山區(qū)性河流洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制方法探討

孫淑俠，潘文學(xué)，楊　艷

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

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山區(qū)性河流洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制方法探討

孫淑俠，潘文學(xué)，楊艷

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

[摘要]通過洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制思路的分析，對山區(qū)性河流洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制方法進(jìn)行探討，提出編制洪水風(fēng)險(xiǎn)圖可采用的分析計(jì)算方法應(yīng)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)行比選后合理確定，優(yōu)先應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算方法和模型等不同類型河道選用不同的分析方法。

[關(guān)鍵詞]洪水風(fēng)險(xiǎn)圖；洪水分析；避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移

洪水風(fēng)險(xiǎn)圖是直觀反映某一區(qū)域洪水風(fēng)險(xiǎn)信息的專用地圖。洪水風(fēng)險(xiǎn)圖把地理信息、社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息、防洪工程和非工程信息、洪水特征及其風(fēng)險(xiǎn)分布信息融為一體，以地圖的形式直觀反映某一區(qū)域發(fā)生一定頻率洪水時(shí)可能淹沒的范圍、水深及歷時(shí)等信息，是用以預(yù)知、分析、處置不同頻率洪水可能造成的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)和危害程度的工具。

1洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制的思路

1.1編制原則

根據(jù)走訪調(diào)查和歷史洪水災(zāi)害分析，尤其是典型的暴雨型洪水、歷史最大洪水，給沿岸居民造成重大的人員和經(jīng)濟(jì)損失，在洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制時(shí)，在編制技術(shù)方案時(shí)應(yīng)充分考慮這些特點(diǎn)。洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制充分結(jié)合流域特點(diǎn)，注重科學(xué)性、合理性和實(shí)用性，對防汛搶險(xiǎn)和防洪減災(zāi)具有重要指導(dǎo)意義。編制原則如下：

(1)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖的編制要遵守國家的有關(guān)法律和法規(guī)。

(2)要符合《洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制導(dǎo)則》及《洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制技術(shù)細(xì)則》(試行)等規(guī)定的技術(shù)要求。

(3)要根據(jù)河流洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制范圍內(nèi)的自然條件、河流特點(diǎn)及區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對防洪減災(zāi)的要求確定洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制內(nèi)容，要求做到科學(xué)、客觀、系統(tǒng)及實(shí)用。

(4)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制要結(jié)合行政區(qū)的防汛預(yù)案，避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移方案要與當(dāng)?shù)胤姥搭A(yù)案相協(xié)調(diào)。

1.2編制思路

按照洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制項(xiàng)目有關(guān)要求，依據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，結(jié)合年度實(shí)施方案，嚴(yán)格遵守《洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制導(dǎo)則》、《洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制技術(shù)細(xì)則》，制定編制思路如下：

(1)收集基礎(chǔ)資料，確定計(jì)算范圍，主要包括編制區(qū)域自然地理、水文與洪水、工程情況、調(diào)度運(yùn)行方式、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和洪澇災(zāi)害等資料，進(jìn)行資料的整理和評估。

(2)制定計(jì)算方案，根據(jù)流域特點(diǎn)和已有成果，進(jìn)行洪水來源分析和設(shè)計(jì)洪水計(jì)算，結(jié)合洪水量級(jí)設(shè)定計(jì)算方案。

(3)洪水分析計(jì)算，采用水力學(xué)方法進(jìn)行洪水分析，并對模型進(jìn)行率定和驗(yàn)證。

(4)根據(jù)洪水分析結(jié)果，進(jìn)行洪水影響與損失估算分析。

(5)避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移分析，根據(jù)洪水影響分析結(jié)果和當(dāng)?shù)胤姥搭A(yù)案，制定避洪轉(zhuǎn)移方案，確定避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移人員、安置場所和轉(zhuǎn)移線路。

(6)按照《洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制導(dǎo)則》、《洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制技術(shù)細(xì)則》要求，繪制洪

水風(fēng)險(xiǎn)圖，提交編制成果。技術(shù)路線及任務(wù)分解，詳見圖1。

圖1　技術(shù)路線及任務(wù)分解

2洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制

按照《洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制導(dǎo)則》、《洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制技術(shù)細(xì)則(試行)》等相關(guān)規(guī)定和國家防辦的要求，收集相關(guān)資料，按各河流不同量級(jí)洪水所面臨的防洪形勢，開展洪水分析、洪水風(fēng)險(xiǎn)影響分析和避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移分析，在此基礎(chǔ)上編制洪水風(fēng)險(xiǎn)圖和相應(yīng)報(bào)告。

2.1編制技術(shù)大綱

按照《洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制技術(shù)大綱編制要求》及《全國重點(diǎn)地區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制項(xiàng)目技術(shù)大綱審查要點(diǎn)》的相關(guān)規(guī)定，在現(xiàn)場調(diào)查、了解基礎(chǔ)資料和咨詢相關(guān)專家的基礎(chǔ)上編制?！都夹g(shù)大綱》應(yīng)明確項(xiàng)目實(shí)施的總體工作思路、洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制的工作內(nèi)容、實(shí)施步驟、技術(shù)方法、具體方案、預(yù)期成果、成果質(zhì)量和進(jìn)度安排。

2.2基礎(chǔ)資料的收集與處理

(1)水文及洪水資料收集與預(yù)處理。收集歷史典型洪水實(shí)測資料、設(shè)計(jì)洪水、暴雨資料、相關(guān)的水文站水位站資料、潰口資料、糙率資料等并進(jìn)行整理加工便于計(jì)算。

(2)構(gòu)筑物及工程調(diào)度資料收集與預(yù)處理。收集相關(guān)工程資料包括堤防、水閘、橋梁、涵洞等工程及設(shè)施，以及公路、鐵路、河渠等線狀地物，實(shí)測河道大斷面。

(3)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及洪水災(zāi)害資料收集與預(yù)處理。收集社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料，主要包括人口、耕地面積、地區(qū)生產(chǎn)總值、重要基礎(chǔ)設(shè)施、重點(diǎn)防洪保護(hù)對象、國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的有關(guān)規(guī)劃資料等并進(jìn)行整理便于進(jìn)行洪災(zāi)損失評估。

(4)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)購置與底圖加工處理。收集1:10000電子地圖、數(shù)字高程模型(DEM)、遙感影像、水利普查數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃圖(包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí))、土地利用圖等。以及影響洪水分析的道路、堤防、支流、灌渠等的位置和高程資料。

2.3現(xiàn)場調(diào)查與補(bǔ)充測量

基礎(chǔ)資料是整個(gè)風(fēng)險(xiǎn)圖編制工作的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，基礎(chǔ)資料收集包括社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料、河道防洪資料、實(shí)際調(diào)查水文資料、防汛調(diào)度資料、實(shí)測斷面資料等。首先應(yīng)將資料全面整理，保證資料的可靠性；其次檢查資料的完整性和合理性；必要時(shí)要再次進(jìn)行收集，實(shí)地調(diào)查，補(bǔ)充測量，補(bǔ)全風(fēng)險(xiǎn)圖繪制所要求的所有資料。

現(xiàn)場考察防洪保護(hù)區(qū)自然地理、地形地貌、土地利用、居民地的情況。并對項(xiàng)目區(qū)域的河流水系、堤防險(xiǎn)工、測站、閘、樞紐等防洪工程及水利設(shè)施的基本情況進(jìn)行查勘，同時(shí)對阻水線狀構(gòu)筑物進(jìn)行調(diào)查。

補(bǔ)充測量重點(diǎn)是對收集的基礎(chǔ)地形、構(gòu)筑物及工程資料中不能滿足洪水風(fēng)險(xiǎn)分析和避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移分析的區(qū)域、斷面，以及新增道路、堤防等地物和地形變化進(jìn)行補(bǔ)充測量。

2.4洪水來源分析

根據(jù)河流的自然地理?xiàng)l件、河流水系情況、氣候特征，結(jié)合暴雨洪水特性，對各個(gè)河流的洪水來源、組成、干支流洪水遭遇及相關(guān)水庫下泄情況進(jìn)行分析。提出作為計(jì)算依據(jù)的洪水分類選型成果。

2.5計(jì)算方案制定

在《技術(shù)大綱》確定的計(jì)算方案基礎(chǔ)上，本次結(jié)合現(xiàn)有河道的設(shè)防情況、歷史洪災(zāi)情況，合理分析確定河流的計(jì)算方案。

2.6洪水分析

根據(jù)制定的計(jì)算方案，確定合理的洪水分析計(jì)算方法和模型，采用典型洪水資料對模型進(jìn)行參數(shù)率定與模型驗(yàn)證，根據(jù)不同計(jì)算方案的洪水過程和邊界條件，開展洪水演進(jìn)及淹沒影響分析。

2.7洪水影響及避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移分析

進(jìn)行淹沒范圍和各級(jí)淹沒水深區(qū)域內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析、洪災(zāi)損失評估，制定避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移方案。

2.8洪水風(fēng)險(xiǎn)圖繪制與集成

通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、配準(zhǔn)或拼接等，制作符合規(guī)范要求的基礎(chǔ)信息專題圖，根據(jù)洪水分析成果，生成洪水風(fēng)險(xiǎn)信息圖層(包括淹沒范圍、淹沒水深、淹沒歷時(shí)、前峰到達(dá)時(shí)間等)，融合以上圖層信息，按照規(guī)范要求，形成基本洪水風(fēng)險(xiǎn)圖，配合集成單位將洪水風(fēng)險(xiǎn)圖集成到洪水風(fēng)險(xiǎn)圖管理與應(yīng)用平臺(tái)。

3洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制的體會(huì)

編制洪水風(fēng)險(xiǎn)圖所采用的分析計(jì)算方法應(yīng)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)行比選后合理確定。

(1)要與各類洪水風(fēng)險(xiǎn)圖的編制要求、基礎(chǔ)資料條件相匹配，要優(yōu)先應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算方法和模型，盡可能選擇比較成熟、精度已得到驗(yàn)證的專業(yè)軟件。

(2)計(jì)算方法和模型及其主要環(huán)節(jié)采用的各種參數(shù)應(yīng)進(jìn)行多方面分析檢查。要合理劃分計(jì)算單元，優(yōu)選計(jì)算時(shí)段，確定初始條件和邊界條件，進(jìn)行水量平衡分析。

(3)對于城市河道洪水的分析一般采用一維水力學(xué)或二維水力學(xué)模型，其中山丘區(qū)不設(shè)防的城市或雖設(shè)防但洪水位全面超過堤頂高程的，可采用一維水力學(xué)模型分析洪水淹沒情況。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HEC-RAS軟件，模擬不同頻率洪水下的淹沒范圍和淹沒水深。對于山區(qū)型河流，河道兩岸為高山或高坎，防洪工程多為護(hù)岸，即使?jié)⒌?，洪水也?huì)因兩岸高坎或山體而流回河道，因此一般不進(jìn)行潰口設(shè)置，只進(jìn)行河道洪水的自然漫溢。

(4) 統(tǒng)計(jì)不同量級(jí)洪水各級(jí)水深淹沒區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)指標(biāo)，可在一定程度上反映出洪水風(fēng)險(xiǎn)程度。洪水影響分析包括洪水淹沒區(qū)的人口與社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析，以及洪水損失評估。

(5)避洪轉(zhuǎn)移圖編制的主要內(nèi)容包括：危險(xiǎn)區(qū)及轉(zhuǎn)移單元的確定、資料收集與現(xiàn)場調(diào)查、避洪人口分析、避洪方式選擇、安置區(qū)劃定、轉(zhuǎn)移線路確定以及檢驗(yàn)核實(shí)。避洪轉(zhuǎn)移方案制定主要包括：避洪轉(zhuǎn)移人口分析、避洪方式選擇、安置場所劃定以及轉(zhuǎn)移路線確定。

(6)對于防洪保護(hù)區(qū)，選取洪水分析中現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)所對應(yīng)量級(jí)以及最大量級(jí)洪水所有計(jì)算方案的淹沒范圍疊加，得到的外包范圍作為避洪區(qū)域。

(7)將居民地圖層與危險(xiǎn)區(qū)空間范圍疊加，計(jì)算各轉(zhuǎn)移單元對應(yīng)的人數(shù)，并統(tǒng)計(jì)轉(zhuǎn)移總?cè)藬?shù)。將轉(zhuǎn)移單元、單元內(nèi)建筑物(含公共設(shè)施、避洪安全設(shè)施等)數(shù)據(jù)與水深、流速、淹沒歷時(shí)、到達(dá)時(shí)間等要素進(jìn)行疊加分析，據(jù)此確定避洪安置方式及相應(yīng)人口數(shù)量。避洪轉(zhuǎn)移線路選擇應(yīng)遵循路網(wǎng)數(shù)據(jù)完備、具備道路通量信息、最短路徑原則。

4結(jié)語

遵照《洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制導(dǎo)則》和《洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制技術(shù)細(xì)則》(試行)中的規(guī)定，編制了山區(qū)性河流洪水風(fēng)險(xiǎn)一般采用一維水力學(xué)模型。對于城市河道洪水的分析一般采用一維水力學(xué)或二維水力學(xué)模型，其中山丘區(qū)不設(shè)防的城市或雖設(shè)防但洪水位全面超過堤頂高程的，可采用一維水力學(xué)模型分析洪水淹沒情況，就能夠反映了河流防洪保護(hù)區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)情況，可包含了不同洪水量級(jí)下淹沒水深、淹沒范圍、轉(zhuǎn)移路線等空間洪水風(fēng)險(xiǎn)信息，能夠?yàn)榉姥床块T提供快速的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。

[中圖分類號(hào)]TV122

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

[文章編號(hào)]1004-1184(2016)02-0149-02

[作者簡介]孫淑俠(1978-)，女，陜西澄城人，工程師，主要從事水利規(guī)劃、設(shè)計(jì)、咨詢工作。

[收稿日期]2015-12-14