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-以广州市增城区为例 探讨GIS在暴雨洪涝风险分析中的应用

17-10-12 08:45| 发布者: lujunfei| 查看: 2709| 评论: 0|原作者: 邹清枫

摘要: 北回归线经过增城北部,增城区属南亚热带海洋性季风气候,其主要气候特点是炎热多雨,长夏无冬。由于受季风交替迟早、强弱不同以及地势差异等因素的影响,增城区域气象多变,北部山区与南部平原气候亦有差异。暴雨是增城 ...
北回归线经过增城北部,增城区属南亚热带海洋性季风气候,其主要气候特点是炎热多雨,长夏无冬。由于受季风交替迟早、强弱不同以及地势差异等因素的影响,增城区域气象多变,北部山区与南部平原气候亦有差异[1]。暴雨是增城区的主要气象灾害之一,一年中各月皆有可能出现暴雨,4-9月是暴雨高发期,占全年暴雨日数的97.5%,其中以5-6月份为最多,占全年暴雨日数的51.4%;年平均暴雨日数为8.8d,年暴雨天数最多累计为17d。日雨量100mm以上的大暴雨累年平均日数为1.6d,其中以5-7月最多,11月至次年3月间基本无大暴雨出现;特大暴雨总共出现过1次。最长连续暴雨日数为4d[2]。

增城区北部地势较高,南部较低。北部以山地为主,山地以低山为主,山地面积约占增城区面积的8.3%,山脉呈东北-西南走向;丘陵地和台地主要分布在中南部,占增城面积的58.3%;南部是三角平原和河谷平原,占全市面积的35.4%[1]。这样的地形与地势特点,加上多暴雨的气象特点,使得增城区河网密布,水资源相当丰富,同时也使得增城区产生洪涝灾害的概率大大增加。

(增城区2009—2015年逐月降雨量分布图)

1.背景

2014年5月23日、2015年5月21日增城普降大雨到暴雨,局部特大暴雨,致使增城派潭镇遭受严重的洪涝灾害;2017年5月8日前后增城降特大暴雨,中新镇遭受严重的洪涝灾害。随着社会经济不断发展,城市化进程的加快,路面硬化面积逐渐扩大,土地利用的改变使得城市地表对雨水的渗透能力被严重削弱,导致地表径流量显著增加,而城市排水能力并未获得相应提高,因而加剧了局部洪涝的形成[2]。此外,城市面积越来越大,人口和资产额度不断增加而且也更加集中,一旦发生暴雨洪涝灾害,不仅给广大市民的生活带来不便,还可能严重威胁人民的生命财产安全和公共卫生安全,阻碍社会经济建设。

2.基本原理

暴雨洪涝的成因主要是局部极端天气引起的暴雨导致短时间内降雨量的剧增,超过了城市排水系统的排除能力,致使排水不畅发生洪涝灾害[3]。基于gis的暴雨洪涝风险分析建立在对暴雨洪涝的成因进行调查、统计和分析的基础上,通过使用gis的方法对地貌环境、气候环境、人文环境、灾害风险源和危险性程度以及防御能力等多个因素进行综合评估,进而构建风险评估的评价体系、方法和模型[4];然后根据风险指数的大小划分风险等级,并以此为依据绘制暴雨洪涝灾害风险区划图。通过对风险区划图的分析,提炼出暴雨洪涝风险地区分布的差异性,最后在现有的市政防灾、减灾设施的基础上,综合地反映研究区域的暴雨洪涝灾害风险预期[5]。

3.结果分析

3.1增城暴雨洪涝风险结果分析:据分析结果显示:增城区域内暴雨洪涝风险评估值与增城地势高度基本一致,呈北低南高区域内相对集中状态;北部山区地势较高区域,暴雨洪涝风险值较低,南部地势平坦区域,暴雨洪涝风险较高。为此,根据分析结果以及不同片区目前暴雨自然灾害的类型,增城暴雨带来的风险可以分成两类。

1)城市化的内涝。此类高风险的区域主要分布在西福河、增江、东江流域以及各水系交汇的平原地带,这些地区河网密布,地势平坦,人口密集,也是增城区gdp相对较高的区域,如朱村荔城、增江、仙村石滩等镇街,如图1所示。因此,在遭遇暴雨时,容易河水泛滥或形成内涝,影响日常的生活和生产,乃至造成严重的经济损失。

2)暴雨引发的次生灾害。增城北部山区,虽然内涝风险不高,但由于地形原因,四面环山,单一河流输送汇流,属于"喇叭形"地形;一旦遭遇强降水天气,则容易形成多面雨水汇流,短时间内径流排水量剧增,由于区域内地形落差较大,极易引发山洪、山体滑坡、泥石流等地质灾害,从而造成堤坝决堤和河道堵塞,形成大面积积水,部分地势较低的区域容易遭受淹没的风险[2]。这些由暴雨而衍生的次生灾害是派潭、正果小楼以及中新镇北部等山地覆盖区域较多镇街形成洪涝灾害的主要原因。2014年5月23日派潭洪灾发生地与2015年5月21日派潭受浸7个社区为同一区域,此区域为山地,局部强降水与强降水引发的山体滑坡、山洪等次生灾害是导致洪涝形成的主要原因。

3.2气候与驱动因素分析

根据从《广东省年鉴》收集到的增城区2009-2015年月均降水量数据,我们运用线性估计的办法对期间7年的月降水量进行分析可见,增城年降水密集集中在5-9月份,其中5-6月是降雨高峰期,与引言描述符合。其中2015年5月、2014年5月、2009年6月的月降水量分别为794.7mm和713.8mm和625.3mm,位居7年数据的前三;而2014年5月23日仅派潭镇降雨量为477.4mm,占当月降雨量的60.01%,为此,局部短时间的强降水是造成增城北部洪涝的主要原因。

荔城街作为增城区的政治文化中心地带,地处增江流域核心区,地势较低,是增城区的中部的主要平原区域之一,发生内涝概率较大。而南由增城大道起至增派大道与开园中路交叉路口处,西以增派大道为界,东至增江片区(图3圆圈区域)则位于盘底平原区域,是荔城街的主要建成区,人口密集较大的地区,固化地面面积较大[2]。

每当暴雨出现,雨水将从西北面的丘陵山地汇集,积聚于此,容易形成内涝,叠加增城区地下管网数据进行分析,局部排水管网雨水排除能力不足或存在排水盲区则是加剧局部内涝程度的主要原因(图4圆圈区域)。部分管网配置充足而内涝却频发区域,则可能由于排水口疏于管理发生堵塞造成(如增城万达广场前广汕路区域)。
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