欧洲洪水风险图编制经验的启迪

张大伟，程晓陶，权 锦

（中国水利水电科学研究院，北京 100038）

欧洲洪水风险图编制经验的启迪

张大伟，程晓陶，权 锦

（中国水利水电科学研究院，北京 100038）

从洪水风险图发展历程看，欧洲与我国比较相似，洪水风险图的起步时间比较接近，目前也都处在一个大的发展阶段。本文从洪水风险图的发展背景、洪水风险图的种类、洪水分析计算方法、洪水风险图的制作单位和运用方式等多个方面阐述了欧洲的主要做法，对比了与我国洪水风险图编制工作的异同。为进一步适应我国洪水风险管理工作的需要，建议我国尽早开展洪水危险等级划分标准的研究以及包含风险信息的洪水风险图绘制工作，规范参与洪水风险图绘制的洪水分析计算工具，进一步明确洪水风险图的角色和使用方法等问题。

洪水分析；危险图；风险图；中国；欧洲

1 研究背景

我国洪水风险图编制工作最早出现于20世纪80年代中期，主要是从科研角度探索洪水风险图的理念与编制方法，提出洪水风险图是“各种标示某一区域内可能发生的洪水灾害危险性大小的地图”，认为洪水风险图是与洪水发生的重现期相关联的，如“20年一遇的洪水风险图或百年一遇的洪水风险图”，指出编制洪水风险图可采用3种方法——历史洪水灾害调查、模型试验与数值模拟，而洪水风险的等级，依据洪水达到时间、流速、淹没水深与淹没历时的综合分析，可划分为危险区、重灾区、轻灾区与安全区［1］。1997年初国家防汛抗旱总指挥部办公室正式要求全国组织绘制洪水风险图，随后又以补充文件的形式，明确提出我国洪水风险图的编制将分三步走，第一步是根据历史洪水的资料与已有研究成果，勾画洪水影响范围，并以表的形式说明受淹范围中人口、资产的分布情况；第二步是根据具体对象的特点，采用分析计算的方法，确定区域洪水风险的分布特性，为制定防洪规划与防汛预案服务；第三步是与实时雨情、水情和工情的监测预报系统相结合，进一步为防汛调度指挥与灾情评估等业务服务。在此基础上，同年9月制定了《洪水风险图制作纲要》（试行），以指导全国洪水风险图的绘制工作，根据防汛管理体制与现有条件，针对制定防洪预案、指挥防汛抢险、组织避难救援和进行灾情评估的需求，分城镇、蓄滞洪区、流域和溃坝等4种情况考虑了有关风险图的绘制方法［2］。1998年洪水后，我国的防洪策略出现了重大转变，风险图绘制工作得到了进一步推动［3］。2004年正式启动了《洪水风险图编制导则》（简称《导则》）的编写工作，2005年《导则》下发试行的同时，在全国七大江河流域安排了36个不同类型的洪水风险图编制试点［4］。在前期工作基础上，2007年正式启动了“全国洪水风险图编制项目（一期）”试点工作，2010年《洪水风险图编制导则》（SL 483-2010）作为行业标准正式出版。2011年又继续启动了“全国洪水风险图编制项目（二期）”的试点工作。截止到2013年底，风险图（二期）试点工作已基本结束，同时《洪水风险图编制技术细则（试行）》（简称《细则》）下发，以指导在全国范围内全面开展洪水风险图的编制工作。

在欧洲，洪水也是最严重的自然灾害之一，从1986—2006年间，河道洪水灾害造成了约1000亿欧元的损失［5］。20世纪90年代后期，伴随着几场大洪水的发生，欧洲开始了较大规模的洪水风险图绘制活动［6］。最近10～20年间，欧洲的洪水风险图项目逐渐增多［7］。近些年，由于气候条件的变化，洪水的发生频率和规模都有增加的趋势［8］。为了适应从传统的抗御洪水向洪水风险管理的转变（to shift from flood control towards flood risk management），欧盟在2007年10月23日颁布了一个新的技术指令（2007/60/EC），该指令要求欧盟各成员国2016年前建立洪水风险分析和管理框架，在2014年以前，其成员国需要绘制完成洪水危险图和风险图，这是未来进行洪水风险管理的基础。

从背景上看，我国的洪水风险图绘制工作与欧洲的洪水风险图绘制工作发展历程比较相似，起步时间比较接近，目前，都在经历一个大的蓬勃发展期。因此，分析欧洲洪水风险图的编制经验对于更好地推进我国的洪水风险图编制工作是有益的。

2 洪水风险图种类

欧洲的洪水风险图绘制基于风险评估的理论框架，分为洪水危险图（flood hazard map）和洪水风险图（flood risk map）。一般来讲洪水危险图是绘制洪水风险图的必经步骤，后者是在前者基础上叠加可能受损的承灾体分布及其脆弱性的评估信息得出的。洪水危险图包括洪水要素图和危险等级划分图，可用于识别单一场次洪水危险性时空分布的变化过程，或以区域为对象基于不同规模洪水的综合评估进行洪水危险等级划分。洪水要素包括相应不同规模等级（重现期）洪水的淹没范围、水深分布、流速分布、洪水到达时间和淹没持续时间等。危险等级划分图是对洪水危险性进行分级，需要确定危险性评估的指标及其分级的阈值。评估指标一般考虑洪水重现期和洪水本身的水力学要素（水深、流速等），欧盟各国一般有各自采用的洪水危险性划分标准。我国当前正在编制的洪水风险图多属于洪水危险图（flood hazard map）的范畴，在国家层面上尚无明确的洪水危险性等级划分标准。

2.1 洪水要素图在我国的洪水风险图绘制工作中，绘制较多的是洪水要素图（如淹没范围、淹没水深、流速等），而洪水危险等级划分图和完整意义上的洪水风险图绘制较少。欧盟技术指令（2007/60/ EC）明确要求其成员国需绘制洪水淹没范围图，根据这一指令要求，绝大多数欧盟成员国绘制了洪水淹没范围图［7］。其它水力要素如水深（水位）、流速、洪水持续时间、洪水波到达时间以及水位变化率和水流拖曳力等在特定的情形下也会成为非常重要的因素，需绘制对应类型的洪水图。如在奥地利和卢森堡因为山地多、比降大，绘制了水流流速图；匈牙利和荷兰在地势低平的围垦区内绘制了洪水演进过程图，以识别洪水前沿到达的时间；在佛兰德斯地区（西欧一地名，包含比利时、法国和荷兰部分领土），绘制了水位变化率图，可以展示水位上涨的快慢［7］；奥地利还绘制了水流拖曳力的分布图［9］。

图1是我国绘制的某水库溃坝洪水淹没水深分布图［10］。图2为荷兰某地由于海水入侵形成的洪水水深分布图［9］。从两幅图的比较可以看出，我国和欧洲的洪水要素图所含的内容比较相近，一般都包括指北针、制图说明、图例、比例尺等基本信息，只是我国的这类洪水要素图上，一般都还配有淹没区的社会经济信息的统计表。在欧洲，社会经济信息会作为洪水风险图分析的基本资料，体现在洪水风险图中，故而在洪水要素图中一般不体现这类信息。另外，在我国，转移避险路径等信息一般也标在这类洪水要素图中，而在欧洲较少绘制这种带有转移避险路径信息的洪水要素图，仅有荷兰等极少数国家进行了这方面洪水要素图的绘制［11］。

需要注意的是欧洲在洪水图成图方面并没有统一的技术要求，虽然EXCIMAP（欧洲洪水风险图交流圈）曾推出过一本洪水图制作的手册［12］，但是该手册并没有强制约束力，所以各个国家绘制的同类型的洪水风险图在风格和形式上可能会有所差异。即使是同一个国家，中央政府和地方政府绘制的洪水图风格和形式也会有所不同，为了保证绘图的一致性，有些国家出台了相关的国家标准和技术纲领，如瑞士和芬兰［7］。

2.2 危险等级划分图洪水危险等级划分图展示的是多个洪水要素（如重现期、水深、流速等）综合评估的结果。其中一种确定洪水危险等级的方法是计算洪水危险参数，该方法由英国环境署和HR Wallingford公司提出，洪水危险参数的计算公式如下：

图1 中国某水库溃坝淹没水深

图2 荷兰某地海水入侵洪水淹没水深

式中：HR为洪水危险参数；d为淹没水深；v为流速；DF为泥石流因素，通常取0、0.5和1.0，取决于可能引起的泥石流的危险状况。根据该指标，可对洪水危险等级进行划分。

还有一些欧洲国家（如比利时、瑞士等）采用洪水重现期与洪水强度（水深或流速表示）结合在一起的方式来划分危险等级，据此进行受洪水影响区域的危险性区划。瑞士采用的洪水危险等级划分标准如图3和表1所示［9，11］。无色区域表示在建筑物内外都有危险，在此类区域内禁止新的开发；深色区域是主要的开发区域，在该类区域内可通过适当的措施降低洪水危害；浅色区域是主要的预警区域，需要明确告知在该区域生活的公众存在的洪水危害，此类区域不允许建设学校和医院等人员集中场所［11］。

图3 瑞士洪水危险等级划分标准

表1 洪水强度等级划分（瑞士）

我国此类型的洪水危险等级划分图绘制相对较少，在文献［13-14］中，主要以洪水重现期作为划分危险等级的依据。当前，我国还没有关于洪水危险等级划分的统一标准。

2.3 洪水风险图关于风险的定义，学术界的看法并不一致。目前主流的观点认为风险是损失的可能性，取决于3个要素：危险性（hazard）、暴露性（exposure）和脆弱性（vulnerability）［15］。

欧盟的技术指令（2007/60/EC）要求欧盟成员国绘制洪水风险图。一般而言，洪水对房屋、厂房、耕地等的破坏相对比较容易评估，可是对文化的破坏，生态的破坏以及间接的破坏（如洪水造成的经营中断）等依然比较难评估。因此，绘制定量的洪水风险图非常困难，绘制较少。定性的洪水风险图则较为常见，如法国、瑞士、西班牙和意大利等国家均绘制了定性洪水风险图［7］。图4为定性洪水风险图和定量洪水风险图的示意图［7］。欧盟技术指令（2007/60/EC）并没有要求其成员国一定要绘制定量洪水风险图，只是要求在洪水风险图中提供承灾体易损性的信息，如可能受影响的居民数和可能受影响地区的经济状况等信息，所以有些欧洲国家直接绘制了承灾体易损性的图，如英国、意大利和罗马尼亚等国家［7］。

我国此种类型的洪水风险图绘制较少，仅在不多的文献中出现［16］，也是以简单的定性洪水风险图为主，定量的洪水风险图在我国还未见报道。

图4 欧洲洪水风险图示例

3 洪水分析

3.1 设计情景在《导则》中规定我国的洪水风险图宜按照10年、20年、50年和100年一遇及历史最大洪水，或典型场次洪水编制，必要时可编制不同水情的洪水风险图。《细则》中对该问题又做了补充规定，河道洪水量级一般选取5年、10年、20年、50年、100年和200年一遇；风暴潮量级一般选取10年、20年、50年、100年、200年和500年一遇；城区暴雨内涝参照城建部门的标准，一般选取1年、2年、3年、5年和10年一遇等。

欧洲洪水风险图绘制并未规定具体的重现期年限，而是规定了3种洪水级别。根据欧盟的技术指令（2007/60/EC），其成员国在绘制洪水风险图时，需考虑3种概率的洪水事件，分别是小概率洪水事件（极端事件）、中等概率洪水事件和高概率洪水事件。一般来讲，中等概率洪水事件重现期大于100年，高概率洪水事件的重现期一般为10年。

值得说明的是，我国和欧洲在洪水风险图绘制时制定的洪水场景基本都是设计洪水情景，都没有考虑气候变化对未来洪水风险带来的影响。

3.2 洪水分析方法我国洪水风险图绘制所采用的洪水分析方法和欧洲基本一致，一类为实际水灾法，另一类是水文、水动力模型计算方法。实际水灾法是根据历史洪水灾害数据还原当时的洪水淹没情况。在我国，实际水灾法一般用来绘制历史洪水的淹没范围；在欧洲，除了绘制历史洪水淹没范围图外，也有国家将历史上曾经发生大洪水的地方点绘出来，绘制点状的历史洪水分布图，如爱尔兰。

欧洲在进行洪水分析计算时，一般是选用成熟的商业软件，较常用到的降雨径流模型有HBV、LISFLOOD、TOPKAPI和HEC-HMS等，水动力模型则包括MIKE11、TELEMAC、HEC-RAS和FLO-2D等。这些商业软件已经过了大量的实践检验，其适用性能也得到了业界的认可。与欧洲相比，我国的洪水风险图绘制单位较多采用自主研发的计算模型和软件，这些模型和软件一般都没有经过第三方的检验和测评，水平高低不一。如何规范洪水风险图绘制中用到的洪水分析模型和软件是洪水风险图管理部门亟需考虑的一个问题。文献［17］中也表达了类似的观点。

除洪水分析计算工具外，基础地理数据的精度对计算结果和成图效果的影响也非常大。针对不同的洪水类型和风险图绘制对象，基础地理数据的精度和比例尺也要与其相匹配。欧洲在这方面的规定非常细致，基础地理数据能满足绘图要求。而我国基础地理数据的质量不高［17］，虽然在《细则》中对绘制各种类型洪水风险图时的电子地图的比例尺也做了一定的要求，但是具体实践中还有一些困难。

4 洪水风险图的制作单位及应用

欧洲洪水风险图是由政府部门、保险业和国际河流流域管理机构（莱茵河、易北河和多瑙河管理机构）绘制。政府部门绘制洪水风险图的目的是用于应急方案、空间规划和风险意识普及等。用于空间规划时，主要起参考指导作用，一般不具备强制性，但是也有国家（如法国、波兰和德国等），限制和禁止在洪水易淹没区的开发。除了用于指导空间规划外，洪水风险图也被用来提高公众的防洪意识。已有十多个欧洲国家的洪水风险图可以在线查看，是对公众完全公开的，这些图可以提醒公众为洪水做好准备。保险公司也会绘制一部分风险图，主要是绘制淹没范围图，用于确定客户的可保险性、区分保费或者评价长期的财务清偿能力。保险公司绘制的洪水风险图一般是保密的，不对外公开。另外，国际河流委员会也参与绘制一部分洪水风险图，主要的国际河流委员会有ICPR（莱茵河管理部门）、IKSE（易北河管理部门）、IKSO（奥德河管理部门）和ICPDR（多瑙河管理部门）等。

我国洪水风险图的绘制是由国家防汛抗旱总指挥部办公室统一组织，由各流域管理机构和各地水行政主管部门组织绘制。《导则》中规定，我国的洪水风险图期望能用于土地利用规划、防洪减灾和洪水保险等。但是从目前情况看，我国已绘制的洪水风险图如何在实践中发挥其应有的作用还是一个值得探索的问题。

5 结语

本文从洪水风险图的绘制背景、洪水风险图的用途与类别、洪水分析计算方法、洪水风险图的制作单位和运用方式等多个方面详细论述了我国洪水风险图与欧洲洪水风险图的异同。笔者认为在以下几个方面，欧洲的洪水风险图绘制经验值得我们借鉴。

（1）洪水危险等级划分标准的制定以及包含风险信息的洪水风险图的绘制：我国目前绘制的洪水风险图，多是以洪水要素图为主，随着社会经济的快速发展和洪水风险管理需求的加强，洪水危险等级划分图和洪水风险图（包含洪水风险信息）绘制的需求会逐渐加强。因此，尽早开展洪水危险性等级的划分标准以及定性、定量洪水风险图绘制的研究工作是必要的。

（2）洪水分析软件测评、认证机制：洪水分析计算的精度直接影响了风险图的精确程度。建议由洪水风险图管理部门成立相应的测评机构，对参加洪水风险图绘制的洪水分析软件进行测评，满足测评要求的软件方可参加洪水风险图的绘制工作。如何具体开展这项工作还需统一筹划，目前，洪水风险图管理部门已考虑这一问题，对一些洪水分析软件进行了测试和评审，制成了软件名录供风险图绘制单位选择使用，但该举措并不具备强制性。

（3）洪水风险图的角色和使用方法：可以预见，随着我国正式启动全国范围内的洪水风险图的绘制工作，将会制成大批的洪水风险图，这些图制成后，如何使用，由谁使用，是否在线公开，用于土地规划时是否有强制约束力，是否需要立法确定洪水风险图的法律地位等一系列问题亟待回答。

我国的洪水风险图绘制工作已经在全国范围内正式开展。笔者希望通过介绍欧洲洪水风险图的绘制和使用方法，给我们的工作提供一些有价值的参考信息，以使得绘制完成的洪水风险图能够更好地适应我国洪水风险管理工作的需要。

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Enlightenment of flood risk mapping in Europe

ZHANG Da-wei，CHENG Xiao-tao，QUAN Jin
（China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100038，China）

The development processes of flood risk mapping in China and in Europe are quite similar，al⁃most starting at the same time and currently at the stage of rapid development.In this paper，the similari⁃ties and differences of the flood risk mapping between China and Europe are compared from several as⁃pects，such as flood risk mapping backgrounds，flood risk map types，flood analysis and calculation meth⁃ods，flood risk map production units and usage.To further adapt the requirement of flood risk manage⁃ment，it is recommended that the following work be carried out as soon as possible，（1） the research work of flood hazard classification criteria and the flood risk mapping including risk information，（2）speci⁃fying flood analysis and calculation tools involved in flood risk mapping，（3）further clarifying the role of flood risk maps and the use of methods.

flood analysis；hazard map；risk map；China；Europe

TV122

A

10.13244/j.cnki.jiwhr.2014.03.007

1672-3031（2014）03-0264-06

（责任编辑：王成丽）

2013-01-13

国家科技支撑计划项目（2012BAK10B04）；中国水科院科研专项“洪水风险管理的法律法规支持研究”

张大伟（1980-），男，山东滕州人，高级工程师，博士，主要从事洪水风险分析计算研究。E-mail：zhangdw@iwhr.com