流域洪水风险分析与定量评估(1)
毕业论文
2014/4/1
摘要：流域洪水风险图可以定量和直观地描绘遭受洪水淹没风险的区域和洪灾造成的损失，为各级政府指挥抗洪提供决策依据。本文简要论述和分析了适合于流域洪水风险图编制的一些方法，侧重讨论了推求洪水淹没状态的若干途径以及洪灾损失统计评估的内容。 关键词：流域；洪水风险图
关键词：流域 洪水 风险图
1引言
我国的洪涝灾害从出现频率、影响范围到造成的损失都是世界最为严重的国家之一。据统计，在过去的2000多年中，中国发生的有史料可查的重大洪水灾害就达1600余次。新中国成立以来，经过40多年的治理，全国江河流域的防洪形势有了重大改观。但是，由于洪水的影响因素众多和人类对自然界认知的局限性，目前尚无法从确定性的角度预知未来相当长时期内洪水发生的确切时间和真实过程，加之经济条件的限制和出于环境方面的考虑，洪水灾害目前还难以彻底防范或根本消除。近年来，随着人口的持续增长和经济的迅猛发展，我国洪涝损失具有逐年增大的趋势。在新形势下，建立洪水风险的概念，使人们经常认识到洪水发生的可能性和洪灾的后果，将有助于机构和个人更好地防范洪水灾害。
洪水风险是指未来可能引起灾害性后果洪水发生的概率或频率，洪水风险图则是对洪水风险及后果定量化和图形化的体现。一般，洪水风险图应该是三位一体的组合：
（1）流域洪水发生的频率；
（2）流域类洪水的淹水区域分布及有关说明；
（3）洪水灾害可能造成的各类损失。
洪水风险图可以使人们更直观地了解和认识到灾难性洪水发生后可能的水文后果和灾害损失概况，及时做好防御洪水的准备，以防患于未然。防洪决策人员可以对于流域重大的洪涝灾害发生的原因和可能后果做到胸中有数，在灾情即将发生或已经发生时，能够做到临危不乱，迅速制定合理的调度方案和采取正确抢险救灾措施，将洪灾损失减少到最小程度。
2 分析流域洪水淹没状况的方法
2.1 实际洪水法
实际洪水法的基本假定是流域自然地理特征保持基本不变条件下，洪水具有重现性。因此流域历史上已经发生过的大洪水实际淹没实况，可以作为现在和未来同类洪水重现时的淹没状态。分析历史洪水淹没实况主要有以下几种途径：
（1）对于近期发生的洪水，利用流域实测水文资料和灾情资料可以较为可靠地分析洪水特性及相应的淹没范围、淹没深度和淹没时间。
（2）对于缺乏资料或年代较为久远的洪水，可以通过调查考证的途径[1]分析洪水发生时的淹没情况。调查考证的内容包括对沿洪水路径洪痕调查，查阅有关洪涝灾情的历史文献记载，走访洪泛区居民等。
（3）洪水径流是塑造地貌的重要外力，洪流的侵蚀、搬运和堆积作用形成的洪水地貌包括废河道、天然冲积堤、冲积扇（洪积平原）、河漫滩（冲积平原）、沼泽地、三角洲等[2]。通过对洪水地貌分析，可以大致上分析出洪水径流的强度、范围和水深，作为分析淹没实况的依据。
（4）对于河流早已改道远古时代发生的大洪水，可以通过水文地质地貌分析并结合水力学方法估计古洪水的水位和流量，近似推算古洪水重现时的淹没情况。
实际洪水分析途径主要适合于天然流域，一般不能估计流域城市化、防洪工程和防洪措施的效应。
2.2 水文学和水力学方法
水文学和水力学方法是根据流域现状或规划条件下土地利用特征和工程条件，采用水文学和水力学方法分析推求流域洪水泛滥后的淹没状况。目前国内外流行的水文学和水力学方法和模型众多，采用何种方法和模型应该针对流域水文地理特征、工程调度方式、资料条件以及计算精度来选择应用。
（1）由设计暴雨推求设计洪峰或设计洪水过程线可以采用水文学方法，如推理方法、径流系数折算法、先损后损法、下渗曲线法、降雨径流相关图法、蓄满产流模型、超渗产流模型[5]等。
（2）由设计洪峰推求河道洪水位，可采用水面曲线法、回水曲线法、经验公式等。位于河道洪水位以下的区域可作为可能的洪水淹没区域作进一步分析。
（3）由设计洪水过程线推求水位过程线，常用的水文学方法包括单位线法、等流时线法、抵偿河长法、马斯京根法、调蓄演算法[3]等。
（4）对于河网汇流或坡面漫流计算采用水力学方法比较合适，如一维非恒定流和二维非恒定流方法[4]，以及它们的简化形式等。采用水力学方法可以根据分析要求推求河道或流域水深、流量、蓄水量的时空分布。
水文学和水力学方法计算结果频率概念明确，可以分析和模拟土地利用、工程建设、调度方式、边界条件变化情况下的洪水状态，在洪水风险分析中应用较为广泛。
关键词：流域 洪水 风险图
1引言
我国的洪涝灾害从出现频率、影响范围到造成的损失都是世界最为严重的国家之一。据统计，在过去的2000多年中，中国发生的有史料可查的重大洪水灾害就达1600余次。新中国成立以来，经过40多年的治理，全国江河流域的防洪形势有了重大改观。但是，由于洪水的影响因素众多和人类对自然界认知的局限性，目前尚无法从确定性的角度预知未来相当长时期内洪水发生的确切时间和真实过程，加之经济条件的限制和出于环境方面的考虑，洪水灾害目前还难以彻底防范或根本消除。近年来，随着人口的持续增长和经济的迅猛发展，我国洪涝损失具有逐年增大的趋势。在新形势下，建立洪水风险的概念，使人们经常认识到洪水发生的可能性和洪灾的后果，将有助于机构和个人更好地防范洪水灾害。
洪水风险是指未来可能引起灾害性后果洪水发生的概率或频率，洪水风险图则是对洪水风险及后果定量化和图形化的体现。一般，洪水风险图应该是三位一体的组合：
（1）流域洪水发生的频率；
（2）流域类洪水的淹水区域分布及有关说明；
（3）洪水灾害可能造成的各类损失。
洪水风险图可以使人们更直观地了解和认识到灾难性洪水发生后可能的水文后果和灾害损失概况，及时做好防御洪水的准备，以防患于未然。防洪决策人员可以对于流域重大的洪涝灾害发生的原因和可能后果做到胸中有数，在灾情即将发生或已经发生时，能够做到临危不乱，迅速制定合理的调度方案和采取正确抢险救灾措施，将洪灾损失减少到最小程度。
2 分析流域洪水淹没状况的方法
2.1 实际洪水法
实际洪水法的基本假定是流域自然地理特征保持基本不变条件下，洪水具有重现性。因此流域历史上已经发生过的大洪水实际淹没实况，可以作为现在和未来同类洪水重现时的淹没状态。分析历史洪水淹没实况主要有以下几种途径：
（1）对于近期发生的洪水，利用流域实测水文资料和灾情资料可以较为可靠地分析洪水特性及相应的淹没范围、淹没深度和淹没时间。
（2）对于缺乏资料或年代较为久远的洪水，可以通过调查考证的途径[1]分析洪水发生时的淹没情况。调查考证的内容包括对沿洪水路径洪痕调查，查阅有关洪涝灾情的历史文献记载，走访洪泛区居民等。
（3）洪水径流是塑造地貌的重要外力，洪流的侵蚀、搬运和堆积作用形成的洪水地貌包括废河道、天然冲积堤、冲积扇（洪积平原）、河漫滩（冲积平原）、沼泽地、三角洲等[2]。通过对洪水地貌分析，可以大致上分析出洪水径流的强度、范围和水深，作为分析淹没实况的依据。
（4）对于河流早已改道远古时代发生的大洪水，可以通过水文地质地貌分析并结合水力学方法估计古洪水的水位和流量，近似推算古洪水重现时的淹没情况。
实际洪水分析途径主要适合于天然流域，一般不能估计流域城市化、防洪工程和防洪措施的效应。
2.2 水文学和水力学方法
水文学和水力学方法是根据流域现状或规划条件下土地利用特征和工程条件，采用水文学和水力学方法分析推求流域洪水泛滥后的淹没状况。目前国内外流行的水文学和水力学方法和模型众多，采用何种方法和模型应该针对流域水文地理特征、工程调度方式、资料条件以及计算精度来选择应用。
（1）由设计暴雨推求设计洪峰或设计洪水过程线可以采用水文学方法，如推理方法、径流系数折算法、先损后损法、下渗曲线法、降雨径流相关图法、蓄满产流模型、超渗产流模型[5]等。
（2）由设计洪峰推求河道洪水位，可采用水面曲线法、回水曲线法、经验公式等。位于河道洪水位以下的区域可作为可能的洪水淹没区域作进一步分析。
（3）由设计洪水过程线推求水位过程线，常用的水文学方法包括单位线法、等流时线法、抵偿河长法、马斯京根法、调蓄演算法[3]等。
（4）对于河网汇流或坡面漫流计算采用水力学方法比较合适，如一维非恒定流和二维非恒定流方法[4]，以及它们的简化形式等。采用水力学方法可以根据分析要求推求河道或流域水深、流量、蓄水量的时空分布。
水文学和水力学方法计算结果频率概念明确，可以分析和模拟土地利用、工程建设、调度方式、边界条件变化情况下的洪水状态，在洪水风险分析中应用较为广泛。
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