水利工程防洪减灾效益分析与应用

杜　伟　张　莉　郑灿强

水利工程防洪减灾效益分析与应用

杜伟张莉郑灿强

2016年入汛以来，由于受超强厄尔尼诺等极端天气影响，我国南方地区出现多次强降雨过程，上百条河流发生超警戒水位洪水，部分地区遭受较重洪涝灾害，国民经济损失非常严重。如何科学合理准确地计算水利工程防洪减灾效益，并应用到防洪减灾管理中，是一门值得研究的课题。

一、水利工程防洪减灾的重要性

《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》指出，水是生命之源、生产之要、生态之基。兴水利、除水害，事关人类生存、经济发展、社会进步，历来是治国安邦的大事。促进经济长期平稳较快发展和社会和谐稳定，夺取全面建设小康社会新胜利，必须下决心加快水利发展，切实增强水利支撑保障能力，实现水资源可持续利用。近年来我国频繁发生的严重水旱灾害，造成重大生命财产损失，暴露出水利基础设施十分薄弱，必须大力加强水利建设。

水利工程失事后带来的损失主要有农业、林业、牧业、渔业、工业、商业及旅游业等，另外还影响通信、电力及交通等基础设施的安全及正常运行，一旦失事将直接影响人民群众的生命财产和工矿企业正常的生产生活，影响的范围是广大的，带来的损失是巨大的，所以也引起了国家、社会和人民群众的广泛关注和重视。

二、水利工程防洪减灾效益分析

1.洪灾淹没面积的计算

洪灾是因上游洪水流经下游平原区时，洪水超过河道下泄能力而引发的水灾。在确定工程现状防洪标准及引起洪灾的上游来水标准后，可按以下步骤计算：（1）决口位置的确定。根据河道不同频率洪水，自上而下，按河道地理位置、地形及防洪能力确定是否决口及决口的先后秩序。（2）决口起止流量的计算。包括决口时的起始流量及消退时的流量。河道来水流量如超过行洪能力，则超标准洪水流量减去河道下游安全下泄流量即为决口起始流量，止点流量即为河道的平槽泄量。（3）超标准洪水总量的计算。超出部分的量即为造成洪灾的水量。此水量可从洪水过程线上采取近似的方法切割出来，起点为行洪能力，止点为河道的平槽泄量。（4）计算洪灾淹没面积及淹没深度。利用计算的超标准洪水总量，根据工程地形图和决口处的地形及高程，合理确定洪灾淹没面积及淹没深度。

2.涝灾淹没面积的计算

涝灾是指因当地暴雨所产生的径流排水不畅，或因下游河道洪水顶托，不能及时外排而形成的水灾。分平原区和山丘区两种地形计算，河流坡度或地面坡度小于0.001的按平原区计算，大于0.001的按山丘区计算。（1）确定工程除涝设计标准。包括暴雨出现的频率，排涝历时，作物允许淹没水深等指标。一般情况下采用5～10年一遇。（2）计算形成涝灾的降雨径流关系。（3）计算各时段的洪峰流量。（4）计算本流域的洪峰流量。（5）确定涝灾淹没面积。利用超过工程现状除涝标准的洪峰流量即为可能形成涝灾的洪峰流量，径流过程线计算洪水总量进行洪水还原，再结合作物排涝历时，作物允许淹没水深及允许淹没时间，确定涝灾淹没面积。

3.防洪减灾效益计算与分析

水利建设项目的防洪效益应按该项目可减免的洪灾损失计算，以多年平均效益和特大洪水年效益表示。洪灾损失主要可分为以下五类：一是人员伤亡损失；二是城乡房屋、设施和物资损坏造成的损失；三是工矿停产，商业停业，交通、电力、通信中断等造成的损失；四是农、林、牧、副、渔各业减产造成的损失；五是防汛、抢险、救灾等费用支出。各类防护对象受洪灾后的损失，应根据洪水淹没深度、淹没历时，结合各地区的具体情况分析计算。

（1）多年平均防洪效益的计算

应按该项目可减免的洪灾损失和可增加的土地开发利用价值计算，以多年平均效益和特大洪水年效益表示。采用系列法计算多年平均防洪效益时，所用的系列应具有较好的代表性，如缺少大洪水年应进行适当处理。

（2）多年平均除涝效益计算

应按该项目可减免的涝灾损失计算，以多年平均效益和特大涝水年效益表示。采用频率法计算多年平均治涝效益时，可根据涝区特点和资料情况，选用涝灾频率法或内涝积水量法或雨量涝灾相关法。

（3）利用频率法计算多年平均效益

表1　多年平均效益计算表

表2　防洪减灾响应救助规模计算表

根据多个水利工程效益计算结果对比，认为水利工程多年平均防洪效益计算采用系列法需要较多的资料，所用的准确性和系统性均要求较高，如达不到要求，对计算结果的科学性和准确性影响较大，利用不当，工作量大且不准确。采用多年平均除涝效益计算的频率法，则可避免这种情况的发生，且有效提高工作效率和准确度。计算方法及结果见表1。

（4）应用效果分析

利用频率法计算多年平均效益计算，结合工程实际及历史资料调查，可以看出计算结果相关不大，且更能与实际情况相符。经在多个治淮工程，如山东省南四湖湖西大堤加固工程、湖内工程、泗河中游治理工程及平原洼地治理工程等工程的应用，均得到良好效果，并获得专家的一致认可。

三、水利工程防洪减灾效益的应用

以某条中小型河道为例，根据工程项目区防洪减灾多年平均效益计算成果，结合工程区域内实际情况，制定防洪减灾救助规模计算表（如表2）。从表中可以看出，将降雨、防洪除涝发生频率、淹没面积、工程效益及灾情发生后工程的救助规模和投资均联系在一起，具有较好的相关性。具有以下优点：

（1）将前期的工作成果用于后期工程管理及灾后救助体系中，有利于行业主管部门在工程管理及救助中发现问题、分析原因，并将解决问题的措施尽快利用到今后的工程建设。

（2）在灾后救助体系及工程管理中，将实际救助的面积、规模、项目、数量等各项指标反馈到行业主管部门或工程咨询机构，有利于进一步修正前期的计算成果，为将来工程建设及管理提供科学、合理、准确的参考数据和管理模式。

（3）形成降雨～灾情～救助曲线，可以进行区域内管理和区域外管理，使防洪减灾体系建设更具精确性和扩展性

（作者单位：济宁市水利科技推广培训中心272000济宁市梁济运河管理处272000济宁市水利勘测设计院272000）