新疆和田地区洪水灾害风险区划分初步研究

肖 俊

(新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 概 况

1.1 工作任务

基于2013—2015年洪水风险图项目中已完成的重点防洪区洪水风险图，水利部组织开展公里网尺度的重点防洪区风险评估与制图；针对我区重要河流且两岸有人居住或农田等防洪保护对象的河段，开展区内重要河流及中小河流(流域50 km2以上)洪水淹没图编工作。

根据暴雨、洪水、地形、河流水系等自然特征，以及洪水的威胁程度和洪灾频次等，将流域或区域等风险区划对象划分为主要江河防洪区、山地洪水威胁区和局地洪水威胁区三种类型，采用水力学和水文学相结合的方法，将区划对象划分低、中、高、极高四类风险级别，并绘制洪水风险区划[1-3]。

1.2 工作范围

本次和田地区开展的洪水灾害风险评估区划工作的河流共计40条，根据和田地区洪水淹没范围图编制河流名录(由和田地区水旱灾害防御中心与自治区水利厅水旱灾害防御中心共同确定)，按照要求精细化处理的河流19条，简化处理的河流21条。本次工作范围内40条河流均按照精细化处理，其中，流域面积1000 km2以上的河流18条，流域面积1000 km2以下的河流22条。

计算区域起点：以中小河流干流所在源头向下，至集水面积200 km2的河段位置，作为计算区域的起点。如果起点以上附近有特别重要的沿河防洪保护目标，应当将其纳入计算范围。

计算区域终点：沿干流向河流下游推进，至集水面积最大3000 km2为止的河段位置，作为计算区域的终点。

计算范围：在起点和终点之间，将面积<200 km2的主要流域作为计算范围的支流处理；基于起点和终点，并考虑支流情况，确定计算流域，选择所在河道为计算范围。

2 三区划分

2.1 三区划分原则

根据《洪水风险区划及防治区划编制技术要求》中划分原则及暴雨、洪水、地形、河流水系等自然因素和人口分布、GDP等经济社会因素，以及历史洪水发生情况及其灾害影响范围与程度，对不同地区受洪水威胁及其形成灾害的程度进行区划，划分为主要江河防洪区、山地洪水威胁区和局地洪水威胁区三种类型[1]。

山地洪水威胁区：依据和田地区的整体地形情况，自上而下，南部一山连丘陵，和田地区南部昆仑山主要山体为生态涵养带，大致在出山口以上，有可能受到山洪、泥石流等灾害威胁的影响，是受山洪引起的泥石流、滑坡灾害威胁的区域，以空间规划中的水源涵养区结合流域边界线作为和田地区的山地洪水威胁区。

主要江河防洪区：和田地区中部两大河带诸小河为主要江河防洪区，依托天然水系，以玉龙喀什水利枢纽工程、乌鲁瓦提水库、吉音水库、阿克肖水库、奴尔水库等大中型水库及引水枢纽工程为节点，以玉龙喀什河和喀拉喀什河河湖治理工程、险工险段堤防工程、北水南调工程、和田河生态保护与修复治理工程、灌区骨干引输水工程、河湖库水系连通工程等工程为线，结合和田地区40条河淹没范围的初步计算成果，以及洪水泛滥可能集中连片淹没的范围进行估算，兼顾高质量发展要求和生态水利工程理念，将和田地区中部两大河带诸小河防洪保护区以及生态廊道划分为和田地区主要江河防洪区。

局地洪水威胁区：除山地洪水威胁区和主要江河防洪区外，和田地区的中部部分径流散失区及下游沙漠地区均划分为局地洪水威胁区。这部分区域大多为沙漠、戈壁等人烟稀少地区，人口密度均<30人/km2。这些区域大多属干旱和半干旱地区，大部分范围降水稀少，年最大24 h点降雨量均值在50 mm以下，除偶有局地短历时强暴雨外，一般不会发生历史长、范围较大的洪水，即使局部地区发生洪水也由于人烟稀少而不致成灾，洪水威胁总体不大。所以将这部分区域划分为局地洪水威胁区。

2.2 三区划分成果

根据划分原则，结合和田地区水生态空间总体布局、和田地区水利基础设施空间总体布局，并与其相协调，和田地区三区划分的情况如下：

将和田地区40个流域的三区分布范围及边界成果进行合并，并检查梳理其拓扑结构和衔接关系，最终得到和田地区主要江河防洪区、山地洪水威胁区、局地洪水威胁区边界及范围，其面积占比分别为17.25%、15.12%、67.63%。

3 综合风险度计算

3.1 计算原则

对于风险要素值为最大淹没水深、最大行进流速、最大淹没历时等三个风险要素指标或仅为最大淹没水深的区划单元，各计算单元的“综合风险度(R)”值[2]。如式(1)所示。

(1)

式中：pi为某一洪水淹没频率，10年一遇时，取0.1；Hi为该计算单元对应pi的“当量水深(H)”值，dm。

利用公式(1)计算期望值时，计算单元的洪水淹没指标值Hi在起淹洪水频率处存在跳跃，故假定在计算时p0始终为起淹洪水频率的下一级洪水频率(如：计算单元a的起淹洪水频率为10年一遇，则p0=0.2，即对应5年一遇洪水频率)，且对应的H0=0 dm；而p1、pn则分别为该计算单元的起淹洪水频率和最高洪水计算频率。

对于风险要素值为不同频率下年最大24 h点雨量、产流系数的区划单元，采用产流系数法计算各计算单元的“综合风险度(R)”值。如式(2)所示。

(2)

式中：α为修正系数，对于局地洪水威胁区，取0.1，对于山地洪水威胁区，α一般根据区域临界雨量对应的设计雨量频率，结合地形坡度、坡地类型(小河沟、积水洼地或坡面)、土壤类型、植被覆盖和洪水灾害易发性等情况，进行综合取值。取值标准见表1；F为产流系数；pi为5年一遇、10年一遇、20年一遇、50年一遇、100年一遇降水频率；Pi为该计算单元对应pi降水频率下的“24 h最大点雨量值”，dm。

表1 山地洪水威胁区α取值标准

3.2 计算方法及成果

本次采用长江空间信息技术工程有限公司编译的洪水风险区划数据集成分析与成图工具软件制作和田地区40条河流的洪水风险区划图。

(1)制作流程。本软件系统利用1∶10 000、1∶50 000、1∶250 000基础地理数据和1∶10 000、1∶50 000、1∶250 000水利专题数据，并结合风险区划统计数据，利用空间叠加风险及综合计算等空间分析及数学方法，提供包括淹没范围、单量(单一风险度)、综合风险度在内的三种专题风险图的流程化制图功能，其提供的风险专题图制图流程，如图1。

图1 洪水风险区划图制作流程

(2)边界条件。数据导入对应“数据”菜单组，包括入库导向、基础数据、水利数据、风险数据等。

数据导入分为两大模块，综合数据入库和独立数据入库。

综合数据入库是将每个不同类别的数据统一入到数据库中，其中，独立数据的类别包括：基础地理数据、水利数据、风险区划数据和制图辅助数据。

在不同类别的数据模块下，包括mdb、gdb和shp三种数据类型，其中，风险区划数据只有shp数据类型。

(3)区划风险计算过程。区划风险计算模块对应“计算”菜单组，包括风险计算引导、淹没范围、单一方案分析、综合方案分析等。

风险区划计算的原始图层是同一区域不同年份平次不同计算方法得到的风险区划网格图层，包含水深、流速、淹没历时三个字段。

综合风险区划计算分为三步：①淹没范围h计算，对同一年份频次的风险区划网格图层进行空间叠加计算，不同年份各生成一个淹没范围图层，得到不同年份频次下各个区划网格的最大水深、最大流速、最大淹没历时三个字段。②单量H计算，是对每个年份频次的淹没范围图层，通过最大水深、最大流速、最大淹没历时三个字段计算得到单量图层，包含其单一风险度字段。③综合风险R计算，是对不同年份频次的单一风险度图层做空间叠加和综合计算，最终得到一个综合风险图层，包含综合风险度和综合风险等级两个必备字段，再对综合风险图层进行自动聚类，将风险等级相邻的网格进行聚类合并成更大的网格，最终得到包含综合风险等级的自动聚类图层。

风险计算引导菜单是把综合风险计算的三个步骤以向导的方式引导用户完成相应操作。

人工调整菜单，可对自动聚类图层进行人工编辑，对多个网格做进一步的合并操作。点击人工调整菜单后，弹出人工合并工具框，工具框要素列表显示细碎的要素斑块，通过选择合并到目标要素选择目标等级斑块，并合并、保存。

3.3 计算成果分析

从整个和田地区的洪水风险区划图可以看出，皮山县自西向东的皮山河、夏马尔瓦合吾斯塘河、桑株河、波斯喀河、杜瓦河5条河，在出山口以下河段不同程度的分布有大面积的农田和村庄及城镇基础设施，这些区域发生洪涝灾害的风险偏大，其余河流分布有小面积的农田和村庄及乡镇基础设施，这些区域发生洪涝灾害的风险较小。

从局部来看和田县自西向东的喀拉喀什河、玉龙喀什河这两大河的渠首以下策勒河、恰哈河、奴尔河、卡尔苏河分布有大面积的农田和村庄以及重要城镇基础设施，这些区域发生洪涝灾害的风险偏大。于田县内克里雅河的中部、皮希盖河下游河段和民丰县是和田地区最东边的一个县域，这些区域发生洪涝灾害的风险偏大。其余河流分布有小面积的农田和村庄及乡镇基础设施，这些区域发生洪涝灾害的风险较小。

4 结 论

(1)通过对和田地区各地暴雨、洪水、地形、河流水系人口分布、GDP等因素分析，对和田地区进行主要江河防洪区、山地洪水威胁区和局地洪水威胁区划分，其面积占比分别为17.25%、15.12%、67.63%。

(2)从整个和田地区的洪水风险区划图可以看出，皮山县自西向东的皮山河、夏马尔瓦合吾斯塘河、桑株河、波斯喀河、杜瓦河等5条河发生洪涝灾害的风险偏大，其余河流发生洪涝灾害的风险较小。