流域洪水風險分析與定量評估

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　1引言

　　我國的洪澇災害從出現(xiàn)頻率、影響范圍到造成的損失都是世界最為嚴重的國家之一。據(jù)統(tǒng)計，在過去的2000多年中，中國發(fā)生的有史料可查的重大洪水災害就達1600余次。新中國成立以來，經(jīng)過40多年的治理，全國江河流域的防洪形勢有了重大改觀。但是，由于洪水的影響因素眾多和人類對自然界認知的局限性，目前尚無法從確定性的角度預知未來相當長時期內(nèi)洪水發(fā)生的確切時間和真實過程，加之經(jīng)濟條件的限制和出于環(huán)境方面的考慮，洪水災害目前還難以徹底防范或根本消除。近年來，隨著人口的持續(xù)增長和經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，我國洪澇損失具有逐年增大的趨勢。在新形勢下，建立洪水風險的概念，使人們經(jīng)常認識到洪水發(fā)生的可能性和洪災的后果，將有助于機構(gòu)和個人更好地防范洪水災害。

　　洪水風險是指未來可能引起災害性后果洪水發(fā)生的概率或頻率，洪水風險圖則是對洪水風險及后果定量化和圖形化的體現(xiàn)。一般，洪水風險圖應該是三位一體的組合：

　?。?）流域洪水發(fā)生的頻率；

　?。?）流域類洪水的淹水區(qū)域分布及有關說明；

　?。?）洪水災害可能造成的各類損失。

　　洪水風險圖可以使人們更直觀地了解和認識到災難性洪水發(fā)生后可能的水文后果和災害損失概況，及時做好防御洪水的準備，以防患于未然。防洪決策人員可以對于流域重大的洪澇災害發(fā)生的原因和可能后果做到胸中有數(shù)，在災情即將發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生時，能夠做到臨危不亂，迅速制定合理的調(diào)度方案和采取正確搶險救災措施，將洪災損失減少到最小程度。

　　2 分析流域洪水淹沒狀況的方法

　　2.1 實際洪水法

　　實際洪水法的基本假定是流域自然地理特征保持基本不變條件下，洪水具有重現(xiàn)性。因此流域歷史上已經(jīng)發(fā)生過的大洪水實際淹沒實況，可以作為現(xiàn)在和未來同類洪水重現(xiàn)時的淹沒狀態(tài)。分析歷史洪水淹沒實況主要有以下幾種途徑：

　　（1）對于近期發(fā)生的洪水，利用流域?qū)崪y水文資料和災情資料可以較為可靠地分析洪水特性及相應的淹沒范圍、淹沒深度和淹沒時間。

　?。?）對于缺乏資料或年代較為久遠的洪水，可以通過調(diào)查考證的途徑[1]分析洪水發(fā)生時的淹沒情況。調(diào)查考證的內(nèi)容包括對沿洪水路徑洪痕調(diào)查，查閱有關洪澇災情的歷史文獻記載，走訪洪泛區(qū)居民等。

　?。?）洪水徑流是塑造地貌的重要外力，洪流的侵蝕、搬運和堆積作用形成的洪水地貌包括廢河道、天然沖積堤、沖積扇（洪積平原）、河漫灘（沖積平原）、沼澤地、三角洲等[2]。通過對洪水地貌分析，可以大致上分析出洪水徑流的強度、范圍和水深，作為分析淹沒實況的依據(jù)。

　?。?）對于河流早已改道遠古時代發(fā)生的大洪水，可以通過水文地質(zhì)地貌分析并結(jié)合水力學方法估計古洪水的水位和流量，近似推算古洪水重現(xiàn)時的淹沒情況。

　　實際洪水分析途徑主要適合于天然流域，一般不能估計流域城市化、防洪工程和防洪措施的效應。?

　　2.2 水文學和水力學方法

　　水文學和水力學方法是根據(jù)流域現(xiàn)狀或規(guī)劃條件下土地利用特征和工程條件，采用水文學和水力學方法分析推求流域洪水泛濫后的淹沒狀況。目前國內(nèi)外流行的水文學和水力學方法和模型眾多，采用何種方法和模型應該針對流域水文地理特征、工程調(diào)度方式、資料條件以及計算精度來選擇應用。

　?。?）由設計暴雨推求設計洪峰或設計洪水過程線可以采用水文學方法，如推理方法、徑流系數(shù)折算法、先損后損法、下滲曲線法、降雨徑流相關圖法、蓄滿產(chǎn)流模型、超滲產(chǎn)流模型[5]等。

　?。?）由設計洪峰推求河道洪水位，可采用水面曲線法、回水曲線法、經(jīng)驗公式等。位于河道洪水位以下的區(qū)域可作為可能的洪水淹沒區(qū)域作進一步分析。

　　（3）由設計洪水過程線推求水位過程線，常用的水文學方法包括單位線法、等流時線法、抵償河長法、馬斯京根法、調(diào)蓄演算法[3]等。

　　（4）對于河網(wǎng)匯流或坡面漫流計算采用水力學方法比較合適，如一維非恒定流和二維非恒定流方法[4]，以及它們的簡化形式等。采用水力學方法可以根據(jù)分析要求推求河道或流域水深、流量、蓄水量的時空分布。

　　水文學和水力學方法計算結(jié)果頻率概念明確，可以分析和模擬土地利用、工程建設、調(diào)度方式、邊界條件變化情況下的洪水狀態(tài)，在洪水風險分析中應用較為廣泛。

　　3洪災損失統(tǒng)計評估

　　3.1流域社會和經(jīng)濟特征統(tǒng)計

　　對流域的社會和經(jīng)濟數(shù)據(jù)應分門別類進行統(tǒng)計或估算。各種資料來源應盡可能，可以采用當年或上年度本地區(qū)社會和經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒。在有條件情況下，應該直接去當?shù)厥占钚潞透敿毜馁Y料，以滿足洪災損失估算的要求。需統(tǒng)計的基本資料包括：

　?。?）城鎮(zhèn)和村鄉(xiāng)人口、土地利用情況、耕地面積；

　　（2）各工礦企業(yè)固定資產(chǎn)和工業(yè)產(chǎn)值；

　　（3）農(nóng)、林、牧、副、漁業(yè)產(chǎn)值及固定資產(chǎn)；

　?。?）單位和居民固定資產(chǎn)；

　?。?）服務和社會性行業(yè)產(chǎn)值和固定資產(chǎn)；

　?。?）公路、鐵路、通信、供水、供氣等各類生命線的分布；

　　（7）參加洪水保險的企業(yè)、居民數(shù)和保險金額。

　　3.2洪災損失評估

　　一般，洪災損失評估內(nèi)容包括這樣幾個方面：

　?。?）災害影響的范圍和強度。范圍用面積或區(qū)域表示；災害強度定性為若干級，如特大、重大、大、中、小等；?

　　（2）造成的經(jīng)濟損失。按工業(yè)損失、農(nóng)業(yè)損失、商業(yè)損失、居民損失、其它行業(yè)損失等分類統(tǒng)計，也可以分地區(qū)統(tǒng)計；?

　?。?）生命線受害統(tǒng)計。所謂生命線系指交通系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、郵電系統(tǒng)等，一般可按系統(tǒng)中斷時間計；?

　　（4）人員傷亡數(shù)目；

　　（5）環(huán)境污染及疾病傳播情況；?

　　（6）社會影響。?

　　經(jīng)濟損失評估是災情評估的主要內(nèi)容，但人員傷亡、水源污染、疾病流行、社會不安定、生命線受損影響等是無法用貨幣表示的無形損失，在評估過程中須單列考慮。?

　　洪水災害所造成的經(jīng)濟損失包括直接損失和間接損失。直接損失主要是由于洪水直接淹沒所造成的集體及個人財產(chǎn)損失；間接損失指由于洪水期交通、電力中斷，廠房、設備受損等造成的產(chǎn)品成本增加及停產(chǎn)、誤工損失，以及合同無法按期完成的違約損失等，還包括防洪搶險、災民撤離、疾病防治、災后恢復等費用。由于對間接損失的詳細分析和精確估計是很困難的，一般是根據(jù)典型實例的調(diào)查結(jié)果或經(jīng)驗估計得出間接損失占直接損失的百分數(shù)來作為間接洪災損失估算的依據(jù)。?

　　對于不同災區(qū)，由于地形地貌、經(jīng)濟狀況、季節(jié)、淹沒程度、搶救措施的差別，洪災損失是不同的。但對于確定地區(qū)，洪災損失的影響因素主要是淹沒程度。如果資料充足，能夠分區(qū)分類建立洪災損失與淹沒水深、淹沒歷時之間的相關系，則災情損失評估結(jié)果更為方便和可靠。

　　4 洪水風險圖繪制

　　針對某一風險的洪水，根據(jù)分析和計算洪水淹沒的范圍、深度及相應的經(jīng)濟損失，按一定的規(guī)格描繪和標明在流域地形圖上，便得出洪水風險圖。

　　洪水風險圖采用大比例尺地形素圖勾繪而成，比例尺大小可根據(jù)流域面積、洪水頻率、淹沒范圍、資料條件以及精度要求而定。在勾繪洪水淹沒范圍的邊界時，要考慮洪水的可能路徑，結(jié)合地形情況，由比較熟悉當?shù)氐匦吻矣薪?jīng)驗的技術(shù)人員繪制，最好在實地查勘后進行。對可能淹沒區(qū)域，應設置彩色編碼區(qū)，其顏色及深淺可以表示淹沒深度的變化。風險圖上應標注重要部門和單位，如政府機關、大型廠礦企業(yè)、學校、醫(yī)院、金融機構(gòu)、居民區(qū)、村鎮(zhèn)，以及重要設施，水利工程，交通樞紐，通訊線路等。另外，圖上應明確標明緊急情況下人員轉(zhuǎn)移、疏散的路線及地點。圖的下方有專門說明框，簡要說明洪水風險圖的基本特性，包括暴雨洪水頻率、淹沒區(qū)域、淹沒水深、淹沒歷時、流域社會經(jīng)濟主要特征值、淹沒區(qū)經(jīng)濟損失評估結(jié)果等。另外還需說明風險圖上各種標記、代號的含義。

　　洪水風險圖繪制完成后，應出具一份編制說明，內(nèi)容主要包括：

　?。?）流域水文、氣象和地理特征，排水系統(tǒng)和水利工程概況，歷史上典型洪澇災害特點及后果；

　　（2）流域社會經(jīng)濟特征統(tǒng)計；

　?。?）分區(qū)域闡述風險圖上洪水災害的特點和性質(zhì)，災害后果和經(jīng)濟損失；

　　（4）洪水風險圖的制作依據(jù)、方法和存在問題；

　?。?）洪水風險發(fā)生時的應急措施；

　　（6）洪水風險圖的應用范疇；

　?。?）其它說明事項。?

　　5 結(jié)語

　　流域洪水風險圖可以定量和直觀地描繪遭受洪水淹沒風險的區(qū)域和洪災造成的損失，屬流域非工程防洪措施之一。通過洪水風險圖提高了全民防洪意識，為各級政府指揮抗洪提供了決策依據(jù)，具有現(xiàn)實的社會效益和經(jīng)濟效益。

　　本文簡要論述和分析了適合于流域洪水風險圖編制的一些方法，側(cè)重討論了推求洪水淹沒狀態(tài)的若干途徑以及洪災損失統(tǒng)計評估的內(nèi)容。雖然其中的一些理論和方法還不夠成熟和完善，但出發(fā)點是希望有助于流域洪水風險圖編制工作的深入開展。今后將在洪水風險分析領域作進一步的研究工作。

　　參考文獻：

　　[1 ]水利部東北勘測設計院．洪水調(diào)查．北京：水利電力出版社，1977．

　　[2] 孫桂華等編譯．洪水風險分析制圖實用手冊．北京：水利電力出版社．1992．

　　[3] 莊一翎，林三益．水文預報．北京：水利電力出版社．1992．

　　[4] 汪德罐．計算水力學．南京：河海大學出版社．1989．

　　[5] 趙人?。饔蛩哪M．北京：水利電力出版社．1984．