南四湖湖東滯洪區(qū)風(fēng)險評價與安全建設(shè)方案

閆芳階，李桂森，陳立峰，朱靜儒

（山東省淮河流域水利管理局規(guī)劃設(shè)計院，山東 濟南 250100）

蓄滯洪區(qū)是指包括分洪口在內(nèi)的河堤背水面以外臨時儲存洪水的低洼地區(qū)及湖泊等。作為防洪體系中的重要組成部分，我國的蓄滯洪區(qū)既是蓄滯洪水的場所，也是當(dāng)?shù)鼐用裆婧桶l(fā)展的區(qū)域。因此，區(qū)內(nèi)居民必然要承受洪水淹沒風(fēng)險，對蓄滯洪區(qū)進(jìn)行洪水風(fēng)險計算是完成安全建設(shè)工作的基礎(chǔ)。本文結(jié)合最新的《全國蓄滯洪區(qū)建設(shè)與管理規(guī)劃》及各大流域蓄滯洪區(qū)洪水風(fēng)險計算案例，選擇了實際應(yīng)用較為普遍的經(jīng)驗公式法及一種較新的數(shù)值計算法，綜合分析兩種方法的計算結(jié)果,得出蓄滯洪區(qū)的淹沒風(fēng)險度，并進(jìn)一步提出安全建設(shè)方案。

南四湖湖東滯洪區(qū)位于南四湖湖東堤東側(cè)，是由水利部淮河水利委員會提出的新建滯洪區(qū)（以下簡稱湖東滯洪區(qū)），共分3段，包括泗河～青山（滯洪面積148.535 km2）、界河～城郭河（滯洪面積 73.45 km2）和新薛河～郗山（滯洪面積36.41 km2）三片，滯洪總面積258.40 km2，滯洪容積3.852億m3。湖東滯洪區(qū)安全建設(shè)任務(wù)重大，不同區(qū)域的風(fēng)險度差別能夠為規(guī)劃安全建設(shè)方案提供重要依據(jù)。

1 蓄滯洪區(qū)洪水風(fēng)險計算

蓄滯洪區(qū)的洪水淹沒風(fēng)險即特定某一局部區(qū)域遭到淹沒的可能或發(fā)生這種事件的概率。影響淹沒風(fēng)險度的各種原因，稱之為風(fēng)險因子。

1.1 洪水風(fēng)險因子

1）運用標(biāo)準(zhǔn)（Ty），可用運用重現(xiàn)期表示。湖東滯洪區(qū)運用標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。

2）啟用幾率（Tq），可用啟用重現(xiàn)期表示。湖東滯洪區(qū)遇50年一遇以上洪水時開始啟用。

3）淹沒水深（H），即運用標(biāo)準(zhǔn)情況下設(shè)計蓄水位與地面高程之差。湖東滯洪區(qū)的泗河～青山、界河～城郭河兩段設(shè)計蓄水位為36.99 m，新薛河～郗山段設(shè)計蓄水位為36.49 m，該區(qū)域地面高程在31.50～36.79 m，可知湖東滯洪區(qū)淹沒水深變化范圍為0～5 m。

4）淹沒歷時（t），指從地面上水位達(dá)到最大淹沒水深，再通過退水而露出地面全過程所經(jīng)歷的時間。在風(fēng)險計算中淹沒歷時被用于修正風(fēng)險度，修正系數(shù)（φ）通過歷時來確定。

根據(jù)黃河洪水特性、湖東滯洪區(qū)分滯洪運用以及退水條件，估算不同淹沒水深的淹沒歷時，見表1。

表1 湖東滯洪區(qū)淹沒水深及其對應(yīng)淹沒歷時

1.2 經(jīng)驗公式法

淹沒水深、淹沒歷時與運用標(biāo)準(zhǔn)是蓄滯洪區(qū)洪水風(fēng)險計算中最重要的洪水風(fēng)險因子，由這3個風(fēng)險因子所確定的經(jīng)驗公式為：

式中：R為風(fēng)險度；H為淹沒水深，m；Ty為運用標(biāo)準(zhǔn)，a；φ 為淹沒歷時修正系數(shù)，取 1.0～1.3。

據(jù)此確定蓄滯洪區(qū)洪水風(fēng)險評判標(biāo)準(zhǔn)為：R≥1.5為重度風(fēng)險區(qū)，0.5≤R＜1.5為中度風(fēng)險區(qū)，R＜0.5為輕度風(fēng)險區(qū)。

根據(jù)該公式計算得湖東滯洪區(qū)不同淹沒水深下的洪水風(fēng)險度，見表2。根據(jù)洪水風(fēng)險度評判標(biāo)準(zhǔn)可知，湖東滯洪區(qū)內(nèi)淹沒水深小于2 m的為輕度風(fēng)險區(qū)，水深大于2 m的為中度風(fēng)險區(qū)。

表2 湖東滯洪區(qū)洪水風(fēng)險度（Ⅰ）

1.3 數(shù)值計算法

洪水淹沒風(fēng)險度數(shù)值計算方法就是以運用標(biāo)準(zhǔn)（運用重現(xiàn)期）、啟用幾率（啟用重現(xiàn)期）、淹沒水深和淹沒歷時4個風(fēng)險因子為自變量，建立了淹沒風(fēng)險度與自變量的函數(shù)關(guān)系，該方法計算步驟如下：

1）基本風(fēng)險度（Rj）的計算。淹沒水深、運用標(biāo)準(zhǔn)和啟用幾率3個關(guān)鍵因素決定了基本風(fēng)險度的大小?；撅L(fēng)險度公式為：

以上 4個公式中：C1、C2、C3為 3個不同的系數(shù)，分別為 1/100、1/20和 1/10；H 為淹沒水深，m； Ty為運用標(biāo)準(zhǔn)，a；Tq為啟用重現(xiàn)期，a。

據(jù)此計算出湖東滯洪區(qū)不同淹沒水深下的基本風(fēng)險度，見表3。

表3 湖東滯洪區(qū)基本風(fēng)險度

2）風(fēng)險度（R）的計算。以淹沒歷時為依據(jù)對基本風(fēng)險度進(jìn)行修正，即可得到風(fēng)險度R。R與Rj的關(guān)系式為：

式中：φ 為修正系數(shù)；t為淹沒歷時，d；a、b、c 為常數(shù)，分別為1/8 000、1/80和69/80。

風(fēng)險度評判標(biāo)準(zhǔn)為：R＞6.0為重度風(fēng)險區(qū)，3.0＜R≤6.0為中度風(fēng)險區(qū)，R≤3.0為輕度風(fēng)險區(qū)。根據(jù)表1中的淹沒歷時，按上式求得修正系數(shù)φ，并計算出湖東滯洪區(qū)的洪水風(fēng)險度，見表4。由風(fēng)險度評判標(biāo)準(zhǔn)可知，湖東滯洪區(qū)內(nèi)H＜2 m的為輕度風(fēng)險區(qū)，2 m＜H＜4 m的為中度風(fēng)險區(qū)，H＞4 m的為重度風(fēng)險區(qū)。

表4 湖東滯洪區(qū)洪水風(fēng)險度（Ⅱ）

1.4 結(jié)果與討論

通過運用經(jīng)驗公式法和數(shù)值計算法2種方法對湖東滯洪區(qū)的洪水風(fēng)險度進(jìn)行計算，所得結(jié)果基本一致。但在H＞4 m時，用經(jīng)驗公式法所得評判結(jié)果為中度風(fēng)險區(qū)，而用數(shù)值計算法所得結(jié)果為重度風(fēng)險區(qū)。從效益最優(yōu)原則的角度出發(fā)，結(jié)合湖東滯洪區(qū)的實際情況，將H＞4 m的區(qū)域歸為中度風(fēng)險區(qū)。綜合評價結(jié)果見表5。

表5 湖東滯洪區(qū)洪水風(fēng)險評價結(jié)果

2 洪水風(fēng)險區(qū)劃

根據(jù)表5進(jìn)行湖東滯洪區(qū)洪水風(fēng)險區(qū)劃，見表6。泗河～青山、界河～城郭河段滯洪區(qū)，高程在34.99～36.99 m之間的區(qū)域為輕度風(fēng)險區(qū)，高程低于34.99 m的區(qū)域為中度風(fēng)險區(qū)；新薛河～郗山段滯洪區(qū)，高程在34.49～36.49 m之間的區(qū)域為輕度風(fēng)險區(qū)，高程低于34.49 m的區(qū)域為中度風(fēng)險區(qū)。由表6可知，湖東滯洪區(qū)存在洪水風(fēng)險，以輕度風(fēng)險為主，輕度風(fēng)險區(qū)面積為167.06 km2，人口為7.21萬，滯洪面積占總滯洪區(qū)面積的64.6%。

表6 湖東滯洪區(qū)洪水風(fēng)險分析

3 安全建設(shè)方案

湖東滯洪區(qū)安全建設(shè)應(yīng)依據(jù)風(fēng)險評價結(jié)果，制定符合滯洪區(qū)實際情況，對當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)生活造成損害最小的建設(shè)模式。確定湖東滯洪區(qū)安全建設(shè)采取區(qū)內(nèi)安置和臨時撤退兩種方式。

3.1 區(qū)內(nèi)安置

區(qū)內(nèi)安置主要采取建設(shè)避洪樓和安全臺方式。

避洪樓主要針對鄒城市麻風(fēng)病院，因麻風(fēng)病具有傳染性，滯洪區(qū)運用時病人不宜轉(zhuǎn)移，因此應(yīng)就地建設(shè)鄒城市麻風(fēng)病院避洪樓，總面積96 m2，規(guī)劃2015年可安置32人。

安全臺的建設(shè)主要針對滿口村 （界河～城郭河）和新挑河村（包括九孔橋村，泗河至青山）。滿口村現(xiàn)狀人口5 826人，村莊靠近湖區(qū)，存在較大風(fēng)險。依據(jù)滿口村緊靠湖東大堤的地理位置，擬建工程所在區(qū)域可與湖內(nèi)現(xiàn)有莊臺連為一體。新挑河村（包括九孔橋村）現(xiàn)狀人口2 825人，位于白馬河、泗河的最下游，緊靠湖東大堤，撤離困難，擬在新挑河村與九孔橋村之間修建莊臺1處。莊臺總面積447 300 m2，至2015年規(guī)劃安置8 899人。

3.2 臨時撤退

湖東滯洪區(qū)內(nèi)大部分村鎮(zhèn)采取臨時撤退轉(zhuǎn)移方式避洪，撤退轉(zhuǎn)移設(shè)施主要包括撤退道路和撤退橋涵。為便于當(dāng)?shù)鼐用裱杆?、安全地撤離至安置地點，將滯洪區(qū)內(nèi)撤退道路主要布置在人口相對密集區(qū)域，并充分利用濟微路、G104國道、備戰(zhàn)路等現(xiàn)有交通道路。滯洪區(qū)撤退干、支道路共133條，全長251.45 km；橋梁82座，涵洞172座；撤退人口27.89萬，至2015年規(guī)劃人口28.75萬。

3.3 通訊預(yù)警系統(tǒng)

滯洪區(qū)內(nèi)通訊預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)覆蓋區(qū)內(nèi)工程管理、防汛重點單位及社會相關(guān)部門。在每個村、鎮(zhèn)配備警報器和擴音器的同時，做到村級有無線接入電話，鄉(xiāng)級擁有車載臺，并為每個縣建設(shè)無線電基地臺。

4 結(jié) 語

湖東滯洪區(qū)洪水風(fēng)險分析結(jié)果將滯洪區(qū)劃分為輕度和中度2個風(fēng)險區(qū)，面積分別為167.06 km2和91.42 km2，分別占滯洪總面積的64.6%和35.4%。區(qū)內(nèi)安全建設(shè)主要采取區(qū)內(nèi)安置和臨時撤退兩種方式，通過修建莊臺、避洪樓、撤退道路和撤退橋涵等一系列設(shè)施，保證輕度風(fēng)險區(qū)內(nèi)居民在蓄滯洪水時能夠及時撤離，中度風(fēng)險區(qū)內(nèi)居民撤離或就近轉(zhuǎn)移到安全地帶。區(qū)內(nèi)安全建設(shè)針對性強，方案合理。