黄河下游滩区洪水风险图编制与应用

谢志刚，王 明，曾 贺

（黄河水利委员会黄河水利科学研究院，450003，郑州）

黄河下游滩区洪水风险图编制与应用

谢志刚，王 明，曾 贺

（黄河水利委员会黄河水利科学研究院，450003，郑州）

黄河下游滩区既是黄河河道的重要组成部分，又是滩区群众赖以生存的场所，历史上洪水灾害频繁。依据《全国重点地区洪水风险图编制项目实施方案（2013—2015）》和《黄河流域洪水风险图编制项目实施方案》，黄河水利委员会组织开展了黄河下游滩区洪水风险图编制项目，对下游7个量级的洪水开展洪水分析，编制洪水风险图，编制成果在防洪预案编制、洪水调度决策和滩区避洪转移等方面得到了应用。

洪水风险图；黄河下游滩区；编制；应用

一、黄河下游滩区概况

黄河下游河道两岸堤防之间，分布有大小不等的100多个自然滩，按面积划分，单个滩区面积大于100 km2的6个，50～100 km2的9个，30～50 km2的12个，30 km2以下的有90多个。滩地大部分位于陶城铺以上河段，面积约占下游滩区面积的78%以上。滩区的主要地物、地貌有河道整治工程、生产堤、村庄、避水设施、渠道、道路及洪水过后形成的串沟、洼地、堤河等。滩区有显著的滞洪削峰、容滞泥沙的作用。由于历史原因，滩内居住着大量群众，涉及河南、山东两省15个市45个县区。目前滩区人口近190万人，区域人口和经济组成以农村人口和农业生产为主，基本不存在工商企业，少有等级公路。历史上，由于面积广大、涉及人口众多，滩区洪水灾害频繁，滩区防洪一直是黄河下游防洪的重要组成部分。

依据《全国重点地区洪水风险图编制项目实施方案（2013—2015年）》和《黄河流域洪水风险图编制项目实施方案》，黄河水利委员会组织开展了黄河下游滩区洪水风险图编制项目，编制黄河下游滩区洪水风险基本图和避洪转移专题图。

二、洪水风险分析

黄河下游滩区洪水来源分黄河干流和汇入下游河道的沁河、伊洛河、大汶河等支流两部分，以干流洪水为主。干流洪水以中游来水为主，主要来自中游河口镇至龙门区间、龙门至三门峡区间和三门峡至花园口区间3个地区。以三门峡以上来水为主的洪水称“上大洪水”，以三花间来水为主的洪水称“下大洪水”，由龙三间和三花间共同形成的（洪峰约各占50%）称“上下较大型”洪水。2000年小浪底水库投入运用后，黄河洪水得到有效控制。但小浪底至花园口区间尚有2.7万 km2的无水库工程控制区，由于这一区域紧靠下游滩区，洪水预见期很短，对下游威胁仍非常严重。花园口以下河道为地上河，其间有天然文岩渠、金堤河和汶河汇入，洪水来水量不大，对黄河洪水影响不大。根据实测及历史洪水资料分析，黄河上游大洪水和黄河中游大洪水不遭遇。黄河中游的 “上大洪水”和“下大洪水”也不同时遭遇。花园口以上的大洪水与下游金堤河、大汶河的大洪水也不遭遇。

依据洪水风险图编制技术要求和滩区防汛实际需要，按照黄河下游防御洪水方案，以“下大洪水”和“上下较大洪水”为主，结合下游常遇洪水，在三门峡、小浪底、故县、陆浑 4个水库联合调度条件下，设定7种方案用于洪水风险分析，见表1。

2.模型构建

（1）模型选取

模型的选取和构建对分析结果起着至关重要的作用。黄河下游滩区洪水风险分析的难点突出表现在3个方面：首先是河床善冲、善淤，主槽变化频繁，河道平面形状上宽下窄，河道排洪能力上大下小，边界条件复杂；其次是洪水出槽后的进滩位置与生产堤关系密切，进而对计算结果影响较大；最后是区域面积大，地物复杂，地形处理难度大，模型计算时间长。

根据黄河流域洪水风险图编制试点工作取得的经验，洪水分析方法采用水力学方法，模型选取黄河水利科学研究院开发的“黄河数学模拟系统（YRNMS）”。该系统采用平面二维水流—泥沙数学模型，能较好地模拟不同水沙条件下的平面水沙演进过程，表现整个计算区域的流速场和水深平面分布特征。

（2）技术问题的处理

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按宽河段、窄河段和河口段的划分原则将黄河下游滩区分为3个部分构建模型，即白鹤至孙口、孙口至利津和利津至汊3。边界条件依据各河段的洪水特点，采用相应洪水流量过程和水位流量关系。白鹤至孙口河段进口条件在方案1和方案2中，不考虑武陟站的支流汇入。孙口至利津河段在方案6和方案7中采用东平湖滞洪区分洪后的流量过程作为进口条件。利津至汊3河段以黄河水利科学研究院研发的黄河口数学模型计算得到汊3断面的水位流量关系作为出口边界条件。

为兼顾模型计算精度和效率，网格剖分依据河段特点采用了不同的形式。白鹤至孙口河段主槽采用四边形网格，滩地采用三角形网格，孙口至利津河段和利津至汊3河段均采用三角形网格，整个计算区域网格单元总数为33万个。

河道主槽地形利用369个实测大断面内插生成。滩地地形采用1∶1万地形图数据生成，并对生产堤、控导工程、贯孟堤、幸福渠堤、长平干渠、南水北调地面工程等进行概化处理。针对生产堤对洪水影响的问题，根据生产堤溃口形成的原因不同，分冲决模式和漫决模式制定了溃口判别条件、溃口宽度和深度。

表1 洪水风险分析方案

表2 下游各主要水文站主洪峰到达时间统计

表3 22 000m3/s设计洪水与“58·7”实测洪水传播过程比较

3.计算结果及分析

表2统计了各方案洪水主洪峰的洪峰流量和洪峰到达时间。方案7设计洪水计算洪峰值在花园口、夹河滩、高村站与“58·7”大洪水实测洪峰值相当，孙口站计算洪峰流量比“58·7”实测流量大1 652m3/s。洪水传播时间方面，花园口至夹河滩河段和夹河滩至高村河段，计算洪水传播时间较“58·7”实测值要长，高村至孙口河段计算洪水传播时间较“58·7”实测值要短，如表3所示。存在以上差异的原因主要有两个方面：一是1958年和2011年的河道地形有较大差异，1958年时滩地尚未修建生产堤，且主槽较宽；二是洪水过程本身存在差异，方案7设计洪水的洪峰持续时间较“58·7”洪水要长，整体水量偏大。

表4 各方案淹没实物量统计

表5 淹没损失分析结果

三、洪水影响分析

1.洪水影响指标选取

滩区区域经济发展缓慢，主要为农业生产，工商业极少；道路交通设施少且等级低，高速公路和铁路以高架方式跨越滩区，受洪水影响小，洪灾损失主要为农业损失和少量的工商业损失。根据调查，黄河下游滩区家庭农业生产机械、役畜以及家庭主要耐用消费品每百户拥有量较少，在洪水来临前大部分能够向滩外安全区域进行转移。可淹没损失主要是耕地和房屋。所以在分析和估算中，具体选用了居民房屋损失、农业损失、工业资产损失、工业产值损失、商贸业资产损失、商贸业主营收入损失、受影响GDP和受影响人口等损失指标。

2.损失评估方法及成果

损失评估采用中国水利水电科学研究院开发的洪灾损失评估系统。滩内村庄普遍建有房台、村台，在长时间和水深较大情况下，抗水能力较差，加之房屋建设标准较低，一旦受淹，其房屋将遭受较大损失。黄河下游洪水主要发生于七、八月份，由洪水分析结果可知，滩区内淹没历时较长，这种情况下农作物被长期浸泡，其生长将受到严重影响。洪水不仅造成当季秋粮的减产甚至绝收，滞留的漫滩洪水还会影响到下一季农作物的种植，形成“当季绝收，下季无种”情况。为了准确反映滩区洪水损失，在损失率确定中主要参考了黄委以往研究成果，综合分析确定洪灾损失率。洪水损失计算结果见表4、表5。

四、避洪转移分析与风险图绘制

根据黄河下游滩区防汛需要，选定了除方案1（该量级洪水无漫滩）外的6个方案，以滩为单位开展避洪转移分析。在现场调查的基础上，按照“预案为主，分块编制，距离最近，减少交叉”原则，以村为单元，确定转移线路，编制避洪转移方案，以典型滩区为例分析了方案的合理性。成果征求了河南、山东两省涉滩的42个县级黄河河务局意见，保证了成果的可靠性和实用性。

根据黄河下游河道走向及滩区形态特点，使用“风险图绘制系统”并结合Arcmap软件，分幅绘制了洪水风险图图集。由于洪水方案较多，在绘制淹没范围图时，已有配色标准不能满足使用需求，在原有配色基础上进行了扩充。

五、成果应用

目前黄河下游滩区洪水风险图编制成果主要在以下4个方面开展了应用。

1.完善优化防洪预案

编制成果完善了滩区社会经济、防洪工程等基础数据，打造了统一的数据平台，展示了丰富的洪水风险图示信息。黄河下游基层河务局依据最大淹没水深图、洪水到达历时图、避洪转移图等成果，对沁河下游防洪预案、黄河下游滩区防洪预案进行了完善和优化，并在互联网可视化防洪预案中展示了洪水风险图。

2.服务迁安预警平台建设，提高公众风险意识

为全面落实滩区迁安责任，提高滩区群众水患意识，推动防洪减灾社会化。黄委组织研发了黄河下游滩区迁安预警平台。该平台应用洪水风险图编制成果，按照行政区划植入滩区避洪迁安转移图270张；录入滩区迁出、安置村的县、乡、村三级行政责任人和包村干部的联系方式；提供了下游滩区全部受淹村庄的起始洪水量级、迁安转移图；整合了降雨预报、降水实况、河道水情、洪水风险、淹没统计、迁安预案等避洪转移信息。

此系统以微信为基础支撑，面向普通群众进行推广，可容纳10万个用户，具有使用简便、信息传送快捷、覆盖范围广等特点。通过该平台，滩区县、乡、村各级防汛责任人和群众能够第一时间了解黄河雨水情、防汛动态，掌握发生不同量级洪水时的洪水水深、转移人口、转移路线和安置地点等有关信息，为提升滩区避洪迁安救护管理水平、增强滩区群众的洪水风险意识和避洪迁安保障能力创造了更好条件。

3.优化模型，辅助洪水调度决策

编制成果为防汛部门提供了各量级洪水洪峰沿程变化、淹没范围、滩区淹没面积、淹没耕地面积、淹没人口数量、滩区洪灾损失等多个指标数据，为下游洪水调度提供了参考依据。

根据下游滩区防汛需求，进一步对已构建的洪水风险分析模型进行了优化。目前优化后的白鹤至孙口河段模型初步具备了实时计算的能力，能够利用水文部门提供的预报洪水成果，在3小时以内完成洪水风险分析计算和成果展示。为防汛部门进行下游防洪决策提供了强有力的技术手段。

六、结语

黄河下游滩区洪水风险图编制工作根据滩区洪水类型、河道演变特点，开展了洪水分析；基于最新的社会经济数据，进行了洪水影响和洪水损失估算，分滩区开展了避洪转移分析，制定避洪方案；绘制了不同量级和类型的洪水风险图。编制成果在防洪预案编制、洪水调度决策和滩区避洪转移等方面得到了应用，为黄河下游滩区防洪提供了可靠的技术支撑，推进了洪水风险图在黄河下游洪水风险管理和增强公众水患意识等领域的应用。

[1]水利部黄河水利委员会.黄河流域防洪规划[M].郑州：黄河水利出版社，2008.

[2]水利部黄河水利委员会.北金堤滞洪区洪水风险分析及减灾措施的研究[R].1995.

[3]黄河水利委员会勘测规划设计研究院.黄河下游防洪工程体系减灾效益分析方法及计算模型研制报告[R].1995.

责任编辑 张瑜洪

Flood risk map drawing and application for flood plains in Yellow River downstream

Xie Zhigang,Wang Ming, Zeng He

Flood plains in the downstream form a key part of Yellow River corridor,and also the production and living places for people to rely on for existences.In history,flood often happens in these areas.In line with 2013-2015 Project Implementation Plan of Flood Risk Map in National Key Areas and Project Implementation Plan of Flood Risk Map in Yellow River Basin,Yellow River Conservancy Commission organized and implemented flood risk map on flood plain in lower reaches of Yellow River.Studies weremade on seven scenarios of flood events and maps were drawn thanks to the project.These results have applied in flood control planning,flood regulation and decision making and evacuation of people in flood plain areas.

flood risk map;flood plain in Yellow River downstream;drawing;application

TV877+TV122

：B

：1000-1123（2017）05-0039-03

2016-11-14

谢志刚，高级工程师。

全国重点地区洪水风险图编制项目。