南四湖湖東滯洪區風險評價與安全建設方案

閆芳階，李桂森，陳立峰，朱靜儒

（山東省淮河流域水利管理局規劃設計院，山東 濟南 250100）

蓄滯洪區是指包括分洪口在內的河堤背水面以外臨時儲存洪水的低洼地區及湖泊等。作為防洪體系中的重要組成部分，我國的蓄滯洪區既是蓄滯洪水的場所，也是當地居民生存和發展的區域。因此，區內居民必然要承受洪水淹沒風險，對蓄滯洪區進行洪水風險計算是完成安全建設工作的基礎。本文結合最新的《全國蓄滯洪區建設與管理規劃》及各大流域蓄滯洪區洪水風險計算案例，選擇了實際應用較為普遍的經驗公式法及一種較新的數值計算法，綜合分析兩種方法的計算結果,得出蓄滯洪區的淹沒風險度，并進一步提出安全建設方案。

南四湖湖東滯洪區位于南四湖湖東堤東側，是由水利部淮河水利委員會提出的新建滯洪區（以下簡稱湖東滯洪區），共分3段，包括泗河～青山（滯洪面積148.535 km2）、界河～城郭河（滯洪面積 73.45 km2）和新薛河～郗山（滯洪面積36.41 km2）三片，滯洪總面積258.40 km2，滯洪容積3.852億m3。湖東滯洪區安全建設任務重大，不同區域的風險度差別能夠為規劃安全建設方案提供重要依據。

1 蓄滯洪區洪水風險計算

蓄滯洪區的洪水淹沒風險即特定某一局部區域遭到淹沒的可能或發生這種事件的概率。影響淹沒風險度的各種原因，稱之為風險因子。

1.1 洪水風險因子

1）運用標準（Ty），可用運用重現期表示。湖東滯洪區運用標準為50年一遇。

2）啟用幾率（Tq），可用啟用重現期表示。湖東滯洪區遇50年一遇以上洪水時開始啟用。

3）淹沒水深（H），即運用標準情況下設計蓄水位與地面高程之差。湖東滯洪區的泗河～青山、界河～城郭河兩段設計蓄水位為36.99 m，新薛河～郗山段設計蓄水位為36.49 m，該區域地面高程在31.50～36.79 m，可知湖東滯洪區淹沒水深變化范圍為0～5 m。

4）淹沒歷時（t），指從地面上水位達到最大淹沒水深，再通過退水而露出地面全過程所經歷的時間。在風險計算中淹沒歷時被用于修正風險度，修正系數（φ）通過歷時來確定。

根據黃河洪水特性、湖東滯洪區分滯洪運用以及退水條件，估算不同淹沒水深的淹沒歷時，見表1。

表1 湖東滯洪區淹沒水深及其對應淹沒歷時

1.2 經驗公式法

淹沒水深、淹沒歷時與運用標準是蓄滯洪區洪水風險計算中最重要的洪水風險因子，由這3個風險因子所確定的經驗公式為：

式中：R為風險度；H為淹沒水深，m；Ty為運用標準，a；φ 為淹沒歷時修正系數，取 1.0～1.3。

據此確定蓄滯洪區洪水風險評判標準為：R≥1.5為重度風險區，0.5≤R＜1.5為中度風險區，R＜0.5為輕度風險區。

根據該公式計算得湖東滯洪區不同淹沒水深下的洪水風險度，見表2。根據洪水風險度評判標準可知，湖東滯洪區內淹沒水深小于2 m的為輕度風險區，水深大于2 m的為中度風險區。

表2 湖東滯洪區洪水風險度（Ⅰ）

1.3 數值計算法

洪水淹沒風險度數值計算方法就是以運用標準（運用重現期）、啟用幾率（啟用重現期）、淹沒水深和淹沒歷時4個風險因子為自變量，建立了淹沒風險度與自變量的函數關系，該方法計算步驟如下：

1）基本風險度（Rj）的計算。淹沒水深、運用標準和啟用幾率3個關鍵因素決定了基本風險度的大小。基本風險度公式為：

以上 4個公式中：C1、C2、C3為 3個不同的系數，分別為 1/100、1/20和 1/10；H 為淹沒水深，m； Ty為運用標準，a；Tq為啟用重現期，a。

據此計算出湖東滯洪區不同淹沒水深下的基本風險度，見表3。

表3 湖東滯洪區基本風險度

2）風險度（R）的計算。以淹沒歷時為依據對基本風險度進行修正，即可得到風險度R。R與Rj的關系式為：

式中：φ 為修正系數；t為淹沒歷時，d；a、b、c 為常數，分別為1/8 000、1/80和69/80。

風險度評判標準為：R＞6.0為重度風險區，3.0＜R≤6.0為中度風險區，R≤3.0為輕度風險區。根據表1中的淹沒歷時，按上式求得修正系數φ，并計算出湖東滯洪區的洪水風險度，見表4。由風險度評判標準可知，湖東滯洪區內H＜2 m的為輕度風險區，2 m＜H＜4 m的為中度風險區，H＞4 m的為重度風險區。

表4 湖東滯洪區洪水風險度（Ⅱ）

1.4 結果與討論

通過運用經驗公式法和數值計算法2種方法對湖東滯洪區的洪水風險度進行計算，所得結果基本一致。但在H＞4 m時，用經驗公式法所得評判結果為中度風險區，而用數值計算法所得結果為重度風險區。從效益最優原則的角度出發，結合湖東滯洪區的實際情況，將H＞4 m的區域歸為中度風險區。綜合評價結果見表5。

表5 湖東滯洪區洪水風險評價結果

2 洪水風險區劃

根據表5進行湖東滯洪區洪水風險區劃，見表6。泗河～青山、界河～城郭河段滯洪區，高程在34.99～36.99 m之間的區域為輕度風險區，高程低于34.99 m的區域為中度風險區；新薛河～郗山段滯洪區，高程在34.49～36.49 m之間的區域為輕度風險區，高程低于34.49 m的區域為中度風險區。由表6可知，湖東滯洪區存在洪水風險，以輕度風險為主，輕度風險區面積為167.06 km2，人口為7.21萬，滯洪面積占總滯洪區面積的64.6%。

表6 湖東滯洪區洪水風險分析

3 安全建設方案

湖東滯洪區安全建設應依據風險評價結果，制定符合滯洪區實際情況，對當地居民生產生活造成損害最小的建設模式。確定湖東滯洪區安全建設采取區內安置和臨時撤退兩種方式。

3.1 區內安置

區內安置主要采取建設避洪樓和安全臺方式。

避洪樓主要針對鄒城市麻風病院，因麻風病具有傳染性，滯洪區運用時病人不宜轉移，因此應就地建設鄒城市麻風病院避洪樓，總面積96 m2，規劃2015年可安置32人。

安全臺的建設主要針對滿口村 （界河～城郭河）和新挑河村（包括九孔橋村，泗河至青山）。滿口村現狀人口5 826人，村莊靠近湖區，存在較大風險。依據滿口村緊靠湖東大堤的地理位置，擬建工程所在區域可與湖內現有莊臺連為一體。新挑河村（包括九孔橋村）現狀人口2 825人，位于白馬河、泗河的最下游，緊靠湖東大堤，撤離困難，擬在新挑河村與九孔橋村之間修建莊臺1處。莊臺總面積447 300 m2，至2015年規劃安置8 899人。

3.2 臨時撤退

湖東滯洪區內大部分村鎮采取臨時撤退轉移方式避洪，撤退轉移設施主要包括撤退道路和撤退橋涵。為便于當地居民迅速、安全地撤離至安置地點，將滯洪區內撤退道路主要布置在人口相對密集區域，并充分利用濟微路、G104國道、備戰路等現有交通道路。滯洪區撤退干、支道路共133條，全長251.45 km；橋梁82座，涵洞172座；撤退人口27.89萬，至2015年規劃人口28.75萬。

3.3 通訊預警系統

滯洪區內通訊預警系統應覆蓋區內工程管理、防汛重點單位及社會相關部門。在每個村、鎮配備警報器和擴音器的同時，做到村級有無線接入電話，鄉級擁有車載臺，并為每個縣建設無線電基地臺。

4 結 語

湖東滯洪區洪水風險分析結果將滯洪區劃分為輕度和中度2個風險區，面積分別為167.06 km2和91.42 km2，分別占滯洪總面積的64.6%和35.4%。區內安全建設主要采取區內安置和臨時撤退兩種方式，通過修建莊臺、避洪樓、撤退道路和撤退橋涵等一系列設施，保證輕度風險區內居民在蓄滯洪水時能夠及時撤離，中度風險區內居民撤離或就近轉移到安全地帶。區內安全建設針對性強，方案合理。