洪水風險圖技術研究

洪水風險圖技術研究

1洪水風險圖的編纂及文安洼的基本情況1.1洪水風險評估洪水風險圖是結合地理、社會和社會信息、洪水特點的信息，通過數(shù)據(jù)調查、計算和結果進行分類的。在一定程度上，洪水會對該區(qū)域產生一定的洪水，一定會淹沒一定數(shù)量的區(qū)域和水深。這是一個特別的地圖，可以直觀地反映一個地區(qū)發(fā)生一定洪水后可能發(fā)生的災害風險和損害信息。它可以廣泛應用于防洪災害預算、洪水保險、各種開發(fā)規(guī)劃、災害評估和其他方面。國外發(fā)達國家如美國、歐洲、日本等及韓國、泰國等周邊國家都已普遍開展了洪水風險圖的編制工作。我國由于地域遼闊,洪水形成機理和風險表現(xiàn)形式都有很大差別,只在部分地區(qū)開展了洪水風險研究工作,并應用于洪水保險和洪水預警等領域。鑒于此項工作的重要性,國家防總于2004年組織力量編制了《洪水風險圖編制導則》,并在全國七大流域各挑選了部分試點先行開展洪水風險圖編制工作。文安洼蓄滯洪區(qū)為海河流域試點之一。1.2紙質版洪水風險圖的繪制風險圖編制由3個模塊組成:SQL據(jù)庫系統(tǒng);洪水風險分析;風險圖管理平臺。各項確定之后,通過資料整合分析及洪水演進計算分析,并轉化成SQL數(shù)據(jù)庫及ARCGIS地圖需要的格式,利用風險圖管理系統(tǒng)集成最終的電子版洪水風險系統(tǒng)并繪制紙質版洪水風險圖。其中的關鍵是洪水風險分析技術路線和方法。風險圖編制步驟如圖1所示。1.3文安洼蓄滯洪區(qū)公路沿邊地區(qū)文安洼蓄滯洪區(qū)在海河流域防洪體系中具有重要地位。其位于海河流域大清河水系中下游,北臨東淀、東部與賈口洼毗鄰,其范圍在東經116°06′~116°46′、北緯38°44′~39°00′之間,北以千里堤及隔淀堤為界,東部以子牙河左堤為界,西接自然高地,大致以京開公路為界,南部邊界為津保公路。設計水位以下淹沒面積1557km2。文安洼蓄滯洪區(qū)行政區(qū)劃分屬河北、天津兩省市,涉及文安、大城、任丘和靜海4個縣(市),36個鄉(xiāng),5個國營農場,565個村。2005年末人口76.13萬人,耕地906.67km2。國內生產總值173.84億元,人均國內生產總值2.28萬元。1.4滯洪區(qū)分區(qū)運用情況編制文安洼滯洪區(qū)風險圖采用的基礎資料包括:(1)編制滯洪區(qū)洪水風險圖主要采用的基礎地圖。地形圖(比例尺:1∶10000);文安洼地區(qū)水系圖;防洪工程分布圖。(2)滯洪區(qū)工情資料。王村閘分洪情況;小關分洪口運用情況;灘里口門運用情況;滯洪區(qū)設計蓄洪水位、最大滯洪量、最高滯洪水位、滯洪區(qū)內的水位容積關系曲線;文安洼周邊堤防情況,如高程、缺口等;文安洼滯洪區(qū)分區(qū)運用情況;安全區(qū)、安全臺、避水樓、轉移道路等安全設施資料。(3)滯洪區(qū)運用資料。分蓄洪啟用歷史資料,包括次數(shù)、起止時間、運用水位、分洪形式,口門位置、寬度,最大進洪量,最高蓄水位,蓄洪總量,淹沒面積,特征點水深、淹沒歷時及居民轉移安置、財產等資料和數(shù)據(jù)。(4)滯洪區(qū)2005年社會經濟資料,包括人口數(shù)、房屋數(shù)、耕地面積等。(5)滯洪區(qū)調度運用方案。2洪水災害分析2.1限制條件和計算域2.1.1圍堤有15km堤段由于西三洼(東淀、文安洼、賈口洼)地處大清河中下游,地面沉降較為嚴重,西三洼蓄滯洪區(qū)周邊圍堤也發(fā)生了不同程度的沉降。原設計滯洪水位8.0m時,文安洼東部圍堤子牙河左堤有10km堤段及賈口洼南運河圍堤有15km堤段不能滿足擋水要求。針對此情況,海河水利委員會于2007年編制了《大清河洪水調度方案》,其中規(guī)定文安洼調度方案如下:當白洋淀周邊蓄滯洪區(qū)已充分運用,十方院水位達到10.8m且繼續(xù)上漲時,運用王村分洪閘向文安洼分洪;當大清河南支發(fā)生較大洪水,第六堡水位達到8.0m且繼續(xù)上漲威脅天津市區(qū)安全時,若王村分洪閘已經運用,則在充分保持河道泄洪能力情況下,扒開灘里附近隔淀堤向文安洼分洪;若賈口洼已充分運用,八堡站水位達到7.5m且繼續(xù)上漲時,則在灘里附近破東淀與文安洼的隔淀堤向文安洼分洪;文安洼運用時,先利用小白河以北及任河大干渠以東區(qū)域,洪水再大時,文安洼充分滯洪運用。2.1.2邊境條件文安洼滯洪區(qū)的進水口主要為王村分洪閘,灘里口門及小關分洪口門。2.1.3邊界條件文安洼滯洪區(qū)退水口主要為灘里口門,口門寬度為500m,同時通過各級泵站排水。2.1.4南至津保公路文安洼滯洪區(qū)西、北靠千里堤、隔淀堤,東倚子牙河左堤,南至津保公路南線,總面積1742km2。計算網格長度取100m,每個網格計算單元面積為0.01km2。根據(jù)地形及村落分布情況,局部進行加密,最小計算長度為50m。2.2u3000型中心河道中心地區(qū)的適農政策計算區(qū)域內無實際大洪水的實測資料,無法進行糙率率定,因此,糙率值按地形、地貌條件和地面特點,并用鄰近流域(河道)1998年歷史洪水進行率定。2.3洪水標準和分區(qū)性條件的分析計算文安洼的主要來水為白洋淀、東淀的分洪水及清南地區(qū)瀝水,其運用受到周圍洼淀尤其是白洋淀和東淀的調度運用的制約?！洞笄搴恿饔蚍篮橐?guī)劃報告》中對白洋淀、東淀都進行了一系列規(guī)劃,其調度條件和分洪量都發(fā)生了較大變化,因此,此次調洪演進分現(xiàn)狀條件和規(guī)劃條件兩種條件,并與文安洼分區(qū)滯洪與不分區(qū)滯洪兩種應用條件組合成不同方案進行模擬演進計算。(1)洪水標準選擇。由于文安洼低于20a不啟用,根據(jù)《導則》要求并參照GB50201—94《防洪標準》,文安洼滯洪區(qū)二維演進分析計算中考慮50a一遇和100a一遇洪水組合本地區(qū)低洪水一個級別的瀝水,并對1963典型年進行二維演進模擬。(2)分洪模擬方案組合?？紤]文安洼分區(qū)運用和全面滯洪兩種運用條件,現(xiàn)狀工程條件和規(guī)劃工程條件,對應不同洪水標準和1963典型年洪水,共組合成以下14種方案。其中20a一遇為只有瀝水時的洪水演進情況。2.4文安洼全面滯洪情況按照洪水調度原則,計算出各不同方案下洪水演進過程并統(tǒng)計淹沒情況,以現(xiàn)狀條件下文安洼全面滯洪發(fā)生“1963典型年”洪水時為例,此條件下滯洪量最大為32.19億m3,淹沒面積1431.1km2,滯洪時間47d。淹沒區(qū)內共有村莊480個,人口50.29萬人。3洪水風險分析的展示方式根據(jù)洪水演進分析結果,分別繪制紙質洪水風險圖及電子版洪水風險圖。文安洼蓄滯洪區(qū)洪水風險圖采用的基礎地圖為2003年由水利部天津水利水電勘測設計研究院航測遙感院制作的1∶10000地形圖及文安洼地區(qū)水系圖、防洪工程分布圖等;將行政區(qū)劃圖、地形圖、防洪工程分布圖合成工作底圖。依據(jù)洪水風險分析的成果,在工作底圖上繪制不同頻率、不同方案下的洪水淹沒范圍和水深等值線圖。淹沒范圍的圖示色彩參照《洪水風險圖編制導則》中的規(guī)定,取不同顏色表示不同的洪水淹沒水深。紙質洪水風險圖成果如圖2所示。利用ARCGIS平臺繪制電子版洪水風險圖。首先將地形圖、河流水系、行政區(qū)劃、水利工程等合成底圖,然后將不同方案的模擬分析成果,根據(jù)前述14個方案,分別按最大水深分布、淹沒范圍、流場分布、不同退水時間(10,20,30d)淹沒范圍及水深分布、不同滯洪水量(5億,15億,25億,35億m3)的淹沒范圍等分別集成到ARCGIS平臺信息數(shù)據(jù)庫中,形成電子版洪水風險圖。文安洼數(shù)據(jù)庫按照數(shù)字化洪水風險圖數(shù)據(jù)庫表結構設計,共建表30個,主要存放水文信息、防洪工程信息、歷史洪水災害信息、防汛管理信息等。最后按照要求,將各類圖、表等信息匯入風險圖管理系統(tǒng)。電子版洪水風險圖如圖3,4所示。4參與防洪