洪水風(fēng)險(xiǎn)圖技術(shù)研究

洪水風(fēng)險(xiǎn)圖技術(shù)研究

1洪水風(fēng)險(xiǎn)圖的編纂及文安洼的基本情況1.1洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估洪水風(fēng)險(xiǎn)圖是結(jié)合地理、社會(huì)和社會(huì)信息、洪水特點(diǎn)的信息，通過(guò)數(shù)據(jù)調(diào)查、計(jì)算和結(jié)果進(jìn)行分類的。在一定程度上，洪水會(huì)對(duì)該區(qū)域產(chǎn)生一定的洪水，一定會(huì)淹沒(méi)一定數(shù)量的區(qū)域和水深。這是一個(gè)特別的地圖，可以直觀地反映一個(gè)地區(qū)發(fā)生一定洪水后可能發(fā)生的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)和損害信息。它可以廣泛應(yīng)用于防洪災(zāi)害預(yù)算、洪水保險(xiǎn)、各種開發(fā)規(guī)劃、災(zāi)害評(píng)估和其他方面。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、歐洲、日本等及韓國(guó)、泰國(guó)等周邊國(guó)家都已普遍開展了洪水風(fēng)險(xiǎn)圖的編制工作。我國(guó)由于地域遼闊,洪水形成機(jī)理和風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)形式都有很大差別,只在部分地區(qū)開展了洪水風(fēng)險(xiǎn)研究工作,并應(yīng)用于洪水保險(xiǎn)和洪水預(yù)警等領(lǐng)域。鑒于此項(xiàng)工作的重要性,國(guó)家防總于2004年組織力量編制了《洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制導(dǎo)則》,并在全國(guó)七大流域各挑選了部分試點(diǎn)先行開展洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制工作。文安洼蓄滯洪區(qū)為海河流域試點(diǎn)之一。1.2紙質(zhì)版洪水風(fēng)險(xiǎn)圖的繪制風(fēng)險(xiǎn)圖編制由3個(gè)模塊組成:SQL據(jù)庫(kù)系統(tǒng);洪水風(fēng)險(xiǎn)分析;風(fēng)險(xiǎn)圖管理平臺(tái)。各項(xiàng)確定之后,通過(guò)資料整合分析及洪水演進(jìn)計(jì)算分析,并轉(zhuǎn)化成SQL數(shù)據(jù)庫(kù)及ARCGIS地圖需要的格式,利用風(fēng)險(xiǎn)圖管理系統(tǒng)集成最終的電子版洪水風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)并繪制紙質(zhì)版洪水風(fēng)險(xiǎn)圖。其中的關(guān)鍵是洪水風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)路線和方法。風(fēng)險(xiǎn)圖編制步驟如圖1所示。1.3文安洼蓄滯洪區(qū)公路沿邊地區(qū)文安洼蓄滯洪區(qū)在海河流域防洪體系中具有重要地位。其位于海河流域大清河水系中下游,北臨東淀、東部與賈口洼毗鄰,其范圍在東經(jīng)116°06′~116°46′、北緯38°44′~39°00′之間,北以千里堤及隔淀堤為界,東部以子牙河左堤為界,西接自然高地,大致以京開公路為界,南部邊界為津保公路。設(shè)計(jì)水位以下淹沒(méi)面積1557km2。文安洼蓄滯洪區(qū)行政區(qū)劃分屬河北、天津兩省市,涉及文安、大城、任丘和靜海4個(gè)縣(市),36個(gè)鄉(xiāng),5個(gè)國(guó)營(yíng)農(nóng)場(chǎng),565個(gè)村。2005年末人口76.13萬(wàn)人,耕地906.67km2。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值173.84億元,人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值2.28萬(wàn)元。1.4滯洪區(qū)分區(qū)運(yùn)用情況編制文安洼滯洪區(qū)風(fēng)險(xiǎn)圖采用的基礎(chǔ)資料包括:(1)編制滯洪區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖主要采用的基礎(chǔ)地圖。地形圖(比例尺:1∶10000);文安洼地區(qū)水系圖;防洪工程分布圖。(2)滯洪區(qū)工情資料。王村閘分洪情況;小關(guān)分洪口運(yùn)用情況;灘里口門運(yùn)用情況;滯洪區(qū)設(shè)計(jì)蓄洪水位、最大滯洪量、最高滯洪水位、滯洪區(qū)內(nèi)的水位容積關(guān)系曲線;文安洼周邊堤防情況,如高程、缺口等;文安洼滯洪區(qū)分區(qū)運(yùn)用情況;安全區(qū)、安全臺(tái)、避水樓、轉(zhuǎn)移道路等安全設(shè)施資料。(3)滯洪區(qū)運(yùn)用資料。分蓄洪啟用歷史資料,包括次數(shù)、起止時(shí)間、運(yùn)用水位、分洪形式,口門位置、寬度,最大進(jìn)洪量,最高蓄水位,蓄洪總量,淹沒(méi)面積,特征點(diǎn)水深、淹沒(méi)歷時(shí)及居民轉(zhuǎn)移安置、財(cái)產(chǎn)等資料和數(shù)據(jù)。(4)滯洪區(qū)2005年社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料,包括人口數(shù)、房屋數(shù)、耕地面積等。(5)滯洪區(qū)調(diào)度運(yùn)用方案。2洪水災(zāi)害分析2.1限制條件和計(jì)算域2.1.1圍堤有15km堤段由于西三洼(東淀、文安洼、賈口洼)地處大清河中下游,地面沉降較為嚴(yán)重,西三洼蓄滯洪區(qū)周邊圍堤也發(fā)生了不同程度的沉降。原設(shè)計(jì)滯洪水位8.0m時(shí),文安洼東部圍堤子牙河左堤有10km堤段及賈口洼南運(yùn)河圍堤有15km堤段不能滿足擋水要求。針對(duì)此情況,海河水利委員會(huì)于2007年編制了《大清河洪水調(diào)度方案》,其中規(guī)定文安洼調(diào)度方案如下:當(dāng)白洋淀周邊蓄滯洪區(qū)已充分運(yùn)用,十方院水位達(dá)到10.8m且繼續(xù)上漲時(shí),運(yùn)用王村分洪閘向文安洼分洪;當(dāng)大清河南支發(fā)生較大洪水,第六堡水位達(dá)到8.0m且繼續(xù)上漲威脅天津市區(qū)安全時(shí),若王村分洪閘已經(jīng)運(yùn)用,則在充分保持河道泄洪能力情況下,扒開灘里附近隔淀堤向文安洼分洪;若賈口洼已充分運(yùn)用,八堡站水位達(dá)到7.5m且繼續(xù)上漲時(shí),則在灘里附近破東淀與文安洼的隔淀堤向文安洼分洪;文安洼運(yùn)用時(shí),先利用小白河以北及任河大干渠以東區(qū)域,洪水再大時(shí),文安洼充分滯洪運(yùn)用。2.1.2邊境條件文安洼滯洪區(qū)的進(jìn)水口主要為王村分洪閘,灘里口門及小關(guān)分洪口門。2.1.3邊界條件文安洼滯洪區(qū)退水口主要為灘里口門,口門寬度為500m,同時(shí)通過(guò)各級(jí)泵站排水。2.1.4南至津保公路文安洼滯洪區(qū)西、北靠千里堤、隔淀堤,東倚子牙河左堤,南至津保公路南線,總面積1742km2。計(jì)算網(wǎng)格長(zhǎng)度取100m,每個(gè)網(wǎng)格計(jì)算單元面積為0.01km2。根據(jù)地形及村落分布情況,局部進(jìn)行加密,最小計(jì)算長(zhǎng)度為50m。2.2u3000型中心河道中心地區(qū)的適農(nóng)政策計(jì)算區(qū)域內(nèi)無(wú)實(shí)際大洪水的實(shí)測(cè)資料,無(wú)法進(jìn)行糙率率定,因此,糙率值按地形、地貌條件和地面特點(diǎn),并用鄰近流域(河道)1998年歷史洪水進(jìn)行率定。2.3洪水標(biāo)準(zhǔn)和分區(qū)性條件的分析計(jì)算文安洼的主要來(lái)水為白洋淀、東淀的分洪水及清南地區(qū)瀝水,其運(yùn)用受到周圍洼淀尤其是白洋淀和東淀的調(diào)度運(yùn)用的制約?！洞笄搴恿饔蚍篮橐?guī)劃報(bào)告》中對(duì)白洋淀、東淀都進(jìn)行了一系列規(guī)劃,其調(diào)度條件和分洪量都發(fā)生了較大變化,因此,此次調(diào)洪演進(jìn)分現(xiàn)狀條件和規(guī)劃條件兩種條件,并與文安洼分區(qū)滯洪與不分區(qū)滯洪兩種應(yīng)用條件組合成不同方案進(jìn)行模擬演進(jìn)計(jì)算。(1)洪水標(biāo)準(zhǔn)選擇。由于文安洼低于20a不啟用,根據(jù)《導(dǎo)則》要求并參照GB50201—94《防洪標(biāo)準(zhǔn)》,文安洼滯洪區(qū)二維演進(jìn)分析計(jì)算中考慮50a一遇和100a一遇洪水組合本地區(qū)低洪水一個(gè)級(jí)別的瀝水,并對(duì)1963典型年進(jìn)行二維演進(jìn)模擬。(2)分洪模擬方案組合。考慮文安洼分區(qū)運(yùn)用和全面滯洪兩種運(yùn)用條件,現(xiàn)狀工程條件和規(guī)劃工程條件,對(duì)應(yīng)不同洪水標(biāo)準(zhǔn)和1963典型年洪水,共組合成以下14種方案。其中20a一遇為只有瀝水時(shí)的洪水演進(jìn)情況。2.4文安洼全面滯洪情況按照洪水調(diào)度原則,計(jì)算出各不同方案下洪水演進(jìn)過(guò)程并統(tǒng)計(jì)淹沒(méi)情況,以現(xiàn)狀條件下文安洼全面滯洪發(fā)生“1963典型年”洪水時(shí)為例,此條件下滯洪量最大為32.19億m3,淹沒(méi)面積1431.1km2,滯洪時(shí)間47d。淹沒(méi)區(qū)內(nèi)共有村莊480個(gè),人口50.29萬(wàn)人。3洪水風(fēng)險(xiǎn)分析的展示方式根據(jù)洪水演進(jìn)分析結(jié)果,分別繪制紙質(zhì)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖及電子版洪水風(fēng)險(xiǎn)圖。文安洼蓄滯洪區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖采用的基礎(chǔ)地圖為2003年由水利部天津水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院航測(cè)遙感院制作的1∶10000地形圖及文安洼地區(qū)水系圖、防洪工程分布圖等;將行政區(qū)劃圖、地形圖、防洪工程分布圖合成工作底圖。依據(jù)洪水風(fēng)險(xiǎn)分析的成果,在工作底圖上繪制不同頻率、不同方案下的洪水淹沒(méi)范圍和水深等值線圖。淹沒(méi)范圍的圖示色彩參照《洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制導(dǎo)則》中的規(guī)定,取不同顏色表示不同的洪水淹沒(méi)水深。紙質(zhì)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖成果如圖2所示。利用ARCGIS平臺(tái)繪制電子版洪水風(fēng)險(xiǎn)圖。首先將地形圖、河流水系、行政區(qū)劃、水利工程等合成底圖,然后將不同方案的模擬分析成果,根據(jù)前述14個(gè)方案,分別按最大水深分布、淹沒(méi)范圍、流場(chǎng)分布、不同退水時(shí)間(10,20,30d)淹沒(méi)范圍及水深分布、不同滯洪水量(5億,15億,25億,35億m3)的淹沒(méi)范圍等分別集成到ARCGIS平臺(tái)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中,形成電子版洪水風(fēng)險(xiǎn)圖。文安洼數(shù)據(jù)庫(kù)按照數(shù)字化洪水風(fēng)險(xiǎn)圖數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),共建表30個(gè),主要存放水文信息、防洪工程信息、歷史洪水災(zāi)害信息、防汛管理信息等。最后按照要求,將各類圖、表等信息匯入風(fēng)險(xiǎn)圖管理系統(tǒng)。電子版洪水風(fēng)險(xiǎn)圖如圖3,4所示。4參與防洪