濟(jì)南市城區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖制作技術(shù)梗概

于海軍，劉　芹

（1.濟(jì)南市水文局，山東 濟(jì)南 250014；2.安丘市水利建筑安裝公司，山東 安丘 262100）

濟(jì)南市城區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖制作技術(shù)梗概

于海軍1，劉芹2

（1.濟(jì)南市水文局，山東 濟(jì)南 250014；2.安丘市水利建筑安裝公司，山東 安丘 262100）

【摘要】簡(jiǎn)述了洪水風(fēng)險(xiǎn)圖制作時(shí)資料收集及整理的原則，洪水風(fēng)險(xiǎn)分析及影響損失評(píng)估的技術(shù)要點(diǎn)，以及風(fēng)險(xiǎn)圖成果內(nèi)容，可供洪水風(fēng)險(xiǎn)圖技術(shù)制作與使用人員參考。

【關(guān)鍵詞】濟(jì)南市；洪水風(fēng)險(xiǎn)圖；參數(shù)率定；風(fēng)險(xiǎn)分析

濟(jì)南市城區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖信息管理系統(tǒng)已于2014年制作完成并投入使用，根據(jù)《濟(jì)南市城市防洪規(guī)劃》，綜合考慮濟(jì)南市城市建設(shè)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀、人口分布等因素，確定城區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖計(jì)算范圍。北至黃河堤防，西、南至二環(huán)路，東至大辛河流域邊界，總面積約275km2。

1　基本資料收集及整理

1）基礎(chǔ)地理資料。收集濟(jì)南市城區(qū)防洪保護(hù)區(qū)洪水計(jì)算范圍的1∶10000矢量地圖和DEM數(shù)據(jù)，收集土地利用圖或近期的遙感影像資料。

2）水文及洪水資料。收集計(jì)算范圍內(nèi)的主要河流名稱、位置、上下游關(guān)系、雨量站的坐標(biāo)位置及其實(shí)測(cè)洪水資料和歷史典型洪水資料、閘門、泵站、歷史洪水位、防洪調(diào)度預(yù)案以及排水分區(qū)、排水管網(wǎng)、排水泵站、降雨徑流等資料。

3）構(gòu)筑物和工程調(diào)度資料。收集城區(qū)防洪保護(hù)區(qū)內(nèi)影響洪水運(yùn)動(dòng)的河流、水庫(kù)、閘門、渠道等工程和高出原地面0.5m以上的線狀建筑物 （公路、鐵路）的基本參數(shù)和準(zhǔn)確位置等資料。工程調(diào)度資料主要包括各類工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)、河道安全泄量、經(jīng)批準(zhǔn)的防御洪水方案等。

4）社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料。應(yīng)采用權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)布的最新統(tǒng)計(jì)資料，包括政府統(tǒng)計(jì)部門刊布的統(tǒng)計(jì)年鑒和有關(guān)部門刊布的統(tǒng)計(jì)資料、年報(bào)等，所有的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)年份必須一致。

5）洪澇災(zāi)害資料。收集城區(qū)防洪保護(hù)區(qū)內(nèi)主要控制站的歷史典型洪水水位、流量過(guò)程，歷史洪水堤防潰口情況，城區(qū)農(nóng)村淹沒(méi)、農(nóng)作物減產(chǎn)、人員傷亡、工業(yè)交通基礎(chǔ)設(shè)施和水利工程受損情況等資料數(shù)據(jù)。

6）外業(yè)調(diào)查及測(cè)量。開(kāi)展對(duì)重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象、積水點(diǎn)、排水分區(qū)調(diào)查；對(duì)于影響暴雨內(nèi)澇分析的地形數(shù)據(jù)不足的區(qū)域，進(jìn)行局部加密測(cè)量；對(duì)于河道斷面資料不足或年代久遠(yuǎn)的資料進(jìn)行斷面補(bǔ)測(cè)。

2　洪水風(fēng)險(xiǎn)分析

2.1洪水來(lái)源分析

濟(jì)南市境內(nèi)主要有黃河、小清河兩大水系，此外還有玉符河、臘山河、興濟(jì)河等多條河流。湖泊有大明湖、白云湖等。

2.2洪水分析方法和方案

洪水分析方法均采用水力學(xué)方法，其中河道采用一維非恒定流方法，城區(qū)采用二維非恒定流方法。洪水分析方案為：

1）設(shè)計(jì)洪水量級(jí)選取。城區(qū)外河流的洪水量級(jí)選取20年和50年一遇。城區(qū)內(nèi)河流的洪水量級(jí)選取10年、20年和50年一遇。

2）潰口設(shè)置。堤防潰口位置可以根據(jù)堤防的結(jié)構(gòu)、幾何尺寸、安全隱患的分布以及險(xiǎn)工險(xiǎn)段現(xiàn)狀，在咨詢相關(guān)管理或防汛部門專家的基礎(chǔ)上確定。

2.3洪水分析

1）模型選擇。在對(duì)城區(qū)整體或不同計(jì)算分區(qū)進(jìn)行洪水分析時(shí)，通常采用中央下發(fā)的統(tǒng)一模型進(jìn)行模擬。

2）邊界條件確定。外邊界條件：河流的上邊界條件為設(shè)計(jì)或?qū)崪y(cè)的流量過(guò)程，下邊界條件為水位——流量關(guān)系。內(nèi)邊界條件：調(diào)查城區(qū)內(nèi)可以人為調(diào)節(jié)水流運(yùn)動(dòng)的工程設(shè)施，包括涵閘、堤壩、泵站等，確定其調(diào)度原則和運(yùn)行方式。

3）參數(shù)選取。主要為河道斷面的形狀、比降、糙率等。

4）參數(shù)率定。一維水力學(xué)模型：收集2場(chǎng)以上的歷史洪水事件的完整數(shù)據(jù)以及重點(diǎn)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的水位流量過(guò)程，在所有邊界節(jié)點(diǎn)上輸入歷史洪水事件中實(shí)測(cè)記錄的水位流量數(shù)據(jù)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果中監(jiān)測(cè)站點(diǎn)處的模擬值與實(shí)測(cè)值比較來(lái)對(duì)模型的準(zhǔn)確度進(jìn)行檢驗(yàn)。二維水力學(xué)模型：選擇不少于一場(chǎng)有實(shí)測(cè)或調(diào)查資料的曾經(jīng)淹沒(méi)過(guò)計(jì)算區(qū)域（或其中一部分）的實(shí)際洪水進(jìn)行二維洪水計(jì)算所需的參數(shù)的率定，特別是河道糙率。

5）模型驗(yàn)證。一是驗(yàn)證結(jié)果與實(shí)際洪水的最大水位誤差≤20cm；二是最大流量相對(duì)誤差≤10%；三是峰現(xiàn)時(shí)間的誤差不超過(guò)2h；四是淹沒(méi)范圍相對(duì)誤差不超過(guò)5%；五是淹沒(méi)范圍內(nèi)最高水位的絕對(duì)誤差不超過(guò)0.3m；六是模型總體分析精度>70%。

6）模型分析速度。每個(gè)方案的分析時(shí)間應(yīng)小于5min。

7）方案計(jì)算。主要計(jì)算淹沒(méi)區(qū)的淹沒(méi)范圍、水深、流速、洪水到達(dá)時(shí)間、淹沒(méi)歷時(shí)等繪制洪水風(fēng)險(xiǎn)圖所需的洪水特征信息。

8）計(jì)算結(jié)果分析。一維水力學(xué)模型：連接沿程各斷面最高水位，形成最高水位線，以此水位線向兩岸平推至陸地或堤岸，得到洪水淹沒(méi)范圍。將淹沒(méi)范圍內(nèi)各點(diǎn)最高水位減地面高程得到淹沒(méi)水深分布，連接相同水深值則形成水深等值線。二維水力學(xué)模型：提取淹沒(méi)水深大于0的所有網(wǎng)格得到最大淹沒(méi)范圍。所有網(wǎng)格的最大水深值（>0）的集合形成最大水深分布，連接相同水深值則形成水深等值線。統(tǒng)計(jì)同一時(shí)刻所有被淹網(wǎng)格的水深值，得到同時(shí)刻洪水淹沒(méi)范圍和淹沒(méi)水深分布。記錄不同時(shí)刻洪水淹沒(méi)范圍和水深的變化則得到洪水演進(jìn)過(guò)程。

2.4洪水影響及損失評(píng)估

1）洪水影響分析。根據(jù)洪水計(jì)算成果，統(tǒng)計(jì)各級(jí)淹沒(méi)水深區(qū)域范圍內(nèi)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，及其在不同等級(jí)水深范圍內(nèi)所占總數(shù)的百分比。不同計(jì)算方案的洪水影響分析，主要統(tǒng)計(jì)最大淹沒(méi)面積，淹沒(méi)區(qū)人口，受淹耕地面積和GDP等指標(biāo)。

2）洪水損失評(píng)估。洪水損失評(píng)估是在獲得洪水淹沒(méi)范圍、淹沒(méi)水深、淹沒(méi)歷時(shí)等致災(zāi)特性指標(biāo)的基礎(chǔ)上，結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料，獲取洪水影響范圍內(nèi)不同淹沒(méi)水深下社會(huì)經(jīng)濟(jì)不同財(cái)產(chǎn)類型的價(jià)值及分布。當(dāng)基礎(chǔ)資料完備且確有必要時(shí)，可開(kāi)展洪水損失評(píng)估。

3　洪水風(fēng)險(xiǎn)圖成果內(nèi)容

洪水風(fēng)險(xiǎn)圖成果主要內(nèi)容有風(fēng)險(xiǎn)圖編制說(shuō)明（報(bào)告）、風(fēng)險(xiǎn)圖、附表等。

3.1編制說(shuō)明

編制說(shuō)明（報(bào)告）應(yīng)明確說(shuō)明所用資料的來(lái)源及其可靠性，論述計(jì)算方法的選擇依據(jù)、模型概化的基本假定，簡(jiǎn)要敘述計(jì)算過(guò)程及其結(jié)果，準(zhǔn)確描述洪水來(lái)源、組合情況、洪水分析初始條件和邊界條件、洪水影響及避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移方案等內(nèi)容。

3.2圖件制作

1）基本風(fēng)險(xiǎn)圖：將洪水風(fēng)險(xiǎn)圖繪制所需信息納入風(fēng)險(xiǎn)圖繪制系統(tǒng)，以基礎(chǔ)地理信息地圖為工作底圖，繪制防洪保護(hù)區(qū)10年、20年、50年一遇洪水的淹沒(méi)范圍圖、淹沒(méi)水深分布圖、洪水流速分布圖、洪水前鋒到達(dá)時(shí)間圖和淹沒(méi)歷時(shí)圖等。

2）避洪轉(zhuǎn)移圖：將洪水避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移分析數(shù)據(jù)納入風(fēng)險(xiǎn)圖繪制系統(tǒng)，以基礎(chǔ)地理信息地圖和基本洪水風(fēng)險(xiǎn)圖為工作底圖，以保護(hù)區(qū)20年一遇洪水各潰口的淹沒(méi)分析計(jì)算結(jié)果為依據(jù)，繪制避洪轉(zhuǎn)移圖。避洪轉(zhuǎn)移圖應(yīng)展示轉(zhuǎn)移人口分布、轉(zhuǎn)移路線、安置點(diǎn)分布、轉(zhuǎn)移時(shí)機(jī)等信息。

3.3主要附表

主要附表有風(fēng)險(xiǎn)圖空間數(shù)據(jù)表、底圖數(shù)據(jù)屬性表、工程信息數(shù)據(jù)屬性表、非工程信息數(shù)據(jù)屬性表、風(fēng)險(xiǎn)要素信息數(shù)據(jù)屬性表以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息表等。

3.4成果匯集

運(yùn)用統(tǒng)一的洪水風(fēng)險(xiǎn)圖管理與應(yīng)用系統(tǒng)，對(duì)圖件繪制成果及其相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行洪水風(fēng)險(xiǎn)圖成果匯總集成、管理、服務(wù)和應(yīng)用。

（責(zé)任編輯 崔春梅）

【中圖分類號(hào)】TV122

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號(hào)】1009-6159（2015）-10-0059-02

收稿日期：2015-03-18

作者簡(jiǎn)介：于海軍（1964—），男，工程師