基于地理信息的水災評估

毛其峰

摘 要：2013年國慶節期間，浙江省余姚市遭受了“菲特”臺風帶來的特大暴雨襲擊，導致70%以上城區受淹，主城區城市交通癱瘓，全市21個鄉鎮、街道均受災，城區大部分住宅小區底層住戶屋內進水。本文通過利用余姚已有地理信息數據，構建城區水淹分析模型，分析姚江水位與城市內澇之間關系，助力災情評估，并對今后當地城市道路交通設計提出了警示。

關鍵詞：余姚水災；不規則三角網（TIN）；柵格數據分級符號化；水災評估

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

2013年國慶節期間，余姚市遭受了“菲特”臺風帶來持續集中的強降雨，全市過程雨量達561毫米，最大張公嶺站（梨洲街道境內）819毫米，創新中國成立以來最高記錄，超過百年一遇。強降雨導致河網水庫水位猛漲，姚江余姚站水位最高時達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《寧波市安全生產網》，2013年10月16日）。受“菲特”臺風影響，我市70%以上城區受淹，主城區城市交通癱瘓。全市21個鄉鎮、街道均受災，城區大部分住宅小區底層住戶屋內進水，主城區全線停水、停電，商貿業損失嚴重，所造成的直接經濟損失達206億元（載《浙江在線》，2013年10月9日）。

1 救災情況與水災成因分析

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、各專業救援隊伍、各救災志愿者等同受災的群眾一起加大救災力度，既救人，又發放救災物資，更是做好城區內積水的疏導，當姚江水位繼續降到4.70米以下時，城區主要道路的積水基本退去（載《余姚新聞網》，2013年10月10日）。

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

至10月17日下午，我市中心城區除了還剩2個小區的地下室尚未排干外，151個受淹小區的積水已完全消除，至此，余姚水災影響算基本結束。

“菲特”為何讓余姚如此受傷？一方面是該臺風登陸時恰逢農歷九月初大潮，我省沿海高潮位全面超警戒潮位，內陸洪水很難排到海里去；另一方面，余姚城區地處四明山北側的低洼區，余姚城區本身已下了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，而這么多水靠“東泄”又排澇不暢，致使余姚城區最終水漫金山、積澇嚴重；還有一個方面，隨著杭甬運河的建成，河道普遍進行了裁彎取直、拓寬，使上游洪澇來水更加快捷，加之近年來上虞區城（鎮）化進程的加快推進，致使上虞客水來量增加，更加重了我市的洪澇災害。

建設中的姚江干流防洪整治工程，其防洪標準為50年一遇，排澇標準為20年一遇，但無法擋住百年一遇的大洪水。根據《余姚市城市總體規劃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 構建城區水淹分析模型、助力災情評估

水災消除之后，余姚市規劃測繪設計院受余姚市規劃局委托，制作了余姚市主城區受“菲特”臺風強降水影響的水淹分析模型，重現了城區洪水圍城的情況。

余姚城區水淹分析模型基于基礎地理信息數據制作。本模型主要用到了GIS數據庫地貌層中的高程點數據，利用余姚城區約150平方公里范圍內的29萬個高程點數據，生成數字地面模型，該模型數據導入到ArcMAP中，利用ArcGIS的柵格數據分級符號化功能，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

根據上述資料，能夠得知本次余姚城區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（城區大部分無積水的水位）、2.41米～2.83米（城區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”臺風洪水水位）、3.46米～3.50米（不受“菲特”臺風洪水影響的陸地始高程）。

2.2 水淹分析模型的搭建

在ArcGIS中，通過對柵格數據的分級符號化，設置正常水位、警戒水位、城區大部分無積水、城區主要道路無積水、20年一遇洪水位、50年一遇洪水位等顏色變化顯示，我們模擬實現了不同等級水位對姚城的影響，分析姚江水位與城市內澇之間關系，助力災情評估，為今后的城市防洪排澇標準修訂提供參考。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”臺風所造成的洪水帶給余姚的“滅頂之災”：除了城區內的山體和有限幾個地塊外，其它地方都被藍色的水覆蓋，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，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。這樣的設計就造成了潛在的隱患：一旦遭受洪澇災害，這些立交橋都有可能被淹沒，從而導致道路中斷。此次洪水期間，余姚的鐵路立交橋均被淹沒，經余姚城區的南北通道僅梁周線可全線貫通。根據圖2，我們可以直觀地看出，圖中圈的地方，都是鐵路立交橋，都成了深藍色的水下道路。

3 模型存在的問題

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

（2）ArcGIS柵格數據的分級符號化，只是通過顏色渲染方式模擬實現水淹情形，離真正的水淹分析模型還是很遠。

4 該模型對余姚水災分析的意義

通過搭建這個水淹模型，我們可以直觀地模擬出洪水侵城的景象，能夠為領導決策提供技術支持；通過觀察模型中各地水淹的情況，可以分析出當前城市規劃審批中對項目周邊高程的規定不夠高，同時也為今后城市道路交通設計提出警示：現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吸取一些經驗教訓，在將來的設計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：

[1]李志林，朱慶.數字高程模型（第二版）[M].武漢：武漢大學出版社，2003：59-89.

[2]楊慧.空間分析與建模[M].北京：清華大學出版社，2013：163-173.

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