謝志剛，王 明，曾 賀

（黃河水利委員會(huì)黃河水利科學(xué)研究院，450003，鄭州）

黃河下游灘區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制與應(yīng)用

謝志剛，王 明，曾 賀

（黃河水利委員會(huì)黃河水利科學(xué)研究院，450003，鄭州）

黃河下游灘區(qū)既是黃河河道的重要組成部分，又是灘區(qū)群眾賴(lài)以生存的場(chǎng)所，歷史上洪水災(zāi)害頻繁。依據(jù)《全國(guó)重點(diǎn)地區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制項(xiàng)目實(shí)施方案（2013—2015）》和《黃河流域洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制項(xiàng)目實(shí)施方案》，黃河水利委員會(huì)組織開(kāi)展了黃河下游灘區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制項(xiàng)目，對(duì)下游7個(gè)量級(jí)的洪水開(kāi)展洪水分析，編制洪水風(fēng)險(xiǎn)圖，編制成果在防洪預(yù)案編制、洪水調(diào)度決策和灘區(qū)避洪轉(zhuǎn)移等方面得到了應(yīng)用。

洪水風(fēng)險(xiǎn)圖；黃河下游灘區(qū)；編制；應(yīng)用

一、黃河下游灘區(qū)概況

黃河下游河道兩岸堤防之間，分布有大小不等的100多個(gè)自然灘，按面積劃分，單個(gè)灘區(qū)面積大于100 km2的6個(gè)，50～100 km2的9個(gè)，30～50 km2的12個(gè)，30 km2以下的有90多個(gè)。灘地大部分位于陶城鋪以上河段，面積約占下游灘區(qū)面積的78%以上。灘區(qū)的主要地物、地貌有河道整治工程、生產(chǎn)堤、村莊、避水設(shè)施、渠道、道路及洪水過(guò)后形成的串溝、洼地、堤河等。灘區(qū)有顯著的滯洪削峰、容滯泥沙的作用。由于歷史原因，灘內(nèi)居住著大量群眾，涉及河南、山東兩省15個(gè)市45個(gè)縣區(qū)。目前灘區(qū)人口近190萬(wàn)人，區(qū)域人口和經(jīng)濟(jì)組成以農(nóng)村人口和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，基本不存在工商企業(yè)，少有等級(jí)公路。歷史上，由于面積廣大、涉及人口眾多，灘區(qū)洪水災(zāi)害頻繁，灘區(qū)防洪一直是黃河下游防洪的重要組成部分。

依據(jù)《全國(guó)重點(diǎn)地區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制項(xiàng)目實(shí)施方案（2013—2015年）》和《黃河流域洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制項(xiàng)目實(shí)施方案》，黃河水利委員會(huì)組織開(kāi)展了黃河下游灘區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制項(xiàng)目，編制黃河下游灘區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)基本圖和避洪轉(zhuǎn)移專(zhuān)題圖。

二、洪水風(fēng)險(xiǎn)分析

黃河下游灘區(qū)洪水來(lái)源分黃河干流和匯入下游河道的沁河、伊洛河、大汶河等支流兩部分，以干流洪水為主。干流洪水以中游來(lái)水為主，主要來(lái)自中游河口鎮(zhèn)至龍門(mén)區(qū)間、龍門(mén)至三門(mén)峽區(qū)間和三門(mén)峽至花園口區(qū)間3個(gè)地區(qū)。以三門(mén)峽以上來(lái)水為主的洪水稱(chēng)“上大洪水”，以三花間來(lái)水為主的洪水稱(chēng)“下大洪水”，由龍三間和三花間共同形成的（洪峰約各占50%）稱(chēng)“上下較大型”洪水。2000年小浪底水庫(kù)投入運(yùn)用后，黃河洪水得到有效控制。但小浪底至花園口區(qū)間尚有2.7萬(wàn) km2的無(wú)水庫(kù)工程控制區(qū)，由于這一區(qū)域緊靠下游灘區(qū)，洪水預(yù)見(jiàn)期很短，對(duì)下游威脅仍非常嚴(yán)重?；▓@口以下河道為地上河，其間有天然文巖渠、金堤河和汶河匯入，洪水來(lái)水量不大，對(duì)黃河洪水影響不大。根據(jù)實(shí)測(cè)及歷史洪水資料分析，黃河上游大洪水和黃河中游大洪水不遭遇。黃河中游的 “上大洪水”和“下大洪水”也不同時(shí)遭遇?；▓@口以上的大洪水與下游金堤河、大汶河的大洪水也不遭遇。

依據(jù)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制技術(shù)要求和灘區(qū)防汛實(shí)際需要，按照黃河下游防御洪水方案，以“下大洪水”和“上下較大洪水”為主，結(jié)合下游常遇洪水，在三門(mén)峽、小浪底、故縣、陸渾 4個(gè)水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度條件下，設(shè)定7種方案用于洪水風(fēng)險(xiǎn)分析，見(jiàn)表1。

2.模型構(gòu)建

（1）模型選取

模型的選取和構(gòu)建對(duì)分析結(jié)果起著至關(guān)重要的作用。黃河下游灘區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)分析的難點(diǎn)突出表現(xiàn)在3個(gè)方面：首先是河床善沖、善淤，主槽變化頻繁，河道平面形狀上寬下窄，河道排洪能力上大下小，邊界條件復(fù)雜；其次是洪水出槽后的進(jìn)灘位置與生產(chǎn)堤關(guān)系密切，進(jìn)而對(duì)計(jì)算結(jié)果影響較大；最后是區(qū)域面積大，地物復(fù)雜，地形處理難度大，模型計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)。

根據(jù)黃河流域洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制試點(diǎn)工作取得的經(jīng)驗(yàn)，洪水分析方法采用水力學(xué)方法，模型選取黃河水利科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的“黃河數(shù)學(xué)模擬系統(tǒng)（YRNMS）”。該系統(tǒng)采用平面二維水流—泥沙數(shù)學(xué)模型，能較好地模擬不同水沙條件下的平面水沙演進(jìn)過(guò)程，表現(xiàn)整個(gè)計(jì)算區(qū)域的流速場(chǎng)和水深平面分布特征。

（2）技術(shù)問(wèn)題的處理

面向未來(lái)，海爾廚電繼續(xù)完善“智慧大成套”戰(zhàn)略的步伐不會(huì)停歇，致力于通過(guò)科技、模式、服務(wù)等多維度的創(chuàng)新，為消費(fèi)者提供更加舒適、便捷的智慧廚房應(yīng)用體驗(yàn)，也為廚電行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供參考方向。據(jù)悉，2019年1季度，海爾廚電將再推出5套成套廚電，全方位滿足用戶的專(zhuān)屬個(gè)性化定制需求。

按寬河段、窄河段和河口段的劃分原則將黃河下游灘區(qū)分為3個(gè)部分構(gòu)建模型，即白鶴至孫口、孫口至利津和利津至汊3。邊界條件依據(jù)各河段的洪水特點(diǎn)，采用相應(yīng)洪水流量過(guò)程和水位流量關(guān)系。白鶴至孫口河段進(jìn)口條件在方案1和方案2中，不考慮武陟站的支流匯入。孫口至利津河段在方案6和方案7中采用東平湖滯洪區(qū)分洪后的流量過(guò)程作為進(jìn)口條件。利津至汊3河段以黃河水利科學(xué)研究院研發(fā)的黃河口數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到汊3斷面的水位流量關(guān)系作為出口邊界條件。

為兼顧模型計(jì)算精度和效率，網(wǎng)格剖分依據(jù)河段特點(diǎn)采用了不同的形式。白鶴至孫口河段主槽采用四邊形網(wǎng)格，灘地采用三角形網(wǎng)格，孫口至利津河段和利津至汊3河段均采用三角形網(wǎng)格，整個(gè)計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格單元總數(shù)為33萬(wàn)個(gè)。

河道主槽地形利用369個(gè)實(shí)測(cè)大斷面內(nèi)插生成。灘地地形采用1∶1萬(wàn)地形圖數(shù)據(jù)生成，并對(duì)生產(chǎn)堤、控導(dǎo)工程、貫孟堤、幸福渠堤、長(zhǎng)平干渠、南水北調(diào)地面工程等進(jìn)行概化處理。針對(duì)生產(chǎn)堤對(duì)洪水影響的問(wèn)題，根據(jù)生產(chǎn)堤潰口形成的原因不同，分沖決模式和漫決模式制定了潰口判別條件、潰口寬度和深度。

表1 洪水風(fēng)險(xiǎn)分析方案

表2 下游各主要水文站主洪峰到達(dá)時(shí)間統(tǒng)計(jì)

表3 22 000m3/s設(shè)計(jì)洪水與“58·7”實(shí)測(cè)洪水傳播過(guò)程比較

3.計(jì)算結(jié)果及分析

表2統(tǒng)計(jì)了各方案洪水主洪峰的洪峰流量和洪峰到達(dá)時(shí)間。方案7設(shè)計(jì)洪水計(jì)算洪峰值在花園口、夾河灘、高村站與“58·7”大洪水實(shí)測(cè)洪峰值相當(dāng)，孫口站計(jì)算洪峰流量比“58·7”實(shí)測(cè)流量大1 652m3/s。洪水傳播時(shí)間方面，花園口至夾河灘河段和夾河灘至高村河段，計(jì)算洪水傳播時(shí)間較“58·7”實(shí)測(cè)值要長(zhǎng)，高村至孫口河段計(jì)算洪水傳播時(shí)間較“58·7”實(shí)測(cè)值要短，如表3所示。存在以上差異的原因主要有兩個(gè)方面：一是1958年和2011年的河道地形有較大差異，1958年時(shí)灘地尚未修建生產(chǎn)堤，且主槽較寬；二是洪水過(guò)程本身存在差異，方案7設(shè)計(jì)洪水的洪峰持續(xù)時(shí)間較“58·7”洪水要長(zhǎng)，整體水量偏大。

表4 各方案淹沒(méi)實(shí)物量統(tǒng)計(jì)

表5 淹沒(méi)損失分析結(jié)果

三、洪水影響分析

1.洪水影響指標(biāo)選取

灘區(qū)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，主要為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，工商業(yè)極少；道路交通設(shè)施少且等級(jí)低，高速公路和鐵路以高架方式跨越灘區(qū)，受洪水影響小，洪災(zāi)損失主要為農(nóng)業(yè)損失和少量的工商業(yè)損失。根據(jù)調(diào)查，黃河下游灘區(qū)家庭農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械、役畜以及家庭主要耐用消費(fèi)品每百戶擁有量較少，在洪水來(lái)臨前大部分能夠向?yàn)┩獍踩珔^(qū)域進(jìn)行轉(zhuǎn)移?？裳蜎](méi)損失主要是耕地和房屋。所以在分析和估算中，具體選用了居民房屋損失、農(nóng)業(yè)損失、工業(yè)資產(chǎn)損失、工業(yè)產(chǎn)值損失、商貿(mào)業(yè)資產(chǎn)損失、商貿(mào)業(yè)主營(yíng)收入損失、受影響GDP和受影響人口等損失指標(biāo)。

2.損失評(píng)估方法及成果

損失評(píng)估采用中國(guó)水利水電科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的洪災(zāi)損失評(píng)估系統(tǒng)。灘內(nèi)村莊普遍建有房臺(tái)、村臺(tái)，在長(zhǎng)時(shí)間和水深較大情況下，抗水能力較差，加之房屋建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，一旦受淹，其房屋將遭受較大損失。黃河下游洪水主要發(fā)生于七、八月份，由洪水分析結(jié)果可知，灘區(qū)內(nèi)淹沒(méi)歷時(shí)較長(zhǎng)，這種情況下農(nóng)作物被長(zhǎng)期浸泡，其生長(zhǎng)將受到嚴(yán)重影響。洪水不僅造成當(dāng)季秋糧的減產(chǎn)甚至絕收，滯留的漫灘洪水還會(huì)影響到下一季農(nóng)作物的種植，形成“當(dāng)季絕收，下季無(wú)種”情況。為了準(zhǔn)確反映灘區(qū)洪水損失，在損失率確定中主要參考了黃委以往研究成果，綜合分析確定洪災(zāi)損失率。洪水損失計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4、表5。

四、避洪轉(zhuǎn)移分析與風(fēng)險(xiǎn)圖繪制

根據(jù)黃河下游灘區(qū)防汛需要，選定了除方案1（該量級(jí)洪水無(wú)漫灘）外的6個(gè)方案，以灘為單位開(kāi)展避洪轉(zhuǎn)移分析。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的基礎(chǔ)上，按照“預(yù)案為主，分塊編制，距離最近，減少交叉”原則，以村為單元，確定轉(zhuǎn)移線路，編制避洪轉(zhuǎn)移方案，以典型灘區(qū)為例分析了方案的合理性。成果征求了河南、山東兩省涉灘的42個(gè)縣級(jí)黃河河務(wù)局意見(jiàn)，保證了成果的可靠性和實(shí)用性。

根據(jù)黃河下游河道走向及灘區(qū)形態(tài)特點(diǎn)，使用“風(fēng)險(xiǎn)圖繪制系統(tǒng)”并結(jié)合Arcmap軟件，分幅繪制了洪水風(fēng)險(xiǎn)圖圖集。由于洪水方案較多，在繪制淹沒(méi)范圍圖時(shí)，已有配色標(biāo)準(zhǔn)不能滿足使用需求，在原有配色基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)充。

五、成果應(yīng)用

目前黃河下游灘區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制成果主要在以下4個(gè)方面開(kāi)展了應(yīng)用。

1.完善優(yōu)化防洪預(yù)案

編制成果完善了灘區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、防洪工程等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，打造了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，展示了豐富的洪水風(fēng)險(xiǎn)圖示信息。黃河下游基層河務(wù)局依據(jù)最大淹沒(méi)水深圖、洪水到達(dá)歷時(shí)圖、避洪轉(zhuǎn)移圖等成果，對(duì)沁河下游防洪預(yù)案、黃河下游灘區(qū)防洪預(yù)案進(jìn)行了完善和優(yōu)化，并在互聯(lián)網(wǎng)可視化防洪預(yù)案中展示了洪水風(fēng)險(xiǎn)圖。

2.服務(wù)遷安預(yù)警平臺(tái)建設(shè)，提高公眾風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)

為全面落實(shí)灘區(qū)遷安責(zé)任，提高灘區(qū)群眾水患意識(shí)，推動(dòng)防洪減災(zāi)社會(huì)化。黃委組織研發(fā)了黃河下游灘區(qū)遷安預(yù)警平臺(tái)。該平臺(tái)應(yīng)用洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制成果，按照行政區(qū)劃植入灘區(qū)避洪遷安轉(zhuǎn)移圖270張；錄入灘區(qū)遷出、安置村的縣、鄉(xiāng)、村三級(jí)行政責(zé)任人和包村干部的聯(lián)系方式；提供了下游灘區(qū)全部受淹村莊的起始洪水量級(jí)、遷安轉(zhuǎn)移圖；整合了降雨預(yù)報(bào)、降水實(shí)況、河道水情、洪水風(fēng)險(xiǎn)、淹沒(méi)統(tǒng)計(jì)、遷安預(yù)案等避洪轉(zhuǎn)移信息。

此系統(tǒng)以微信為基礎(chǔ)支撐，面向普通群眾進(jìn)行推廣，可容納10萬(wàn)個(gè)用戶，具有使用簡(jiǎn)便、信息傳送快捷、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)。通過(guò)該平臺(tái)，灘區(qū)縣、鄉(xiāng)、村各級(jí)防汛責(zé)任人和群眾能夠第一時(shí)間了解黃河雨水情、防汛動(dòng)態(tài)，掌握發(fā)生不同量級(jí)洪水時(shí)的洪水水深、轉(zhuǎn)移人口、轉(zhuǎn)移路線和安置地點(diǎn)等有關(guān)信息，為提升灘區(qū)避洪遷安救護(hù)管理水平、增強(qiáng)灘區(qū)群眾的洪水風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)和避洪遷安保障能力創(chuàng)造了更好條件。

3.優(yōu)化模型，輔助洪水調(diào)度決策

編制成果為防汛部門(mén)提供了各量級(jí)洪水洪峰沿程變化、淹沒(méi)范圍、灘區(qū)淹沒(méi)面積、淹沒(méi)耕地面積、淹沒(méi)人口數(shù)量、灘區(qū)洪災(zāi)損失等多個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)，為下游洪水調(diào)度提供了參考依據(jù)。

根據(jù)下游灘區(qū)防汛需求，進(jìn)一步對(duì)已構(gòu)建的洪水風(fēng)險(xiǎn)分析模型進(jìn)行了優(yōu)化。目前優(yōu)化后的白鶴至孫口河段模型初步具備了實(shí)時(shí)計(jì)算的能力，能夠利用水文部門(mén)提供的預(yù)報(bào)洪水成果，在3小時(shí)以?xún)?nèi)完成洪水風(fēng)險(xiǎn)分析計(jì)算和成果展示。為防汛部門(mén)進(jìn)行下游防洪決策提供了強(qiáng)有力的技術(shù)手段。

六、結(jié)語(yǔ)

黃河下游灘區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制工作根據(jù)灘區(qū)洪水類(lèi)型、河道演變特點(diǎn)，開(kāi)展了洪水分析；基于最新的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行了洪水影響和洪水損失估算，分灘區(qū)開(kāi)展了避洪轉(zhuǎn)移分析，制定避洪方案；繪制了不同量級(jí)和類(lèi)型的洪水風(fēng)險(xiǎn)圖。編制成果在防洪預(yù)案編制、洪水調(diào)度決策和灘區(qū)避洪轉(zhuǎn)移等方面得到了應(yīng)用，為黃河下游灘區(qū)防洪提供了可靠的技術(shù)支撐，推進(jìn)了洪水風(fēng)險(xiǎn)圖在黃河下游洪水風(fēng)險(xiǎn)管理和增強(qiáng)公眾水患意識(shí)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

[1]水利部黃河水利委員會(huì).黃河流域防洪規(guī)劃[M].鄭州：黃河水利出版社，2008.

[2]水利部黃河水利委員會(huì).北金堤滯洪區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)分析及減災(zāi)措施的研究[R].1995.

[3]黃河水利委員會(huì)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.黃河下游防洪工程體系減災(zāi)效益分析方法及計(jì)算模型研制報(bào)告[R].1995.

責(zé)任編輯 張瑜洪

Flood risk map drawing and application for flood plains in Yellow River downstream

Xie Zhigang,Wang Ming, Zeng He

Flood plains in the downstream form a key part of Yellow River corridor,and also the production and living places for people to rely on for existences.In history,flood often happens in these areas.In line with 2013-2015 Project Implementation Plan of Flood Risk Map in National Key Areas and Project Implementation Plan of Flood Risk Map in Yellow River Basin,Yellow River Conservancy Commission organized and implemented flood risk map on flood plain in lower reaches of Yellow River.Studies weremade on seven scenarios of flood events and maps were drawn thanks to the project.These results have applied in flood control planning,flood regulation and decision making and evacuation of people in flood plain areas.

flood risk map;flood plain in Yellow River downstream;drawing;application

TV877+TV122

：B

：1000-1123（2017）05-0039-03

2016-11-14

謝志剛，高級(jí)工程師。

全國(guó)重點(diǎn)地區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制項(xiàng)目。