淺談于橋水庫洪水風險圖邊界條件的確定

摘 要：于橋水庫作為大（Ⅰ）型水庫，其防汛作用十分重要，影響天津北部大部分地區，為此，2012年于橋水庫管理處開展了于橋水庫潰壩洪水風險研究工作。本文主要針對該項目中風險圖邊界條件確定與天津市防汛調度相結合的特點進行簡單闡述，介紹確定邊界條件的主要過程，為水利工作人員在今后開展此類工作時提供參考。

關鍵詞：于橋水庫 洪水風險圖 邊界條件

中圖分類號：TV6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（a）-0225-01

洪水風險圖是一種融合地理、社會經濟信息、洪水特征信息，通過資料調查、洪水計算和成果整理，以地圖形式直觀反映某一地區發生某一頻率的洪水后可能淹沒的范圍和水深，從而可以預知和分析不同量級洪水可能造成的風險和災害的專題地圖。水庫洪水風險圖是反映水庫庫區及水庫潰壩情況下洪水風險信息的專題地圖，水庫建成后，存在的洪水風險主要有兩種，一是庫區的淹沒風險，二是水庫泄洪超下游防洪標準時對下游區域造成的淹沒風險。

1 于橋水庫概況

于橋水庫是一座具有供水、防洪、發電等多種功能的大（Ⅰ）型山區水庫，位于天津市北部薊縣城東4km處，于橋水庫始建于1959年12月，1970年投入蓄水使用，1983年對其進行了大壩加固工程，作為引灤沿線的一個主要調蓄水庫。于橋水庫正常蓄水位為21.16 m，總庫容15.59億m3，興利庫容3.85億m3。水庫的設計輸水流量為50 m3/s，根據天津市需要向下游供水。作為天津市引灤工程中最重要的調蓄水庫，近30年來于橋水庫的穩定運行為保證天津市的用水安全發揮了積極的作用，為天津市城市和社會的整體發展提供了重要的保障。

2 研究目的和意義

于橋水庫地處京、津、唐交通要地，水庫防汛地位十分重要，下游直接影響薊縣、寶坻、寧河、玉田、漢沽等各縣（區），并影響京—秦、大—秦、京—山、津—薊四條鐵路干線和邦—喜、津—圍、京—哈、京—沈、京—平等公路干線的安全。于橋水庫汛期洪水調度原則：當遭遇小于五十年一遇洪水保引灤通水為主，盡量保證青甸、太和兩洼農田不致因水庫泄水而受淹；當遇到大于五十年一遇洪水以防洪為主，確保大壩絕對安全。

制作于橋水庫洪水風險圖是十分必要的，此項工作的開展可服務于于橋水庫及下游地區的防汛減災工作，為區域防洪規劃編制、群眾轉移預案及抗洪搶險預案的制定等方面提供技術支撐和科學依據，對于保護水庫下游人民群眾的生命和財產安全，保障區域內生產發展具有重大經濟和社會效益。

3 洪水淹沒風險分析

于橋水庫庫區范圍內有7個鄉鎮，111個村落，16.8萬人，水庫移民線為22.0，但在22.0 m以下仍有部分居民、房屋。水庫歷史最高水位為22.62 m，在22.62 m高程以下有部分鄉村道路、電力和電信線路，若遭到洪水淹沒，庫區內部分地方交通、電力、通訊將中斷。

水庫下游主要河道為州河，并影響薊縣、寶坻、寧河、玉田、漢沽等各縣（區）的低洼地區近百萬人口，300余萬畝耕地，并影響多條公路、鐵路。州河防洪標準為400 m3/s，當遇超標洪水時，將直接淹沒州河兩邊洼地，造成的經濟損失不容忽視。

4 洪水風險計算邊界條件確定

于橋水庫庫區淹沒分析的計算范圍的下邊界最高高程為壩頂高程27.72 m。庫區淹沒范圍計算的水庫壩址的最高水位取水庫校核水位27.72 m。由于于橋水庫屬于湖泊型水庫，可直接以此高程向庫尾和水庫周邊延伸，所得到的封閉平面以下部分即為庫區淹沒分析的計算范圍。

于橋水庫洪水風險分析包括漸潰洪水、瞬潰洪水、可能最大洪水、千年一遇洪水、百年一遇洪水、五十年一遇洪水和二十年一遇洪水七類計算方案。其中漸潰洪水為漫溢洪水對壩體沖刷后逐漸形成潰口，潰口逐漸擴大，由此導致漸潰險情屬于不可控的自然災害，災情非常嚴重；瞬潰洪水是在情況危機時，炸副壩后大壩瞬潰的情況，由于副壩壩高較低，壩下為穩固地質，炸副壩后潰口形態比較穩定，造成災情相對要小的多。

于橋水庫洪水風險計算過程中，為了評估大范圍淹沒區域的風險損失，要抓住重點地區、重點指標，總結有代表性的數據。劃分城區（縣）、重要經濟區、高速公路、一級公路、鐵路為重點對象。利用GIS技術將重點區域細分為以鄉鎮為單位的小區域，利用MATLAB技術提取這些區域的淹沒范圍、淹沒水深、洪水流速、洪水到達時間、淹沒歷時等。計算結果結合當地實際的社會經濟情況，分析出區域內居民生命財產是否受到威脅，建筑物是否會出險，居民是否需要撤離、撤離路線，工廠、企業受損估計，區域淹沒的時間等社會經濟損失情況。

于橋水庫洪水風險計算中，根據防洪減災原則，為盡量減少城區的社會經濟損失，加入人為措施，如加高堤防、降低堤防、引導洪水入蓄滯洪區等，調整計算網格的內邊界條件，模擬人為控制洪水演進的調度情況，從而得到新方案，計算新方案結果。再分析，再調整，再計算，如此循環，得出在不同量級洪水調度方案下的數據資料。為減少人民生命財產危險，受災居民安全撤離，減少地區社會經濟損失，提供實施依據。

例如，于橋水庫潰壩洪水不僅會影響到天津市，而且還有可能會影響河北省部分地區。出于防洪調度考慮，我們會計算只影響天津市或影響天津市及河北省兩種計算方案。天津市東北部與河北省交界處為金水河與蘭泉河堤防，由此我們考慮兩類計算方案以金水河與蘭泉河堤防是否出險作為區分。

方案1：金水河與蘭泉河通過加固守住潰壩洪水。

方案2：由洪水自然演進，金水河、蘭泉河堤防作為一般防洪工程考慮。

由以上潰壩洪水以及千年一遇洪水的兩種方案可以看出，同樣的洪水，在不同的邊界條件下，洪水的淹沒影響范圍可能差別是很大的。在于橋水庫洪水風險分析計算中，充分考慮了洪水調度因素，根據水庫下游防洪工程實際情況，結合防洪重點區域、重要部位，設定多種邊界條件方案，并計算淹沒范圍，從而得出多種方案的淹沒范圍。

5 結語

于橋水庫洪水風險分析采用GIS技術，在計算范圍內劃分重點區域，比較、分析每個方案重點區域的各類計算結果，關注實際情況，如：人民生命財產安全、建筑物是否出現、是否需要撤離、何時淹沒、淹沒歷時等。得出有重點、有目的、有代表性的社會經濟損失數據，以重點代全面，有的放矢的評估每個方案在防洪減災方面的優缺點，為防洪減災決策提供數據支持。

參考文獻

[1]水利部.洪水風險圖編制導則[S].北京.國家防汛抗旱總指揮辦公室，2009.

[2]水利部.洪水風險圖編制技術細則[S].北京.國家防汛抗旱總指揮辦公室，2009.

[3]曹東，金東春.洪水風險圖及其作用[J].東北水利水電，1998（8）：8-10.