武汉市中心城区洪水风险图编制特点及应用

李 敏，陈翠珍，蒋佳鑫

（武汉市水务科学研究院，430014，武汉）

武汉市中心城区洪水风险图编制特点及应用

李 敏，陈翠珍，蒋佳鑫

（武汉市水务科学研究院，430014，武汉）

湖北省武汉市中心城区洪水风险图的编制充分结合自身水系及排水特点，将城市防涝与排水有机结合，并兼顾流域与区域风险。编制过程中对管网、河道、湖泊、闸门、泵站等进行了详尽调查，并通过历史降雨对模型进行校核验证，确保了模型的可靠性。洪水风险图的应用包括汛前发布风险区域、汛中模拟指导调度和汛后指导拟定重大重建项目等，在2016年汛期发挥了良好作用。

武汉市；洪水风险图编制；风险模拟；决策指导

2014年武汉市中心城区纳入湖北省洪水风险图编制范畴，在国家防总、湖北省防办的统一部署下，武汉市结合已有工作基础和相关工作开展了深入研究，编制完成了中心城区洪水风险图，并应用于2016年城市排水防涝工作中，取得了较好的效果。

一、武汉市中心城区洪水风险图编制内容及成果

风险图编制范围包含武汉市中心城区22个排水水系，管网核心区543 km2，总汇流计算区1 171 km2。编制总体步骤分为三步：第一步是建立模型，根据编制数据标准对GIS数据进行拓扑检查，发现问题通过经验判断及外业核实，进一步收集相关地表数据、降雨数据等，最终建立一维和二维综合排水模型；第二步是调整模型，根据实际降雨数据及实测流量数据对模型分别进行校核及率定，保证模型的可靠性；第三步是应用模型，利用已经建好的模型进行模拟应用，主要是排水系统分析评估、管网系统运行调度优化、辅助设计方案计算分析、规划方案复核评估及结合汛前、汛中和汛后的相关应用。

二、编制特点

1.模型尺度的精确性保障

编制范围内普查及测量的排水管网总长4 143.15 km，节点数共211 086个。在管网原始测量基础上进行管网的拓扑结构检查，主要包括管道逆坡、管线错位、大管接小管、管线断头、管线露出地面、雨污合流直排以及某些重要管段的缺失，将这些问题归纳统计，进行内业梳理分析及外业复核，通过不断复核模型的管网数据，以确保模型运行的核心即管网数据能够更为真实地反应实际情况。

另外在模型搭建过程中对除管网的其他基础数据也进行了详尽的调查：包括38个主要湖泊、41条河道、95座泵站、50座雨污闸门、32座雨量站点和范围内的地表数据。建模数据的充分收集及调查保证了模型的完整性。

在此基础上建立了较为真实和完整的一维排水模型，进一步收集范围内的地形数据建立数字高程模型，进行网格化剖分生成一二维耦合模型（据统计共剖分了131万个网格）。在一维排水模型计算基础上实现检查井冒水和湖泊河道满溢的模拟，准确地反应了整个淹没及退水过程。

2.城市防涝和排水有机结合

在进行降雨情景设定时，考虑城市防涝和排水的关系，在模拟低重现期降雨时以管网汇流时间为主，采用短历时降雨模拟，如3小时3年一遇、5年一遇降雨时，可对管网超载进行评估。而在模拟高重现期降雨时考虑到城市防涝，采用长历时降雨进行模拟，如24小时10年一遇、50年一遇降雨时，可进行河湖汇水演算。通过不同重现期不同降雨历时的组合实现城市防涝和排水进行有机的结合。

3.流域及区域风险并重考虑

在风险图编制过程中结合武汉自身排水的特点，更注重湖泊港渠水系的水位过程线、流量过程线，在水系分析的同时考虑对区域积水的影响，做到流域和区域风险并重考虑。

4.充分结合本区域城市水系的现实特征

武汉湖泊港渠较多，湖泊具有调蓄功能，港渠具有输水功能，充分结合本区域城市水系的特点并考虑水系的行政管理边界和实际连接的关系，对水系进行了四级划分。在进行城市综合流域排水模型计算时充分考虑了湖泊高低水位变化对区域排涝的影响。对暴雨级别为10年一遇、20年一遇和50年一遇的24小时暴雨，湖泊调蓄控制起始水位采用3种级别模拟计算，即规划常水位、加高0.5m、加高0.8m。

5.模型验证注重点面结合

在模型验证时采用历史积水信息的核准和局部关键点过程进行拟合双控。如该模型根据两个历史降雨事件进行校核和调参后，采用武汉2015年7月23日的降雨进行验证，不仅模拟出历史存在的积水区域，河道关键节点的模拟水深也与当天实际测量的水深接近，进一步验证了模型的可靠性。

图1 汉阳区积水风险示意图

三、应 用

1.汛前发布风险区域

（1）汛前预案库编制及发布

2016年汛前分别对现状情况下1年一遇、3年一遇、5年一遇低重现期3小时降雨和10年一遇、20年一遇、50年一遇高重现期24小时暴雨进行模拟计算，其中高重现期24小时暴雨又分为湖泊3种不同级别的初始水位进行模拟，对武汉中心城区12个工况进行了预案库的编制。水务部门根据编制的不同级别暴雨内涝积水图表，将风险区域提前告知市民。汉阳区积水风险示意见图1。

（2）关键积水点分析

在指出风险区域的同时，进一步对关键节点的积水原因进行分析，从而指导节点的应急调度和改造。如汉阳琴台大道华润公园在3小时降雨88mm时是大小车均不能通行的严重内涝地段。通过进一步分析认为，现状排水管网为管径400~1 500mm，地面高程为22.4~23.83m，区域管网存在大管接小管一定程度的逆坡问题，同时区域内现状地面高程较低，与高处地面高程相差1.4m，这是造成区域积水的主要原因。因此在降雨时需重点关注此处并及时进行抽排，在后期应结合逆坡和大管接小管的实际问题进行针对性的改造。

（3）汛前水系调度预案的制作

汛前对武汉东沙湖水系、汤逊湖水系和蔡甸东湖水系进行了调度预案的制作，明确了预排预降的规程和不同层级的调度规则。

2.汛中实施模拟指导调度

（1）典型降雨系统模拟和问题分析

汛中对2016年6月1日典型降雨进行了模拟，对比实际和模拟积水情况，逐点进行分类及原因分析，从而指导汛中调度。

汛中利用模型可以进行积水点的识别及分析、排水瓶颈管段识别、水系卡口段识别、港渠过流能力的核算等，根据核算结果采取有效措施应对。如雄楚国际门口、雄楚大道石牌岭路口等模型未模拟出的积水，经核实是施工导致源头收水缺失或堵塞，因此在汛中需对这类积水点进行疏通；民族大道新竹路等地段模拟计算结果与实际相符，积水原因为地势低洼，因此在汛中需对此类积水点进行密切关注并及时抽排；南湖水位下降较慢，经模拟分析大小南湖连接处和南湖连通渠输水通道存在卡口，汛中为确保上游南湖周边的安全，拆除大小南湖连接处的土堤并对南湖连通渠上游周边进行拆迁以疏通卡口，南湖水位的下降使得该片区域与大南湖连通，预留出更多的调蓄容积，湖泊高水位对区域网管的顶托作用得以缓解。

（2）降雨过程中湖泊涨跌水位预判

汛中收到降雨预报后，立即查询湖泊的现状水位将此作为模拟的初始水位，按下垫面饱和最不利的情况进行降雨模拟，预判湖泊涨跌水位。通过湖泊水位的预判可以及时做好调度准备，结合地形可进一步识别湖泊在不同级别的高水位时可能漫溢的区域。

（3）不同层级降雨的风险区识别

持续强降雨过程中，湖库出现超历史的涨幅，区域的排水阶段已经由排渍应急转为避灾救灾的阶段，通过模拟计算，对湖港周边将要出现或者已经出现的严重积水点进行识别，并交由民政部门进行群众转移安置。

3.汛后结合规划核算进行灾后重大重建项目的拟定

2016年汛后结合规划进行了汉口三大通道、江南泵站、巡司河二通道等灾后重大项目的拟定。

（1）汉口三大通道项目

根据《武汉市中心城区排水防涝专项规划》，为提升系统排水排涝能力，缓解京广铁路以南积水状况，2016年6月30日—7月6日降雨后，结合模型，制定排水骨干系统，建议扩建后湖四期泵站，同时新增南北向排水骨干通道。经过不同重现期现状和规划的模拟对比计算，工程实施后积水级别将减轻，积水点减少。

（2）江南泵站以及巡司河二通道项目

汤逊湖水系此次受灾较重，汛后对汤逊湖水系进行了优化模拟分析，汤逊湖水系计划实施42个项目，总投资155.82亿元。

区域规划在现有的汤逊湖泵站外排基础上，增加江南泵站（150m3/s），基于模型评估的手段 （50年一遇24小时降雨303mm），江南泵站及区域通道建成后，将极大加快南湖水位下降时间，并在一定程度上控制南湖水位的上涨和下游巡司河水位的上涨。

现状工况下需要7天降至起排水位18.65m，最高水位为19.633m；规划工况下只需2天降至起排水位18.65m，最高水位为19.39m。

现状工况下，南湖连通港出口巡司河处水位峰值为21.188m，现状地势低洼处已漫滩，规划工况下该处水位峰值为20.185m，比现状水位低1m。巡司河二通道等工程措施的实施可以显著降低巡司河段、南湖连通渠的水位，改善与南湖连通渠相连管渠的排水情况。

通过二维模型对南湖汇水区现状、规划设施建成后应对50年一遇24小时降雨的情况进行了模拟，巡司河汇水区域的渍水缓解较为明显，但南湖上游管网汇流区域在峰值雨量情况下仍然会有积水情况，需要进行应急节点抢排。

四、建 议

一是超标准降雨要纳入风险预案库，以利于对超标准洪水风险的识别。目前武汉市中心城区洪水风险图编制仅用24小时降雨进行模拟计算，对于武汉市2016年出现的超长周期超标准降雨需要纳入风险预案库，以利于对超标准洪水风险的识别。

二是建立风险图更新机制。要结合水务管理流程，建立资料更新制度，每半年对风险图进行更新。

三是建立查询系统，使洪水风险图更好地服务公众。■

责任编辑 韦凤年

Features of flood risk map drawing for downtown areas of W uhan City and its app lication

Li Min,Chen Cuizhen,Jiang Jiaxin

Flood risk map in downtown areas ofWuhan City in Hubei Province takes full consideration on the special features of both water and drainage system,integration of flood controlwith drainage,and pays equal attention to risks of river basins and region.An exhaustive study had been conducted on pipe network,river courses,lakes,gates and pumping stations.Themodelswere verified by historical precipitation so as to ensure its reliability.Flood risk map was put into practice in 2016,to announce risk regions before the flood season,simulate flood regulation during flooding andmake proposal ofmajor projects after the floods,which had played a key role in flood defense.

Wuhan City;flood risk map drawing;risk simulation;decision-making guidance

TV877+TV122

：B

：1000-1123（2017）05-0049-03

2016-10-31

李敏，规划室主任，高级工程师。

全国重点地区洪水风险图编制项目。