基于情景模拟的天津市中心城区暴雨内涝风险分析与管理

摘要

自然灾害风险是当代国际社会、学术界普遍关注的热点问题。暴雨造成的城市内涝灾害日益明显，不但加重了城市的防汛排涝的任务，而且对经济建设和人民生活也造成较大影响。沿海城市是世界上人口、经济和社会发展的重要区域和集聚中心，因此发生自然灾害受影响也更大。近年来，天津市中心城区暴雨频次明显增加，加上排水不利等因素影响，内涝损失加剧，开展天津市中心城区暴雨内涝灾害情景模拟、风险分析、区划与管理研究将为该区域制定综合防灾减灾模式、提出应急预案提供理论基础和科学依据。
　　 在国家自然科学基金项目的资助下，本文在分析天津市中心城区降水特征及旱涝特征基础上，运用皮尔逊Ⅲ型水文模型，SCS降雨径流模型，在GIS环境下运用C＃语言并调用AO控件自行编译程序，开发暴雨插值及淹没模拟插件，并基于情景模拟对天津市中心城区暴雨内涝灾害进行了风险分析、区划，并依此提出了暴雨内涝灾害风险管理的对策。本文取得的主要结论如下：
　　 (1)天津市中心城区旱涝特征及降水特征分析：中心城区是天津各区县历史重涝重早发生年份最多的地区。从1956年至2007年降水总体趋于减少。平均月降水的年内分布规律为：夏季最多，占年降水的71.5％，夏季以7月最多，8月份降水量稍次之全年月降水量以7、8月为中心向两端递减。夏季是降雨量高峰期，也是暴雨多发期。
　　 (2)降水空间插值模型研究：针对不同性质的数据要使用不同原理的插值方法，对于受空间因素影响较强降水数据，OK方法是最适合天津降水数据插值的方法。天津中心城区暴雨从空间分布来看：由北向南，基本沿着海河递减。降水量以子牙河和新开河一线往北为最大区，往南逐渐减少，西南为降水量最少区域。
　　 (3)暴雨淹没GIS控件开发及风险分析：将情景模拟的结果在空间展布得到中心城区淹没面积图。三种频率暴雨2010年淹没面积百分比分别为19.43％、28.97％和34.08％，估算受灾人口分别为21.8万、35.07万和40.1万；2020年淹没面积百分比分别为13.22％、20.30％和22.53％，估算受灾人口为8.2万、19.8万和23.3万。可以看出规划条件下淹没面积有所减少，分别减少了6.2％、8.13％和11.55％。
　　 (4)基于情景模拟暴雨内涝灾害风险区划：在频率为3.3％的暴雨条件下中心城区排水小区不存在高危险区；绝大多数小区属于低危险区；频率为1％的暴雨条件下，绝大多数仍为低危险区，中危险区增加了5个，仍未出现高危险区；频率为0.2％的条件下危险区的位置基本没有发生变化，两个原为中危险的小区升级为高危险区。
　　 (5)基于风险区划的暴雨内涝灾害风险管理：根据现状条件下风险区划研究，高危险区对应的主要土地利用类型为村镇、居住用地和工业仓储，因此工程措施应该将排水、蓄水及沉降防治做为重点。非工程措施应该重点加强改变布局、预见预警和社会保障三方面的管理。另外，根据中心城区规划战略，重点发展的一带三圈沿海河分布，故应通过一系列手段提高河流的行洪排涝能力，确保将重点发展区域的暴雨内涝危险性降至最低。