黃 淇, 牟鳳云, 張用川, 陳 林, 李云燕
(1.重慶交通大學(xué) 智慧城市學(xué)院, 重慶 400074; 2.重慶市地理信息和遙感應(yīng)用中心,重慶 401147; 3.山地城鎮(zhèn)建設(shè)與新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 重慶大學(xué), 重慶 400045)
中國疆域遼闊,自然災(zāi)害頻發(fā),為了全面掌握中國自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患情況,提升全社會抵御自然災(zāi)害的綜合防范能力,國務(wù)院決定于2020—2022年開展第一次全國自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查工作,客觀認(rèn)識中國自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)水平,從而為政府有效開展自然災(zāi)害防治工作、切實(shí)保障社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供權(quán)威的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)信息和科學(xué)決策依據(jù)。
2021年重慶市第一次全國自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查結(jié)果顯示[1],2020年汛期,重慶市普通公路共發(fā)生各類水毀2萬余處,普通國省干線公路發(fā)生造成交通阻斷的水毀600余處,直接經(jīng)濟(jì)損失超過1.40×109元;高速公路水毀98處,直接經(jīng)濟(jì)損失5.50×107。其中,2020年8月,雙洪峰過境重慶市中心城區(qū),“兩江四岸”大量濱江公路被洪水淹沒,社會經(jīng)濟(jì)損失慘重;2021年4月,重慶市政府發(fā)布通知,中心城區(qū)3.94×107m“兩江四岸”及周邊地區(qū)將于2025年底完成統(tǒng)籌沿江防洪排澇和城市建設(shè)、開展基礎(chǔ)設(shè)施災(zāi)后重建工作試點(diǎn)工作,從而有效應(yīng)對百年一遇洪水位下的洪澇災(zāi)害。綜上所述,重慶市公路受洪災(zāi)威脅甚為嚴(yán)重,加之山區(qū)公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)難度大、成本高,公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)對于其災(zāi)前風(fēng)險(xiǎn)防控意義重大。
現(xiàn)有洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法主要包括歷史災(zāi)情法、多準(zhǔn)則評估法和模型模擬法[2]。其中,由于歷史災(zāi)情法和模型模擬法所需的原始數(shù)據(jù)往往難以獲取,因此多準(zhǔn)則評估法最為常用[3-4],但傳統(tǒng)的多準(zhǔn)則評估法,往往在處理指標(biāo)取值的隨機(jī)性與模糊性問題上存在不足。
隨著可拓學(xué)和云模型的融合,可拓云模型逐漸被提出,其優(yōu)勢突出,不僅有助于指標(biāo)由定性描述轉(zhuǎn)化為定量表達(dá),而且可以解決指標(biāo)取值存在的模糊性和隨機(jī)性問題,基于以上優(yōu)勢,可拓云模型被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域的安全評價(jià)研究,如生態(tài)安全評價(jià)[5-7]、水安全評價(jià)[8-9]、施工安全評價(jià)[10-11]、隧洞安全評價(jià)[12-14]、交通安全評價(jià)[15-16]等,但鮮有研究將可拓云模型引入自然災(zāi)害視角下的城市基礎(chǔ)設(shè)施安全問題之中。
公路是城市內(nèi)重要基礎(chǔ)設(shè)施之一,公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)即是從洪災(zāi)視角出發(fā)對公路安全進(jìn)行評價(jià)。筆者將可拓云模型引入公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)領(lǐng)域,一方面,可利用可拓學(xué)的定性定量分析解決公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)由定性描述轉(zhuǎn)化為定量表達(dá)的問題。另一方面,利用云模型的不確定性推理解決公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)存在的模糊性和隨機(jī)性問題。
本研究以重慶市中心城區(qū)的公路為研究對象,首先構(gòu)建公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系,利用AHP-熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重;基于可拓云構(gòu)建公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型;最后分析評價(jià)結(jié)果,從而客觀認(rèn)識重慶市中心城區(qū)公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)水平,為提高公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)防控能力提供科學(xué)決策依據(jù)。
重慶市中心城區(qū)由渝中區(qū)、江北區(qū)、南岸區(qū)、九龍坡區(qū)、沙坪壩區(qū)、大渡口區(qū)、北碚區(qū)、渝北區(qū)、巴南區(qū)9個區(qū)組成,面積約5.47×103km2。區(qū)內(nèi)降雨充沛,年降雨量1.00×103mm至1.20×103mm,但降雨年內(nèi)分配極不均勻,汛期(5—9月)降雨量占全年的60%至85%,加之區(qū)內(nèi)水系稠密,在長江、嘉陵江交匯形成的“兩江四岸”空間格局下,重慶市中心城區(qū)洪災(zāi)頻發(fā),其關(guān)鍵性地理位置決定了其既要承擔(dān)長江中上游、嘉陵江洪水過境的壓力,又要為長江中下游防汛保安,因此汛期內(nèi)防汛壓力巨大。截至2019年,中心城區(qū)內(nèi)公路里程達(dá)5.33×103km。
本研究基本思路見圖1。以重慶市中心城區(qū)的公路為研究對象,首先從致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體暴露性出發(fā)選取12項(xiàng)指標(biāo),構(gòu)建公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系,利用AHP-熵權(quán)法確定各指標(biāo)綜合權(quán)重;再者基于可拓云構(gòu)建重慶市中心城區(qū)公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型;最后分析公路的危險(xiǎn)性等級、敏感性等級、暴露性等級以及綜合風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)結(jié)果。
圖1 公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究思路
2.2.1 AHP-熵權(quán)法原理 在確定指標(biāo)權(quán)重時(shí),既需主觀評定指標(biāo)的重要性,亦需客觀體現(xiàn)指標(biāo)的數(shù)據(jù)特征。因此,本研究結(jié)合AHP法和熵權(quán)法,首先運(yùn)用AHP法計(jì)算各指標(biāo)主觀權(quán)重wa,再運(yùn)用熵權(quán)法計(jì)算各指標(biāo)客觀權(quán)重we,最后在主、客觀權(quán)重基礎(chǔ)上,運(yùn)用加和法集成原理,得到綜合權(quán)重向量W。
W=awa+bwe
(1)
假設(shè)有n個指標(biāo),則有
(2)
b=1-a
(3)
式中:pi為wai與wei的平均值。
2.2.2 可拓云模型原理[5,10]可拓云模型由物元模型和正態(tài)云模型嵌套而成。物元模型將待評價(jià)事物定義為由三元組表示的物元,記作R=(NCV)=(事物名稱,事物特征,事物關(guān)于該特征的量值);正態(tài)云模型將一個整體性概念由3個數(shù)字特征表示,符號表達(dá)為(Ex,En,He),其中Ex為期望值,En為熵值,He為超熵,分別反映了云的中心值、跨度大小和厚度。
物元理論將事物變化中的質(zhì)和量進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合,有助于將公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)由定性描述轉(zhuǎn)化為定量表達(dá),但是傳統(tǒng)基于物元理論的評價(jià)研究中,Ⅴ(事物關(guān)于某特征的量值)值往往取為確定的數(shù)值或區(qū)間,沒有充分考慮到指標(biāo)取值的隨機(jī)性和模糊性問題。(隨機(jī)性指事件本身的含義是明確的,只是在一定條件下可能發(fā)生,可能不發(fā)生。模糊性指事件本身是模糊不清的。)
可拓云模型充分利用了正態(tài)云模型處理隨機(jī)性和模糊性的優(yōu)點(diǎn),用正態(tài)云模型(Ex,En,He)取代傳統(tǒng)物元模型R=(NCV)中的確定值V,則R=NC(Ex,En,He)=(事物名稱,事物特征,云量值),得到可拓云模型,從而解決了公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)過程中指標(biāo)取值的隨機(jī)性和模糊性問題。
(1) 確定待評價(jià)物元。將待評價(jià)物元表示為:
(4)
式中:N為待評價(jià)物元;Cn為第n項(xiàng)指標(biāo); (Exn,Enn,Hen)為待評價(jià)物元N關(guān)于指標(biāo)Cn的云量值。
(2) 確定評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)云。將各指標(biāo)的等級閾值界限作為雙約束空間〔Cmax,Cmin〕,代入公式(2)中計(jì)算各個指標(biāo)在各個等級的(Ex,En,He),最終得到公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)云。
(5)
(6)
He=T
(7)
式中:T為常量,取值應(yīng)客觀反映公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的隨機(jī)性、模糊性和離散性。
(8)
所有的云關(guān)聯(lián)度組成綜合評判矩陣D:
(9)
式中:kij為第i項(xiàng)指標(biāo)在第j等級下的云關(guān)聯(lián)度;n為評價(jià)指標(biāo)數(shù)。
(4) 風(fēng)險(xiǎn)等級評定。
首先計(jì)算綜合評判向量H:
H=W·D
(10)
式中:W為綜合權(quán)重向量;D為綜合評判矩陣。
計(jì)算綜合評判分值ri:
(11)
式中:di為向量D的分量;fi為等級i的得分值。
由于云關(guān)聯(lián)度μ(xiB)建立在超熵He之上,計(jì)算結(jié)果存在隨機(jī)性,需運(yùn)用MATLAB編程實(shí)現(xiàn)多次求解,以降低隨機(jī)性影響,最終得到綜合評判期望矩陣Dx,綜合評判期望值Erx和綜合評判熵值Erm:
(12)
(13)
(14)
式中:h為運(yùn)算次數(shù),取3 000;D(i)為第i次計(jì)算得到的綜合評判矩陣;ri(x)為第i次的綜合評判分值。Erx為綜合評判分值的期望值。
公路洪災(zāi)的形成受氣象、地形、植被、水文等多種因素共同影響,但暴雨是重慶市公路洪災(zāi)的主要觸發(fā)原因,因此本文針對暴雨引發(fā)的公路洪災(zāi)進(jìn)行探討,結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)[2]及實(shí)際情況,將重慶市公路洪災(zāi)歸納為8種類型(圖2)。 ①暴雨作用下,公路路塹邊坡發(fā)生的巖石塌落、缺口、沖溝、沉陷、塌方等災(zāi)害為邊坡坍塌類; ②填方路段邊坡出現(xiàn)沖溝、缺口、沉陷等災(zāi)害為水毀沖溝類; ③公路坡面沖刷產(chǎn)生泥石流、崩塌落石等導(dǎo)致公路路面產(chǎn)生積水、積石及淤泥等堵塞交通的災(zāi)害為路面淤埋類; ④公路路基流失導(dǎo)致公路坍塌缺口為路基缺口類; ⑤公路路基大范圍流失、損毀的災(zāi)害為路基沖失類; ⑥路基在垂直方向上產(chǎn)生較大的沉落,不均勻下陷,造成的局部路段損壞的災(zāi)害為路基沉陷類; ⑦公路橋梁及涵洞等結(jié)構(gòu)發(fā)生損壞的災(zāi)害為橋涵損毀類; ⑧邊溝、排水溝、截水溝及暗溝等路基排水設(shè)施發(fā)生淤積或堵塞的現(xiàn)象為排水系統(tǒng)淤塞類。
圖2 重慶市公路洪災(zāi)分類
3.2.1 影響因素分析及評價(jià)指標(biāo)選取 根據(jù)史培軍[17]提出的區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)論,災(zāi)害是致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境與承災(zāi)體綜合作用的結(jié)果,結(jié)合國際主流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估“H-E-V”框架[18],包括危險(xiǎn)性(hazard)、暴露性(exposure)和脆弱性(vulnerability)研究,危險(xiǎn)性研究致災(zāi)因子引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn),暴露度研究暴露在風(fēng)險(xiǎn)中的承災(zāi)體。如人口、基礎(chǔ)設(shè)施、財(cái)產(chǎn)等。脆弱性研究致災(zāi)因子所造成的承災(zāi)體的損失程度。本研究以致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體暴露性為準(zhǔn)則層,參考大量文獻(xiàn)的指標(biāo)選取情況,致災(zāi)因子上,強(qiáng)降雨迅速匯流累積成較大地表徑流是公路洪災(zāi)的主要觸發(fā)條件。孕災(zāi)環(huán)境上,高程、坡度、坡向、平面曲率和剖面曲率等地形條件影響著地面徑流的流量、流速、流向、斂散性和加速度,為公路洪災(zāi)的發(fā)生提供動力條件;植被對降水的遮攔、徑流的截留以及吸收等作用可以減少地表匯流,具有一定蓄水防洪功能,沿線植被覆蓋度較低的公路更易發(fā)生洪災(zāi)。河流、湖泊和水庫等水文因素對強(qiáng)降雨具有再分布作用,距離水系較近的公路更易發(fā)生洪災(zāi)。承災(zāi)體上,公路等級越高,防護(hù)設(shè)施就越完善,抗洪能力也越強(qiáng);人口密度和國內(nèi)生產(chǎn)總值越高,發(fā)生公路洪災(zāi)后的社會經(jīng)濟(jì)損失就越大。綜上所述,分別選取12個指標(biāo),構(gòu)建重慶市中心城區(qū)公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系(圖3)。
圖3 重慶市中心城區(qū)公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系
3.2.2 評價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)獲取及處理 根據(jù)所構(gòu)建的公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系(圖3),涉及的數(shù)據(jù)詳情見表1。數(shù)據(jù)處理過程包括: ①根據(jù)重慶市36個國家級地面氣象站點(diǎn)降水量,利用GIS地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析中的協(xié)同克里金法(協(xié)同DEM),插值獲得重慶市中心城區(qū)2016—2020年平均暴雨量分布圖; ②根據(jù)重慶市中心城區(qū)DEM,利用GIS空間分析工具,提取坡度、坡向、平面曲率、剖面曲率分布圖; ③結(jié)合重慶市2019年NPP/ⅦRS夜間燈光對2019年區(qū)縣生產(chǎn)總值進(jìn)行柵格化處理,獲得重慶市中心城區(qū)2019年GDP柵格數(shù)據(jù); ④從重慶市中心城區(qū)2020年道路中提取高速、國道、省道、縣道和城市一級、二級道路網(wǎng)。
表1 重慶市中心城區(qū)公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)相關(guān)數(shù)據(jù)
3.3.1 指標(biāo)權(quán)重及等級閾值劃分 根據(jù)公式(1)—(3)分別計(jì)算12個指標(biāo)的AHP權(quán)、熵權(quán)及其組合權(quán)重(表2),并利用自然斷點(diǎn)法劃分出重慶市中心城區(qū)公路沿線12個指標(biāo)在5個洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級下的閾值界限(表3)。
表2 重慶市中心城區(qū)公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)權(quán)重
表3 重慶市中心城區(qū)公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)等級閾值
3.3.2 確定評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)云 根據(jù)公式(5)—(7),將表3中各指標(biāo)的等級閾值界限作為雙約束空間〔Cmax,Cmin〕,計(jì)算正態(tài)云模型(Ex,En,He),得到公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級標(biāo)準(zhǔn)云模型(表4)。
將重慶市中心城區(qū)公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)水平劃分為5個等級:Ⅰ級(非常低)、Ⅱ級(比較低)、Ⅲ級(一般)、Ⅳ級(比較高)、Ⅴ級(非常高)。
首先運(yùn)用可拓云模型分別計(jì)算公路的危險(xiǎn)性、敏感性和暴露性等級,再者運(yùn)用GIS技術(shù)進(jìn)行空間可視化(附圖4,見封2),最后分區(qū)統(tǒng)計(jì)公路的危險(xiǎn)性、敏感性和暴露性等級百分比分布(圖4)。
(1) 致災(zāi)因子危險(xiǎn)性等級為Ⅳ—Ⅴ級(即危險(xiǎn)性“比較高、非常高”)的公路較少,由于巴南區(qū)多強(qiáng)降雨,平均暴雨量值高,因此Ⅳ—Ⅴ級的公路多分布于巴南區(qū)(14.05%);反之,危險(xiǎn)性等級為Ⅰ—Ⅱ級(即危險(xiǎn)性“非常低”、“比較低”)的公路最多,南岸區(qū)(98.19%)和江北區(qū)(90.56%)均超過90%、渝中區(qū)88.20%,渝北區(qū)77.92%,大渡口區(qū)和北碚區(qū)皆有超過60%公路危險(xiǎn)性等級為Ⅰ—Ⅱ級。因而從致災(zāi)因子層面來看,重慶市中心城區(qū)內(nèi)的公路僅僅受暴雨影響發(fā)生洪災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)比較小。(具體見圖4a及封3附圖4a)。
圖4 重慶市中心城區(qū)各區(qū)公路危險(xiǎn)性、敏感性和暴露性等級分布
(2) 孕災(zāi)環(huán)境敏感性等級為Ⅳ—Ⅴ級(即敏感性“比較高”、“非常高”)的公路最多。其中,渝中區(qū)(85.41%)在長江和嘉陵江的環(huán)抱下,極易受暴雨沖擊、洪峰疊加、多流匯集的影響,超過80%公路敏感性等級為Ⅳ—Ⅴ級,其孕災(zāi)環(huán)境之敏感決定了其在公路洪災(zāi)防治中的優(yōu)先地位,與此同時(shí),位于兩江之北的江北區(qū)(64.65%)和位于兩江之南的巴南區(qū)(65.63%)、巴南區(qū)(61.07%)內(nèi)河流較多,濱江公路亦多,超過60%公路敏感性等級為Ⅳ—Ⅴ級;此外,敏感性等級為Ⅰ—Ⅱ級(即敏感性“非常低、比較低”)的公路十分少。(見圖4b及封3附圖4b)
(3) 承災(zāi)體暴露性等級為Ⅳ—Ⅴ級(即暴露性“比較高、非常高”)的公路總體較少,多分布于渝中區(qū)(49.85%)和江北區(qū)(13.11%),此二區(qū)作為重慶市中心城區(qū)的政治、經(jīng)濟(jì)、文化以及商貿(mào)流通中心,其內(nèi)公路、人口和GDP高度密集,一旦發(fā)生公路洪災(zāi)將損失極其慘重,所以應(yīng)將此二區(qū)作為公路洪災(zāi)防治的重中之重,與此同時(shí),大渡口區(qū)(8.57%)、九龍坡區(qū)(8.04%)、南岸區(qū)(7.23%)、內(nèi)亦有少部分公路暴露性為Ⅳ—Ⅴ級,也應(yīng)作為公路洪災(zāi)防治的重點(diǎn)關(guān)注對象;暴露性等級為Ⅰ至Ⅱ級(即暴露性“非常低”、“比較低”)的公路最多,北碚區(qū)(88.21%)、巴南區(qū)(85.66%)、沙坪壩區(qū)(83.35%)和渝北區(qū)(82.40%)超過80%公路暴露性等級為Ⅰ—Ⅱ級、大渡口區(qū)(78.29%)和南岸區(qū)(75.98%)超過70%公路暴露性等級為Ⅰ—Ⅱ級,這些區(qū)域的公路、人口、GDP分布相對稀疏,公路洪災(zāi)發(fā)生后損失也相對較輕(見圖4c及封3附圖4c)。
綜合考慮致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性和承災(zāi)體暴露性,統(tǒng)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)等級總體分布(圖5)、各區(qū)風(fēng)險(xiǎn)等級百分比分布(圖6)以及各區(qū)在各風(fēng)險(xiǎn)等級的公路長度分布(圖7),計(jì)算公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級并進(jìn)行空間可視化。
圖5 重慶市中心城區(qū)公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級總體分布
根據(jù)公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級總體分布圖(圖5),重慶市中心城區(qū)內(nèi)公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級分布排名為:Ⅱ級(36.85%)>Ⅲ級(25.46%)>Ⅳ級(15.94%)>Ⅴ級(14.44%)>Ⅰ級(7.32%)。由此可知,重慶市中心城區(qū)大部分公路(69.62%)的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)處于一般、比較低或非常低的水平,僅少部分公路(30.38%)的洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)處于比較高或非常高的水平,應(yīng)作為公路洪災(zāi)重點(diǎn)防治對象。
根據(jù)各區(qū)公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級比例(圖6)可知,各區(qū)內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅳ—Ⅴ級(風(fēng)險(xiǎn)“比較高”或“非常高”)的公路比例排名為:渝中區(qū)(71.06%)>巴南區(qū)(57.43%)>江北區(qū)(38.76%)>沙坪壩區(qū)(36.73%)>渝北區(qū)(24.04%)>北碚區(qū)(21.66%)>南岸區(qū)(18.40%)>大渡口區(qū)(16.35%)>九龍坡區(qū)(10.04%)。
圖6 重慶市中心城區(qū)各區(qū)公路風(fēng)險(xiǎn)等級分布
重點(diǎn)關(guān)注位居前三的渝中區(qū)、巴南區(qū)和江北區(qū),對照前文分析,渝中區(qū)和江北區(qū)緊鄰兩江且經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),孕災(zāi)環(huán)境敏感性和承災(zāi)體暴露性均相對于其他區(qū)更高,而巴南區(qū)雖然經(jīng)濟(jì)相對欠發(fā)達(dá),承災(zāi)體暴露性相對較低,但區(qū)內(nèi)水系密集且降水豐富,致災(zāi)因子危險(xiǎn)性和孕災(zāi)環(huán)境敏感性均相對于其他區(qū)更高。因此,從高風(fēng)險(xiǎn)公路百分占比上看,渝中區(qū)、巴南區(qū)和江北區(qū)的高風(fēng)險(xiǎn)公路百分占比更大,應(yīng)作為重慶市中心城區(qū)公路洪災(zāi)防控的重點(diǎn)區(qū)域,對全區(qū)公路進(jìn)行總體防控。
對各區(qū)在各風(fēng)險(xiǎn)等級的公路長度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(圖7),各區(qū)風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅳ—Ⅴ級的公路長度排名依次為:巴南區(qū)(1 261.04 m)>渝北區(qū)(794.25 km)>沙坪壩區(qū)(600.94 km)>江北區(qū)(381.91 km)>北碚區(qū)(320.83 km)>南岸區(qū)(214.3 km)>渝中區(qū)(200.80 km)>九龍坡區(qū)(176.87 km)>大渡口區(qū)(69.20 km)。
圖7 重慶市中心城區(qū)各區(qū)在各風(fēng)險(xiǎn)等級的公路長度分布
某區(qū)在某風(fēng)險(xiǎn)等級下的公路長度排名,不僅受該區(qū)內(nèi)該風(fēng)險(xiǎn)等級公路的比例影響,而且受該區(qū)內(nèi)公路總長影響。因此,比例排名位列第二的巴南區(qū),由于其區(qū)域面積較大,區(qū)內(nèi)公路總長較長,風(fēng)險(xiǎn)為Ⅳ—Ⅴ級的公路亦相對較長,加之比例排名本已靠前,因而在長度排名中拔得頭籌;而比例排名位列第一的渝中區(qū),卻由于其區(qū)域面積較小,區(qū)內(nèi)公路總長較短,風(fēng)險(xiǎn)為Ⅳ—Ⅴ級的公路亦相對較短,因而在長度排名中下降至倒數(shù)第三;此外,長度排名位列前茅的巴南區(qū)、渝北區(qū)、沙坪壩區(qū)亦是同理,由于其區(qū)內(nèi)公路總長較長而排名靠前,因此區(qū)內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)為Ⅳ—Ⅴ級的公路相對較長。
從各區(qū)高風(fēng)險(xiǎn)公路長度上看,巴南區(qū)、渝北區(qū)和沙坪壩區(qū)的高風(fēng)險(xiǎn)公路長度更長,應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注其區(qū)域內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)為Ⅳ至Ⅴ級的公路,因地制宜地進(jìn)行洪災(zāi)防控。
根據(jù)重慶市中心城區(qū)公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級空間分布可視化結(jié)果可知,“兩江四岸”及周邊地區(qū)風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅳ—Ⅴ級的公路最為密集,各大流域、湖泊及水庫附近風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅳ—Ⅴ級的公路次為密集,應(yīng)作為公路洪災(zāi)防控的重點(diǎn)區(qū)域。
(1) “兩江四岸”及周邊地區(qū)風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅳ—Ⅴ級的公路最為密集。如渝中區(qū)內(nèi)沙濱路、嘉陵江濱江路、長江濱江路和九濱路,江北區(qū)內(nèi)洪濱路和北濱一路、南岸區(qū)內(nèi)南濱路等均沿江而建,風(fēng)險(xiǎn)極高。由于多個流域匯集于兩江,一旦各流域持續(xù)暴雨,導(dǎo)致兩江洪水疊加,便會出現(xiàn)百年一遇大洪災(zāi)。如重慶市主城區(qū)2020年8月遭遇的大洪水,引發(fā)“兩江四岸”朝天門、磁器口、海棠煙雨公園等地大量臨江道路被淹,首次啟動防汛Ⅰ級應(yīng)急響應(yīng),就是因?yàn)獒航?、沱江、培江和渠江流域持續(xù)大暴雨,多個流域同時(shí)匯入長江、嘉陵江,導(dǎo)致嘉陵江2號洪水與長江5號洪水前后疊加,引發(fā)史無前例的大洪水。
(2) 各大流域、湖泊及水庫附近風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅳ—Ⅴ級的公路次為密集。流域附近,如巴南區(qū)內(nèi)花溪河流域和箭灘河流域、沙坪壩區(qū)內(nèi)梁灘河流域、北碚區(qū)內(nèi)梁灘河流域、竹溪河流域、江北區(qū)內(nèi)棟梁河流域,渝北區(qū)的后河流域等。據(jù)報(bào)道,巴南區(qū)箭灘河兩側(cè)每年漲水均會被淹,沿河的窖壩街和下河路一度緊急封鎖。湖泊及水庫附近,如巴南區(qū)內(nèi)的松樹橋水庫、灘子口水庫、林基水庫、石橋水庫,渝北區(qū)內(nèi)東方紅水庫、茍溪橋水庫、下壩水庫、北碚區(qū)的龍灘子水庫,亦應(yīng)作為公路洪災(zāi)防控的重點(diǎn)區(qū)域。
本研究將可拓云模型引入公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)領(lǐng)域,對重慶市中心城區(qū)公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級進(jìn)行評價(jià),解決了公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)存在的模糊性和隨機(jī)性問題以及公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)由定性描述轉(zhuǎn)化為定量表達(dá)的問題。
(1) 重慶市中心城區(qū)69.62%的公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)處于Ⅰ—Ⅲ級(一般、比較低或非常低)水平,30.38%的公路處于Ⅳ—Ⅴ(比較高或非常高)水平。從高風(fēng)險(xiǎn)公路比例看,渝中區(qū)(71.06%)、巴南區(qū)(57.43%)和江北區(qū)(38.76%)的高風(fēng)險(xiǎn)公路比例更高,應(yīng)作為公路洪災(zāi)防控的重點(diǎn)區(qū)域,對全區(qū)公路進(jìn)行總體防控。從各區(qū)高風(fēng)險(xiǎn)公路長度上看,巴南區(qū)(1 261.04 km)、渝北區(qū)(794.25 km)和沙坪壩區(qū)(600.94 km)的高風(fēng)險(xiǎn)公路長度更長,應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注其區(qū)域內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅳ—Ⅴ級的公路,因地制宜進(jìn)行洪災(zāi)防控。
(2) “兩江四岸”及周邊地區(qū)高風(fēng)險(xiǎn)公路最為密集,各大流域、湖泊及水庫附近高風(fēng)險(xiǎn)公路次為密集。針對“兩江四岸”及周邊地區(qū),一方面,應(yīng)保障兩江水上交通運(yùn)行,啟動跨江大橋運(yùn)營健康監(jiān)測系統(tǒng),同時(shí)完善兩江水上交通系統(tǒng),建設(shè)輪渡、索道、纜車、戶外電梯等特色交通;另一方面,應(yīng)進(jìn)一步完善路網(wǎng)體系,加快濱江、跨江軌道線路成環(huán)成網(wǎng),增強(qiáng)“兩江四岸”及周邊地區(qū)軌道環(huán)線疏解能力,同時(shí)重點(diǎn)打通連接濱江與腹地的山城步道,增強(qiáng)濱江可達(dá)性與疏散性。針對各大流域、湖泊及水庫附近,應(yīng)重點(diǎn)推進(jìn)防汛監(jiān)測預(yù)報(bào)預(yù)警和水文服務(wù)站建設(shè),編制超標(biāo)洪水防御預(yù)案、防洪排澇應(yīng)急預(yù)案等。
對于洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅰ—Ⅲ級的公路,宜采取非工程性措施,加強(qiáng)宣傳對公路洪災(zāi)應(yīng)急避險(xiǎn)知識的宣傳,保證日常維修、養(yǎng)護(hù)工作。對于洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級為Ⅳ—Ⅴ級的公路,在保證日常維修、養(yǎng)護(hù)工作的前提下,還宜適當(dāng)采取工程性措施。如酌情加固公路、完善公路防護(hù),達(dá)到災(zāi)前預(yù)防的目的。同時(shí),規(guī)劃避災(zāi)備用路線,制定切合實(shí)際的公路洪災(zāi)應(yīng)急預(yù)案,達(dá)到科學(xué)避災(zāi)的目的。
本文所采用的公路洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)的閾值界限僅使用了自然斷點(diǎn)法進(jìn)行劃分,若結(jié)合多種閾值劃分方法進(jìn)行對比分析,評價(jià)結(jié)果或?qū)⒏鼮榭陀^準(zhǔn)確。此外,本研究在對重慶市中心城區(qū)公路進(jìn)行洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析時(shí),未對各種公路類型進(jìn)行全面考量,在今后的研究中應(yīng)進(jìn)一步探討。