德州市重点区域洪水风险图编制研究

2015-04-06唐慧慈德州市水利局山东德州253014

山东水利 2015年9期

关键词：德州市信息管理系统

李　岩，秦　琳，唐慧慈（德州市水利局，山东德州 253014）

德州市重点区域洪水风险图编制研究

李岩，秦琳，唐慧慈
（德州市水利局，山东德州 253014）

【摘要】结合德州市实际，阐述了德州市重点区域洪水风险图编制的步骤和研究内容，同时，论述了如何搭建基于GIS的德州市洪水风险图信息管理系统。

【关键词】德州市；重点区域；洪水风险图；信息管理系统

近年来，德州市不仅在防洪排涝工程建设方面加大建设力度，而且在防洪非工程措施方面加大投入，建成了集合水雨情信息、河道工程信息、天气信息、实时查询、数据分析等功能的防汛抗旱信息管理系统和防汛会商系统等。

洪水风险图作为重要的防洪非工程措施，可通过对特定区域在自然条件、洪水特性、工程情况、社会经济等相关因素的分析，运用水文学、水力学、历史水灾调查等分析方法，更加直观地展示洪水风险区自然地理、经济社会、洪水特征、风险分布以及避险措施等相关信息。所以，针对重点区域进行洪水风险图编制研究是极其必要的。

1　洪水风险图的编制

1.1确定编制范围

德州市境内干流河道包括黄河、漳卫南运河、徒骇河、马颊河、德惠新河，其相应防洪保护区以及恩县洼滞洪区、主城区应确定为洪水风险图编制研究的对象，纳入编制范围。对于历史上曾发生大洪水并对防洪保护区造成威胁的漳卫南运河，以及历史上多次滞洪的恩县洼滞洪区应优先考虑。

1.2基础资料的收集整理

收集防洪保护区、滞洪区及主城区内的自然地理、水文、暴雨与洪水、构筑物及其调度规则、社会经济和洪涝灾害资料等基础资料。地形地貌、河道断面和土地利用等资料不能满足洪水计算分析精度要求时，进行现场查勘、遥感影像解译，补充测量必要的高程点、断面、线状物和地形等。水文情势有明显变化且现有设计洪水成果未做相应的修正时，对水文系列资料进行一致性修正，复核设计洪水成果。

1.3资料整编与评估

将所收集的资料按照年份或者行政区划进行细化分类，并进行编辑处理，包括去除冗余内容，进行必要的计算、统计、绘图、扫描、数字化等。基础资料按风险图编制格式要求，进行标准化、规范化整编处理。在数据处理上，应采用较成熟的通用软件，图形处理可采用AutoCAD和地图编辑工具，数据转换可采用FME Suite，数据处理和属性输入可利用ArcGIS软件。

1.4洪水分析方法

确定洪水分析方法时，要与不同类型洪水风险图的编制要求、基础资料条件相匹配。黄河、漳卫南运河、徒骇河、马颊河、德惠新河防洪保护区应优先采用水力学法进行洪水分析，采用二维水动力学模型进行计算，并以通过设计暴雨计算得到的净雨过程作为暴雨内涝加入到二维模型中；恩县洼滞洪区优先采用二维水动力学模型，对卫运河南陶站至四女寺水利枢纽建立一维水力学河道洪水演进模型，蓄滞洪区建立二维水力学模型；主城区洪水风险计算的水力学模型要能够合理反映城市各种建筑物对洪水产生的影响，同时考虑到城市地下排水管网资料的获取难度较高，可以采用简化方法模拟计算城市地下排水管网的排水情况。原则上应采用水力学法，在资料条件不具备时，可根据城市类型和资料条件考虑采用水文学法。

1.5计算方案分析与拟定

首先分析洪水来源：漳卫新河右堤防洪保护区、恩县洼滞洪区、主城区的可能洪水来源主要有漳河、卫河、卫运河来水、区域暴雨内涝、上游进入本区的涝水；徒骇河、马颊河、德惠新河防洪保护区的可能洪水来源主要有上游来水、区域暴雨内涝、上游进入本区的涝水。河道洪水量级为：20年、50年和100年一遇的设计洪水；保护区设计暴雨标准为：5年、10年与20年一遇。

根据洪水来源分析，洪水组合方式分为：河道20年一遇洪水在不同位置溃决的单一溃口洪水过程与保护区5年一遇暴雨内涝组合；河道50年一遇洪水在不同位置溃决的单一溃口洪水过程与保护区10年一遇暴雨内涝组合；河道100年一遇洪水在不同位置溃决的单一溃口洪水过程与保护区20年一遇暴雨内涝组合。

计算分区划分时，针对防洪保护区，德州境内黄河、漳卫南运河、徒骇河、马颊河、德惠新河5大干流之间大体可划分为4大计算区域；对于滞洪区，恩县洼滞洪区作为1个计算区域；对于主城区，按漳卫南运河、岔河、减河及马颊河位置可划分为3个计算区域。

溃口设定时，由于德州市属平原地区，所以主要针对河道洪水漫溢以及河道堤防险工险段易出现溃口（漫溢）问题，重点考虑主要河流险工险段或历史溃口（漫溢）处作为溃口假设条件设置溃口，计算一处溃决条件下的洪水淹没情况，作为溃口假设条件。

1.6洪水影响分析与损失评估

根据洪水计算得到的淹没范围、淹没水深、淹没历时等要素，结合淹没区社会经济情况，统计出不同计算区内不同量级洪水的最大淹没范围、最大淹没水深、受淹没耕地面积、受淹交通（铁路、公路、高铁等）、受影响的乡镇和人口数量等，并根据洪水淹没水深、淹没历时、财产特点等，评估受洪水淹没范围内各类财产损失情况。

1.7避险转移分析

进行避险转移分析时，选择50年一遇溃堤洪水与10年一遇暴雨组合、100年一遇溃堤洪水与20年一遇暴雨组合，提取所有溃口方案计算所得水深、淹没范围的最大值，绘制包络图，同时综合人口分布、撤离道路、安置条件等进行避险转移分析，确定转移人员数量，拟定安置场所，制定转移路线。

1.8洪水风险图绘制

采用中国水科院洪水风险图绘制系统（FMAP），将洪水风险图绘制所需信息纳入洪水风险图绘制系统，以基础地理信息地图为工作地图，绘制各方案洪水风险基本图，包括洪水淹没水深分布图、洪水到达时间图、洪水流速分布图等，并根据避险转移分析进行避险转移图的绘制。

2　洪水风险图信息管理系统建设

信息管理系统总体可分为基础信息管理模块、洪水分析管理模块、洪水风险图绘制模块、洪水仿真模拟模块、洪灾损失评估模块和系统管理模块等。1）基础信息管理模块：主要针对地形地貌信息、水文信息、防洪排涝工程信息进行显示、查询、输入、编辑、输出等操作。2）洪水分析管理模块：针对不同的洪水分析对象，选择适宜的洪水分析方法，计算洪水淹没风险信息成果，为洪水演进过程仿真模拟、洪水风险图绘制提供信息。3）洪水风险图绘制模块：利用洪水分析及模型数据结果，形成各种方案的洪水风险图。4）洪水仿真模拟模块：具有边界条件生成、模型计算和数据输出等功能，并能够在背景地图上演示洪水演进过程。5）洪灾损失评估模块：在对社会经济信息和历史洪灾损失调查的基础上，确定洪灾损失评估模块所需参数，并对洪灾损失进行统计分析，为防汛指挥部门决策提供参考依据，还可结合遥感影响对洪灾损失进行评估。6）系统管理主要是指系统权限管理、用户管理和帮助信息。