流域洪水風(fēng)險(xiǎn)分析與定量評(píng)估

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　1引言

　　我國的洪澇災(zāi)害從出現(xiàn)頻率、影響范圍到造成的損失都是世界最為嚴(yán)重的國家之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(zāi)害就達(dá)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(shì)有了重大改觀。但是，由于洪水的影響因素眾多和人類對(duì)自然界認(rèn)知的局限性，目前尚無法從確定性的角度預(yù)知未來相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)洪水發(fā)生的確切時(shí)間和真實(shí)過程，加之經(jīng)濟(jì)條件的限制和出于環(huán)境方面的考慮，洪水災(zāi)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(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，我國洪澇損失具有逐年增大的趨勢(shì)。在新形勢(shì)下，建立洪水風(fēng)險(xiǎn)的概念，使人們經(jīng)常認(rèn)識(shí)到洪水發(fā)生的可能性和洪災(zāi)的后果，將有助于機(jī)構(gòu)和個(gè)人更好地防范洪水災(zāi)害。

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

　　（1）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(guān)說明；

　?。?）洪水災(zāi)害可能造成的各類損失。

　　洪水風(fēng)險(xiǎn)圖可以使人們更直觀地了解和認(rèn)識(shí)到災(zāi)難性洪水發(fā)生后可能的水文后果和災(zāi)害損失概況，及時(shí)做好防御洪水的準(zhǔn)備，以防患于未然。防洪決策人員可以對(duì)于流域重大的洪澇災(zāi)害發(fā)生的原因和可能后果做到胸中有數(shù)，在災(zāi)情即將發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生時(shí)，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(xiǎn)救災(zāi)措施，將洪災(zāi)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(shí)際洪水法

　　實(shí)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(shí)際淹沒實(shí)況，可以作為現(xiàn)在和未來同類洪水重現(xiàn)時(shí)的淹沒狀態(tài)。分析歷史洪水淹沒實(shí)況主要有以下幾種途徑：

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

　?。?）對(duì)于缺乏資料或年代較為久遠(yuǎn)的洪水，可以通過調(diào)查考證的途徑[1]分析洪水發(fā)生時(shí)的淹沒情況。調(diào)查考證的內(nèi)容包括對(duì)沿洪水路徑洪痕調(diào)查，查閱有關(guān)洪澇災(zāi)情的歷史文獻(xiàn)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(yùn)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(duì)洪水地貌分析，可以大致上分析出洪水徑流的強(qiáng)度、范圍和水深，作為分析淹沒實(shí)況的依據(jù)。

　?。?）對(duì)于河流早已改道遠(yuǎn)古時(shí)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(xué)方法估計(jì)古洪水的水位和流量，近似推算古洪水重現(xiàn)時(shí)的淹沒情況。

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

　　2.2 水文學(xué)和水力學(xué)方法

　　水文學(xué)和水力學(xué)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(xué)和水力學(xué)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(xué)和水力學(xué)方法和模型眾多，采用何種方法和模型應(yīng)該針對(duì)流域水文地理特征、工程調(diào)度方式、資料條件以及計(jì)算精度來選擇應(yīng)用。

　?。?）由設(shè)計(jì)暴雨推求設(shè)計(jì)洪峰或設(shè)計(jì)洪水過程線可以采用水文學(xué)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(guān)圖法、蓄滿產(chǎn)流模型、超滲產(chǎn)流模型[5]等。

　?。?）由設(shè)計(jì)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(yàn)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(jìn)一步分析。

　?。?）由設(shè)計(jì)洪水過程線推求水位過程線，常用的水文學(xué)方法包括單位線法、等流時(shí)線法、抵償河長(zhǎng)法、馬斯京根法、調(diào)蓄演算法[3]等。

　　（4）對(duì)于河網(wǎng)匯流或坡面漫流計(jì)算采用水力學(xué)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(jiǎn)化形式等。采用水力學(xué)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(shí)空分布。

　　水文學(xué)和水力學(xué)方法計(jì)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(shè)、調(diào)度方式、邊界條件變化情況下的洪水狀態(tài)，在洪水風(fēng)險(xiǎn)分析中應(yīng)用較為廣泛。

　　3洪災(zāi)損失統(tǒng)計(jì)評(píng)估

　　3.1流域社會(huì)和經(jīng)濟(jì)特征統(tǒng)計(jì)

　　對(duì)流域的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)應(yīng)分門別類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)或估算。各種資料來源應(yīng)盡可能，可以采用當(dāng)年或上年度本地區(qū)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒。在有條件情況下，應(yīng)該直接去當(dāng)?shù)厥占钚潞透敿?xì)的資料，以滿足洪災(zāi)損失估算的要求。需統(tǒng)計(jì)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；

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

　?。?）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(wù)和社會(huì)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(xiǎn)的企業(yè)、居民數(shù)和保險(xiǎn)金額。

　　3.2洪災(zāi)損失評(píng)估

　　一般，洪災(zāi)損失評(píng)估內(nèi)容包括這樣幾個(gè)方面：

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

　?。?）造成的經(jīng)濟(jì)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(jì)，也可以分地區(qū)統(tǒng)計(jì)；?

　?。?）生命線受害統(tǒng)計(jì)。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(shí)間計(jì)；?

　?。?）人員傷亡數(shù)目；

　　（5）環(huán)境污染及疾病傳播情況；?

　　（6）社會(huì)影響。?

　　經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估是災(zāi)情評(píng)估的主要內(nèi)容，但人員傷亡、水源污染、疾病流行、社會(huì)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(píng)估過程中須單列考慮。?

　　洪水災(zāi)害所造成的經(jīng)濟(jì)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(gè)人財(cái)產(chǎn)損失；間接損失指由于洪水期交通、電力中斷，廠房、設(shè)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(xiǎn)、災(zāi)民撤離、疾病防治、災(zāi)后恢復(fù)等費(fèi)用。由于對(duì)間接損失的詳細(xì)分析和精確估計(jì)是很困難的，一般是根據(jù)典型實(shí)例的調(diào)查結(jié)果或經(jīng)驗(yàn)估計(jì)得出間接損失占直接損失的百分?jǐn)?shù)來作為間接洪災(zāi)損失估算的依據(jù)。?

　　對(duì)于不同災(zāi)區(qū)，由于地形地貌、經(jīng)濟(jì)狀況、季節(jié)、淹沒程度、搶救措施的差別，洪災(zāi)損失是不同的。但對(duì)于確定地區(qū)，洪災(zāi)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(zāi)損失與淹沒水深、淹沒歷時(shí)之間的相關(guān)系，則災(zāi)情損失評(píng)估結(jié)果更為方便和可靠。

　　4 洪水風(fēng)險(xiǎn)圖繪制

　　針對(duì)某一風(fēng)險(xiǎn)的洪水，根據(jù)分析和計(jì)算洪水淹沒的范圍、深度及相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)損失，按一定的規(guī)格描繪和標(biāo)明在流域地形圖上，便得出洪水風(fēng)險(xiǎn)圖。

　　洪水風(fēng)險(xiǎn)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(shí)，要考慮洪水的可能路徑，結(jié)合地形情況，由比較熟悉當(dāng)?shù)氐匦吻矣薪?jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員繪制，最好在實(shí)地查勘后進(jìn)行。對(duì)可能淹沒區(qū)域，應(yīng)設(shè)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(fēng)險(xiǎn)圖上應(yīng)標(biāo)注重要部門和單位，如政府機(jī)關(guān)、大型廠礦企業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院、金融機(jī)構(gòu)、居民區(qū)、村鎮(zhèn)，以及重要設(shè)施，水利工程，交通樞紐，通訊線路等。另外，圖上應(yīng)明確標(biāo)明緊急情況下人員轉(zhuǎn)移、疏散的路線及地點(diǎn)。圖的下方有專門說明框，簡(jiǎn)要說明洪水風(fēng)險(xiǎn)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(shí)、流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)主要特征值、淹沒區(qū)經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估結(jié)果等。另外還需說明風(fēng)險(xiǎn)圖上各種標(biāo)記、代號(hào)的含義。

　　洪水風(fēng)險(xiǎn)圖繪制完成后，應(yīng)出具一份編制說明，內(nèi)容主要包括：

　　（1）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(zāi)害特點(diǎn)及后果；

　　（2）流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征統(tǒng)計(jì)；

　　（3）分區(qū)域闡述風(fēng)險(xiǎn)圖上洪水災(zāi)害的特點(diǎn)和性質(zhì)，災(zāi)害后果和經(jīng)濟(jì)損失；

　　（4）洪水風(fēng)險(xiǎn)圖的制作依據(jù)、方法和存在問題；

　?。?）洪水風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生時(shí)的應(yīng)急措施；

　?。?）洪水風(fēng)險(xiǎn)圖的應(yīng)用范疇；

　?。?）其它說明事項(xiàng)。?

　　5 結(jié)語

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

　　本文簡(jiǎn)要論述和分析了適合于流域洪水風(fēng)險(xiǎn)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(zāi)損失統(tǒng)計(jì)評(píng)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(diǎn)是希望有助于流域洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制工作的深入開展。今后將在洪水風(fēng)險(xiǎn)分析領(lǐng)域作進(jìn)一步的研究工作。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[2] 孫桂華等編譯．洪水風(fēng)險(xiǎn)分析制圖實(shí)用手冊(cè)．北京：水利電力出版社．1992．

　　[3] 莊一翎，林三益．水文預(yù)報(bào)．北京：水利電力出版社．1992．

　　[4] 汪德罐．計(jì)算水力學(xué)．南京：河海大學(xué)出版社．1989．

　　[5] 趙人俊．流域水文模擬．北京：水利電力出版社．1984．