洪水風險圖項目技術大綱編制要點探析

徐永兵，趙 釗，劉 艋，唐克銀，李明霞，趙 芳

(山東省水利勘測設計院，山東 濟南 250013)

洪水風險圖項目技術大綱編制要點探析

徐永兵，趙 釗，劉 艋，唐克銀，李明霞，趙 芳

(山東省水利勘測設計院，山東 濟南 250013)

洪水風險圖項目編制過程中，技術大綱編制階段需要明確項目編制的內容和技術思路，確定項目編制的技術要求和方案，為項目實施提供詳細的技術依據，因此，它直接影響到整個項目的成敗。本文以具體技術大綱編制為實例，就其編制要點與注意事項進行了分析與討論，明確了編制要點，提出了編制工作中應注意的事項，對下一步洪水風險圖編制工作具有借鑒和指導意義。

洪水風險圖;技術大綱;避險轉移;模型率定

DO I:10.3969/j.issn.1672-2469.2016.08.015

洪水風險圖是融合地理信息、洪水風險、防洪工程以及社會經濟等信息，以地圖形式表示的專題地圖。編制洪水風險圖是開展洪水風險管理的重要基礎支撐，是國家的前瞻性、戰略性、基礎性工作，可為相關部門開展防洪減災決策、規范國土開發與管理、增強全社會的防洪減災意識等提供指導和決策依據［1］。技術大綱應具有針對性、具體性和可操作性，編制階段需要明確項目編制的內容和技術思路，確定項目編制的技術要求和方案，為項目實施提供詳細的技術依據。技術大綱編制質量直接影響到整個洪水風險圖編制項目的成敗，深入研究技術大綱編制要點，分析技術大綱編制過程中的注意事項具有非常重要的意義。本文以東魚河北片防洪保護區洪水風險圖技術大綱編制為實例，就技術大綱編制要點與注意事項展開分析與討論。

1 總體要求

洪水風險圖編制在收集掌握編制區域內自然地理、水文與洪水、構筑物及其調度規則、社會經濟和洪澇災害資料等基礎資料的基礎上，對資料的可靠性、合理性與正確性進行審核，并作標準化、規范化整編處理。對部分影響洪水計算分析的地物和地形，進行現場補充測量。洪水分析計算前充分掌握防洪區域所有相關的防洪規劃、綜合規劃及設計文件，充分了解和認識編制區域現狀防洪排澇工程情況、洪澇災害成因、現狀防洪排澇能力、規劃工程、工程調度原則及方案等［2］。在此基礎上進行洪水來源分析，洪水計算方案組合條件的設計，計算方案選擇，計算模型參數率定，洪水分析計算等，得到淹沒范圍、淹沒水深及分布、流速分布、洪峰前鋒到達時間和淹沒歷時等信息，結合淹沒區社會經濟情況分析評估洪水影響，主要內容包括淹沒范圍內和各級淹沒水深區域內的人口分布、耕地面積、資產統計等;進行洪水損失評估，并以此為基礎，綜合人口分布、撤離道路、安置條件等進行避險轉移分析，確定轉移人員數量，規劃安置場所，制定轉移路線;整理分析計算成果并評估其完整性和規范性，編制最大淹沒水深分布圖、最大洪水流速分布圖、洪水前鋒到達時間圖和避洪轉移圖等，編寫相關研究報告［3］。

2 技術大綱編制要點

2.1 明確建設任務與支撐條件

技術大綱編制要明確項目建設任務與依據、相關工作與基礎、編制區域的基本情況等。下面是東魚河北片防洪保護區洪水風險圖技術大綱編制中建設任務與支撐條件的相關內容。

2.1.1 建設任務與依據

依據水利部辦公廳及山東省防總辦的工作安排，確定東魚河北片防洪保護區洪水風險圖編制項目為山東省2015年度實施任務之一。

東魚河北片防洪保護區洪水風險圖編制項目主要建設任務為通過資料收集整編和現場調查，識別保護區內可能的洪水來源、類型和量級，利用MⅠKE系列相關軟件建立水文和水力學模型，開展特定頻率洪水和降雨的模擬計算，進行洪水分析和洪水影響分析，得到洪水可能的影響范圍、淹沒水深、歷時、流速及到達時間等特征數據，并據此編制本保護區洪水風險基本圖、避險轉移圖等。

2.1.2 相關工作基礎

東魚河、萬福河屬山東省淮河流域南四湖水系，是南四湖湖西平原地區跨菏澤、濟寧兩市的大型防洪排澇河道，在魯西南地區行洪排澇任務中十分重要，河流中下游區域受洪水威脅較大。該區域洪澇災害多發，曾于1957年、1963年、1964年、1973年、2003和2005年都發生過較大的洪水災害，給當地的工農業生產造成了嚴重損失。目前，東魚河、萬福河流域沒有洪水風險圖編制成果。東魚河北支、萬福河以北至洙趙新河區域和東魚河干流以南至河南、安徽、江蘇省界區域的洪水風險圖已依托山東省重點地區洪水風險圖編制項目2014年度任務，正在開展編制工作，東魚河北支、萬福河以南至東魚河干流區域的洪水風險圖編制任務，依托此次項目開展。

2.1.3 編制區域情況

東魚河北片防洪保護區洪水風險圖編制范圍:西起黃河右岸，東至南四湖，北起東魚河北支(薛莊涵洞上游段)和萬福河右岸，南至東魚河左岸，編制區域總面積為 3106km2。位于東經 114°53′49″～116°44′13″和北緯34°53′35″～35°17′46″之間的區域，涉及菏澤市牡丹區、東明縣、定陶縣、成武縣、單縣，濟寧市魚臺縣、金鄉縣7個縣(區)行政區域的53個鄉鎮［4］。保護區范圍如圖1所示。

圖1 東魚河北片防洪保護區范圍示意圖

2.2 明確主體技術工作與要求

2.2.1 技術路線

本項目實施的技術路線是在充分考慮《山東省重點地區洪水風險圖編制項目2015年度實施方案》及《洪水風險圖編制技術細則(試行)》(2013)要求的基礎上，結合本保護區特點而確定的。其主要工作流程如圖2所示。

2.2.2 主要工作內容

基礎資料收集整理。收集包括自然地理、水文與洪水、構筑物及其調度規則、社會經濟和歷史洪澇災害資料等基礎資料。

現場調查與補充測量。實地調查河流典型堤防工程情況，包含堤防險工險段、穿堤建筑、堤防缺口等水利工程及歷史潰口，調查生產經濟情況，并與陪同專家進行實地交流，深入了解保護區內河道堤防、水利工程、歷史潰口、地形地貌及社會經濟等情況，對重要信息進行現場拍照和記錄。若基礎地理資料不足或精度不夠，對高程點、斷面、線狀物和地形等進行補充測量。

基礎資料整編與評估。將所收集的資料分類整理，并按照類別進行細化分類。對資料整編成果邀請防辦，各河道管理局代表進行專家咨詢，對整編資料進行可靠性、一致性和代表性審查，并形成整編報告。

圖2 技術路線圖

洪水來源分析。洪水來源分析是對保護區內的洪水來源可能與影響進行全面分析，考慮河道洪水，以及區內暴雨內澇等洪水來源，明確洪水風險圖編制所考慮的洪水情況［5］。

洪水分析方法。設計洪水計算遵循以現有成果為基礎，采用新的基礎資料經計算分析復核后加以確定的原則。在采用傳統流域產匯流模型的同時，亦采用了水文模型法進行設計洪水復核計算，以進一步推算內澇水量。河道和潰壩洪水演算采用水力學法，其中河道洪水演進采用一維水動力學模型;防洪保護區采用二維水動力學模型進行計算;潰決洪水過程采用一維、二維模型耦合進行計算。

計算方案設定。綜合考慮洪水計算區劃分、堤防現狀、洪水量級、洪水特點、潰口情況及建設任務等因素，設定計算方案。

洪水分析計算。主要是利用已確定的洪水分析方法，按照設定的計算方案進行計算。河道采用一維水動力模型，保護區采用二維水動力模型方法，內澇模型采用水文和水力學相耦合模型，進行洪水分析計算。

洪水影響分析與損失評估。在土地利用數據和洪水淹沒分析結果的基礎上，確定受洪水影響的社會經濟指標;根據洪水淹沒范圍內的社會經濟發展狀況，確定具體社會經濟指標統計對象。最后通過災情評估軟件，結合給定條件下確定的各分類財產洪災損失率，進行洪災損失評估。

避險轉移分析。以洪水分析得出的淹沒范圍、淹沒水深、洪水流速和洪水到達時間等洪水風險信息為基礎，以鄉鎮為單位，綜合人口分布、撤離道路、安置條件等基本信息，進行避險轉移分析，確定轉移人員數量，選擇安置場所，制定轉移路線和安置方案。

洪水風險圖繪制。按照相關編制要求，繪制不同洪水標準、不同方案的基本圖、避險轉移圖。

合理性檢驗。對計算結果和成圖情況等進行檢驗，判斷各方案計算成果是否合理，精度是否達到實際要求;對成圖結果，根據風險圖制圖要求進行判斷，分析是否嚴格滿足成圖要求。對設計成果經過反復的修改、檢驗，以滿足本項目對洪水風險圖編制的成果質量要求。

2.3 明確項目預期成果

項目預取成果主要包括。

(1)基礎資料:包括基礎地理信息資料、水文及洪水資料、構筑物及工程調度資料、社會經濟資料、歷史洪水及洪澇災害資料等紙質和電子(地圖數據庫及相關業務數據庫)的整編成果;

(2)洪水分析計算的相關數據成果; (3)避洪轉移分析的相關數據成果;

(4)基本風險圖和避洪轉移圖等成果圖集;

(5)洪水風險圖編制過程中形成的文件及中間成果;

(6)相關報告:實施方案、技術大綱、技術報告等。

2.4 明確實施安排與質量控制

明確項目的組織形式、項目組成員組成及分工;明確項目進度及質量控制目標。項目實施關鍵節點控制，主要節點包括:基礎資料整編檢查、技術大綱咨詢、技術大綱審查、中間成果檢查、中間成果咨詢、最終成果審查和項目驗收等。質量監督組負責做好各個關鍵節點的監督檢查，項目進展情況要按要求向質量監督組報告，質量監督組每半月組織一次項目檢查會。

3 技術大綱編制注意事項

3.1 完整準確分析洪水來源

可能的洪水來源應分析編制區域內涉及的所有可能洪水，包括天然河道洪水、控制工程泄洪洪水、當地暴雨洪水以及風暴潮洪水等。各洪水來源的可能影響應分析各洪水特征，各洪水歷史災害情況，洪水來源可能影響的范圍、程度、致災頻率等。

在計算暴雨內澇時應按河流流域為邊界構建流域模型。在進行東魚河北片防洪保護區暴雨內澇洪水分析時，分別構建了萬福河和東魚河流域的計算模型，老萬福河、惠河和西支河三條獨立入南四湖的河流不在萬福河和東魚河流域內，推求暴雨內澇洪水時，也應對這三條河建立計算模型。

3.2 基礎資料來源應可靠翔實

根據洪水風險圖編制要求，需要收集基礎地理信息資料、水文資料、構筑物及工程調度資料、社會經濟資料、歷史洪水及洪水災害資料、避洪轉移分析所需資料，以及進行補充測量及現場調查等。基礎地理信息資料應從國土測繪部門購買最新的數據資料。水文資料、構筑物及工程調度資料、歷史洪水及洪水災害資料應從當地水文部門、防汛部門獲取最新的權威數據。社會經濟資料應從政府統計部門獲取上一年的統計年鑒資料。避洪轉移分析資料應收集相關的防汛規劃、應急預案等資料。補充測量及現場調查應針對已收集資料的具體情況，針對性的進行調研、考察、資詢和補充測量。

3.3 科學合理設定潰口及漫溢方式

潰口的設定考慮對編制區域影響較大和各種最不利情況的組合，綜合河道地形、地質狀況、工程狀況、歷史出險情況等因素，并結合現場調查和專家咨詢，從現有河道缺口段、險工段、重點保護對象、險要地勢、洪水流量較大段，對保護區內各計算分區可能的潰口進行全面梳理、比較、分析后，向保護區內各市、縣(區)防辦征求意見最終確定。對潰口遴選的判別條件和確定原則如表1所示。

表1 防洪保護區計算區潰決位置的確定原則

應在現場調查的基礎上，根據該判別條件和確定原則，通過專家咨詢，征求各市、縣(區)水利部門意見，確定漫溢口及潰口。

3.4 模型率定及驗證方法應充分擬合

一維水動力學模型在河道斷面已設置灘槽糙率基礎上，根據歷史實測流量和水位資料，通過分段調整河段斷面糙率系數，使模型計算的水位流量過程與實測過程盡量擬合［6］。東魚河流域選用1993、2003年等大暴雨水文站相應實測水位流量過程進行模型率參，萬福河流域選用1996、2003年等大暴雨孫莊水文站相應實測水位流量過程進行模型率參。二維水動力學模型首先根據現場調研和相關報告的結果，參照水力學設計手冊進行不同下墊面的空間糙率設置糙率，然后采用實測水位、流量或者淹沒范圍等數據進行比較分析，對初始糙率設置進行修改［7］。

河道洪水最大水位的絕對誤差不超過0.2m，最大流量的相對誤差不超過5%，洪峰出現時間的誤差不超過2h，淹沒范圍相對誤差不超過5%，淹沒范圍內最高水位的絕對誤差不超過0.3m。若該區域無實測或調查資料，則選擇進行參數率定區域的其他實際洪水數據進行模型驗證，驗證精度要求同上。該區域有實測數據后，進行補充驗證工作。

3.5 重點防洪對象避險方案應具體可行

根據具體情況確定重點防護對象，主要是城市和人口密集的鄉鎮，重要工礦企業，重要交通干線，重要設施等，要列出名稱、位置、高程、人口、產值、利稅、現有防洪標準［8］。選擇不同量級洪水，提取所有潰口計算所得水深、淹沒范圍的最大值，形成包絡圖后，進行針對性避洪轉移分析，減少重點防洪對象的損失。

4 結語

目前，重點防洪保護區的洪水風險圖編制工作正在全國開展進行。嚴格按要求做好技術大綱編制工作，注意編制工作中關鍵性問題的處理，對逐步規范和統一洪水風險圖編制技術體系和技術要求，全面提高洪水風險圖編制技術水平和技術能力具有非常重要的意義。今后，仍然需要認真研究技術大綱編制的技術要點，為洪水風險圖項目實施提供詳細的技術依據，也為項目的最終成功打下堅實的基礎。

［1］陳月華，邱沛炯.淮河流域洪水風險圖編制試點(二期)的經驗與體會［J］.治淮，2014(07):4-6.

［2］SL483-2010.洪水風險圖編制導則［S］.

［3］中華人民共和國水利部.洪水風險圖編制技術細則(試行)［S］.

［4］山東省人民政府防汛抗旱總指揮部辦公室.山東省洪水風險圖編制項目年度實施方案(2015)［R］.濟南.2015.

［5］石正寶.安徽省得勝河流域設計洪水分析［J］.水利規劃與設計，2014(07):34-37.

［6］張建濤，楊揚，劉軍梅.MⅠKE21計算軟件在北京青龍湖合眾健康谷的應用［J］.水利規劃與設計，2013(03):33-35.

［7］杜文印，肖羽.動態洪水風險圖在佛山城區防洪中的應用［J］.水利信息化，2014(02):9-12.

［8］林森.小流域防洪避洪初探—瑞安市高樓溪防洪避洪規劃［J］.水利規劃與設計，2011(02): 54-57.

TV212.2

A

1672-2469(2016)08-0042-05

2015-11-11

徐永兵(1981年—)，男，工程師。