陳 雰，黃 成

（1.臺(tái)州學(xué)院，浙江 臺(tái)州 318000；2.浙江昊信工程咨詢有限公司，浙江 臺(tái)州 318000）

沿海感潮城市如臺(tái)州、溫州等，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先驅(qū)、濱海城市的明珠。由于所處的特定地理位置、氣候條件、地形特點(diǎn)，在盡享水資源帶來的水土膏膚和舟楫之利的同時(shí)，也深受水災(zāi)的威脅。與大流域地區(qū)、內(nèi)陸地區(qū)或其他城市的水災(zāi)相比，其復(fù)雜性和特殊性主要表現(xiàn)以下兩個(gè)方面：（1）多致災(zāi)因子作用，澇災(zāi)危險(xiǎn)性增大，一般情況下，由單個(gè)因子造成的水災(zāi)并不嚴(yán)重，而多個(gè)因子相互影響、共同作用，往往造成巨大的損失，如熱帶氣旋發(fā)生時(shí)常伴有暴雨，如適遇天文大潮即“三碰頭”，就有可能造成嚴(yán)重的水災(zāi)[1-2]。（2）下墊面環(huán)境復(fù)雜，澇災(zāi)承災(zāi)體脆弱性日趨增加，平原河網(wǎng)調(diào)蓄能力降低、地面沉降嚴(yán)重等因素加劇了澇災(zāi)的形成。以上這兩種負(fù)反饋?zhàn)饔檬沟醚睾８谐钡貐^(qū)成為受洪澇災(zāi)害影響最為嚴(yán)重、風(fēng)險(xiǎn)最高的區(qū)域之一。頻繁的澇災(zāi)不僅會(huì)直接造成財(cái)產(chǎn)的重大損失，嚴(yán)重影響其經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還會(huì)對社會(huì)、環(huán)境和人們心理帶來十分不利的影響。同時(shí)沿海城市人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，對水災(zāi)信息采集、分析、預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和反應(yīng)速度都提出了更高的要求[3]。

此次研究區(qū)域臺(tái)州市溫黃平原區(qū)域位于浙江省中部沿海，屬于典型的沿海感潮區(qū)域。洪水受上游來水、當(dāng)?shù)亟涤辍⑾掠雾斖?如河口潮汐頂托、臺(tái)風(fēng)增水頂托等)和人類活動(dòng)等綜合影響[3]，洪水運(yùn)動(dòng)情況復(fù)雜，洪水下泄不暢。研究成果可以為沿海感潮城市暴雨內(nèi)澇減災(zāi)防災(zāi)以及城市暴雨內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)的管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 概況

此次研究區(qū)域臺(tái)州市溫黃平原區(qū)域位于浙江省中部沿海，介于東經(jīng)121°2′～121°40′，北緯28°15′～28°44′，東瀕東海，西連溫州市，南臨玉環(huán)市，北接椒江、臨海市、黃巖區(qū)。溫黃平原為臺(tái)州市最大的平原，也是浙江省的四大平原之一。域內(nèi)水系主要為金清水系河網(wǎng)，部分為永寧江水系河網(wǎng)。降雨時(shí)空分布不均，年際變化較大，年均降雨量1250～2200mm，多年平均降雨量1639.8mm。年降水日數(shù)140～180d。

臺(tái)州市溫黃平原水文水動(dòng)力模型包括椒南、路橋、黃巖東部、溫嶺4個(gè)市（區(qū)），東西長約61km，南北寬約53km，研究區(qū)域土地總面積1976.5km2。溫黃平原為臺(tái)州市最大的平原，也是浙江省的四大平原之一。域內(nèi)水系主要為金清水系河網(wǎng)，部分為永寧江水系河網(wǎng)。

2 建模原理

根據(jù)流域的地理特性，可以將溫黃平原河網(wǎng)流域大部分歸為平原區(qū)，西部部分區(qū)域歸為山丘區(qū)。洪水受上游來水、當(dāng)?shù)亟涤?、下游頂?如河口潮汐頂托、臺(tái)風(fēng)增水頂托等)和人類活動(dòng)等綜合影響，洪水運(yùn)動(dòng)情況復(fù)雜，洪水下泄不暢，這部分區(qū)域的洪水模擬需采用以水文、水動(dòng)力學(xué)相結(jié)合的方法解決[4]。

溫黃平原河網(wǎng)區(qū)的洪水模擬采用水文學(xué)和水力學(xué)相結(jié)合的方法。根據(jù)平原地區(qū)流域的特征，從流域洪水模擬的角度，流域由河道、湖泊、水庫、蓄洪區(qū)、行洪區(qū)、圩區(qū)及工程建筑物(如閘、堤、大壩、鐵路等)等組成，在平水期，水流主要在河道、湖泊中運(yùn)動(dòng)；洪水期，隨著水位的上升，上游來流超過了河道泄流能力時(shí)，通過分洪、行洪、蓄洪、圩區(qū)等措施，使水流通過閘、口門、漫堤等水工建筑物進(jìn)入行蓄洪區(qū)，而行洪區(qū)內(nèi)的工程建筑物如鐵路、公路又影響著水流運(yùn)動(dòng)，模擬流域洪水的目的在于正確地模擬上述水流的運(yùn)動(dòng)情況。

2.1 水文模型

模型中山丘區(qū)水文模型采用分布式三水源新安江模型。在三水源新安江模型中流域以雨量站控制面積為單元，把流域劃分為與雨量站個(gè)數(shù)相同的子流域（或單元），在每個(gè)子流域中，把雨量站的點(diǎn)雨量作為子流域的平均雨量，計(jì)算相應(yīng)的產(chǎn)流。模型中溫黃平原區(qū)域西部地區(qū)包括山丘區(qū)地形，按照流域（根據(jù)所收集小流域邊界shapefile文件）劃分成小區(qū)域，生成山丘區(qū)水文模型并進(jìn)行設(shè)置，共計(jì)山丘區(qū)水文模型227個(gè)，總面積673.8km2；模型中東部為平原地區(qū)生成平原區(qū)預(yù)報(bào)要素并進(jìn)行設(shè)置，共計(jì)平原區(qū)預(yù)報(bào)要素42個(gè)，總面積1302.7km2。平原地區(qū)水文模型統(tǒng)計(jì)單位以各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)為統(tǒng)計(jì)單元設(shè)置平原區(qū)預(yù)報(bào)要素，根據(jù)各個(gè)要素的雨量站（根據(jù)泰森多邊形生成權(quán)重信息）、下墊面等信息進(jìn)行設(shè)置[4]。

2.2 產(chǎn)匯流模型

由于不同下墊面具有不同的產(chǎn)流規(guī)律，該流域下墊面分成四類：水面、水田、旱地和城鎮(zhèn)道路。流域水流運(yùn)動(dòng)模擬由零維、一維、二維模擬所組成，各部分模擬必須耦合聯(lián)立才能求解，各部分模擬的耦合是通過“聯(lián)系”來實(shí)現(xiàn)的?！奥?lián)系”就是各種模擬區(qū)域的連接關(guān)系，主要是指流域中控制水流運(yùn)動(dòng)的堰、閘、泵等，“聯(lián)系”的過流流量可以用水力學(xué)的方法來模擬。

2.3 水文水動(dòng)力學(xué)模型耦合

此次模型開發(fā)平原區(qū)坡面匯流單位線模型，通過GIS地圖統(tǒng)計(jì)河網(wǎng)密度，計(jì)算水文分區(qū)河道匯流長度，率定坡面匯流速度，統(tǒng)計(jì)不同時(shí)段匯入計(jì)算分區(qū)周邊河道柵格的概率，從而確定平原區(qū)分布式坡面匯流單位線。

通過平原區(qū)分布式單位線匯流單位線，將平原產(chǎn)流的結(jié)果匯入河網(wǎng)水動(dòng)力模型中的河道斷面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)水模型與水動(dòng)力模型的耦合。

3 計(jì)算結(jié)果分析

由于松門、金清閘、西江閘等水位站監(jiān)測數(shù)據(jù)受潮位和水閘控制工況等影響較大，因此，溫黃平原地區(qū)模型共選取大溪、溫嶺、路橋、澤國、椒江石柱和麻車橋6個(gè)水位代表站進(jìn)行率定，分片的起調(diào)水位參考實(shí)測水位進(jìn)行設(shè)定。將模型計(jì)算的區(qū)域主要代表站的水位與實(shí)測水位進(jìn)行對比分析，包括水位過程、水位峰值及出現(xiàn)時(shí)間等，水位代表站基面統(tǒng)一采用1985國家高程基準(zhǔn)[5-6]。代表站計(jì)算與實(shí)測洪峰水位對比見表1，過程對比見圖1。由圖1、表1可知，2010年各計(jì)算洪峰水位與實(shí)測洪峰水位總體誤差較小，誤差在10cm以下。

圖1 溫黃平原2010年7月溫嶺站計(jì)算水位過程對比

4 結(jié)論

文章針對溫黃平原地區(qū)河網(wǎng)地區(qū)的特征，結(jié)合地區(qū)水系分布特點(diǎn)，構(gòu)建臺(tái)州市溫黃平原河網(wǎng)水文水動(dòng)力模型，并對模型進(jìn)行率定和驗(yàn)證計(jì)算，主要結(jié)論如下：（1）通過對2010年溫黃平原地區(qū)的汛期水情進(jìn)行模擬演算，計(jì)算地區(qū)各代表站的洪峰水位及水位過程線，與實(shí)際情況相差較小，水位過程線趨勢與實(shí)況擬合較好，模型模擬結(jié)果合理，基本反映了溫黃平原地區(qū)汛期的水流特點(diǎn)和實(shí)際狀況。（2）模型率定驗(yàn)證成果表明，臺(tái)州市溫黃平原水文水動(dòng)力模型能夠真實(shí)模擬自然情況下的實(shí)際水流運(yùn)動(dòng)，并具有較高的模擬精度。由于模型的精度受閘泵工程的調(diào)度等人類活動(dòng)影響，因此必須掌握準(zhǔn)確的閘泵工程調(diào)度運(yùn)行情況，這樣模型才能取得更好的模擬精度。

表1 2010年溫黃平原代表站洪峰水位計(jì)算值與實(shí)測值比較表