徐永兵，趙 釗，劉 艋，唐克銀，李明霞，趙 芳

(山東省水利勘測設(shè)計院，山東 濟南 250013)

洪水風險圖項目技術(shù)大綱編制要點探析

徐永兵，趙 釗，劉 艋，唐克銀，李明霞，趙 芳

(山東省水利勘測設(shè)計院，山東 濟南 250013)

洪水風險圖項目編制過程中，技術(shù)大綱編制階段需要明確項目編制的內(nèi)容和技術(shù)思路，確定項目編制的技術(shù)要求和方案，為項目實施提供詳細的技術(shù)依據(jù)，因此，它直接影響到整個項目的成敗。本文以具體技術(shù)大綱編制為實例，就其編制要點與注意事項進行了分析與討論，明確了編制要點，提出了編制工作中應(yīng)注意的事項，對下一步洪水風險圖編制工作具有借鑒和指導(dǎo)意義。

洪水風險圖;技術(shù)大綱;避險轉(zhuǎn)移;模型率定

DO I:10.3969/j.issn.1672-2469.2016.08.015

洪水風險圖是融合地理信息、洪水風險、防洪工程以及社會經(jīng)濟等信息，以地圖形式表示的專題地圖。編制洪水風險圖是開展洪水風險管理的重要基礎(chǔ)支撐，是國家的前瞻性、戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性工作，可為相關(guān)部門開展防洪減災(zāi)決策、規(guī)范國土開發(fā)與管理、增強全社會的防洪減災(zāi)意識等提供指導(dǎo)和決策依據(jù)［1］。技術(shù)大綱應(yīng)具有針對性、具體性和可操作性，編制階段需要明確項目編制的內(nèi)容和技術(shù)思路，確定項目編制的技術(shù)要求和方案，為項目實施提供詳細的技術(shù)依據(jù)。技術(shù)大綱編制質(zhì)量直接影響到整個洪水風險圖編制項目的成敗，深入研究技術(shù)大綱編制要點，分析技術(shù)大綱編制過程中的注意事項具有非常重要的意義。本文以東魚河北片防洪保護區(qū)洪水風險圖技術(shù)大綱編制為實例，就技術(shù)大綱編制要點與注意事項展開分析與討論。

1 總體要求

洪水風險圖編制在收集掌握編制區(qū)域內(nèi)自然地理、水文與洪水、構(gòu)筑物及其調(diào)度規(guī)則、社會經(jīng)濟和洪澇災(zāi)害資料等基礎(chǔ)資料的基礎(chǔ)上，對資料的可靠性、合理性與正確性進行審核，并作標準化、規(guī)范化整編處理。對部分影響洪水計算分析的地物和地形，進行現(xiàn)場補充測量。洪水分析計算前充分掌握防洪區(qū)域所有相關(guān)的防洪規(guī)劃、綜合規(guī)劃及設(shè)計文件，充分了解和認識編制區(qū)域現(xiàn)狀防洪排澇工程情況、洪澇災(zāi)害成因、現(xiàn)狀防洪排澇能力、規(guī)劃工程、工程調(diào)度原則及方案等［2］。在此基礎(chǔ)上進行洪水來源分析，洪水計算方案組合條件的設(shè)計，計算方案選擇，計算模型參數(shù)率定，洪水分析計算等，得到淹沒范圍、淹沒水深及分布、流速分布、洪峰前鋒到達時間和淹沒歷時等信息，結(jié)合淹沒區(qū)社會經(jīng)濟情況分析評估洪水影響，主要內(nèi)容包括淹沒范圍內(nèi)和各級淹沒水深區(qū)域內(nèi)的人口分布、耕地面積、資產(chǎn)統(tǒng)計等;進行洪水損失評估，并以此為基礎(chǔ)，綜合人口分布、撤離道路、安置條件等進行避險轉(zhuǎn)移分析，確定轉(zhuǎn)移人員數(shù)量，規(guī)劃安置場所，制定轉(zhuǎn)移路線;整理分析計算成果并評估其完整性和規(guī)范性，編制最大淹沒水深分布圖、最大洪水流速分布圖、洪水前鋒到達時間圖和避洪轉(zhuǎn)移圖等，編寫相關(guān)研究報告［3］。

2 技術(shù)大綱編制要點

2.1 明確建設(shè)任務(wù)與支撐條件

技術(shù)大綱編制要明確項目建設(shè)任務(wù)與依據(jù)、相關(guān)工作與基礎(chǔ)、編制區(qū)域的基本情況等。下面是東魚河北片防洪保護區(qū)洪水風險圖技術(shù)大綱編制中建設(shè)任務(wù)與支撐條件的相關(guān)內(nèi)容。

2.1.1 建設(shè)任務(wù)與依據(jù)

依據(jù)水利部辦公廳及山東省防總辦的工作安排，確定東魚河北片防洪保護區(qū)洪水風險圖編制項目為山東省2015年度實施任務(wù)之一。

東魚河北片防洪保護區(qū)洪水風險圖編制項目主要建設(shè)任務(wù)為通過資料收集整編和現(xiàn)場調(diào)查，識別保護區(qū)內(nèi)可能的洪水來源、類型和量級，利用MⅠKE系列相關(guān)軟件建立水文和水力學模型，開展特定頻率洪水和降雨的模擬計算，進行洪水分析和洪水影響分析，得到洪水可能的影響范圍、淹沒水深、歷時、流速及到達時間等特征數(shù)據(jù)，并據(jù)此編制本保護區(qū)洪水風險基本圖、避險轉(zhuǎn)移圖等。

2.1.2 相關(guān)工作基礎(chǔ)

東魚河、萬福河屬山東省淮河流域南四湖水系，是南四湖湖西平原地區(qū)跨菏澤、濟寧兩市的大型防洪排澇河道，在魯西南地區(qū)行洪排澇任務(wù)中十分重要，河流中下游區(qū)域受洪水威脅較大。該區(qū)域洪澇災(zāi)害多發(fā)，曾于1957年、1963年、1964年、1973年、2003和2005年都發(fā)生過較大的洪水災(zāi)害，給當?shù)氐墓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了嚴重損失。目前，東魚河、萬福河流域沒有洪水風險圖編制成果。東魚河北支、萬福河以北至洙趙新河區(qū)域和東魚河干流以南至河南、安徽、江蘇省界區(qū)域的洪水風險圖已依托山東省重點地區(qū)洪水風險圖編制項目2014年度任務(wù)，正在開展編制工作，東魚河北支、萬福河以南至東魚河干流區(qū)域的洪水風險圖編制任務(wù)，依托此次項目開展。

2.1.3 編制區(qū)域情況

東魚河北片防洪保護區(qū)洪水風險圖編制范圍:西起黃河右岸，東至南四湖，北起東魚河北支(薛莊涵洞上游段)和萬福河右岸，南至東魚河左岸，編制區(qū)域總面積為 3106km2。位于東經(jīng) 114°53′49″～116°44′13″和北緯34°53′35″～35°17′46″之間的區(qū)域，涉及菏澤市牡丹區(qū)、東明縣、定陶縣、成武縣、單縣，濟寧市魚臺縣、金鄉(xiāng)縣7個縣(區(qū))行政區(qū)域的53個鄉(xiāng)鎮(zhèn)［4］。保護區(qū)范圍如圖1所示。

圖1 東魚河北片防洪保護區(qū)范圍示意圖

2.2 明確主體技術(shù)工作與要求

2.2.1 技術(shù)路線

本項目實施的技術(shù)路線是在充分考慮《山東省重點地區(qū)洪水風險圖編制項目2015年度實施方案》及《洪水風險圖編制技術(shù)細則(試行)》(2013)要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合本保護區(qū)特點而確定的。其主要工作流程如圖2所示。

2.2.2 主要工作內(nèi)容

基礎(chǔ)資料收集整理。收集包括自然地理、水文與洪水、構(gòu)筑物及其調(diào)度規(guī)則、社會經(jīng)濟和歷史洪澇災(zāi)害資料等基礎(chǔ)資料。

現(xiàn)場調(diào)查與補充測量。實地調(diào)查河流典型堤防工程情況，包含堤防險工險段、穿堤建筑、堤防缺口等水利工程及歷史潰口，調(diào)查生產(chǎn)經(jīng)濟情況，并與陪同專家進行實地交流，深入了解保護區(qū)內(nèi)河道堤防、水利工程、歷史潰口、地形地貌及社會經(jīng)濟等情況，對重要信息進行現(xiàn)場拍照和記錄。若基礎(chǔ)地理資料不足或精度不夠，對高程點、斷面、線狀物和地形等進行補充測量。

基礎(chǔ)資料整編與評估。將所收集的資料分類整理，并按照類別進行細化分類。對資料整編成果邀請防辦，各河道管理局代表進行專家咨詢，對整編資料進行可靠性、一致性和代表性審查，并形成整編報告。

圖2 技術(shù)路線圖

洪水來源分析。洪水來源分析是對保護區(qū)內(nèi)的洪水來源可能與影響進行全面分析，考慮河道洪水，以及區(qū)內(nèi)暴雨內(nèi)澇等洪水來源，明確洪水風險圖編制所考慮的洪水情況［5］。

洪水分析方法。設(shè)計洪水計算遵循以現(xiàn)有成果為基礎(chǔ)，采用新的基礎(chǔ)資料經(jīng)計算分析復(fù)核后加以確定的原則。在采用傳統(tǒng)流域產(chǎn)匯流模型的同時，亦采用了水文模型法進行設(shè)計洪水復(fù)核計算，以進一步推算內(nèi)澇水量。河道和潰壩洪水演算采用水力學法，其中河道洪水演進采用一維水動力學模型;防洪保護區(qū)采用二維水動力學模型進行計算;潰決洪水過程采用一維、二維模型耦合進行計算。

計算方案設(shè)定。綜合考慮洪水計算區(qū)劃分、堤防現(xiàn)狀、洪水量級、洪水特點、潰口情況及建設(shè)任務(wù)等因素，設(shè)定計算方案。

洪水分析計算。主要是利用已確定的洪水分析方法，按照設(shè)定的計算方案進行計算。河道采用一維水動力模型，保護區(qū)采用二維水動力模型方法，內(nèi)澇模型采用水文和水力學相耦合模型，進行洪水分析計算。

洪水影響分析與損失評估。在土地利用數(shù)據(jù)和洪水淹沒分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，確定受洪水影響的社會經(jīng)濟指標;根據(jù)洪水淹沒范圍內(nèi)的社會經(jīng)濟發(fā)展狀況，確定具體社會經(jīng)濟指標統(tǒng)計對象。最后通過災(zāi)情評估軟件，結(jié)合給定條件下確定的各分類財產(chǎn)洪災(zāi)損失率，進行洪災(zāi)損失評估。

避險轉(zhuǎn)移分析。以洪水分析得出的淹沒范圍、淹沒水深、洪水流速和洪水到達時間等洪水風險信息為基礎(chǔ)，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位，綜合人口分布、撤離道路、安置條件等基本信息，進行避險轉(zhuǎn)移分析，確定轉(zhuǎn)移人員數(shù)量，選擇安置場所，制定轉(zhuǎn)移路線和安置方案。

洪水風險圖繪制。按照相關(guān)編制要求，繪制不同洪水標準、不同方案的基本圖、避險轉(zhuǎn)移圖。

合理性檢驗。對計算結(jié)果和成圖情況等進行檢驗，判斷各方案計算成果是否合理，精度是否達到實際要求;對成圖結(jié)果，根據(jù)風險圖制圖要求進行判斷，分析是否嚴格滿足成圖要求。對設(shè)計成果經(jīng)過反復(fù)的修改、檢驗，以滿足本項目對洪水風險圖編制的成果質(zhì)量要求。

2.3 明確項目預(yù)期成果

項目預(yù)取成果主要包括。

(1)基礎(chǔ)資料:包括基礎(chǔ)地理信息資料、水文及洪水資料、構(gòu)筑物及工程調(diào)度資料、社會經(jīng)濟資料、歷史洪水及洪澇災(zāi)害資料等紙質(zhì)和電子(地圖數(shù)據(jù)庫及相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫)的整編成果;

(2)洪水分析計算的相關(guān)數(shù)據(jù)成果; (3)避洪轉(zhuǎn)移分析的相關(guān)數(shù)據(jù)成果;

(4)基本風險圖和避洪轉(zhuǎn)移圖等成果圖集;

(5)洪水風險圖編制過程中形成的文件及中間成果;

(6)相關(guān)報告:實施方案、技術(shù)大綱、技術(shù)報告等。

2.4 明確實施安排與質(zhì)量控制

明確項目的組織形式、項目組成員組成及分工;明確項目進度及質(zhì)量控制目標。項目實施關(guān)鍵節(jié)點控制，主要節(jié)點包括:基礎(chǔ)資料整編檢查、技術(shù)大綱咨詢、技術(shù)大綱審查、中間成果檢查、中間成果咨詢、最終成果審查和項目驗收等。質(zhì)量監(jiān)督組負責做好各個關(guān)鍵節(jié)點的監(jiān)督檢查，項目進展情況要按要求向質(zhì)量監(jiān)督組報告，質(zhì)量監(jiān)督組每半月組織一次項目檢查會。

3 技術(shù)大綱編制注意事項

3.1 完整準確分析洪水來源

可能的洪水來源應(yīng)分析編制區(qū)域內(nèi)涉及的所有可能洪水，包括天然河道洪水、控制工程泄洪洪水、當?shù)乇┯旰樗约帮L暴潮洪水等。各洪水來源的可能影響應(yīng)分析各洪水特征，各洪水歷史災(zāi)害情況，洪水來源可能影響的范圍、程度、致災(zāi)頻率等。

在計算暴雨內(nèi)澇時應(yīng)按河流流域為邊界構(gòu)建流域模型。在進行東魚河北片防洪保護區(qū)暴雨內(nèi)澇洪水分析時，分別構(gòu)建了萬福河和東魚河流域的計算模型，老萬福河、惠河和西支河三條獨立入南四湖的河流不在萬福河和東魚河流域內(nèi)，推求暴雨內(nèi)澇洪水時，也應(yīng)對這三條河建立計算模型。

3.2 基礎(chǔ)資料來源應(yīng)可靠翔實

根據(jù)洪水風險圖編制要求，需要收集基礎(chǔ)地理信息資料、水文資料、構(gòu)筑物及工程調(diào)度資料、社會經(jīng)濟資料、歷史洪水及洪水災(zāi)害資料、避洪轉(zhuǎn)移分析所需資料，以及進行補充測量及現(xiàn)場調(diào)查等。基礎(chǔ)地理信息資料應(yīng)從國土測繪部門購買最新的數(shù)據(jù)資料。水文資料、構(gòu)筑物及工程調(diào)度資料、歷史洪水及洪水災(zāi)害資料應(yīng)從當?shù)厮牟块T、防汛部門獲取最新的權(quán)威數(shù)據(jù)。社會經(jīng)濟資料應(yīng)從政府統(tǒng)計部門獲取上一年的統(tǒng)計年鑒資料。避洪轉(zhuǎn)移分析資料應(yīng)收集相關(guān)的防汛規(guī)劃、應(yīng)急預(yù)案等資料。補充測量及現(xiàn)場調(diào)查應(yīng)針對已收集資料的具體情況，針對性的進行調(diào)研、考察、資詢和補充測量。

3.3 科學合理設(shè)定潰口及漫溢方式

潰口的設(shè)定考慮對編制區(qū)域影響較大和各種最不利情況的組合，綜合河道地形、地質(zhì)狀況、工程狀況、歷史出險情況等因素，并結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查和專家咨詢，從現(xiàn)有河道缺口段、險工段、重點保護對象、險要地勢、洪水流量較大段，對保護區(qū)內(nèi)各計算分區(qū)可能的潰口進行全面梳理、比較、分析后，向保護區(qū)內(nèi)各市、縣(區(qū))防辦征求意見最終確定。對潰口遴選的判別條件和確定原則如表1所示。

表1 防洪保護區(qū)計算區(qū)潰決位置的確定原則

應(yīng)在現(xiàn)場調(diào)查的基礎(chǔ)上，根據(jù)該判別條件和確定原則，通過專家咨詢，征求各市、縣(區(qū))水利部門意見，確定漫溢口及潰口。

3.4 模型率定及驗證方法應(yīng)充分擬合

一維水動力學模型在河道斷面已設(shè)置灘槽糙率基礎(chǔ)上，根據(jù)歷史實測流量和水位資料，通過分段調(diào)整河段斷面糙率系數(shù)，使模型計算的水位流量過程與實測過程盡量擬合［6］。東魚河流域選用1993、2003年等大暴雨水文站相應(yīng)實測水位流量過程進行模型率參，萬福河流域選用1996、2003年等大暴雨孫莊水文站相應(yīng)實測水位流量過程進行模型率參。二維水動力學模型首先根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研和相關(guān)報告的結(jié)果，參照水力學設(shè)計手冊進行不同下墊面的空間糙率設(shè)置糙率，然后采用實測水位、流量或者淹沒范圍等數(shù)據(jù)進行比較分析，對初始糙率設(shè)置進行修改［7］。

河道洪水最大水位的絕對誤差不超過0.2m，最大流量的相對誤差不超過5%，洪峰出現(xiàn)時間的誤差不超過2h，淹沒范圍相對誤差不超過5%，淹沒范圍內(nèi)最高水位的絕對誤差不超過0.3m。若該區(qū)域無實測或調(diào)查資料，則選擇進行參數(shù)率定區(qū)域的其他實際洪水數(shù)據(jù)進行模型驗證，驗證精度要求同上。該區(qū)域有實測數(shù)據(jù)后，進行補充驗證工作。

3.5 重點防洪對象避險方案應(yīng)具體可行

根據(jù)具體情況確定重點防護對象，主要是城市和人口密集的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，重要工礦企業(yè)，重要交通干線，重要設(shè)施等，要列出名稱、位置、高程、人口、產(chǎn)值、利稅、現(xiàn)有防洪標準［8］。選擇不同量級洪水，提取所有潰口計算所得水深、淹沒范圍的最大值，形成包絡(luò)圖后，進行針對性避洪轉(zhuǎn)移分析，減少重點防洪對象的損失。

4 結(jié)語

目前，重點防洪保護區(qū)的洪水風險圖編制工作正在全國開展進行。嚴格按要求做好技術(shù)大綱編制工作，注意編制工作中關(guān)鍵性問題的處理，對逐步規(guī)范和統(tǒng)一洪水風險圖編制技術(shù)體系和技術(shù)要求，全面提高洪水風險圖編制技術(shù)水平和技術(shù)能力具有非常重要的意義。今后，仍然需要認真研究技術(shù)大綱編制的技術(shù)要點，為洪水風險圖項目實施提供詳細的技術(shù)依據(jù)，也為項目的最終成功打下堅實的基礎(chǔ)。

［1］陳月華，邱沛炯.淮河流域洪水風險圖編制試點(二期)的經(jīng)驗與體會［J］.治淮，2014(07):4-6.

［2］SL483-2010.洪水風險圖編制導(dǎo)則［S］.

［3］中華人民共和國水利部.洪水風險圖編制技術(shù)細則(試行)［S］.

［4］山東省人民政府防汛抗旱總指揮部辦公室.山東省洪水風險圖編制項目年度實施方案(2015)［R］.濟南.2015.

［5］石正寶.安徽省得勝河流域設(shè)計洪水分析［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2014(07):34-37.

［6］張建濤，楊揚，劉軍梅.MⅠKE21計算軟件在北京青龍湖合眾健康谷的應(yīng)用［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2013(03):33-35.

［7］杜文印，肖羽.動態(tài)洪水風險圖在佛山城區(qū)防洪中的應(yīng)用［J］.水利信息化，2014(02):9-12.

［8］林森.小流域防洪避洪初探—瑞安市高樓溪防洪避洪規(guī)劃［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2011(02): 54-57.

TV212.2

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1672-2469(2016)08-0042-05

2015-11-11

徐永兵(1981年—)，男，工程師。