洪水风险图技术研究

洪水风险图技术研究

1洪水风险图的编纂及文安洼的基本情况1.1洪水风险评估洪水风险图是结合地理、社会和社会信息、洪水特点的信息，通过数据调查、计算和结果进行分类的。在一定程度上，洪水会对该区域产生一定的洪水，一定会淹没一定数量的区域和水深。这是一个特别的地图，可以直观地反映一个地区发生一定洪水后可能发生的灾害风险和损害信息。它可以广泛应用于防洪灾害预算、洪水保险、各种开发规划、灾害评估和其他方面。国外发达国家如美国、欧洲、日本等及韩国、泰国等周边国家都已普遍开展了洪水风险图的编制工作。我国由于地域辽阔,洪水形成机理和风险表现形式都有很大差别,只在部分地区开展了洪水风险研究工作,并应用于洪水保险和洪水预警等领域。鉴于此项工作的重要性,国家防总于2004年组织力量编制了《洪水风险图编制导则》,并在全国七大流域各挑选了部分试点先行开展洪水风险图编制工作。文安洼蓄滞洪区为海河流域试点之一。1.2纸质版洪水风险图的绘制风险图编制由3个模块组成:SQL据库系统;洪水风险分析;风险图管理平台。各项确定之后,通过资料整合分析及洪水演进计算分析,并转化成SQL数据库及ARCGIS地图需要的格式,利用风险图管理系统集成最终的电子版洪水风险系统并绘制纸质版洪水风险图。其中的关键是洪水风险分析技术路线和方法。风险图编制步骤如图1所示。1.3文安洼蓄滞洪区公路沿边地区文安洼蓄滞洪区在海河流域防洪体系中具有重要地位。其位于海河流域大清河水系中下游,北临东淀、东部与贾口洼毗邻,其范围在东经116°06′~116°46′、北纬38°44′~39°00′之间,北以千里堤及隔淀堤为界,东部以子牙河左堤为界,西接自然高地,大致以京开公路为界,南部边界为津保公路。设计水位以下淹没面积1557km2。文安洼蓄滞洪区行政区划分属河北、天津两省市,涉及文安、大城、任丘和静海4个县(市),36个乡,5个国营农场,565个村。2005年末人口76.13万人,耕地906.67km2。国内生产总值173.84亿元,人均国内生产总值2.28万元。1.4滞洪区分区运用情况编制文安洼滞洪区风险图采用的基础资料包括:(1)编制滞洪区洪水风险图主要采用的基础地图。地形图(比例尺:1∶10000);文安洼地区水系图;防洪工程分布图。(2)滞洪区工情资料。王村闸分洪情况;小关分洪口运用情况;滩里口门运用情况;滞洪区设计蓄洪水位、最大滞洪量、最高滞洪水位、滞洪区内的水位容积关系曲线;文安洼周边堤防情况,如高程、缺口等;文安洼滞洪区分区运用情况;安全区、安全台、避水楼、转移道路等安全设施资料。(3)滞洪区运用资料。分蓄洪启用历史资料,包括次数、起止时间、运用水位、分洪形式,口门位置、宽度,最大进洪量,最高蓄水位,蓄洪总量,淹没面积,特征点水深、淹没历时及居民转移安置、财产等资料和数据。(4)滞洪区2005年社会经济资料,包括人口数、房屋数、耕地面积等。(5)滞洪区调度运用方案。2洪水灾害分析2.1限制条件和计算域2.1.1围堤有15km堤段由于西三洼(东淀、文安洼、贾口洼)地处大清河中下游,地面沉降较为严重,西三洼蓄滞洪区周边围堤也发生了不同程度的沉降。原设计滞洪水位8.0m时,文安洼东部围堤子牙河左堤有10km堤段及贾口洼南运河围堤有15km堤段不能满足挡水要求。针对此情况,海河水利委员会于2007年编制了《大清河洪水调度方案》,其中规定文安洼调度方案如下:当白洋淀周边蓄滞洪区已充分运用,十方院水位达到10.8m且继续上涨时,运用王村分洪闸向文安洼分洪;当大清河南支发生较大洪水,第六堡水位达到8.0m且继续上涨威胁天津市区安全时,若王村分洪闸已经运用,则在充分保持河道泄洪能力情况下,扒开滩里附近隔淀堤向文安洼分洪;若贾口洼已充分运用,八堡站水位达到7.5m且继续上涨时,则在滩里附近破东淀与文安洼的隔淀堤向文安洼分洪;文安洼运用时,先利用小白河以北及任河大干渠以东区域,洪水再大时,文安洼充分滞洪运用。2.1.2边境条件文安洼滞洪区的进水口主要为王村分洪闸,滩里口门及小关分洪口门。2.1.3边界条件文安洼滞洪区退水口主要为滩里口门,口门宽度为500m,同时通过各级泵站排水。2.1.4南至津保公路文安洼滞洪区西、北靠千里堤、隔淀堤,东倚子牙河左堤,南至津保公路南线,总面积1742km2。计算网格长度取100m,每个网格计算单元面积为0.01km2。根据地形及村落分布情况,局部进行加密,最小计算长度为50m。2.2u3000型中心河道中心地区的适农政策计算区域内无实际大洪水的实测资料,无法进行糙率率定,因此,糙率值按地形、地貌条件和地面特点,并用邻近流域(河道)1998年历史洪水进行率定。2.3洪水标准和分区性条件的分析计算文安洼的主要来水为白洋淀、东淀的分洪水及清南地区沥水,其运用受到周围洼淀尤其是白洋淀和东淀的调度运用的制约。《大清河流域防洪规划报告》中对白洋淀、东淀都进行了一系列规划,其调度条件和分洪量都发生了较大变化,因此,此次调洪演进分现状条件和规划条件两种条件,并与文安洼分区滞洪与不分区滞洪两种应用条件组合成不同方案进行模拟演进计算。(1)洪水标准选择。由于文安洼低于20a不启用,根据《导则》要求并参照GB50201—94《防洪标准》,文安洼滞洪区二维演进分析计算中考虑50a一遇和100a一遇洪水组合本地区低洪水一个级别的沥水,并对1963典型年进行二维演进模拟。(2)分洪模拟方案组合。考虑文安洼分区运用和全面滞洪两种运用条件,现状工程条件和规划工程条件,对应不同洪水标准和1963典型年洪水,共组合成以下14种方案。其中20a一遇为只有沥水时的洪水演进情况。2.4文安洼全面滞洪情况按照洪水调度原则,计算出各不同方案下洪水演进过程并统计淹没情况,以现状条件下文安洼全面滞洪发生“1963典型年”洪水时为例,此条件下滞洪量最大为32.19亿m3,淹没面积1431.1km2,滞洪时间47d。淹没区内共有村庄480个,人口50.29万人。3洪水风险分析的展示方式根据洪水演进分析结果,分别绘制纸质洪水风险图及电子版洪水风险图。文安洼蓄滞洪区洪水风险图采用的基础地图为2003年由水利部天津水利水电勘测设计研究院航测遥感院制作的1∶10000地形图及文安洼地区水系图、防洪工程分布图等;将行政区划图、地形图、防洪工程分布图合成工作底图。依据洪水风险分析的成果,在工作底图上绘制不同频率、不同方案下的洪水淹没范围和水深等值线图。淹没范围的图示色彩参照《洪水风险图编制导则》中的规定,取不同颜色表示不同的洪水淹没水深。纸质洪水风险图成果如图2所示。利用ARCGIS平台绘制电子版洪水风险图。首先将地形图、河流水系、行政区划、水利工程等合成底图,然后将不同方案的模拟分析成果,根据前述14个方案,分别按最大水深分布、淹没范围、流场分布、不同退水时间(10,20,30d)淹没范围及水深分布、不同滞洪水量(5亿,15亿,25亿,35亿m3)的淹没范围等分别集成到ARCGIS平台信息数据库中,形成电子版洪水风险图。文安洼数据库按照数字化洪水风险图数据库表结构设计,共建表30个,主要存放水文信息、防洪工程信息、历史洪水灾害信息、防汛管理信息等。最后按照要求,将各类图、表等信息汇入风险图管理系统。电子版洪水风险图如图3,4所示。4参与防洪