發(fā)生的情景,是一種高精度、可視化的、動(dòng)態(tài)的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。情景模擬能直觀地、較準(zhǔn)確地反映一定概率的城市積水內(nèi)澇災(zāi)害事件的影響范圍與程度,并能較準(zhǔn)確地反映災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的空間分布特征。但該方法對(duì)區(qū)域地理背景資料和排水管網(wǎng)設(shè)施資料要求高、計(jì)算復(fù)雜、工程量大。
城市內(nèi)澇作為一種嚴(yán)重的城市災(zāi)害,近年呈現(xiàn)顯著增加的態(tài)勢(shì),給城市生產(chǎn)和生活活動(dòng)帶來(lái)了巨大破壞。在城市暴雨內(nèi)澇防災(zāi)減災(zāi)工作中,災(zāi)害預(yù)防工作尤為重要,內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是災(zāi)害預(yù)防的重要手段之一,可為防洪救災(zāi)規(guī)范化、科學(xué)化決策管理提供科學(xué)依據(jù)。
如前所述,由于城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究還處于起步階段,目前在城市防澇規(guī)劃中的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估僅僅局限在城市現(xiàn)狀內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面。以浙江省上虞市為例,在內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中利用MIKE系列軟件和ARC GIS軟件,并以氣象水利部門的短歷時(shí)、長(zhǎng)歷時(shí)降雨雨型作為降雨資料,對(duì)城市排澇能力、積水內(nèi)澇狀況進(jìn)行模擬評(píng)估,二十年一遇暴雨下現(xiàn)狀工況的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)模擬情況見(jiàn)圖1。
圖1 上虞市局部區(qū)塊現(xiàn)狀工況二十年一遇暴雨內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)圖
從圖1和建模統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看,百官片排澇分區(qū),在二十年一遇暴雨強(qiáng)度的2 h降雨歷時(shí)情況下的受淹面積約39 hm2,占評(píng)價(jià)區(qū)域總面積的13%。其中低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域占85.1%,中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域占10.5%,高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域占受淹總面積的4.4%。
由于不同的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法中影響內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的因素大不相同,筆者僅結(jié)合自己參與的項(xiàng)目中常用的情景分析法舉例說(shuō)明內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的影響因素。
4.1降雨重現(xiàn)期
在城市的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)模擬主要考慮10~50年一遇的降雨重現(xiàn)期,并采用2 h短歷時(shí)和6 h、12 h長(zhǎng)歷時(shí)降雨模型,綜合徑流系數(shù)依據(jù)地勢(shì)分析中的各排澇分區(qū)的徑流系數(shù),而河道水位根據(jù)上虞河道規(guī)劃中的20年、30年、50年一遇的河道水位作為水位的邊界條件。
4.2徑流系數(shù)
雨水徑流量與綜合徑流系數(shù)的取值成正比,雨水徑流量的大小直接影響積水點(diǎn)數(shù)量、積水深度與時(shí)間,以及內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的劃分。
4.3管道出流方式
淹沒(méi)出流相比自由出流,管道的敷設(shè)坡度不影響出流能力,通流能力取決于管道起端水位和受納水體水位差。因此,在現(xiàn)狀雨水管渠系統(tǒng)改造較困難的情況下,控制河道水位是提高系統(tǒng)整體排水能力的重要途徑。
一般而言,如果河道水位較低,管道自由出流,積水區(qū)域發(fā)生顯著變化,同時(shí)積水面積與積水深度都減少,相應(yīng)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)也降低。因此,降低河道水位,使高重現(xiàn)期降雨下的管道淹沒(méi)出流變?yōu)樽杂沙隽鳟a(chǎn)生的影響有:(1)積水面積、積水深度減少,內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域面積減少;(2)雨水管道受高水位頂托情況得到明顯緩解,排水能力明顯提升。
5.1城市排水管網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估通過(guò)建立精細(xì)化的數(shù)學(xué)模型對(duì)城市雨洪全過(guò)程進(jìn)行模擬,綜合劃定內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)區(qū),有助于提升排水防澇規(guī)劃方案科學(xué)性,且為今后實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判和管理提供技術(shù)基礎(chǔ)。但該方法的精度依賴于準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),建議今后完善氣象、水文、雨水管網(wǎng)、河道及水利工程設(shè)施、內(nèi)澇監(jiān)測(cè)等基礎(chǔ)資料,逐步建立起完整的城市雨洪管理數(shù)據(jù)系統(tǒng),提升城市應(yīng)對(duì)內(nèi)澇的風(fēng)險(xiǎn)管理能力。
特別是通過(guò)我們前述的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的雨水管網(wǎng)模型的建立,在動(dòng)態(tài)模擬分析中可以反映出上虞市現(xiàn)狀雨水管網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)和區(qū)域,為建設(shè)局及市政設(shè)施管理部門在城市排水設(shè)施建設(shè)管理提供科學(xué)的技術(shù)支持。在年度建設(shè)計(jì)劃中針對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)的排水設(shè)施先改造,高風(fēng)險(xiǎn)的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的排水設(shè)施先完善,做到有的放矢,提高政府部門的工作成效,避免出現(xiàn)排水設(shè)施的建設(shè)、改造與實(shí)際問(wèn)題相脫節(jié)的情況。
5.2城市排澇方案的科學(xué)性評(píng)估
城市防澇工程的建設(shè)有大小排水系統(tǒng)之分,和建設(shè)局相關(guān)的主要是城市小排水系統(tǒng)的建設(shè)與提升改造。針對(duì)城市積水點(diǎn)改造方案的驗(yàn)證是內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的重要作用之一。利用計(jì)算機(jī)模擬,對(duì)各個(gè)積水點(diǎn)方案在遭遇不同重現(xiàn)期的暴雨情況時(shí)的積水情況進(jìn)行分析,可以有效驗(yàn)證方案的科學(xué)性和可行性,并且可以檢驗(yàn)超標(biāo)暴雨情況下應(yīng)急方案設(shè)置的合理性,并且對(duì)不足的方面及時(shí)改進(jìn),以此提高城市應(yīng)對(duì)超標(biāo)暴雨的排澇能力和抗風(fēng)險(xiǎn)能力。
5.3海綿城市開(kāi)展的有效助力
海綿城市建設(shè)在全國(guó)上下如火如荼地展開(kāi),但是海綿城市建設(shè)的推進(jìn)卻是相對(duì)緩慢的。一方面是因?yàn)槌鞘薪ǔ蓞^(qū)現(xiàn)有條件的局限性;另一方面是由于低影響開(kāi)發(fā)的措施推進(jìn)后對(duì)于城市徑流量削減的作用不夠直觀。在內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的模型中可以通過(guò)設(shè)置不同的情景和參數(shù)直觀地表現(xiàn)出低影響開(kāi)發(fā)措施實(shí)施前后的效果,有利于建設(shè)局和其他部門共同協(xié)商,推進(jìn)海綿城市建設(shè)的進(jìn)程,增加城市低影響開(kāi)發(fā)的科學(xué)性和可行性。
5.4城市內(nèi)澇預(yù)警制度與城市應(yīng)急管理機(jī)制聯(lián)動(dòng)的重要工具
應(yīng)急管理工作一項(xiàng)重要任務(wù)是主動(dòng)、積極做好應(yīng)急處置工作,這其中預(yù)警信息發(fā)布工作具有十分關(guān)鍵的作用,突發(fā)公共事件來(lái)臨前或發(fā)生前期及時(shí)、準(zhǔn)確的預(yù)警信息發(fā)布切實(shí)使社會(huì)公眾做到人心穩(wěn)定,在各級(jí)黨委政府指揮下有備應(yīng)對(duì),減輕或避免了可能出現(xiàn)的災(zāi)害損失。
目前,內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要是針對(duì)現(xiàn)狀工況的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,但是在實(shí)際操作中如果能夠開(kāi)發(fā)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的預(yù)警機(jī)制則對(duì)城市防澇工作的應(yīng)急響應(yīng)提供很大的助力。內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)深入發(fā)展后,可以檢驗(yàn)超標(biāo)暴雨情況下應(yīng)急方案設(shè)置的合理性,且可以根據(jù)氣象預(yù)警,提前模擬城市未來(lái)的積水情況。
當(dāng)前,上虞市的應(yīng)急管理制度還是以上虞氣象部門已經(jīng)逐步建立起氣象災(zāi)害預(yù)警信息平臺(tái)為主,依托氣象部門建立突發(fā)公共事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)。內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)的建立后期考慮和氣象部門的預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)有機(jī)聯(lián)動(dòng)。氣象部門發(fā)布?xì)庀鬄?zāi)害(暴雨)預(yù)警后啟動(dòng)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng),利用氣象部門提供的預(yù)測(cè)暴雨資料模擬暴雨后上虞市受淹情況,對(duì)暴雨到來(lái)后城市排澇能力、積水內(nèi)澇狀況進(jìn)行模擬評(píng)估,以發(fā)現(xiàn)城市防澇工程中的薄弱環(huán)節(jié)和易積水點(diǎn),提前啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案以減少城市澇災(zāi)的發(fā)生。
在計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展和大數(shù)據(jù)時(shí)代來(lái)臨的今天,城市規(guī)劃特別是給排水規(guī)劃已經(jīng)不能僅僅依靠原有的人工計(jì)算和圖面表達(dá)的傳統(tǒng)模式,城市內(nèi)澇問(wèn)題的引發(fā)往往是受流域性、不確定性和氣象條件、城市發(fā)展等多方面因素的影響,因此,城市排水設(shè)施的建設(shè)和管理也不能僅僅依靠經(jīng)驗(yàn)和相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)成果。而應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件模擬分析,獲得直觀、科學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)論,為地方政府和相關(guān)部門的決策提供有力支撐是內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)警的獨(dú)特之處。
[1]劉敏,權(quán)瑞松,許世遠(yuǎn).城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估:理論、方法與實(shí)踐[M].北京:科學(xué)出版社,2012.
[2]尹占娥,許世遠(yuǎn),殷杰,等.基于小尺度的城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害情景模擬與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].地理學(xué)報(bào),2010,65(5):553-562.
Discussion on the Effect of the Risk Assessmentin the Waterlogging Prevention of City
LIU Jing1, CHEN Zhiyuan1, ZHANG Xi2
2016-01-25
劉婧(1984—),女,甘肅蘭州人,工程師,從事市政規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。
TU992.03
B
1008-3707(2016)06-0051-04