1、补偿对象、损失范围、补偿安置方式等标准做出科学、合理的界定与评估， 致使灾害性非自愿移民的社会保障与安置赔偿问题未能得到合理解决， 进而使灾民的生计水 平由于得不到切实改善而陷入恶性循环， 这些现象决定了移民不能够成为安置行动的真正受 益群体。 （2）移民在社区安置与重建过程中的参与状态是相对静态的。 一方面， 灾后以政府行动为主导的社区安置组织形式致使移民对于安置过程的参与严重 不足，而且安置过程缺乏灵活的动员机制也导致了移民缺少参与安置的积极性。另一方面， 移民自身文化素质水平的局限性、 参与意识的薄弱以及参与能力的不足也是促使移民在安置 行动中参与深度不够进而沦为被动地位的重要原因。 此
2、外， 多重利益相关者之间没能建立有 机联系， 社区组织和当地政府没能向社区民众提供充分的咨询服务与沟通交流， 致使移民对 于安置过程的信息掌握具有不对称性，进而在安置地点的选择、补偿方式的设置、社会保障 体系的制定等环节没能切实以移民需求为导向， 无形中给重新安置行动带来层层阻碍， 安置 效果受到影响。总之，基于对区域长远可持续发展发展的视角，移民安置社区的组织形式、 移民参与安置的能力与意识建设问题亟待解决。 （3）移民安置行动与社区重建过程缺乏系统的行动计划作为核心支撑。 缺乏具有引导性和方向性的移民安置行动计划，直接影响了移民安置与社区重建工作 的实施效果，也对区域经济的可持续发展造成一
3、定阻碍。在我国，由于缺少灾害移民专责 机构而导致了移民安置行动的管理结构相对欠缺、 安置行动计划缺乏系统性等现象。 首先， 在前期准备阶段缺少健全的法律体系作为安置行动的有力支撑依据；其次，在移民安置计 划的编制阶段没能切实以社会经济调查的结果作为基础，致使移民的安置意愿和损失补偿 意见未能得到充分反馈，而且没能透过地方政府和非政府组织向移民渗透产权意识，安置 行动的透明度和公正性受到影响；再次，移民安置计划的实施阶段缺少有效的安置行动工 具与长效减灾工具，缺少能够为社区受灾民众提供咨询和投诉服务一体化服务的社区咨询 与信息交流机构以及多层次的申诉机制。随着安置活动的逐步推进，缺乏系统性与科学
4、性 的安置行动计划不仅致使公众参与属性得不到充分强化而影响到移民的就业模式与社会保 障，同时还对区域经济的可持续发展产生一定的阻力。 4 我国灾害非自愿移民社区重建的框架探索 斯里兰卡和我国同属亚洲的发展中国家，虽然国家制度不同，而且两国在政治、经济、 文化以及法律环境等诸多方面也存在着一定差异，但从上述分析中可以看出，Lunawa 环境 改善与社区发展项目这一针对亚洲发展中国家在构建安全社区领域具有里程碑意义的项目， 为探索我国的灾害非自愿移民社区重建模式奠定了基础。 通过上文对两国处理非自愿移民社 区安置与重建方法的中可以得出以下启示： 公众参与属性， 是决定面向非自愿移民的安全社 区重建
5、过程是否具有可操作性与前瞻性的关键性因素， 同时也是确保区域发展具有可持续性 的重要保障。 为了在构建面向灾害移民的安全社区建设过程中充分体现出公众参与属性， 笔 者提出了以下几点建议： （1）完善法律法规与政策保障体系。 健全的法律法规体系能够对移民参与安置活动以及社区重建过程的权利范围、 实现路径 及赔偿机制加以明确规范，并对其形成理性而系统的政策保障。一方面，灾害性非自愿移民 的对象往往是小城镇居民和城市边缘群体，因此其切身权利更需要完善的法律法规加以保 障，这样的现实需求突出了将灾害性移民议题纳入到法制化轨道的迫切性；另一方面，完善 的政策保障体系能够对移民在安置活动与社区重建过程中的
6、参与程度、 参与方式及参与范围 加以明确界定，进而确保社区建设的准备、规划、实施及监督过程的可实践性与科学性。总 之， 有必要针对灾害性移民安置活动进行立法规范， 进而形成完善的法律法规与政策保障体 系，用指导社区安置与重建活动的实际操作层面。 （2）明确战略型合作关系。 战略型合作关系的确立能够有效扭转灾害性非自愿移民在传统安置活动及社区重建过 程中的被动地位。在灾后阶段，地方政府、受灾移民、社区重建权责机构等多方利益相关者 都有着一个共同的目标可持续减灾， 而战略型合作关系的建立正是加速这一目标实现的 催化剂。 一方面， 应该突出非政府组织这层中间机构所能起到的调和作用， 使其在地方政府、
7、 移民安置机构以及受灾民众之间建立良好的协调关系， 将政府部门对于社区安置及重建活动 的干预转化为间接形式， 这样既能够加强受灾民众对于政府部门的信任， 同时也能够有效避 免受灾民众对于政府所产生的权责依赖性； 另一方面， 应该加强移民自身的参与意识和参与 能力，形成组织化的公众参与模式进而促进社区的整合式发展。总之，多方利益相关者在非 自愿移民的政策框架和战略制定环节以及社区重新安置活动的具体实施过程之中所形成的 战略合作关系， 有助于构建出具有灵活性和多样性的社区组织形式， 进而将面向灾害性非自 愿移民的社区安置活动转化为良好的发展机遇。 （3）科学制定社区安置与重建计划。 时间框架与投入
8、力度的合理性、 安置行动工具与减灾工具的有效性是确保社区安置与重 建计划得以顺利进行的两大核心支撑。 一方面， 时间框架与投入力度的合理性能够在安置地 点、重建方式及赔偿方式等层面的选择上向移民征求意见，使受灾民众掌握真正的话语权， 进而使社区重建计划的准备、制定、实施及监督过程以受灾民众的切实需求为导向，确保安 置顺序的科学性与组织性； 另一方面， 安置行动工具与长效减灾工具的整合使用可以确保安 置行动与社区重建计划的引导性与灵活性，进而推动移民安置与社区重建工作的发展进程。 总之，将非自愿移民的切实利益摆在安置行动的首位是利于区域长期可持续发展的明智选 择。 应该针对安置行动与社区重建计划
9、形成具有前瞻性的定位思考， 透过时间框架的合理设 置以及安置行动与长效减灾工具的有效应用，建立能够为社区受灾民众提供关于安置行动、 社区重建及减灾战略相关的社区咨询与信息交流机构以及多层次的申诉机制， 进而确保重新 安置过程的透明度、开放性与公正性。总之，将灾害防御属性和公众参与属性切实渗透到移 民安置行动计划，是区域经济可持续发展的重要保障。 综上所述， 社区重建计划的合理制定、 战略性合作关系的确立及法律法规与政策体系的 完善是将公众参与属性充分渗透到非自愿性移民社区重建过程的有效保障工具。 基于以上思 考，笔者针对我国安全社区的建设过程提出了框架性思考（如图 4）。总之，切实从灾害防 御
10、和公众参与的视角出发， 做到居安思危， 以受灾民众的切实需求为导向并不断完善安全社 区的建设模式与框架，才能够使受灾民众成为真正的受益对象。 图 4 安全社区建设框架示意图 资料来源：自绘 战略目标战略目标 可持续减灾 灾害防御弹性恢复 重访与反馈 法律法规、 政策导向 提供依据 提供依据 前 期 储备 社会经济调查社会经济调查 人力资源 自然资源 物质资源 财政资源 脆弱群体 移民需求 灾害识别与风险评估灾害识别与风险评估 确定风险可接受程度确定风险可接受程度 损失成本 社会网络破坏 社区价值 生命、健康、安全 危害识别 风险评估 识别村庄避难场所及疏散通道的评价与优化 以北京流村镇六个村庄
11、为例 村庄避难场所及疏散通道的评价与优化 以北京流村镇六个村庄为例 摘要：摘要：我国是灾害多发国家，而农村由于分布广且自然环境恶劣，是遭受灾害最为严重的地区，其遭 受灾害的影响也不容忽视。但由于长期以来对城市防灾减灾的重视，使农村成为了防灾体系中的一个薄弱 环节。随着城乡统筹理念的不断加深和新农村建设的持续推进，对于农村地区防灾减灾的课题研究逐步得 到了广泛的关注。本文以防灾避难场所和疏散道路为研究对象，针对北京流村镇六个典型村庄进行研究， 以村庄避难场所及疏散通道的规划技术指标为评价标准，从避难场所的人均均摊面积、半径覆盖程度及疏 散通道的有效宽度三个方面进行评价，找出现状中存在的问题和不足
12、，最终有针对地提出村庄防灾避难场 所和疏散道路规划的可行建议及优化方案。本研究旨在通过科学的定量研究为村庄防灾减灾体系的完善和 提升奉献自己的绵薄之力。 关键词：关键词：村庄防灾 避难场所 疏散通道 评价与优化 1 相关概念解读1 相关概念解读 1.1 避难场所避难场所 人的避难行为是指从危险性高或预想危险性高的场所转移到可以躲避危险的安全场所 的行为， 而避难场所指的是人们灾时进行避难行为和生活的空间。 人们通过疏散道路到达避 难场所，在避难场所内进行灾后生活。 避难场所依据使用时效可以分为以下两种类型：固定避难场所，指面积较大、安置人 员较多， 且具备临时宿住功能的场所。 这类场所不仅能够
13、为避难人员提供较长时间的避难生 活场所，也便于灾后集中救援工作的开展。临时避难场所，指灾害发生时间较短、在短时 间内可以快速进入避难场所，它为避难人员提供了一个转移到固定避难场所的过渡空间。 村庄的广场、健身场、绿地、学校等灾后能够提供灾民生活的室外场地；村委会可作为 救援指挥中心；卫生所可为伤员提供紧急救援、降低传染病。以上提到的场所都可以作为村 庄灾时的避难场所。 1.2 疏散通道疏散通道 疏散通道是指灾害发生时， 人员从建筑内到达安全地带的必经路径， 也是救援物资到达 灾区的必经路径，是防灾体系的一部分。村庄道路在灾害发生后承担避难、疏散等重要防灾 功能。 救灾物质和灾后生活必需品的运输
14、、 救援人员的进入都需要村庄疏散通道在灾后具备 足够的运输能力。村庄疏散通道应在满足防灾要求的基础上，挖掘现有交通的疏散能力，充 分利用现有交通网络。 1.3 疏散时间疏散时间 疏散时间是指灾害发生时， 人员从建筑内到达安全地带所需要的时间。 疏散时间的长短 在灾难发生时十分关键，灾民受到惊吓造成焦虑、恐慌甚至伤亡，因此疏散时间不宜过长。 1.4 村庄避难场所的构成要素村庄避难场所的构成要素 村庄的避难场所的构成要素主要包括村委会、卫生所、公园、广场、学校（幼儿园、小 学、中学）等。由于村庄生产力较城市相对落后，且地理位置较偏僻，因此其避难场所的布 局规划以及避难场所的设施并不健全。 2 村庄
15、避难场所及疏散通道的评价标准与计算方法 2 村庄避难场所及疏散通道的评价标准与计算方法 2.1 避难服务半径及服务面积的计算方法避难服务半径及服务面积的计算方法 避难疏散理论中将防灾空间的服务范围设定为圆形。用服务半径作为服务范围的指标， 计算此防灾空间在村庄内的最大服务范围（面积） 。计算公式如下： 式中：最大服务范围（S）;服务半径（R）;灾害发生后，人员进入避难场所的极限时间 避难场所类型 村庄类型 临时避难场所 固定避难场所 小型村庄（少于 200 人） 10min 可不设固定避难场所，但要求步行 1h 可到达临近的固定避难场所 中型村庄（200-1000 人） 10min 可不设固定
16、避难场所，但要求步行 1h 可到达临近的固定避难场所 大型村庄（1000 人以上） 10min 需要设置固定避难场所， 要求步行 1h 可到达固定避难场所 表 1 村庄疏散时间分类表 (t);灾害发生后，人员进入避难场所的避难速度（正常人的步行速度为 0.85-1.2）(V); 村镇道路的弯曲系数()。 2.2 人均避难面积以及人均避难面积达标率的计算方法人均避难面积以及人均避难面积达标率的计算方法 式中：避难场所总面积（S） ；村庄总人数（P） ；人均避难面积（s） ；人均避难面积达标 率（f） 。 2.3 疏散通道有效宽度的计算方法及要求疏散通道有效宽度的计算方法及要求 （1）疏散通道有限
17、宽度的计算方法 式中：防灾空间的疏散通道的总宽度（B） ；疏散通道二侧建筑的高度（、） ；建筑 物倒塌和构筑物坠落以外的疏散通道宽度（D） ；修正系数（村庄道路二侧建筑以砖混结构 为主，修正系数约等于 1） （R） 。 （2）村庄道路的避难疏散要求 村庄道路出入口数量不宜少于 2 个， 1000 人以上的村庄与出入口相连的主杆道路有效 宽度不宜小于 7m，避难疏散场所内的避难疏散主通道的有效宽度不宜小于 4m。 2.4 村庄避难场所划分标准村庄避难场所划分标准 避难场所划分指标的研究成果都以城市避难场所为主， 很少涉及村庄层面。 村庄避难场 所的规模小、防灾能力较差，不能硬套城市避难场所的标准
18、。本文以村镇应急避难场所划分 指标为基础，将村庄避难场所按功能级别、避难规模和开放时间划分为中心避难场所、避难 救助场所、避难所三个层次。 类型 中心避难场所 避难救助场所 避难所 有效面积/公顷 10 1 0.05 表 2 村庄避难场所划分标准表 人均有效避难面积/ （） 3 3 2 服务半径/m 3000 1000 连通道路的有效宽度/m 7 4 4 3 村庄避难场所及疏散道路现状研究与评价3 村庄避难场所及疏散道路现状研究与评价 3.1 研究对象简介研究对象简介 流村镇位于昌平区西部，太行山与燕山余脉 交汇处， 东距昌平卫星城 14 公里， 东北距昌平区 南口镇 9 公里，东南距北京市区
19、德胜门 45 公里， 下辖 28 个行政村。 本文通过对流村镇村庄的初步 调研，选择六个典型村庄进行研究，包括高崖口 村、狼儿峪村、小水峪村、王家园村、马刨泉村、 黄土洼村。 3.2 村庄避难场所现状及评价村庄避难场所现状及评价 32.1 村庄避难场所现状研究 通过实地调研以及 GIS 地理信息系统的分析， 得到村庄中可作为避难场所及疏散通道的 面积统计表 3与位置分布情况图 2-7。 从村庄避难场所面积统计表中可以看出， 不同村庄的避难场所类型、 数量和规模都有所 不同。其中，高崖口村和古将村庄的避难场所类型设置较为完善，马刨泉村无绿地和学校两 种类型的避难场所，王家园村无广场用地和学校二种
20、类型的避难场所，狼儿峪村、小水峪村 和王家园村的避难场所类型缺失较为严重。 村名 人口 村委会 健身场 广场 用地 学校 卫生所 绿地 高崖口村 527 人 2300 1200 900 7471 无 2046 狼儿峪村 338 人 500 370 无 无 310 无 小水峪村 227 人 1200 无 无 无 500 无 王家园村 355 人 1100 600 无 无 200 700 表 3 村庄避难场所面积统计表（单位：平方米） 图 1 研究对象在流村镇中的分布情况 马刨泉村 1016 人 2016 389 2348 无 40 无 古将村 1247 人 1300 1500 1300 1520
21、0 370 2400 根据上文提到的村庄避难场所面积划分标准， 可得到以面积为限定条件的村庄避难场所 类型统计表 4。从表中可以看出，以面积为衡量标准，六个村庄都没有中心避难场所，且 很多避难场所不符合最低划分标准。 村名 村委会 健身场 广场用地 学校 卫生所 绿地 高崖口村 避难所 避难所 避难所 避难所 无 避难所 狼儿峪村 避难所 不符合最低 标准 - - 不符合最低 标准 - 小水峪村 避难所 - - - 避难所 - 王家园村 避难所 不符合最低 标准 - - 不符合最低 标准 避难所 马刨泉村 避难所 不符合最低 标准 避难所 - 不符合最低 标准 - 古将村 避难所 避难所 避难
22、所 避难救助场 所 不符合最低 标准 避难所 从村庄避难场所分布图 2-7中可以看出，村庄避难场所分布疏密不同、其中，高崖口 村和马刨泉村分布较密、王家园村和古将村分布较疏、小水峪村和狼儿峪村分布类型单一， 其中小水峪村卫生所与村委会相邻。 图 2 高崖口村避难场所分布 图 3 狼儿峪村避难场所分布 表 4 符合面积标准的村庄避难场所类型统计表 3.2.2 村庄避难场所服务半径及覆盖情况 调研村庄道路形式较为规整， 弯曲系数取值为 0.95。 根据上文所提到的村庄疏散时间标 准，当避难场所面积小于 1 公顷时，人员进入避难场所的疏散时间按 10 分钟计算，反之， 疏散时间按 60 分钟计算。结
23、合疏散时间、弯曲系数、人员进入避难场所的避难速度（按 0.85m/s 计算） ，得出村庄避难场所服务半径表 5及服务覆盖情况图 8-13。从村庄服务半 径覆盖图中可以看出，村庄避难场所的服务半径基本能够覆盖村庄全域。 服务半径 避难场所面积 计算服务半径 近似取值服务半径 10000 484.5 500 10000 2907 3000 表 5 村庄避难场所服务半径（单位：米） 图 4 小水峪村避难场所分布 图 5 王家园村避难场所分布 图 6 马刨泉村避难场所分布 图 7 古将村避难场所分布 3.2.3 村庄避难场所的人均均摊面积现状 村庄避难场所人均均摊面积按 2计算，村庄避难救助场所人均面
24、积按 3计算，可 得到人均均摊面积及达标率表 6。从表格中可以看出，村庄人均均摊面积均达标。 图 8 高崖口村服务半径覆盖图 图 9 狼儿峪村服务半径覆盖图 图 10 小水峪村服务半径覆盖图 图 11 王家园村服务半径覆盖图 图 12 马刨泉村服务半径覆盖图 1 3 古 将 村 图 13 古将村服务半径覆盖图 3.3 村庄疏散通道现状与评价村庄疏散通道现状与评价 3.3.1 村庄疏散道路现状 （1）村庄疏散通道面积 （2）村庄疏散通道宽度 村名 村委会 健身场 广场用地 学校 卫生所 绿地 高崖口村 7.4 10 6.8 3.2 无 7.3 狼儿峪村 7.3 7.3 无 无 13 无 小水峪村
25、 6.4 无 无 无 6.4 无 王家园村 9.1 12.1 无 无 9.2 13.2 马刨泉村 3.5 3.4 5.4 无 3.4 无 古将村 8.6 10.2 5.9 9.5 8.6 9.6 3.3.2 村庄疏散通道评价 村庄道路两侧建筑多采用砌体结构和石块堆砌， 通常一侧为民用住宅的背面， 一侧为民 用住宅的前院围墙。本文计算结果民用住宅的背面按 3.5m 取值，前院围墙按 2.5m 取值， 得到以下疏散通道的有效宽度统计情况表 9。按按疏散通道的有效宽度计算公式，已知村 村名 高崖 口村 狼儿 峪村 小水 峪村 王家 园村 马刨泉村 古将村 总面积 11871 1180 1700 26
26、00 4793 22070 人均避难面积 22.5 3.5 7.5 7.3 4.7 17.7 人均避难面积达 标率 1126 175 375 365 235 885 村民 高崖口村 狼儿峪村 小水峪村 王家园村 马刨泉村 古将村 通道面积 7100 24100 9100 11800 36300 53900 表 6 村庄避难场所的人均均摊面积及达标率 表 7 村庄疏散通道面积 表 8 村庄疏散通道宽度（单位：米） 庄疏散通道宽度和两侧建筑高度， 可得出村庄疏散通道的有效宽度。 从村庄疏散通道的有效 宽度统计可看出，不合格率普遍较高，其中马刨泉村最为严重。 村名 村委会 健身场 广场用地 学校 卫
27、生所 绿地 高崖口村 4.4（合） 6（合） 3.8（合） 0.2 （不合） 无 4.3（合） 狼儿峪村 4.3（合） 4.3（合） 无 无 10（合） 无 小水峪村 3.4 （不合） 无 无 无 3.4 （不合） 无 王家园村 6.1（合） 9.1（合） 无 无 6.2（合） 10.2（合） 马刨泉村 0.5 （不合） 0.4 （不合） 2.4 （不合） 无 0.4 （不合） 无 古将村 5.6（合） 7.2（合） 2.9 （不合） 6.5（合） 5.6（合） 6.6（合） 4 村庄避难场所与疏散通道评价结果 4 村庄避难场所与疏散通道评价结果 通过以上对于疏散场所面积、 人均均摊面积的大小
28、、 服务半径覆盖率和村庄疏散道路四 个指标的评价， 划分村庄避难场所的类型表 10。 本文六个村庄， 按村庄避难场所划分标准， 村庄无中心避难场所， 且一半以上的疏散场所不能到达最低标准， 仅古将村的学校可作为避 难救助场所。村庄内的各避难场所的避难生活基本设施缺失，卫生所配置不全。综上所诉， 村庄的避难场所与疏散通道现状不容乐观。 村名 村委会 健身场 广场用地 学校 卫生所 绿地 高崖口村 避难所 避难所 - - 无 避难所 狼儿峪村 避难所 - 无 无 - 无 小水峪村 - 无 无 无 - 无 图 14 小水峪村疏散通道 图 15 小水峪村疏散通道 表 9 村庄疏散道路的有效宽度及合格情
29、况 表 10 村庄避难场所的类型结果 王家园村 避难所 - 无 无 - 避难所 马刨泉村 - - - 无 - 无 古将村 避难所 避难所 - 避难救助场 所 - 避难所 5 结论 5 结论 在灾害发生时， 人们的避难行为都存在着许多的不确定性， 因此村庄避难场所和疏散通 道发挥着重要的作用，在对其的规划中应该遵循以下基本原则。 （1）结合村庄总体规划 重视村庄防灾特点 村庄由于特殊的地理位置和环境特色， 其防灾减灾体系的构建不能盲目的照搬城市。 村 庄的避难场所及疏散通道规划应该是村庄总体规划中的专项规划， 且应与总体规划保持一致 并相互协调。避难场所应结合村庄广场、公共绿地、健身场、村委会、
30、卫生所等进行设置， 疏密合理，满足就近避难和集中避难等的不同需求。疏散通道应结合道路等级和路网布局， 合理布置，并关注与避难场所的联系，能够保证村民以最快的速度到达安全场地。 （2）结合人的行为模式 重视防灾空间的场所感 人的行为是避难场所和疏散通道规划设计的重要依据。 灾害来临时， 混乱和恐慌会促使 人们总是选择自己熟悉的通道和出入口进行逃生， 也会选择日常经常使用的场所集中。 通过 对人们避难场所选择的调研，发现靠近自宅、环境熟悉、地势高且有安全感的场所就成为人 们逃生的首选。另外，灾难发生时人们的心理变化很大，因此避难场所场所感的营造也十分 重要。 （3）评价标准和体系有待完善 随着城乡
31、统筹规划和新农村建设的推进， 农村的稳定与否越来越成为我国经济和社会建 设的重点。加快农村防灾空间规划，目前避难场所及疏散通道的评价标准主要针对于城市、 村庄的相关标准与体系仍未空缺， 制定村庄专门的评价标准和体系， 对于促进农村的建设和 社会稳定具有重要的意义。 参考文献 1.苏幼坡.避难疏散场所的类型及功能J.现代职业安全.2008(86):78-79 2晏亮.浅析新农村建设中的防灾空间规划J.城乡规划与环境建设,四川建设第29卷4期， 2009.08. 3杨茅矛.乡村防灾空间系统规划研究-以汶川县雁门乡规划为例D.四川农业大学,2010 年 5 月. 4村镇规划标准（GB50188）.
32、5金丽丽.葫芦岛连山区综合防灾体系评价与优化研究D.东北师范大学,2011 年 6 月. 6村庄整治技术规范（GB50445-2008）. 7初建宇、苏幼坡.村镇应急避难场所规划技术指标的探讨J.自然灾害学报,第 21 卷 5 期,2012 年 10 月. 8吕元.城市防灾空间系统规划策略研究D.北京工业大学,2004. 9刘柳.农村防灾减灾规划对策研究与震害预测评价D.广州大学,2011 年 6 月. 10任晓蕾.平原村镇防灾减灾策略探析与研究以地震灾害为例D.天津大学,2011 年 12 月. 1 GIS 空间分析在城市排水防涝规划中的应用空间分析在城市排水防涝规划中的应用 摘要：摘要：结
33、合住建部最新的城市排水（雨水）防涝综合规划编制大纲的要求，以深圳市福田河流域作为 研究对象，总结了 GIS（地理信息系统）空间分析技术在城市排水系统的评估与规划工作中的若干典型应 用，列举了包括管网拓扑维护、地形高程分析、子汇水区划分、数据叠加与综合分析等方面的应用案例。 重点探讨了相关技术在实际工作中的运用方法与技术路线。 关键词：关键词：GIS 空间分析 排水防涝规划 城市排水系统 1 前言 依照 2013 年 3 月国务院办公厅发布的要求全国各城市排水防涝设施建设规划的通知， 全国多个城市开展了新的一轮排水防涝规划编制。 在规划编制的过程中， 为了满足城市排水 系统数字化、信息化管理的要
34、求，GIS 技术被广泛应用于排水管网的数据管理、信息分析、 辅助决策等方面。GIS 空间分析是对所有分析 GIS 空间数据的相关技术的统称1。GIS 空间分 析功能可以对实体对象的空间信息和属性信息进行综合运算和分析， 从而解决涉及到空间位 置的实际问题。 笔者以深圳市福田河流域的排水防涝规划作为代表， 对过程中应用到的 GIS 空间分析操 作进行了集中研究， 总结了相关的技术方法和应用效果， 为即将开展的相关评估与规划工作 提供一定的参考。 2 研究区域简介 福田河为深圳河的一级支流， 流经深圳市的中心区域。 福田河流域面积大约为 15.5 km2， 主要收集笔架山南侧集雨区以及福田河沿岸地
35、区的雨水， 最终汇入深圳河。 总体地势北高南 低，呈阶梯状分布，上游地区为丘陵地带，以自然生态区为主，中下游地区地势较平缓，以 城市建成区为主。 福田河流域的排水体制主要是雨污分流制。 本次研究所使用的城市排水管 网数据由管网普查资料获得。直径 300 mm（或宽 X 高为 300 mmX300 mm）及以上的雨水 管渠总长度约 105.3 km。 3 主要应用与方法 3.1 管网拓扑管理管网拓扑管理 2 普查获得的城市排水管网原始数据往往不具有完整而严格的网络拓扑关系， 常见的拓扑 关系错误包括管网或节点的重复、缺漏、错接、反向等等。面对复杂而且庞大的数据，单纯 通过人工检修耗时较多而且不免
36、遗漏。 GIS 中的拓扑分析 （Topology） 和几何网络 （Geometric Network）等方法可以用于高效地检查和修复管线拓扑网络。 3.1.1 管网与汇水区拓扑关系维护 在实际情况中，城市排水管网各要素之间具有特定的、客观存在的拓扑关系。例如：管 线与管线之间必须通过节点相互连接， 而不是直接相连； 任一段管线或者任一个节点都不能 孤立存在， 而必须与其他管网要素相联通才具有意义； 划分的子汇水区需要覆盖流域的全范 围，且彼此之间既不能有重叠，也不能有间隙。为了在空间数据中正确地反映管网的实际特 征，在设计 GIS 地理数据库时，针对节点、管线和汇水区作出如下拓扑规定： 表表
37、1 节点、管线与汇水区的拓扑关系规定节点、管线与汇水区的拓扑关系规定 要素 拓扑规定 说明 节点 点与点之间距离少于 0.1 米的，会通过聚 类（clustering）捕捉成同一个点 避免重复数据（距离过近的点 往往是由数据重复所导致） 点与点不得重叠 避免重复数据 点必须被线的端点覆盖 避免孤立点（Orphan Node） 点必须位于汇水区范围之内 符合物理属性 管线 线与线不得重叠 避免重复数据 线的两端必须被节点覆盖 避免孤立线（Orphan Line） 线必须位于汇水区范围之内 符合物理属性 汇水区 多边形与相邻多边形之间不得交叉或重 叠 符合空间逻辑 多边形与相邻多边形之间不得留有空
38、隙 在已经建立了上述规则的地理数据库中， 对管网数据进行拓扑检查即可明确所有错误发 生的原因和地点。在此基础上对流域内管网中的 269 个拓扑错误进行了逐一检查和修复。 3.1.2 基于几何网络的管网上下游分析 几何网络在 GIS 中是指一系列相连的边、交汇点以及特定的连通性规则的集合2。在应 用于表达城市排水管网数据时，几何网络可以模拟管线、节点以及其间的拓扑关系，并且对 管网中的水流进行建模和分析。 在处理大量而复杂的管线数据时使用这项技术可以快速地检 3 查管网数据中的拓扑关系。 几何网络中具备的追溯（Trace）功能在管网的梳理工作中尤其实用。在检查管网联接 情况时，可以首先将河道与排
39、水管网的数据层在 GIS 中叠加，然后沿着河道将排水管网的出 水口逐一选出， 并在属性中标记为 Sink， 即 “汇” 点。 接下来执行追溯上游 （Trace Upstream） 命令， 即可使所有与该出水口相连的上游管线显示为高亮， 从而有助于搜索孤立或错接的管 段。图 1 展示的实例即为通过追溯工具定位出的一片因管段缺失而断开联接的管网。此外， 一旦定义了几何网络中的源（Source）和汇（Sink） ，即可根据源汇所处位置进行分析并标示 出管网中水流的流向，从而找出管线的绘制方向与实际流向相反的管线。此外还可以在 GIS 二次开发的基础上，使用定制工具将所有的反向管线自动修复。 图图 1
40、 基于几何网络梳理管网的联通性基于几何网络梳理管网的联通性 3.2 地表高程分析地表高程分析 数字高程模型（Digital Elevation Model，或 DEM）在城市排水系统分析中有诸多应用， 如水文分析、管网节点高程提取、低洼易涝点定位等。GIS 中的三维分析（3D Analyst）系列 工具可以由研究区域内的实测高程点数据生成 DEM。本次研究中使用的方法是通过三维分 析工具首先由高程点生成不规则三角网格 （Triangulated Irregular Network， 或 TIN） ， 再由 TIN 生成 DEM。生成的福田河流域 DEM 数据具备 4mX4m 的单元网格。最大高
41、程值 379.4 m，位 于北部丘陵地带；最小高程值为2.6 m，位于河口处的河床底部。 3.3 汇水区划分汇水区划分 城市雨水汇水区指汇集雨水和地面水的管渠系统所服务的区域，又称服务区3。在地表 追踪起点 （出水口） 未联通的 孤立管线 正常联通 的管线 管段缺失处 4 汇流与排水管网的研究中， 一般将研究区域划分多个相对独立的汇水区。 福田河流域内的城 市建成区与丘陵、河流等自然地貌相互交叉，导致汇水区的划分难以通过人工精确完成，而 需要借助于自动化的空间和地形分析工具。 3.3.1 基于 DEM 划分汇水区 为了避免传统手动划分管网汇水区的弊端， 赵冬泉4和张书亮5等都探讨过基于 DEM 和 GIS 技术的汇水区划分方法。在本次评估中，结合之前的研究成果与本次项目的实际情况， 采用了 GIS 水文分析加手动调整的方法，既充分考虑了地貌和地表高程的特点，又维护了管 网与汇水区之间空间关系的合理性。通过以下步骤，可将福田河流域共划分为 25 个排水管 网汇水区。 （1） 通过 GIS 水文分析划分自然汇水区：先对研究区域的 DEM 做
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