洪水風險圖編制若干問題探討

邱沛炯，陳月華，李開峰

（水利部淮河水利委員會，233001，蚌埠）

洪水風險圖編制若干問題探討

邱沛炯，陳月華，李開峰

（水利部淮河水利委員會，233001，蚌埠）

從洪水風險圖編制技術(shù)和項目管理兩個方面，探討了洪水風險圖編制過程中的具體問題，包括地理信息數(shù)據(jù)的使用、洪水量級和洪水組合、潰口確定、洪水分析方案制定、暴雨內(nèi)澇洪水分析、成果審查、跨省防洪保護區(qū)洪水風險圖編制技術(shù)協(xié)調(diào)等，對各地洪水風險圖編制和項目管理具有一定的借鑒意義。

洪水風險圖；洪水分析；項目管理

一、地理信息數(shù)據(jù)的使用

地理信息數(shù)據(jù)是洪水風險圖編制最基礎(chǔ)、最重要的資料。在洪水風險圖編制項目中收集的地理信息數(shù)據(jù)主要有兩種，一種是數(shù)字線劃地圖（DLG），另一種是數(shù)字高程模型（DEM）。

在編制洪水風險圖過程中，有的編制單位對數(shù)字線劃地圖中的等高線、高程點數(shù)據(jù)不加取舍，直接將所有數(shù)據(jù)用于洪水分析模型中的計算網(wǎng)格生成，影響了有關(guān)網(wǎng)格的高程數(shù)據(jù)。如將堤防、公路和鐵路路基的高程點數(shù)據(jù)帶入洪水分析模型網(wǎng)格中，導(dǎo)致在洪水風險圖成果中會出現(xiàn)堤防、道路兩側(cè)有一連串鋸齒狀三角形圖斑的情況，顯示為水流不靠近堤防、道路或者水深較淺的不合理現(xiàn)象；將河底的高程數(shù)據(jù)帶入洪水分析模型網(wǎng)格中，會在洪水風險圖成果中顯示河流兩側(cè)產(chǎn)生一連串鋸齒狀三角形深水區(qū)域。也有的編制單位直接從數(shù)字高程模型上提取堤防、道路、潰口位置等高程數(shù)據(jù)，用于洪水分析模型計算。由于DEM上各網(wǎng)格的高程數(shù)據(jù)是以數(shù)字線劃地圖上的等高線、高程點數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過內(nèi)差、平均等算法計算出來的，從DEM上提取的堤防、道路等高程數(shù)據(jù)比實際高程偏低，而潰口底部位置高程比實際偏高。因此，如果將相關(guān)高程數(shù)據(jù)直接用于洪水分析計算，會影響模型計算精度。

為更好地模擬地形地物，在洪水分析模型構(gòu)建前，要對數(shù)字高程模型的數(shù)據(jù)進行甄別處理。具體方法是先刪除堤防、道路、河底等地物的高程數(shù)據(jù)，用單一地形高程數(shù)據(jù)（包括等高線、高程點）構(gòu)建洪水分析模型，再將堤防、道路作為構(gòu)筑物加入洪水分析模型中進行洪水分析計算，這樣能更真實地模擬堤防、道路等線性地物的阻水、導(dǎo)水作用。

二、洪源、洪水量級和洪水組合

洪源分析是對洪水風險圖編制區(qū)域的所有洪水類型進行全面分析。洪水來源可分為區(qū)域周邊河流（湖泊）洪水，內(nèi)部河流（湖泊）洪水，暴雨內(nèi)澇洪水和風暴潮洪水四類。從潰口方式上可分為被動潰口洪水和主動扒口分洪水。實際編制過程中，要從總洪量、最大潰口流量、潰口洪量、危險性等方面分析各種洪源對編制區(qū)域的影響，確定威脅編制區(qū)域的主要洪水來源。

洪水量級確定，根據(jù)《洪水風險圖編制技術(shù)細則》規(guī)定，以防洪工程的防洪標準作為最小洪水量級，再選擇若干個超標準洪水作為洪水分析計算的洪水量級。近年，淮河流域防洪工程通過不斷的治理，工程面貌發(fā)生了很大變化，標準也得到一定的提高，但由于防洪工程點多面廣，運行時間長，工程隱患依然存在，部分防洪工程尚未達標，在洪水還未達到設(shè)計水位時，有些工程就可能發(fā)生重大險情。根據(jù)多年的防洪實踐，淮河流域大部分洪水風險圖編制項目管理單位將最小洪水量級確定為比現(xiàn)狀防洪標準低一個量級，其他洪水量級的確定是依據(jù)《洪水風險圖編制技術(shù)細則》，即防洪標準、防洪標準以上一個量級進行洪水分析。

由于淮河流域支流眾多，每個洪水風險圖編制區(qū)域受多條河流洪水威脅，不同年型的洪水加之各支流來水不同，洪水組合復(fù)雜。為了反映流域洪水的主要特性，可按照防洪規(guī)劃確定的洪水組合進行洪水分析計算。

三、潰口確定

進行洪水分析計算時，潰口位置、數(shù)量、寬度和潰口時機的確定，對洪水風險圖編制成果質(zhì)量影響很大。潰口位置的選擇要從可能性、危害性、代表性等方面來考慮，應(yīng)在險工險段，歷史潰口位置或潰口后影響人口多、后果嚴重、代表性好的位置設(shè)置潰口口門。潰口數(shù)量要根據(jù)洪水風險圖編制區(qū)域面積大小、河流堤防長度、編制區(qū)域自然分隔情況綜合考慮確定。有重要堤防分隔的二級分區(qū)內(nèi)，均應(yīng)設(shè)置潰口。一般情況下，10 km堤防長度內(nèi)應(yīng)至少設(shè)置一個潰口。潰口寬度的確定要考慮河流寬度、洪水量級、洪峰流量、堤防高度、堤防質(zhì)量、堤防基礎(chǔ)等因素，結(jié)合淮河流域歷年行蓄洪區(qū)啟用后口門寬度和歷年堤防潰決情況確定。例如淮河干流、新沂河等河面較寬的主要河流，口門寬度一般為150~280m，最寬不超過300m，其他支流一般為50~ 200m。同一潰口，根據(jù)洪水量級大小，口門寬度也可不同，低于防洪標準一個量級的洪水，口門寬度尺寸相對小一些，可取口門寬度范圍的下限值；超標準洪水時口門寬度尺寸相對大一些，可取口門寬度范圍的上限值；標準洪水時口門寬度取中間值。超標準洪水應(yīng)急處理區(qū)和蓄滯洪區(qū)的口門寬度應(yīng)根據(jù)分洪需要確定。潰口時機的選擇，當發(fā)生標準內(nèi)洪水時，潰口時機為洪峰水位時潰決；當發(fā)生標準及標準以上洪水時，潰口時機為到達保證水位時潰決。

四、洪水分析方案制定

洪水分析方案制定是洪水風險圖編制項目的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。洪水分析方案制定應(yīng)反映區(qū)域洪水風險特征。全國重點地區(qū)洪水風險圖編制項目中編制區(qū)域的類型有防洪保護區(qū)（防潮保護區(qū)）、蓄滯洪區(qū)、洪泛區(qū)、城市、中小河流等，不同區(qū)域的洪水風險特征各不相同。例如，防洪保護區(qū)的洪水風險主要來自江河湖泊洪水和暴雨內(nèi)澇，防潮保護區(qū)主要是受風暴潮和江河洪水的威脅，蓄滯洪區(qū)面對的主要是蓄滯洪區(qū)主動啟用的風險，同時蓄滯洪區(qū)堤防被動潰決的風險也需適當考慮。對超標準洪水應(yīng)急處理區(qū)，洪水風險圖編制項目將其歸并到了洪泛區(qū)，實際上這些區(qū)域更類似于蓄滯洪區(qū)，針對超標準洪水應(yīng)急處理區(qū)主動分洪應(yīng)是這類區(qū)域制定洪水分析方案的重點。

五、暴雨內(nèi)澇洪水分析

《洪水風險圖編制導(dǎo)則》《洪水風險圖編制技術(shù)細則》對暴雨內(nèi)澇洪水風險圖編制的規(guī)定和要求較為原則。在全國重點地區(qū)洪水風險圖編制項目中，暴雨內(nèi)澇洪水的分析計算是整個項目的難點之一。

①模型構(gòu)建難。潰口洪水在地面演進，水量大，溝渠排水作用不太明顯，用二維水力學(xué)模型模擬計算與實際情況比較接近。澇水則是由暴雨產(chǎn)生而不能及時排除的雨水聚集在低洼地區(qū)，相對于潰口洪水而言具有來水分散、演進慢、水量相對少、水深淺、受微地形影響較大等特點。面上澇水是通過排澇溝渠和涵閘等進入各級支流，而排澇溝渠、小河、排澇涵閘數(shù)量眾多，其在模型中的概化程度、設(shè)置的位置以及是否符合實際的排澇分區(qū)等因素對內(nèi)澇的產(chǎn)生影響很大。因此，需綜合考慮上述因素才能構(gòu)建和實際情況接近的模型。

②邊界條件確定難。由于排澇時編制區(qū)域周邊河道及區(qū)域內(nèi)部骨干排澇河道的水位過程資料缺乏，自排時機、排澇過程和排澇總量較難確定。如果整個計算過程都考慮有自排，則澇災(zāi)可能比實際要輕；如果整個計算過程都不考慮排澇，則澇災(zāi)可能比實際要重。因此，要根據(jù)編制區(qū)域?qū)嶋H情況，合理考慮排澇情況。

③如何定義澇災(zāi)難。在洪水分析計算模型里，何種情況算是內(nèi)澇，各地標準不同。有的編制單位把只要有水的網(wǎng)格都算為內(nèi)澇，洪水風險圖成果中出現(xiàn)了“丘陵、高崗地上有內(nèi)澇”的不合理情況。內(nèi)澇是由暴雨而產(chǎn)生，在模型計算中，暴雨是分時段添加到每個計算網(wǎng)格上的，暴雨在計算網(wǎng)格中的添加過程、雨水在計算網(wǎng)格之間短暫的流動都不應(yīng)算是內(nèi)澇。在內(nèi)澇面積統(tǒng)計時，要考慮扣除模型計算過程的因素。結(jié)合淮河流域的農(nóng)作物種類和耐淹性，農(nóng)田淹沒水深10~ 20 cm以下、淹沒時間3小時以內(nèi)，城市淹沒水深15 cm以下、淹沒時間2小時以內(nèi)的區(qū)域不作為內(nèi)澇面積統(tǒng)計。淹沒歷時的統(tǒng)計上，不應(yīng)把所有有水的時間都進行累計統(tǒng)計，而是農(nóng)田連續(xù)淹沒3小時、城市連續(xù)淹沒2小時以上才進行統(tǒng)計。

暴雨內(nèi)澇洪水風險圖成果的合理性分析重點要考慮兩方面的問題。一是暴雨內(nèi)澇淹沒分布是否符合區(qū)域地形工程特點。從地形來看，內(nèi)澇分布應(yīng)該是低洼地嚴重，地勢高的地方輕；地勢平緩的地方重，坡度大的地方輕；丘陵、高崗地上基本沒有內(nèi)澇。從排澇條件來看，排澇條件差、排澇標準低的地方內(nèi)澇重，排澇條件好、排澇標準高的地方內(nèi)澇輕。二是暴雨內(nèi)澇淹沒情況是否符合區(qū)域排澇標準。排澇標準以內(nèi)的暴雨，基本沒有內(nèi)澇；排澇標準以上的暴雨，隨著雨量的增加，內(nèi)澇程度也加重。

六、成果審查

根據(jù)《重點地區(qū)洪水風險圖編制項目建設(shè)管理細則》的要求，通過嚴格控制洪水風險圖編制過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，確保洪水風險圖成果質(zhì)量。為了保證洪水風險圖編制成果的質(zhì)量，淮河水利委員會重點加強了技術(shù)大綱審查和成果審查兩個環(huán)節(jié)，審查工作從完全定性向定性和定量相結(jié)合上進行探索和嘗試，制定了技術(shù)大綱審查和風險圖成果審查評分表、專家審查意見表，明確了審查要點和各項的分值。對審查會的專家提出更高要求，要求專家對每個項目成果進行逐項評分并提出書面意見，對是否同意通過審查要有明確的觀點。審查會根據(jù)專家的書面意見決定技術(shù)大綱、風險圖成果是否通過審查，專家書面意見對保證洪水風險圖成果質(zhì)量發(fā)揮了積極作用。

①洪水風險圖編制技術(shù)大綱審查。技術(shù)大綱是項目實施的重要依據(jù)，技術(shù)大綱審查是保障洪水風險圖編制成果質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。技術(shù)大綱審查專家組一般邀請洪水風險圖編制方面的專家，及相關(guān)工程管理單位和地市防辦熟悉防洪工程和編制區(qū)域情況的專家。在洪水風險圖編制技術(shù)大綱審查中，一是形式審查，從一致性、符合性、完整性、準確性四方面，審查技術(shù)大綱的文體、結(jié)構(gòu)與《洪水風險圖編制技術(shù)大綱編寫要求》是否一致，是否符合《洪水風險圖編制導(dǎo)則》《洪水風險圖編制技術(shù)細則》的規(guī)定；內(nèi)容是否全面完整，包括外業(yè)調(diào)查報告、專家咨詢意見等；編制對象所在流域、區(qū)域的基本情況描述是否清楚、準確。二是技術(shù)審查，從基礎(chǔ)資料、技術(shù)路線和技術(shù)路線圖、計算方案制定和洪水分析、洪水影響分析、避洪轉(zhuǎn)移分析和風險圖繪制、成果及提交方式、組織實施等方面對技術(shù)大綱進行審查。審查的重點是洪源分析、洪水量級、洪水組合、潰口確定、洪水分析方案制定、避洪轉(zhuǎn)移范圍等影響洪水風險圖編制成果質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

②洪水風險圖成果審查。成果審查重點是從基礎(chǔ)資料、成果報告、風險圖圖集、工程包和數(shù)據(jù)文件等4個方面進行。其中，基礎(chǔ)資料主要從準確性、可靠性、完整性、權(quán)威性、現(xiàn)實性等方面，審查是否滿足洪水風險圖編制的需要；成果報告審查的重點是分析計算方案、分析方法和模型構(gòu)建、洪水分析、洪水影響分析、避洪轉(zhuǎn)移分析、洪水風險圖圖件制作、結(jié)論與建議等方面；風險圖圖集審查的重點，一是風險圖圖件的種類、數(shù)量與分析方案的一致性，二是風險圖圖幅信息要素的完整性，三是基礎(chǔ)底圖的完整性、準確性，四是風險圖標注的符號、樣式、色彩、分層結(jié)構(gòu)、文字說明與國家標準、行業(yè)標準及細則的符合性，五是風險圖洪水要素信息的一致性、連續(xù)性、關(guān)聯(lián)性和合理性；工程包和數(shù)據(jù)文件審查的重點，一是工程包文件的完整性（包括洪水分析模型工程包、洪水影響分析和損失評估工程包、制圖工程包），二是每個工程包文件的完整性，三是成果圖件PDF文件的完整性，四是隨機選擇1~2個工程包進行運行檢查。

七、跨省防洪保護區(qū)洪水風險圖編制技術(shù)協(xié)調(diào)

根據(jù)《重點地區(qū)洪水風險圖編制項目建設(shè)管理細則》，跨省防洪保護區(qū)洪水風險圖編制協(xié)調(diào)工作由流域管理機構(gòu)承擔，淮河流域共有跨省防洪保護區(qū)洪水風險圖編制區(qū)域11處?；春铀瘑T會同國家防辦組織召開了淮河流域跨省防洪保護區(qū)洪水風險圖編制協(xié)調(diào)會議，提出了跨省防洪保護區(qū)洪水風險圖編制工作應(yīng)遵循統(tǒng)一技術(shù)路線、統(tǒng)一方法、統(tǒng)一模型、統(tǒng)一方案、統(tǒng)一進度、統(tǒng)一精度的原則。對跨省防洪保護區(qū)洪水風險圖編制的幾家項目承擔單位，明確一家為牽頭單位，其他為配合單位。由牽頭單位建立統(tǒng)一的洪水分析模型，配合單位負責基礎(chǔ)底圖、社會經(jīng)濟、水文、工程等基礎(chǔ)資料收集，外業(yè)調(diào)查和補充測量等工作，并提供給牽頭承擔單位。但由于涉及保密資料、項目經(jīng)費分攤等因素，由牽頭單位建立統(tǒng)一的洪水分析模型、其他單位配合的工作方案難以實施。經(jīng)過與項目管理單位、項目承擔單位的多次協(xié)商，實際采用了建立省界附近區(qū)域的統(tǒng)一洪水分析模型。通過試算，初步確定可能影響鄰省的洪水分析方案和可能的洪水演進區(qū)域。各省項目承擔單位將這些可能影響相鄰省的洪水演進區(qū)域的計算網(wǎng)格交給對方，各自建立省界區(qū)域的統(tǒng)一洪水分析模型。同時，由各潰口所在省的項目承擔單位負責洪水分析計算，將計算成果提交相鄰省的項目承擔單位，再進行洪水影響分析和避洪轉(zhuǎn)移分析及圖件制作。在資料提供方面，無需提供原始的地形圖數(shù)據(jù)，只需提供計算網(wǎng)格數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)覆蓋范圍由整個防洪保護區(qū)變?yōu)槭〗绺浇鼌^(qū)域，覆蓋范圍大為縮小，地形圖數(shù)據(jù)安全風險有所降低。但由于保密地形圖數(shù)據(jù)經(jīng)過計算處理生成的計算網(wǎng)格數(shù)據(jù)仍屬保密資料，要求相鄰省的項目承擔單位相互簽訂保密協(xié)議，落實保密責任，以保障數(shù)據(jù)安全。

八、結(jié)語

洪水風險圖是通過實施洪水風險管理實現(xiàn)防災(zāi)減災(zāi)的重要基礎(chǔ)和手段。目前，全國重點地區(qū)洪水風險圖編制項目基本完成，各地在洪水風險圖編制和項目管理中有很好的做法和經(jīng)驗，值得總結(jié)和借鑒，這對進一步提高我國洪水風險圖編制水平和推廣應(yīng)用洪水風險圖具有重要意義?！?/p>

責任編輯 張金慧

Issues related to flood risk map drawing

Qiu Peijiong,Chen Yuehua,Li Kaifeng

Specific issues related to flood risk map are discussed from two aspects of technology and project management,including utilization of geographic data,flood magnitude and combination,breach fixing,formulating of flood analysis plan,rainstorm flood and waterlogging analysis,result observation and technical coordination for flood risk map in trans-provincial flood protection zones.It shall be useful for reference by other areas in flood risk map and projectmanagement.

flood riskmap;flood analysis;projectmanagement

TV877+TV122

：B

：1000-1123（2017）05-00014-03

2016-10-25

邱沛炯，教授級高級工程師，淮委防辦副主任。

全國重點地區(qū)洪水風險圖編制項目。