摘要:洪水风险管理需要工程措施和非工程措施。洪水风险图是识别和管理洪水风险广为应用的有效手段。本文结合本公司在国内外诸多流域和城市洪水风险评估及风险图绘制项目的实践经验，和国外类似项目的调研，叙述了通用的洪水风险图绘制技术流程，即四个步骤：基础资料收集、洪水要素分析、受灾体统计以及风险图绘制。希望对正在进行的全国风险区图编制工作提供一些有价值的参考。

关键词：洪水风险图、洪水要素分析、受灾体统计

The introduction of general process for flood risk mapping
AO Jing 1， YANG shen1，JIANG chencan，ZHANG-weijun
 (1Ewaters Environmental Science & Technology (Shanghai) Ltd.)
Abstract: Flood risk management needs to combine structural and non-structural measures. Flood risk map is an effective technology for identification and management of flood risk. With the company’s experience in the many internal projects of city flood risk assessment and mapping and reference similar research projects in foreign countries, the paper describe the general process for flood risk mapping, including four mainly steps: data collection, flood inundation analysis, flood damage statistics and flood risk map drawing. Wish the fundamental methods described in this paper can provide references for conducting the pilot project of flood risk mapping.

Keyword:  Flood risk mapping; flood inundation analysis; flood damage statistics

1.引言
目前，我国处于从控制洪水向洪水管理的转变时期。洪水管理的框架、策略、方法等诸多方面的研究需要以对洪水成因、风险特征、影像对象范围和后果的认识为基础。从国际国内的实践来看，洪水风险图是基于科学计算分析，将复杂的洪水风险因素直观表达的图形语言，广泛地使用于防洪规划、防汛管理、洪水避难和防汛抢险、土地利用管理、洪水保险、公众洪水风险意识教育等方面，是进行洪水管理的科学依据之一。

本文结合本公司在新西兰、澳大利亚、香港、上海、成都、重庆等多个国际国内洪涝风险评估项目中的实战经验，和国外类似项目的调研，凝练出洪水风险区图编制的基本技术和通用流程，望能给正在进行全国风险图编制的技术工作者提供一些有价值的参考。

2.洪水风险图的表现内容
洪水风险图内容首先取决于工作的资料基础和它的用途。在美国，洪水风险图编制的主要目标之一是开展洪水保险，“洪水保险风险区”是风险图的主要内容，便于确定某一社区内财产的保险费率[2-3]。另一方面也取决于它的应用对象，面向管理机构、决策部门的风险图 
 
与面向广大居民的风险图有所区别。在日本, 从1980年开始, 面向管理机构首先编制了《历史洪水淹没范围图》,1987年又通过洪水仿真模拟确定淹没范围、洪水到达时间、水深等与流域设计洪水（100-200年）相对应的《洪水淹没范围图》，1994年,面向广大居民,为指导人们避难,再次编制了洪水风险图,内容包涵避难路径、场所和联络信息等[3-4]。

洪水风险图中要表达不同位置的空间对象的特征、风险信息，并以此为基础对受灾体统计分析等信息以通俗易懂的形式展示出来的一种专用地图。基于洪水风险图表现的风险内容，其可细分为洪水要素图、洪水风险等级图，一般来讲洪水要素图是绘制洪水风险等级图的必经步骤，后者是在前者基础上叠加受灾体评估信息得出的。由于关于风险的定义，学术界的看法并不一致，目前主流做法是根据某个或多个洪水要素进行风险等级划分，或者再组合受灾体的脆弱性评估信息来进行风险等级的划分。

3洪水风险图编制的通用流程
洪水风险区图的编制是一系列技术工作成果的集成和可视化体现, 需将基础地理信息、受灾体、洪水淹没范围、风险等级、相关工程等主要风险管理信息，根据业务管理需要有机集成。绘制的技术流程如图1，主要为：资料收集和准备、洪水要素分析、受灾体统计及风险区图绘制。

4.资料的收集和准备
洪水风险图需要很多基础数据的支持，具体包括：基础地理资料、防洪管理资料、社会经济资料。通过对上述资料的收集，便于我们全面而准确地了解流域特征、理清洪水要素分析的数据基础、选择合适的洪水要素分析方法、确定研究范围及重要的可能受灾对象。

(1)基础地理资料
①水文资料：主要包括研究对象河道断面的水位和流量资料。如果考虑内水和外洪的相互影响，还需要收集研究对象的降雨资料。流量资料被用于分析洪水洪峰和洪量的频率,降雨资料被用来确定内水的规模。
②高程及土地利用资料：为把握洪水的演进过程及淹没范围、水深和流速等，需要知道流域高程数据。另外,需使用土地利用数据间接了解经济社会数据的空间分布。
③可能受灾对象的位置和高程：为判断可能受灾体的受灾情况，需掌握重要基础设施或可能受灾对象的位置及特征高程。

(2)防洪管理资料
防洪管理资料包括编制区域内反映水文监测站点、控制断面、水利设施、防护工程、避难及安置区、报警信号点、撤退路线、防汛物资等非防洪管理工程和工程相关资料。

(3) 社会经济资料
社会经济资料主要包括人口和资产，具体包括可能受洪水影响的人口、房屋、重要企事业单位（工矿企业、学校、医院、旅游景区）、救灾和避险设施（如避难所、电力、供水设施），耕地面积、其他重要对象，如文物等。洪水风险图编制需要对资产进行统一分类,应尽可能采用国家统计局权威性的统计资料。对每一类资产,采用统一的方法进行空间展布。
基础地理数据的精度对洪水分析计算结果和成图效果的影响很大。针对不同的洪水类型和风险图绘制对象，基础地理数据的精度和比例尺也要与其相匹配，我国目前大多数地区基础数据质量不高，虽然在现阶段风险图绘制试点工作中也对绘制各种类型洪水风险图时的电子地图的比例尺也做了一定的要求，但是具体实践中还有一些困难。

5.洪水要素分析
洪水要素是分析和表达风险范围和程度的关键信息。随着信息化和模型技术的普遍应用，通常由流域模型分析得出。以好的资料为基础，模型方法通常能够更客观地反映实际情况，更精确地模拟洪水在河道以及泛滥后在洪泛区内的演进过程，得出科学的水位、流速等水力要素。当资料缺乏时，如无河道横断面、流域DEM数据、水文资料等不完整或缺乏时，可以采用简单的水文学经验法或历史洪水调查。

（1）洪水要素提取
洪水要素是风险区图表达和统计分析的关键指标，根据成图要求，主要包括淹没范围、淹没水深、洪水流速等。
通过水文、水力学洪水演进计算，得出防治区沿河计算断面水位流量，或二维洪水计算网格的水位、流速等成果。但由于不同地区水文资料和地形资料的差异，洪水计算方法和洪水要素成果的格式有所差异，这些水力计算成果需要在工作底图上经过专业处理，转换成风险区图描述受灾体的上述淹没特征。

①从二维模型成果中提取洪水要素
如果洪水分析采用二维模型，淹没范围、受灾体淹没水深和洪水流速，在工作底图上叠加二维模型网格计算成果，提取得出。如图2中，黄色数值为网格编号、黑色数值为网格高程、红色数值为淹没水深值，绿色数字为流速值、箭头为流向。

图2从二维模型中提取淹没水深及流速图示
Fig2 Extraction of the water depth and velocity in two-dimensional model

②从一维模型中提取洪水要素
若洪水计算采用一维模型，则需要利用模型计算得出的上下游断面水位、河道纵断面测量、地形资料和遥感影像，经过平面离散处理确定。第一步，利用河道中心线、纵断面测量资料、和地形高程，在研究范围上下游断面之间内插若干断面，内插断面间距可以不等，以不大于断面宽度为佳。利用上下游测量断面水位和河长，通过线性插值得出各断面水位；第二步，每一横断面内按一定间距离散取点，点间距可以不等，一个断面以不少于6个离散点为佳。断面上离散点的水位即为断面水位。第三步，利用地形高程资料和第二步得出的离散点水位，可以判断离散点是否淹没，计算离散点淹没水深。
在地形资料较缺乏的流域，在现场调查和防洪评价阶段可以通过调查历史最高洪水位，结合本地经验划定淹没范围。当上述方法得出的水深分布点间距或二维模型计算网格较大时，为得出任意位置受灾体的淹没水深和图形美观，可以在GIS上进一步利用空间网格加密内插技术，得到满足数据处理和表现要求的水深分布点，生成水深等值面或等值线。

（2）风险等级划定
洪水风险区图不仅需要知道淹没范围、淹没水深、历时和流速等，还要了解淹没危害程度，洪水风险等级划分是洪水要素综合评价的结果。其中一种确定洪水风险等级的方法是计算洪水危险参数，该方法由英国环境署提出，国内重庆市也有尝试根据“积水程度分级”和“影响对象重要性分级”的2种组合来划分风险等级。[5]还有一些国家根据洪水单一水深指标（日本）或水深流速组合指标（澳大利亚）来划分风险区等级，欧洲一些国家（如比利时、瑞士等）采用洪水重现期与洪水强度（水深或流速表示）结合在一起的方式来划分危险等级，据此进行受洪水影响区域的风险性区划。
瑞士采用的洪水风险等级划分标准如图3和表1所示[6-7]。无色区域表示在建筑物内外都有危险，在此类区域内禁止新的开发；深色区域是主要的开发区域，在该类区域内可通过适当的措施降低洪水危害；浅色区域是主要的预警区域，需要明确告知在该区域生活的公众存在的洪水危害，此类区域不允许建设学校和医院等人员集中场所[7]。

图3 瑞士洪水风险等级划分标准
Fig3 Classification standard of flood risk in Switzerland

受灾体统计的目的是根据划定的设计洪水风险区域范围和等级，整理出受洪水威胁的对象、洪水影响特征、影响的主要后果。这些统计结果是风险区图需要表达的重要内容。受灾体统计工作需要以划定的洪水淹没范围和防治区现场调查的结果为基础，整理和汇总受洪水影响的人口、房屋、企事业单位、重要设施和耕地等分行政区域和类别的统计结果。

统计单元的地理属性确定该对象的空间位置、行政区和代表点高程。如果利用GIS技术，利用风险区范围、水深、流速，由程序能够判断该单元是否淹没、淹没水深和洪水流速，并进一步按行政区分类别统计影响对象。

在淹没范围和风险等级范围内，建议对居民点、企事业单位、重要设施、耕地等统计单元根据基础地理信息和现场调查资料按行政区属性进行统计。

淹没范围内对受灾体按乡镇、受影响的人口、房屋、企事业单位、重要设施，考虑风险等级进行汇总。

7.洪水风险图绘制
洪水风险图需要表达研究内洪水影响的风险范围、受影响对象和危险程度。图形的描述以基础地理信息为基础，以洪水风险要素、受灾体统计为展现主体。根据展现的风险要素不同可分为洪水要素图及洪水风险等级图。各自的样图分别见图4及图5。

洪水要素图（范围水深图）的样图在地理底图层上，通过不同的颜色表示不同档次的淹没水深、并用用醒目的点表示可能的受灾体，并在图幅内列出受灾体汇总统计总表（如表2）、编制说明、图名、图例、比例尺、指北针及制图质量控制信息。

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图4. 洪水淹没图样图
Fig4 Flood map example

洪水风险等级样图除用不同的颜表示不同档次的风险等级，其他主要信息同洪水要素图。

图5 洪水风险等级图样图
Fig4 Flood risk map example

此文结合本公司在多个国际国内洪涝风险评估项目中的实战经验[7-9]，凝练出洪水风险区图编制的通用流程，即四个步骤：基础资料收集、洪水要素分析、受灾体统计以及风险图绘制。

笔者认为洪水风险图本质上是以基础地理信息为基础，以洪水风险要素、受灾体统计为展现主体，实际应用中可根据工作的资料基础、用途及服务对象进一步充实洪水风险图展示的内容。总的来说，洪水风险图可以用于防洪规划和防汛管理、洪水避难和防汛抢险、土地利用管理、洪水保险、防洪减灾知识和政策宣传等。可以预见，随着我国正式启动全国范围内的洪水风险图的绘制工作，将会制成大批的洪水风险图，这些图制成后，如何使用，由谁使用，是否在线公开，用于土地规划时是否有强制约束力，是否需要立法确定洪水风险图的法律地位等一系列问题亟待回答，因而，需要进一步明确中国洪水风险图的角色和使用方法。

我国目前绘制的洪水风险图，多是以洪水要素图为主，随着社会经济的快速发展和洪水风险管理需求的加强，洪水危险等级划分图绘制的需求会逐渐加强。因此，尽早开展洪水危险性等级的划分标准以及定性、定量洪水风险图绘制的研究工作是必要的。

为了顺利开展全国洪水风险图编制，逐步积累和有效管理洪水风险图编制所需的基础数据是最关键的一个环节。迄今为止，我国的资料分享和管理水平依然相对较低，如果数据不完整或难以收集或不可靠，不仅会影响全国风险图编制工作的速度和效率，而且会使该工作失去基础。因此，要尽快建立全国洪水风险图编制基础数据库，统一数据格式，加强数据的采集、积累、更新和管理。