洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制方法探討

潘文學(xué)孫淑俠彭欣

（陜西水環(huán)境工程勘測設(shè)計(jì)研究院陜西西安710018）

洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制方法探討

潘文學(xué)孫淑俠彭欣

（陜西水環(huán)境工程勘測設(shè)計(jì)研究院陜西西安710018）

本研究通過洪水風(fēng)險(xiǎn)圖洪水分析方法、比選原則的介紹，進(jìn)行了洪水分析方法的選擇，基于A rcG IS軟件的洪水影響分析，進(jìn)行了洪水損失估算分析，并評估出了洪水經(jīng)濟(jì)損失。

洪水分析；損失估算；A rcG IS

1 引言

洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制是河流、水庫、區(qū)域防洪減災(zāi)的一項(xiàng)重要工作。洪水風(fēng)險(xiǎn)圖是集洪水信息、地理信息、社經(jīng)信息為一體，根據(jù)所在區(qū)域的水文資料系列以及實(shí)測的河道、區(qū)域斷面狀況，通過水文分析計(jì)算，得到一定頻率的洪水沿程淹沒高程，結(jié)合河道實(shí)測地形圖，得出各頻率洪水的淹沒狀況，并以圖表方式直觀地反映發(fā)生某一頻率洪水時(shí)，可能受災(zāi)的范圍、程度以及洪水可能造成的災(zāi)害損失以及防洪風(fēng)險(xiǎn)度，為區(qū)域的防洪減災(zāi)等提供科學(xué)的技術(shù)支持。

2 洪水分析方法的選擇

2.1 洪水分析基本方法

洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制采用的洪水分析方法包括水文學(xué)法、水力學(xué)法和實(shí)際水災(zāi)法等。選擇時(shí)盡可能采用能夠反映實(shí)際情況變化的水文學(xué)法、水力學(xué)法。如果編制范圍內(nèi)資料缺乏，發(fā)生過洪水并獲得詳細(xì)的淹沒數(shù)據(jù)，且進(jìn)年來工程區(qū)情況變化不大，可采用實(shí)際水災(zāi)法。

水文學(xué)法：主要是計(jì)算洪水，有水量平衡方法（能量方程）、降雨產(chǎn)匯流計(jì)算方法、河道洪水演算方法等常用的方法。

水力學(xué)法：利用求解一維或二維水動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行洪水分析，獲得水位、流量、流速及其隨時(shí)間的變化過程。河道洪水可采用一維或二維水力學(xué)法分析，泛洪區(qū)可采用二維水力學(xué)法進(jìn)行分析。

實(shí)際水災(zāi)法：對于實(shí)際發(fā)生洪水淹沒場次較多，洪水覆蓋頻率范圍較廣，且地形變化不大的區(qū)域，通過分析淹沒區(qū)曾經(jīng)發(fā)生的洪水的標(biāo)準(zhǔn)、淹沒范圍、特征點(diǎn)水深等洪水淹沒資料，根據(jù)淹沒區(qū)地形分析，得到系列洪水淹沒資料所覆蓋頻率范圍內(nèi)的10年一遇、20年一遇、50年一遇等典型頻率

洪水的淹沒情況。

2.2 洪水分析方法比選原則

根據(jù)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制對象特點(diǎn)和基本資料條件進(jìn)行比選合理確定編制洪水風(fēng)險(xiǎn)圖所采用的方法。

（1）優(yōu)先選用常用先進(jìn)的計(jì)算方法和軟件模型，盡可能選擇比較成熟、精度已得到驗(yàn)證的專業(yè)軟件。最關(guān)鍵的是要與編制要求、基礎(chǔ)資料條件相匹配。

（2）進(jìn)行水量平衡分析時(shí)采用的多種參數(shù)應(yīng)進(jìn)行多方面分析檢查，合理劃分計(jì)算單元，優(yōu)選計(jì)算時(shí)段，確定初始條件和邊界條件。

2.3 洪水分析方法選擇

對于城市、蓄滯洪區(qū)、水庫、河流洪水的分析一般采用一維水力學(xué)或二維水力學(xué)模型；山丘區(qū)的城市可采用一維水力學(xué)模型分析洪水淹沒情況。具體計(jì)算模型選用國家防辦公布的《關(guān)于公布重點(diǎn)地區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制項(xiàng)目軟件名錄的通知》中的軟件。

3 洪水影響分析

洪水影響分析包括洪水淹沒區(qū)的人口與社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析，以及洪水損失評估。根據(jù)洪水風(fēng)險(xiǎn)分析計(jì)算淹沒范圍、淹沒水深等要素，結(jié)合河道保護(hù)區(qū)的GDP、耕地面積、公路、鐵路里程、人口社會經(jīng)濟(jì)情況進(jìn)行洪水影響分析。一般采用ArcGIS軟件綜合分析評估洪水影響程度。

根據(jù)洪水模擬計(jì)算的結(jié)果與社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)值獲得GDP、耕地面積、交通干線里程、社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。

如果最小統(tǒng)計(jì)單元完全位于某級水深淹沒區(qū)內(nèi)時(shí)，其有關(guān)指標(biāo)可直接統(tǒng)計(jì)；如果最小統(tǒng)計(jì)單元的行政區(qū)域與淹沒范圍不一致時(shí)，當(dāng)落在某級洪水淹沒范圍內(nèi)，則以單位面積指標(biāo)值乘以落在該級水深淹沒范圍內(nèi)的面積，得到該部分的相應(yīng)統(tǒng)計(jì)值。

3.1 受淹行政區(qū)面積、耕地面積及居民地面積的統(tǒng)計(jì)

受淹區(qū)區(qū)域、耕地、居民地面積統(tǒng)計(jì)一般采用ArcGIS軟件的疊加分析功能，將淹沒圖層分別與行政區(qū)圖層、耕地圖層以及居民地圖層相疊加，得出對應(yīng)不同洪水方案不同淹沒水深等級下的受淹行政區(qū)面積、淹沒耕地面積、受淹居民地面積。

3.2 受影響交通道路里程的統(tǒng)計(jì)

道路名稱、長度、寬度、等級等屬性一般采用ArcGIS中為線狀圖層，通過道路線圖層與洪水模擬面圖層疊加運(yùn)算實(shí)現(xiàn)，能夠獲取不同淹沒方案下的受淹道路名稱、長度等數(shù)據(jù)信息。

3.3 受影響行政機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位及水利等重要設(shè)施的統(tǒng)計(jì)

行政機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位、水利設(shè)施一般采用ArcGIS中為點(diǎn)狀圖層，通過淹沒圖層、行政區(qū)界圖層和行政機(jī)關(guān)、企業(yè)單位、水利等重要設(shè)施的分布圖層進(jìn)行空間疊加運(yùn)算，即面圖層與點(diǎn)圖層的疊加運(yùn)算得到位于淹沒區(qū)的受災(zāi)行政機(jī)關(guān)、水利設(shè)施的數(shù)量、具體分布情況及其相關(guān)屬性信息。

3.4 受影響人口統(tǒng)計(jì)

對于人口比較密集或人口分布比較均勻的平原地區(qū)，可將人口平均分布在行政區(qū)面積上進(jìn)行計(jì)算；

對于人口主要分布在沿河兩岸較密的山區(qū)性地區(qū)，人口分布極不均勻，不能將人口平均分布在行政村面積上，而要以行政村受淹面積的比例來計(jì)算受影響人口；

對于完全被淹沒的行政村，受影響人口按全村統(tǒng)計(jì)人口計(jì)算；

對于部分被淹的行政村，受影響人口按行政村總?cè)丝诔艘匝蜎]面積與行政村面積的比例計(jì)算得出，計(jì)算公式為：

式中：Py為受影響人口，P行政村總?cè)丝?，Ai行政村居民地受淹面積，A行政村居民地總面積。

在確定了受影響人口的空間分布之后，其它指標(biāo)如GDP、房屋、家庭財(cái)產(chǎn)等指標(biāo)可在人口分布基礎(chǔ)上進(jìn)一步推求。

3.5 受影響GDP的統(tǒng)計(jì)

采用地均GDP法按照不同行政單元受淹面積與該行政單位面積上的GDP值相乘來計(jì)算受影響GDP。

主要統(tǒng)計(jì)淹沒范圍內(nèi)不同淹沒水深區(qū)域（＜0.5m，0.5m～1.0m，1.0m～2.0 m，和＞3m）內(nèi)的受淹面積、受災(zāi)人口總數(shù)、受影響交通線路及重要設(shè)施、受影響行政區(qū)域的GDP等指標(biāo)。

4 洪水損失估算分析方案

4.1 損失估算分析方法

洪災(zāi)損失估算的關(guān)鍵是估算不同淹沒水深（歷時(shí)）條件下，各類財(cái)產(chǎn)洪災(zāi)損失率，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)地調(diào)查、歷史洪災(zāi)統(tǒng)計(jì)資料、收集相關(guān)企業(yè)資產(chǎn)損失等分類確定損失率。

4.1.1 損失率的確定

在實(shí)際調(diào)查走訪后，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，根據(jù)當(dāng)?shù)匕l(fā)生歷史洪水時(shí)對房屋、耕地、道路所造成的影響確定損失率。最好建立淹沒水深（歷時(shí)）與各類財(cái)產(chǎn)洪災(zāi)損失率關(guān)系，便于查詢。

4.1.2 直接經(jīng)濟(jì)損失估算

在明確各類承災(zāi)體受淹程度、災(zāi)前價(jià)值之后，根據(jù)洪災(zāi)損失率關(guān)系，進(jìn)行分類洪災(zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失估算，洪災(zāi)損失類別包含：居民住房財(cái)產(chǎn)損失、工礦損失、商企業(yè)損失、農(nóng)林牧漁業(yè)損失、交通電力通迅等基礎(chǔ)設(shè)施損失、水利水電工程損失共六大類。主要直接經(jīng)濟(jì)損失類別的計(jì)算方法如下：

（1）居民家庭財(cái)產(chǎn)、房屋洪澇災(zāi)損失計(jì)算

居民家庭財(cái)產(chǎn)直接損失值可采用公式（4-1）計(jì)算：

式中：R家直損，居民家庭財(cái)產(chǎn)洪澇災(zāi)直接損失值，元；R家損i，各類家庭財(cái)產(chǎn)洪災(zāi)直接損失值，元；W家產(chǎn)ijk，第k級淹沒水深下，第i類第j種家庭財(cái)產(chǎn)災(zāi)前價(jià)值，元；ηijk，第k級淹沒水深下，第i類第j種財(cái)產(chǎn)洪災(zāi)損失率，%；n，財(cái)產(chǎn)類別數(shù)；m，各類財(cái)產(chǎn)種類數(shù)；l，淹沒水深等級數(shù)。

考慮到居民家庭財(cái)產(chǎn)種類的差別，按城市（鎮(zhèn)）與鄉(xiāng)村分別計(jì)算居民家庭財(cái)產(chǎn)損失值，然后累加。

居民房屋損失計(jì)算方法公式與居民家庭財(cái)產(chǎn)的方法公式相同。

（2）工礦、商企業(yè)洪澇災(zāi)損失估算

①工礦、商企業(yè)資產(chǎn)損失估算

計(jì)算工礦、商企業(yè)各類財(cái)產(chǎn)損失時(shí)，需分別考慮固定資產(chǎn)與流動(dòng)資產(chǎn)，其計(jì)算公式如式（4-2）：

式中：R財(cái)，工礦、商企業(yè)洪澇災(zāi)財(cái)產(chǎn)總損失值，元；R1，企業(yè)洪澇災(zāi)固定資產(chǎn)損失值，元；R2，企業(yè)洪澇災(zāi)流動(dòng)資產(chǎn)損失值，元；R1i，第i類企業(yè)固定資產(chǎn)損失，元，R2i，第i類企業(yè)流動(dòng)資產(chǎn)損失，元；Wij，第k級淹沒水深下，第i類企業(yè)，第j種固定資產(chǎn)值，元；ηijk，第k級淹沒水深下，第i類企業(yè)，第j種固定資產(chǎn)洪災(zāi)損失率，%；Bijk，第k級淹沒水深下，第i類企業(yè)，第j種流動(dòng)資產(chǎn)值，元；βijk，第k級淹沒水深下，第i類企業(yè)，第j種資產(chǎn)洪澇災(zāi)損失率，%；n，企業(yè)類別數(shù)；m，第i類企業(yè)財(cái)產(chǎn)種類數(shù)；l，淹沒水深等級數(shù)

②工礦、商企業(yè)停產(chǎn)損失估算

根據(jù)淹沒歷時(shí)、受淹企業(yè)分布、企業(yè)產(chǎn)值或主營收入統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定企業(yè)停產(chǎn)、停工引起的產(chǎn)值損失。首先從統(tǒng)計(jì)年鑒資料推算受影響企業(yè)單位時(shí)間（時(shí)、日）的產(chǎn)值或主營收入，再依據(jù)淹沒歷時(shí)確定企業(yè)停產(chǎn)停業(yè)時(shí)間后，進(jìn)一步推求企業(yè)的產(chǎn)值損失。

（3）農(nóng)作物損失估算

式中：R農(nóng)，農(nóng)業(yè)直接經(jīng)濟(jì)損失，元；ηij，第j級淹沒水深下，第i類農(nóng)作物洪澇災(zāi)損失率；Wij，第j級淹沒水深范圍內(nèi)，第i類農(nóng)作物正常年產(chǎn)值，元；n，農(nóng)作物種類數(shù)；m，淹沒水深等級數(shù)。

4）道路交通等損失估算

根據(jù)不同等級道路的受淹長度與單位長度的修復(fù)費(fèi)用進(jìn)行估算道路交通損失。

5）總經(jīng)濟(jì)損失計(jì)算

各類財(cái)產(chǎn)損失值的計(jì)算方法如上所述，各行政區(qū)損失累加得出受影響區(qū)域的經(jīng)濟(jì)總損失，如式（4-4）：

式中，Ri，第i個(gè)行政分區(qū)的各類損失總值，元；Rij，第i個(gè)行政分區(qū)內(nèi)，第j類損失值；n，行政分區(qū)數(shù)；m，損失種類數(shù)。

4.2 損失估算統(tǒng)計(jì)分析方案

將淹沒水深分為0.5m以下，0.5m～1.0m之間，1.0m～2.0m之間，2.0m～3.0m之間，3.0m以上5個(gè)分級標(biāo)準(zhǔn)分方案進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)洪水損失計(jì)算結(jié)果，統(tǒng)計(jì)在各方案下的家庭財(cái)產(chǎn)損失、房屋損失、農(nóng)業(yè)損失、工礦、商企業(yè)、道路等損失。

5 結(jié)語

洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制是河流、水庫、區(qū)域防洪減災(zāi)的重要工作。采用的洪水分析方法選擇時(shí)盡可能采用能夠反映實(shí)際情況變化和洪水風(fēng)險(xiǎn)特征的水文學(xué)法、水力學(xué)法。根據(jù)河道保護(hù)區(qū)的社會經(jīng)濟(jì)情況，綜合分析評估洪水影響程度。依據(jù)洪水損失計(jì)算結(jié)果，分析不同水深方案下的洪水造成的直接經(jīng)濟(jì)損失，統(tǒng)計(jì)防洪保護(hù)區(qū)內(nèi)的房屋損失、受影響人口、受影響的公路、受影響的重點(diǎn)企事業(yè)單位、受影響GDP，最終按照防洪保護(hù)區(qū)的結(jié)果匯總確定本地區(qū)計(jì)算范圍內(nèi)的受影響的范圍、人口和直接經(jīng)濟(jì)損失。通過洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制可為防汛部門提供快速的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，為區(qū)域的防汛調(diào)度、防洪決策等提供科學(xué)的技術(shù)支持。陜西水利

（責(zé)任編輯：暢妮）

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