0、引言
洪水風險圖是對可能發生的超標準洪水的洪水演進路線、到達時間、淹沒水深、淹沒范圍及流速大小等過程特征進行預測，以標示洪泛區內各處受洪水災害的危險程度的一種重要的防洪非工程措施，簡單來說，洪水風險圖是反映洪水風險大小和城區分布的地圖，是防洪非工程措施中一種重要的方法。根據洪水風險圖并結合洪泛區內社會經濟的發展狀況，可以做到：1）合理制定洪泛區的土地利用規劃，避免在風險大的區域出現人口與資產過度集中；2）合理制定防洪指揮方案，避免臨危出亂；3）合理確定需要避災的對象，避災的目的地及路線；4）合理評價各項防洪措施的經濟效益；5）合理確定不同風險區域的不同防護標準；6）合理估計洪災損失，為防洪保險提供依據。
城市是人口、資產高度集中的地區，一旦發生洪澇災害，經濟損失嚴重，政治影響大。因此，綜合利用各種措施，減輕城市洪澇災害損失對中國的經濟發展和社會穩定具有十分重要的現實意義。目前我國重要城市均逐步開展洪水風險圖的制作與應用，所制作的洪水風險圖基本屬于靜態的，即在特定頻率洪水發生時的淹沒范圍、受淹區域內的最大水深和淹沒歷時等信息，但這些洪水風險圖在使用過程中存在信息量少、更新難度大、難以共享等缺點。為此以廣東省佛山城區為例，介紹根據當前預測的城區降雨和外江洪水發展情況，制作實時、動態的城市洪水淹浸風險圖，以更加方便、精確地指導搶險救災進行決策。
1、佛山城區概況
佛山地處廣東省中南部珠江三角洲腹地，人口密集，經濟發達，地處北回歸線以南，屬南亞熱帶和亞熱帶季風氣候區，又受海洋氣候調節，春季潮濕多雨，夏季較熱，雨量充沛；降雨在面上分布不均，降雨年際變化大，豐水年是枯水年的1.9倍。降雨年內分配也不均勻，雨量多集中在每年4—9月，約占全年降雨量的80%。
佛山城區是指禪城區的中心城區，不包含南莊部分，面積約77km2。城區內河涌水系發達，其中主干河涌15條，長度為49.2km；支干河涌7條，長度為16.5km；支涌33條，長度為31.3km。各河涌近年均經過清淤整治，1997年以前，各河涌出口水閘大部分為自流式，內河涌需引水時，水流在潮汐作用下經水閘自然注入，排水時經水閘自然流出到外江。自1994年以來，外江河床逐年下切，各水閘自然注入、流出狀態受到影響，不能滿足城市防洪排澇的需求，各水閘均陸續改造為泵站，具有雙向抽排水功能，總排水能力為832.8m3/s，比改造前抽排水能力提升約86%。目前城區排澇標準均為10年一遇24h設計，暴雨24h排完且不致災。防洪堤圍主要為佛山大堤，長度為19.92km，防洪標準為百年一遇，其它堤段防洪標準為五十年一遇。
佛山城區暴雨積水在2005年前不太突出，只是個別低洼地帶遇大暴雨時略有積水。2005年6月5日佛山市3h暴雨約150mm，造成佛山城區各大道路均有30～40cm的水浸現象，直接經濟損失約1.78億元。近幾年，經過城區排水管網和內河涌改造，以及修訂實施城區防暴雨預案等措施，頻繁的短歷時強降雨在城區水浸黑點雖有時仍有30～50cm水浸現象發生，但經濟損失已大幅下降。佛山城區內澇受降雨強度、地形分布、河網水位、排澇泵站和排水管網能力等綜合因素的影響，具有典型的“珠三角”城市內澇特點。在繪制佛山城區洪水風險圖時應考慮降雨、外江洪水、風暴潮、堤防潰決洪水、水閘泵站及以上各種組合影響，城市洪水風險成因組合示意圖如圖1所示。
為滿足城區內水雨情的監測要求，及監測系統適用性的檢驗，佛山城區已建成水位、雨量監測點13個，其中3個陸地監測水位站點，8個內河涌水位監測站點，2個雨量站點，另外外江還有3個水位、雨量監測站點。
2、佛山城區洪水風險圖應用
2.1動態洪水風險圖的繪制
動態洪水風險圖繪制的基礎是佛山城區暴雨內澇模擬模型，以佛山城區為研究范圍，將預測的未來短時降雨情況作為輸入條件之一，結合城區高精度數字地圖、地下排水管網資料、內河涌及外江水位、泵站調度等信息，運用二維非恒定流水動力學模型模擬城區受暴雨（主要因素）、外洪等影響情況，將模型計算通過轉換，形成系統中專用的模型數據后存儲于數據庫中，然后利用等值線（面）技術自動生成模塊，形成各網格最大淹沒水深等值線（面）圖層，最終，系統將最大淹沒水深等值線（面）圖層與基本行政區劃圖、河流、最大淹沒范圍圖、防洪工程分布圖等基本信息圖層相融合，并添加指北箭頭、比例尺、圖例和方案說明等輔助信息形成特定方案的洪水風險圖。通過水情信息的實時監測與管理、暴雨淹浸模擬、洪水預警、實時動態的洪水風險圖制作及GIS應用等技術手段，可為佛山城區的防汛、內澇預警和應急調度提供決策依據和技術支持。
2.2動態洪水風險圖繪制的關鍵信息
動態洪水風險圖中使用的信息主要有實時的降雨、內河涌水位、水閘泵站運行情況，以及高精度GIS地形數據和地下排水管網資料，關鍵信息是較為準確的未來1～3h降水和外江洪水預報結果。使用的具體信息可以歸納為以下3類：
1）基礎信息。主要是城區高精度的GIS地形數據和地下排水管網資料，這是模型網格劃分、水流及泄水能力計算和洪水風險圖繪制的基礎信息。
2）實時信息。包括實時的陸地及內河涌的雨情和水情、氣象（包括雷達回波圖和衛星云圖），以及內河涌出入口的水閘、泵站的水位和開關情況等信息，主要反映研究范圍內的氣象、水情、雨情和工程運行情況，是系統運行和洪水風險圖繪制的重要信息。
3）預測信息。主要是區域范圍內未來降雨和外江洪水的預測，是動態洪水風險圖繪制的關鍵信息。洪水預測按常規水文預報作業進行；降雨預測主要有使用雷達測雨預報和氣象部門專業的精細化降雨預報2種，兩者都是對佛山市按1km×1km的格網預報當前之后的第1，2和3h降雨分布，更新時間均為6min，即每隔6min產生1組新的城區預報格網的未來3h的預報降雨量。
根據基礎、重要、關鍵信息模擬模型運行的框圖如圖2所示。
2.3動態洪水風險圖繪制的應用
根據城區暴雨特點對內澇預警系統進行設置，按模型計算方式和所采用的降雨數據的不同，將生成的風險圖應用分為自動預警、實時預報、歷史查詢和方案設計，以及根據生成的風險圖及預警信息發布，指導城市防汛決策應用，具體情況如下：
1）自動預警。根據雨量站實測的降雨數據和預測的雨量數據綜合判斷，根據設定的閾值系統自動運行，判斷條件可分為2種，當所有雨量站過去3h且預測區域未來3h內降雨均為0mm時，模型不運行；當任一雨量站過去3h或者預測區域內任一點未來3h內降雨達到某一閾值時，模型開始自動運行，且閾值不同，系統運行間隔也可不同，可根據服務器每次運行、各種信息收集的時間綜合考慮，一般設定為6min的倍數，使用較多的間隔為0.5和1.0h。
2）實時預報。通過系統設定的實測降雨和預測降雨閾值，以及預報的基準時間、預熱期和預見期等，自動開展作業預報，繪制相應的洪水風險圖，并發出預警信息。
3）歷史查詢?？梢詫θ我鈿v史時段的暴雨過程的洪水風險圖及相關資料進行查詢，該內容以圖片和Word文檔形式存放在系統指定的文件庫中。
4）方案設計?？梢詫⑷我辉O計暴雨過程作為降雨計算輸入條件，繪制生成洪水風險圖，以實現對未來特定洪水風險的防治預案及措施等。
5）城市防汛決策指導。預警生成的洪水風險圖成果可分為城區網格最大積水深度分布圖、重要單位積水信息圖和主要道路最大積水深度分布圖。
圖3是城區網格最大積水深度分布圖，展示城區各網格上可能出現的淹沒最大水深，可在圖中右側列表中查看詳細的網格編號、最大水深、最大水深出現時間及淹沒歷時等信息。
圖4是城區重要單位積水信息圖，展示城區重要單位附近可能出現的淹沒最大水深，可在圖中右側列表中查看詳細的單位名稱、積水深度、淹沒歷時及所在網格等信息。
圖5是城區主要道路最大積水深度分布圖，展示城區主要道路上可能出現的淹沒最大水深，可在圖中右側列表中查看詳細的道路編號、最高水位時刻、最大水深及淹沒歷時等信息。
預警系統可與短信平臺相連，將預警的有關信息以短信的方式，發送到值班人員、相關領導及預計淹沒水深較大的重要單位與區域的防汛責任人的手機上，利于及時了解、掌握雨水情信息，以方便防汛指揮決策，有針對性地采取相應的措施與預案，最大可能地減少暴雨洪水對城區的影響。
3、動態洪水風險圖應用效果
佛山城區內澇預警系統自2012年5月在佛山試運行以來，2年間先后應用于數場較大降雨的城市動態洪水風險預警分析，大部分積水點的計算精度能夠滿足預警要求，在幾場暴雨計算結果與實際調查對比中，模型計算誤差均不超過0.04m，精度級別屬于良好，并能將預警重點單位、路段積水信息提前0.5h發送到相關責任人手機上，指導內河涌提前預排，降低水位，對預警嚴重區域安排人員采取疏浚下水管道及入口等應急措施，對城市的防災減災具有一定的指導作用。
4、結語
利用動態洪水風險圖在佛山城區降雨期間的應用，對重要區域、單位和路段的淹浸情況分別進行預警，將預測的降雨與城市防汛搶險預案聯系起來，為防汛部門實現分時、分區甚至分級預警提供了依據。但在今后的使用中還要注意以下幾點：1）要提高預測數據的準確性和及時性，并更新基礎數據，特別是城市改造后的微地形與排水管網數據更新，確保動態洪水風險圖的準確；2）進一步完善內澇預警系統的功能，使生成的風險圖更加細化、具體、可靠，并自動將信息傳送給指定人員；3）加強應用城市動態洪水風險圖的執行力度，作為一項非常有效的洪水管理非工程措施，應確保預警信息、防汛減災預案與防汛責任人之間的聯系與落實，最大程度地減少暴雨對城市的影響與損失。
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