濟南市城區(qū)洪水風險圖制作技術梗概

于海軍，劉　芹

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

濟南市城區(qū)洪水風險圖制作技術梗概

于海軍1，劉芹2

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

【摘要】簡述了洪水風險圖制作時資料收集及整理的原則，洪水風險分析及影響損失評估的技術要點，以及風險圖成果內(nèi)容，可供洪水風險圖技術制作與使用人員參考。

【關鍵詞】濟南市；洪水風險圖；參數(shù)率定；風險分析

濟南市城區(qū)洪水風險圖信息管理系統(tǒng)已于2014年制作完成并投入使用，根據(jù)《濟南市城市防洪規(guī)劃》，綜合考慮濟南市城市建設及社會經(jīng)濟現(xiàn)狀、人口分布等因素，確定城區(qū)洪水風險圖計算范圍。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）基礎地理資料。收集濟南市城區(qū)防洪保護區(qū)洪水計算范圍的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。收集計算范圍內(nèi)的主要河流名稱、位置、上下游關系、雨量站的坐標位置及其實測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)防洪保護區(qū)內(nèi)影響洪水運動的河流、水庫、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準、河道安全泄量、經(jīng)批準的防御洪水方案等。

4）社會經(jīng)濟資料。應采用權威機構(gòu)發(fā)布的最新統(tǒng)計資料，包括政府統(tǒng)計部門刊布的統(tǒng)計年鑒和有關部門刊布的統(tǒng)計資料、年報等，所有的社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)統(tǒng)計年份必須一致。

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

6）外業(yè)調(diào)查及測量。開展對重點保護對象、積水點、排水分區(qū)調(diào)查；對于影響暴雨內(nèi)澇分析的地形數(shù)據(jù)不足的區(qū)域，進行局部加密測量；對于河道斷面資料不足或年代久遠的資料進行斷面補測。

2　洪水風險分析

2.1洪水來源分析

濟南市境內(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）設計洪水量級選取。城區(qū)外河流的洪水量級選取20年和50年一遇。城區(qū)內(nèi)河流的洪水量級選取10年、20年和50年一遇。

2）潰口設置。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工險段現(xiàn)狀，在咨詢相關管理或防汛部門專家的基礎上確定。

2.3洪水分析

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

2）邊界條件確定。外邊界條件：河流的上邊界條件為設計或?qū)崪y的流量過程，下邊界條件為水位——流量關系。內(nèi)邊界條件：調(diào)查城區(qū)內(nèi)可以人為調(diào)節(jié)水流運動的工程設施，包括涵閘、堤壩、泵站等，確定其調(diào)度原則和運行方式。

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。一維水力學模型：收集2場以上的歷史洪水事件的完整數(shù)據(jù)以及重點監(jiān)測站點的水位流量過程，在所有邊界節(jié)點上輸入歷史洪水事件中實測記錄的水位流量數(shù)據(jù)，根據(jù)計算結(jié)果中監(jiān)測站點處的模擬值與實測值比較來對模型的準確度進行檢驗。二維水力學模型：選擇不少于一場有實測或調(diào)查資料的曾經(jīng)淹沒過計算區(qū)域（或其中一部分）的實際洪水進行二維洪水計算所需的參數(shù)的率定，特別是河道糙率。

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

6）模型分析速度。每個方案的分析時間應小于5min。

7）方案計算。主要計算淹沒區(qū)的淹沒范圍、水深、流速、洪水到達時間、淹沒歷時等繪制洪水風險圖所需的洪水特征信息。

8）計算結(jié)果分析。一維水力學模型：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，得到洪水淹沒范圍。將淹沒范圍內(nèi)各點最高水位減地面高程得到淹沒水深分布，連接相同水深值則形成水深等值線。二維水力學模型：提取淹沒水深大于0的所有網(wǎng)格得到最大淹沒范圍。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)計同一時刻所有被淹網(wǎng)格的水深值，得到同時刻洪水淹沒范圍和淹沒水深分布。記錄不同時刻洪水淹沒范圍和水深的變化則得到洪水演進過程。

2.4洪水影響及損失評估

1）洪水影響分析。根據(jù)洪水計算成果，統(tǒng)計各級淹沒水深區(qū)域范圍內(nèi)的社會經(jīng)濟指標，及其在不同等級水深范圍內(nèi)所占總數(shù)的百分比。不同計算方案的洪水影響分析，主要統(tǒng)計最大淹沒面積，淹沒區(qū)人口，受淹耕地面積和GDP等指標。

2）洪水損失評估。洪水損失評估是在獲得洪水淹沒范圍、淹沒水深、淹沒歷時等致災特性指標的基礎上，結(jié)合社會經(jīng)濟資料，獲取洪水影響范圍內(nèi)不同淹沒水深下社會經(jīng)濟不同財產(chǎn)類型的價值及分布。當基礎資料完備且確有必要時，可開展洪水損失評估。

3　洪水風險圖成果內(nèi)容

洪水風險圖成果主要內(nèi)容有風險圖編制說明（報告）、風險圖、附表等。

3.1編制說明

編制說明（報告）應明確說明所用資料的來源及其可靠性，論述計算方法的選擇依據(jù)、模型概化的基本假定，簡要敘述計算過程及其結(jié)果，準確描述洪水來源、組合情況、洪水分析初始條件和邊界條件、洪水影響及避險轉(zhuǎn)移方案等內(nèi)容。

3.2圖件制作

1）基本風險圖：將洪水風險圖繪制所需信息納入風險圖繪制系統(tǒng)，以基礎地理信息地圖為工作底圖，繪制防洪保護區(qū)10年、20年、50年一遇洪水的淹沒范圍圖、淹沒水深分布圖、洪水流速分布圖、洪水前鋒到達時間圖和淹沒歷時圖等。

2）避洪轉(zhuǎn)移圖：將洪水避險轉(zhuǎn)移分析數(shù)據(jù)納入風險圖繪制系統(tǒng)，以基礎地理信息地圖和基本洪水風險圖為工作底圖，以保護區(qū)20年一遇洪水各潰口的淹沒分析計算結(jié)果為依據(jù)，繪制避洪轉(zhuǎn)移圖。避洪轉(zhuǎn)移圖應展示轉(zhuǎn)移人口分布、轉(zhuǎn)移路線、安置點分布、轉(zhuǎn)移時機等信息。

3.3主要附表

主要附表有風險圖空間數(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、風險要素信息數(shù)據(jù)屬性表以及社會經(jīng)濟信息表等。

3.4成果匯集

運用統(tǒng)一的洪水風險圖管理與應用系統(tǒng)，對圖件繪制成果及其相關數(shù)據(jù)進行洪水風險圖成果匯總集成、管理、服務和應用。

（責任編輯 崔春梅）

【中圖分類號】TV122

【文獻標識碼】B

【文章編號】1009-6159（2015）-10-0059-02

收稿日期：2015-03-18

作者簡介：于海軍（1964—），男，工程師