淺談于橋水庫洪水風(fēng)險(xiǎn)圖邊界條件的確定

摘 要：于橋水庫作為大（Ⅰ）型水庫，其防汛作用十分重要，影響天津北部大部分地區(qū)，為此，2012年于橋水庫管理處開展了于橋水庫潰壩洪水風(fēng)險(xiǎn)研究工作。本文主要針對該項(xiàng)目中風(fēng)險(xiǎn)圖邊界條件確定與天津市防汛調(diào)度相結(jié)合的特點(diǎn)進(jìn)行簡單闡述，介紹確定邊界條件的主要過程，為水利工作人員在今后開展此類工作時提供參考。

關(guān)鍵詞：于橋水庫 洪水風(fēng)險(xiǎn)圖 邊界條件

中圖分類號：TV6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（a）-0225-01

洪水風(fēng)險(xiǎn)圖是一種融合地理、社會經(jīng)濟(jì)信息、洪水特征信息，通過資料調(diào)查、洪水計(jì)算和成果整理，以地圖形式直觀反映某一地區(qū)發(fā)生某一頻率的洪水后可能淹沒的范圍和水深，從而可以預(yù)知和分析不同量級洪水可能造成的風(fēng)險(xiǎn)和災(zāi)害的專題地圖。水庫洪水風(fēng)險(xiǎn)圖是反映水庫庫區(qū)及水庫潰壩情況下洪水風(fēng)險(xiǎn)信息的專題地圖，水庫建成后，存在的洪水風(fēng)險(xiǎn)主要有兩種，一是庫區(qū)的淹沒風(fēng)險(xiǎn)，二是水庫泄洪超下游防洪標(biāo)準(zhǔn)時對下游區(qū)域造成的淹沒風(fēng)險(xiǎn)。

1 于橋水庫概況

于橋水庫是一座具有供水、防洪、發(fā)電等多種功能的大（Ⅰ）型山區(qū)水庫，位于天津市北部薊縣城東4km處，于橋水庫始建于1959年12月，1970年投入蓄水使用，1983年對其進(jìn)行了大壩加固工程，作為引灤沿線的一個主要調(diào)蓄水庫。于橋水庫正常蓄水位為21.16 m，總庫容15.59億m3，興利庫容3.85億m3。水庫的設(shè)計(jì)輸水流量為50 m3/s，根據(jù)天津市需要向下游供水。作為天津市引灤工程中最重要的調(diào)蓄水庫，近30年來于橋水庫的穩(wěn)定運(yùn)行為保證天津市的用水安全發(fā)揮了積極的作用，為天津市城市和社會的整體發(fā)展提供了重要的保障。

2 研究目的和意義

于橋水庫地處京、津、唐交通要地，水庫防汛地位十分重要，下游直接影響薊縣、寶坻、寧河、玉田、漢沽等各縣（區(qū)），并影響京—秦、大—秦、京—山、津—薊四條鐵路干線和邦—喜、津—圍、京—哈、京—沈、京—平等公路干線的安全。于橋水庫汛期洪水調(diào)度原則：當(dāng)遭遇小于五十年一遇洪水保引灤通水為主，盡量保證青甸、太和兩洼農(nóng)田不致因水庫泄水而受淹；當(dāng)遇到大于五十年一遇洪水以防洪為主，確保大壩絕對安全。

制作于橋水庫洪水風(fēng)險(xiǎn)圖是十分必要的，此項(xiàng)工作的開展可服務(wù)于于橋水庫及下游地區(qū)的防汛減災(zāi)工作，為區(qū)域防洪規(guī)劃編制、群眾轉(zhuǎn)移預(yù)案及抗洪搶險(xiǎn)預(yù)案的制定等方面提供技術(shù)支撐和科學(xué)依據(jù)，對于保護(hù)水庫下游人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全，保障區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)發(fā)展具有重大經(jīng)濟(jì)和社會效益。

3 洪水淹沒風(fēng)險(xiǎn)分析

于橋水庫庫區(qū)范圍內(nèi)有7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，111個村落，16.8萬人，水庫移民線為22.0，但在22.0 m以下仍有部分居民、房屋。水庫歷史最高水位為22.62 m，在22.62 m高程以下有部分鄉(xiāng)村道路、電力和電信線路，若遭到洪水淹沒，庫區(qū)內(nèi)部分地方交通、電力、通訊將中斷。

水庫下游主要河道為州河，并影響薊縣、寶坻、寧河、玉田、漢沽等各縣（區(qū)）的低洼地區(qū)近百萬人口，300余萬畝耕地，并影響多條公路、鐵路。州河防洪標(biāo)準(zhǔn)為400 m3/s，當(dāng)遇超標(biāo)洪水時，將直接淹沒州河兩邊洼地，造成的經(jīng)濟(jì)損失不容忽視。

4 洪水風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算邊界條件確定

于橋水庫庫區(qū)淹沒分析的計(jì)算范圍的下邊界最高高程為壩頂高程27.72 m。庫區(qū)淹沒范圍計(jì)算的水庫壩址的最高水位取水庫校核水位27.72 m。由于于橋水庫屬于湖泊型水庫，可直接以此高程向庫尾和水庫周邊延伸，所得到的封閉平面以下部分即為庫區(qū)淹沒分析的計(jì)算范圍。

于橋水庫洪水風(fēng)險(xiǎn)分析包括漸潰洪水、瞬潰洪水、可能最大洪水、千年一遇洪水、百年一遇洪水、五十年一遇洪水和二十年一遇洪水七類計(jì)算方案。其中漸潰洪水為漫溢洪水對壩體沖刷后逐漸形成潰口，潰口逐漸擴(kuò)大，由此導(dǎo)致漸潰險(xiǎn)情屬于不可控的自然災(zāi)害，災(zāi)情非常嚴(yán)重；瞬潰洪水是在情況危機(jī)時，炸副壩后大壩瞬潰的情況，由于副壩壩高較低，壩下為穩(wěn)固地質(zhì)，炸副壩后潰口形態(tài)比較穩(wěn)定，造成災(zāi)情相對要小的多。

于橋水庫洪水風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算過程中，為了評估大范圍淹沒區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)損失，要抓住重點(diǎn)地區(qū)、重點(diǎn)指標(biāo)，總結(jié)有代表性的數(shù)據(jù)。劃分城區(qū)（縣）、重要經(jīng)濟(jì)區(qū)、高速公路、一級公路、鐵路為重點(diǎn)對象。利用GIS技術(shù)將重點(diǎn)區(qū)域細(xì)分為以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位的小區(qū)域，利用MATLAB技術(shù)提取這些區(qū)域的淹沒范圍、淹沒水深、洪水流速、洪水到達(dá)時間、淹沒歷時等。計(jì)算結(jié)果結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際的社會經(jīng)濟(jì)情況，分析出區(qū)域內(nèi)居民生命財(cái)產(chǎn)是否受到威脅，建筑物是否會出險(xiǎn)，居民是否需要撤離、撤離路線，工廠、企業(yè)受損估計(jì)，區(qū)域淹沒的時間等社會經(jīng)濟(jì)損失情況。

于橋水庫洪水風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算中，根據(jù)防洪減災(zāi)原則，為盡量減少城區(qū)的社會經(jīng)濟(jì)損失，加入人為措施，如加高堤防、降低堤防、引導(dǎo)洪水入蓄滯洪區(qū)等，調(diào)整計(jì)算網(wǎng)格的內(nèi)邊界條件，模擬人為控制洪水演進(jìn)的調(diào)度情況，從而得到新方案，計(jì)算新方案結(jié)果。再分析，再調(diào)整，再計(jì)算，如此循環(huán)，得出在不同量級洪水調(diào)度方案下的數(shù)據(jù)資料。為減少人民生命財(cái)產(chǎn)危險(xiǎn)，受災(zāi)居民安全撤離，減少地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)損失，提供實(shí)施依據(jù)。

例如，于橋水庫潰壩洪水不僅會影響到天津市，而且還有可能會影響河北省部分地區(qū)。出于防洪調(diào)度考慮，我們會計(jì)算只影響天津市或影響天津市及河北省兩種計(jì)算方案。天津市東北部與河北省交界處為金水河與蘭泉河堤防，由此我們考慮兩類計(jì)算方案以金水河與蘭泉河堤防是否出險(xiǎn)作為區(qū)分。

方案1：金水河與蘭泉河通過加固守住潰壩洪水。

方案2：由洪水自然演進(jìn)，金水河、蘭泉河堤防作為一般防洪工程考慮。

由以上潰壩洪水以及千年一遇洪水的兩種方案可以看出，同樣的洪水，在不同的邊界條件下，洪水的淹沒影響范圍可能差別是很大的。在于橋水庫洪水風(fēng)險(xiǎn)分析計(jì)算中，充分考慮了洪水調(diào)度因素，根據(jù)水庫下游防洪工程實(shí)際情況，結(jié)合防洪重點(diǎn)區(qū)域、重要部位，設(shè)定多種邊界條件方案，并計(jì)算淹沒范圍，從而得出多種方案的淹沒范圍。

5 結(jié)語

于橋水庫洪水風(fēng)險(xiǎn)分析采用GIS技術(shù)，在計(jì)算范圍內(nèi)劃分重點(diǎn)區(qū)域，比較、分析每個方案重點(diǎn)區(qū)域的各類計(jì)算結(jié)果，關(guān)注實(shí)際情況，如：人民生命財(cái)產(chǎn)安全、建筑物是否出現(xiàn)、是否需要撤離、何時淹沒、淹沒歷時等。得出有重點(diǎn)、有目的、有代表性的社會經(jīng)濟(jì)損失數(shù)據(jù)，以重點(diǎn)代全面，有的放矢的評估每個方案在防洪減災(zāi)方面的優(yōu)缺點(diǎn)，為防洪減災(zāi)決策提供數(shù)據(jù)支持。

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