□檀書(shū)琨 李可任

潮白河左堤防洪保護(hù)區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)分析

□檀書(shū)琨 李可任

本文應(yīng)用MIKE軟件對(duì)潮白河左堤保護(hù)區(qū)構(gòu)建模型，實(shí)現(xiàn)河道洪水傳播與保護(hù)區(qū)洪水演進(jìn)的同步交換與實(shí)時(shí)模擬，模擬了防洪保護(hù)區(qū)不同方案的洪水演進(jìn)過(guò)程，進(jìn)行相應(yīng)的洪水風(fēng)險(xiǎn)分析，為保護(hù)區(qū)洪水損失估算、避洪轉(zhuǎn)移等提供數(shù)據(jù)支撐，并為洪水風(fēng)險(xiǎn)圖的繪制提供數(shù)據(jù)支撐。

潮白河；防洪保護(hù)區(qū)；MIKE11；MIKE21；MIKE；FLOOD；洪水風(fēng)險(xiǎn)要素

潮白河左堤保護(hù)區(qū)位于北三河水系的潮白河流域，包括北京市順義區(qū)東北部，河北省三河市、大廠回族自治縣、香河縣東北部，天津市寶坻區(qū)西南局部等區(qū)域。西部、南部以潮白河左堤（吳村閘以下稱潮白新河左堤）為界，北至北京市順義區(qū)東北部低山丘陵，東至泃河、引泃入潮，面積約1097km2。

1.基礎(chǔ)資料收集與處理

1.1 設(shè)計(jì)洪水

本次在模型構(gòu)建需要考慮的洪（瀝）水來(lái)源包括潮白河洪水、運(yùn)潮減河洪水、引泃入潮洪水、保護(hù)區(qū)范圍的瀝水（包括箭桿河瀝水、鮑邱河瀝水和保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)其余匯流面積瀝水）。

1.2 地形與工程資料

地形資料包括一維模型構(gòu)建所需的各河道及堤防橫斷面，二維模型構(gòu)建所需的1∶10000地形圖。工程資料主要包括保護(hù)區(qū)內(nèi)的主要線狀構(gòu)筑物和橋涵的路面高程、橋涵尺寸。工程調(diào)度資料主要包括各水庫(kù)、河道調(diào)度方案。洪水復(fù)核計(jì)算依據(jù)國(guó)家防總批復(fù)的《北三河洪水調(diào)度方案》中的調(diào)度原則。

2.模型構(gòu)建與驗(yàn)證

本次模型構(gòu)建包含一維河道模型（MIKE11）和二維保護(hù)區(qū)模型（MIKE21），通過(guò)潮白河左堤上的假定潰口及引泃入潮右堤上的假定退水口，利用MIKE FLOOD實(shí)現(xiàn)一維河道模型與二維保護(hù)區(qū)模型的耦合，實(shí)現(xiàn)河道洪水傳播與保護(hù)區(qū)洪水演進(jìn)的同步交換與實(shí)時(shí)模擬。

由于潮白河左堤歷史上未發(fā)生過(guò)潰堤，相應(yīng)的潮白河左堤防洪保護(hù)區(qū)也未進(jìn)行過(guò)洪痕調(diào)查等相關(guān)工作，因此本次模型驗(yàn)證只能通過(guò)模型成果的合理性、可靠性方面進(jìn)行分析驗(yàn)證。

3.洪水計(jì)算結(jié)果與風(fēng)險(xiǎn)要素分析

3.1 計(jì)算方案

依據(jù)前期基礎(chǔ)工作結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和查勘情況，選擇河南村、京冀界、譚臺(tái)、宋各莊4個(gè)潰口進(jìn)行洪水模擬，洪澇水組合方案為潮白河100年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水疊加泃河50年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水與20年一遇當(dāng)?shù)貪乘M合、潮白河50年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水疊加泃河20年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水與20年一遇當(dāng)?shù)貪乘M合、潮白河20年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水疊加泃河10年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水與10年一遇當(dāng)?shù)貪乘M合。各方案見(jiàn)附表。

3.2 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)以上的潮白河左堤防洪保護(hù)區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)分析計(jì)算方案，對(duì)不同潰口條件下的不同洪水組合方案下的洪水淹沒(méi)情況進(jìn)行二維數(shù)值模擬。分別提取各方案的潰口出水量、潰口最大流量、潰口分洪時(shí)間、淹沒(méi)面積、最大淹沒(méi)水深、平均淹沒(méi)水深、平均淹沒(méi)歷時(shí)、平均洪水前鋒到達(dá)時(shí)間、平均流速等風(fēng)險(xiǎn)要素并進(jìn)行分析。

同頻率洪水不同潰口潰決結(jié)果對(duì)比分析：針對(duì)同頻率洪水不同潰口的條件，經(jīng)分析可知，譚臺(tái)潰口的潰口流量、潰口進(jìn)水量、最大淹沒(méi)面積、最大淹沒(méi)水深、平均淹沒(méi)水深和平均洪水流速都是最大的，表明相對(duì)于其他潰口，譚臺(tái)潰口發(fā)生潰決時(shí)，對(duì)保護(hù)區(qū)的影響是最大的；從以上洪水風(fēng)險(xiǎn)要素來(lái)看，宋各莊潰口、河南村潰口、京冀界潰口發(fā)生潰決時(shí)對(duì)保護(hù)區(qū)造成的影響依次降低。

同潰口不同頻率設(shè)計(jì)洪水結(jié)果對(duì)比分析：同一潰口高標(biāo)準(zhǔn)洪澇水組合方案條件下的潰口出水量、潰口最大流量、淹沒(méi)面積、最大淹沒(méi)水深、平均淹沒(méi)水深、平均淹沒(méi)歷時(shí)和平均洪水流速大于低標(biāo)準(zhǔn)洪澇水組合方案條件下的結(jié)果；高標(biāo)準(zhǔn)洪澇水組合方案的平均洪水前鋒到達(dá)時(shí)間和潰口分洪時(shí)間小于低標(biāo)準(zhǔn)洪澇水組合方案。因此，對(duì)于同一潰口，高標(biāo)準(zhǔn)的洪澇水組合對(duì)保護(hù)區(qū)的影響要高于低標(biāo)準(zhǔn)的洪澇水組合。

4.結(jié)論

本文應(yīng)用MIKE11建立一維河道模型，應(yīng)用MIKE21建立防洪保護(hù)區(qū)二維模型，利用MIKE FLOOD實(shí)現(xiàn)一維河道模型與二維保護(hù)區(qū)模型的耦合。考慮不同潰口與不同量級(jí)洪澇水方案的組合，對(duì)潮白河左堤防洪保護(hù)區(qū)各計(jì)算方案進(jìn)行模擬計(jì)算，并提取防洪保護(hù)區(qū)各計(jì)算方案的洪水風(fēng)險(xiǎn)要素，該成果可為洪水影響、損失估算分析和避洪轉(zhuǎn)移提供依據(jù)，并能夠?yàn)楹樗L(fēng)險(xiǎn)圖的繪制提供數(shù)據(jù)支撐，以最終實(shí)現(xiàn)科學(xué)高效的“洪水管理”?！?/p>

2016-05-06

檀書(shū)琨，男，漢族，河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，正高級(jí)工程師。

李可任，男，漢族，河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，工程師。