基于ArcGIS的蔣巷聯圩防洪保護區避洪轉移分析研究

李德龍，黃 萍，許小華

(1.江西省水利科學研究院 信息與自動化研究所，南昌 330029； 2.河海大學 水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室，南京 210098)

江西省地形南高北低，受暴雨、臺風等災害性天氣影響，南部區域發生洪水次數較多。據統計顯示，1950年以來江西省共發生19次大洪水，其中1954、1998、2010年發生了流域性大洪水。洪水災害給我省社會經濟發展和人民生命財產安全等方面帶來嚴重影響，造成了巨大損失，當前已成為我省防洪減災中突出問題。防洪保護區是我省非常重要的防洪工程措施，其堤防不僅可以保護區域人民生命財產，還具有一定調蓄作用。但一旦發生潰堤，保護區內民眾生命安全將面臨重大風險，如何有效的轉移安置群眾也因此備受關注[1,2]。

本文基于2014年度洪水風險圖項目編制成果，以蔣巷聯圩防洪保護區為研究對象，選取淹沒區內高焰山潰口遭遇贛江50年一遇(2010年型)和湖口站水位為22.5 m(吳淞高程)組合洪水(最大量級洪水)工況，研究分析蔣巷聯圩防洪保護區人口避洪轉移情況，并繪制避洪轉移風險圖。

1 區域概況

蔣巷聯圩是江西省鄱陽湖區重點堤防之一，地處贛江尾閭，位于贛江南支和中支之間，東臨鄱陽湖，西傍南昌市，是一個四面環水、地勢低洼的獨圩島鄉(見圖1)。圩內面積149.86 km2(含黃湖蓄滯洪區面積為49.28 km2)。東西長39 km，南北寬4～6 km，防洪堤線總長94.355 km，分為蔣巷聯圩內圩與黃湖蓄滯洪區。圩區屬南昌縣蔣巷鎮管理，與南昌市昌南城區一江之隔，現有豫章大橋和京福高速路橋與昌南區域相連，區內現有省級大型企業6家，有京福高速公路通過，圩區為南昌縣糧食生產基地之一，也是南昌市蔬菜主要供應基地之一。依據2013年的統計年鑒資料，保護區內人口約9.42萬人，地區生產總值20.25 億元，耕地0.96 萬hm2。

圖1 蔣巷聯圩防洪保護區示意圖

2 洪源分析及最大量級洪水選取

蔣巷聯圩防洪保護區可能的外來洪水來源贛江洪水和鄱陽湖洪水。贛江洪水為贛江南支洪水、中支洪水，鄱陽湖洪水為鄱陽湖高洪水位頂托引起的鄱陽湖濱湖段及贛江尾閭段超高水位。

贛江為江西省第一大河流，自南向北縱貫全省，主河道長766 km，集雨面積80 948 km2(外洲水文站以上)。贛江發源于江西、福建兩省交界處石城縣的石寮崠，流經贛州、吉安、豐城，在南昌的八一橋下自南向北分成南支、中支、北支(北支又分成三老官河和官港河)和主支共四支分別注入鄱陽湖。其中贛江主支經樵舍、昌邑，過吳城鎮后匯入鄱陽湖；贛江北支于下堡閔家分成官港河和三老官河匯入鄱陽湖。

贛江贛州以上為上游河段，河長255 km，平均比降0.36%；贛州至新干為中游，河長303 km，均比降0.022%；新干以下為下游，至吳城河長208 km，平均比降0.008%。贛江南支與中支所夾區域即為蔣巷聯圩所在地。

鄱陽湖地處長江南岸中下游交界處，為過水性吞吐型湖泊，是我國最大的淡水湖泊。它承納贛江、撫河、信江、饒河、修河五大河流之來水，經調蓄后經湖口注入長江。鄱陽湖為季節性湖泊，高水湖相，低水河相，湖水位變化受五河及長江來水的雙重影響，每當洪水季節，水位升高，湖面寬闊，茫茫一片；枯水季節，水位下降，湖水落槽，湖灘顯露，湖面變小，蜿蜒一線，與河道無異。鄱陽湖地區地勢低平，四周山丘環繞，在九江、湖口間向北開敞。鄱陽湖濱湖地區地勢低洼，地面高程一般為13～17 m，微向湖傾斜，縱坡降0.006～0.010%。鄱陽湖水系流域面積16.22 萬km2，約占長江流域面積的9%。

2.1 洪水量級方案

通過綜合分析，結合保護區內河道的設防標準(20年一遇)和蔣巷聯圩防洪保護區湖堤防御相應鄱陽湖湖口22.5 m對應水位，河道洪水量級取該設防標準及其以上相應洪水等級作為模擬洪水量級，且根據《長江流域防洪規劃》，湖口分洪控制水位22.5 m(吳淞高程)，則洪水量級設置為：贛江，20年一遇、50年一遇洪水；鄱陽湖，湖口22.5 m(吳淞高程)高洪水位。贛江洪水設計流量依據站為外洲水文站。

2.2 洪水遭遇組合方案

蔣巷聯圩防洪保護區受贛江洪水和鄱陽湖水位共同影響，根據鄱陽湖水位條件和贛江洪水來流量，且湖口站近50多年來年最高水位中只有1998年超過22.50 m達到22.58 m(吳淞高程)，贛江外洲站2010年6月22日發生近五十多年來最大洪峰，按最不利洪水組合條件，蔣巷聯圩防洪保護區遭遇洪水組合方案為：河道設計標準20年一遇洪水與湖口22.5 m高洪水位；河道設計標準50年一遇洪水與戶口22.5 m高洪水位。

2.3 潰口設定

潰口位置選擇主要根據：歷史上出現過險工情況的位置；結合洪水量和地形，選取對保護區影響大的位置；綜合河勢地形、工程狀況，選擇堤身薄弱、地質條件差的位置；考慮各種情況組合最不利的位置。

考慮蔣巷聯圩防洪保護區1961、1962、1973年均有潰決，結合歷史潰口及險工段分析，蔣巷聯圩位于贛江中支右岸、贛江南支左岸，鄱陽湖左岸堤防均有險工險段分布，設置潰口分別為：臨贛江中支的高焰山(樁號7+450～7+950)、巷口窯(樁號26+500～27+300)，臨鄱陽湖的五豐東垱(樁號44+900～45+200)。潰口情況見圖2。

圖2 蔣巷聯圩防洪保護區外洪潰口位置示意圖

2.4 最大量級洪水選取

依據蔣巷防洪保護區洪水風險圖編制成果，外洪洪水模擬計算方案有18組，其中河洪為主洪水6組，湖洪為主洪水6組，組合洪水6組。經模擬計算分析后，選取高焰山潰口遭遇贛江50年一遇(2010年型)和湖口站水位為22.5 m(吳淞高程)組合洪水為最大量級，該方案潰口瞬時最大流量為4 295.06 m3/s，不考慮區間降雨，淹沒范圍內最大水深為8.39 m，保護區內淹沒面積達68.73 km2。

3 避洪轉移分析

參照相關文獻[3,4]，以洪水分析和影響分析為基礎，開展避洪轉移分析工作相關內容。編制避險轉移圖主要包括危險區與轉移單元確定、資料收集和現場調查、避險轉移方案制定、檢驗核實、避險轉移圖件繪制等內容，如圖3所示。

3.1 危險區及轉移單元確定

(1)危險區確定。對于防洪保護區，危險區原則上可分為現狀防洪標準危險區和最大量級洪水危險區，分別按照所有計算方案的淹沒外包范圍確定[6]。結合蔣巷聯圩防洪保護區的特點，本文以洪水分析中的最大量級洪水的淹沒范圍作為危險區，以所有外來洪水方案淹沒范圍疊加確定最大淹沒外包范圍，以此確定危險區，如圖4所示，圖4藍色區域為本研究區域可能的最大淹沒范圍。

圖3 避洪轉移圖編制工作基本流程

圖4 最大淹沒范圍及危險區

(2)轉移單元確定。由于區內保護面積相對較小，為更好的詳細分析避洪轉移人數及安置等情況，本文選取行政村為轉移單元。綜合考慮保護區危險區范圍、居民地分布和南昌縣蔣巷鎮2013年度國民經濟和社會發展統計資料，統計了各轉移單元內的轉移人口，共涉及14個行政村。

3.2 轉移方式選擇

在避洪轉移方案研究中，先確定轉移方式的選擇。在避洪轉移安置的方式中，可分為就地安置和異地安置兩類。防洪保護區內轉移安置應遵守兩種原則[5]。

(1)從淹沒水深圖和洪水流速圖中選擇滿足水深≥1.0 m或流速≥0.5 m/s條件的區域作為轉移安置區域。

(2)不滿足就地安置條件的區域可采取轉移安置方式。如區域面積較大、洪水前鋒演進時間超過24 h，按洪水前鋒到達時間<12 h，12～24 h和>24 h 3個區間劃定分批轉移分區。通過將洪水前鋒到達時間圖與房屋村界要素進行疊加，利用ArcGIS軟件進行篩選，以此得到不同村莊對應的轉移批次。流程圖見圖5。

圖5 轉移方式設置流程圖

3.3 規劃安置場所

避洪轉移安置場所一般選擇不受洪水影響的公園、學校運動場等開闊空曠的區域。根據洪水淹沒情況，結合安置場所的布局及容納能力，以能充分容納可能轉移的最大人口數為衡量標準，在充分考慮就地避洪的基礎上，沿可能最大淹沒水深包絡范圍周邊選擇轉移安置場所，安置場所盡可能選擇在能夠提供一定生活保障設施的公園和學校運動場。將避洪轉移人員與安置場所根據空間距離關系進行匹配，并考慮安置區的相應容量，若所選擇的安置區容納能力仍然不足，則需考慮規劃設置獨立的安置場所或轉移到外區域進行安置。基于GIS軟件，

利用空間分析方法劃定相應的安置場所。

安置場所要綜合考慮安置場所具體位置、各安置場所的人口容納能力和各安置場所對外交通容量等，必要時規劃建設相應交通道路。除安全區及安全樓以外，附近的高地、學校、廣場、公園、衛生院等空曠場所也可進行人口安置。在分析中，對轉移人員采取集中和分散安置相結合的方式妥善安置。就地安置主要考慮由村民自行選擇距離其居住地最近的未淹沒區域，或投親靠友和未受災村民。轉移安置區域以所在村或臨村有淹沒水深為零的區域設置。本文最終選擇的安置點如圖6所示。

4 轉移分析結果

根據洪水分析成果就相關依據，分析轉移安置的人口不大于2.69萬人。本避洪轉移方案擬在本保護區內、淹沒范圍以外，就近堤防高地、附近鄉鎮上的學校、廣場及公共空地等場所作為安置場所。以建筑物內人均面積不低于3 m2，室外空地人均面積不低于8 m2的原則制定避洪轉移方案。蔣巷聯圩防洪保護區各轉移單元與安置區對應關系如表1和圖7所示。

圖6 保護區內安置區分布

5 結 語

本文以蔣巷聯圩防洪保護區為實例，分析研究區內避洪轉移方案，明確了區內轉移人口、轉移路線及安置地點。主要得出以下結論：區內發生洪水時，避洪轉移應始終遵守就近原則，短時間內快速保障生命財產安全；將人口轉移安置到學校等空曠區域或高地等不易被洪水淹沒區域；該防洪保護區避洪轉移分析結果可有效指導該地相關部門搶險救援工作，可為防汛提供決策依據。

表1 高焰山潰口轉移單元-安置區-轉移路線對應關系

圖7 蔣巷聯圩防洪保護區高焰山潰口避洪轉移圖