李津津

（湖北省水利水電規(guī)劃勘測設計院 武漢 430070）

某區(qū)域河道及相關防洪設施在實際運行和管理期間面臨著較大的洪水風險，洪水災害影響較大，發(fā)生頻率也較高。為充分了解該區(qū)域河道發(fā)生洪水災害的特征及影響區(qū)域等情況，在此基礎上制定針對性的防御措施，強化應急搶險能力，最大程度降低洪水災害造成的損失，本文重點基于MIKE模型對該區(qū)域內(nèi)的中小河流進行洪水災害風險分析。

1 研究對象

某區(qū)域內(nèi)5條河道流經(jīng)城區(qū)的河段都屬于暗涵，暗涵中的水體流動比較穩(wěn)定，不會出現(xiàn)漫過堤頂問題，但如果出現(xiàn)暗涵塌陷情況，就要結合實際情況對受災狀態(tài)展開詳細分析，所以在洪水風險分析中不考慮這5條河流淹沒范圍。結合防洪設施管理實踐，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域有一百多處防洪設施面臨著海水頂托溢出、岸墻沖毀、邊坡坍塌、雜物堵塞等風險，其中有3條排洪渠、1條截洪溝為典型的出險設施，在該區(qū)域屬于重點防護對象，所以這4條防洪設施需要進行洪水淹沒范圍的計算分析，結合實際工作需求開展其他防洪設施的計算分析工作。綜合統(tǒng)計，此次分析共涉及河道13條、重要防洪設施4處。

2 分析方法

本文主要通過MIKE軟件計算分析對象的洪水淹沒范圍，具體是在MIKE模型建立基礎上，對不同河道和各防洪設施相應不同頻率下的洪水水面線進行計算，并參考地形圖分析水面線結果，最后明確劃分淹沒區(qū)間。研究中所用的MIKE軟件可分析范圍較廣，涉及到降雨、產(chǎn)流、河流、城市、河口、近海、深海等，可從一維顯示到三維，并涵蓋了水動力、水環(huán)境以及生態(tài)系統(tǒng)。MIKE軟件分為多種類型，其中MIKEBASIN主要針對流域大范圍的水資源評估及管理；MIKESHE能對陸相水循環(huán)中重要的水文過程加以模擬，對地下水、地表水、蒸發(fā)水、補給等水量交換過程實現(xiàn)了綜合考慮；MIKE11主要面向一維河網(wǎng)分析；MIKENET主要應用于城市供水系統(tǒng)分析；MIKEMOUSE適用于城市排水系統(tǒng)分析；MIKE21面向二維河口以及地表水體；LITPACK面向近海沿岸流；MIKE3面向深海三維分析[1]。

其中，MIKE11能夠模擬灌溉、河口及河流系統(tǒng)與其他內(nèi)陸水域的水力學、水文學、水質(zhì)還有泥沙傳輸過程，還可用于防汛洪水預報工作中，并可用其對水資源進行水量及水質(zhì)管理，還可支持水利工程規(guī)劃設計及論證。此軟件有多項基本模塊，如HD（水動力學模塊）、RR（降雨徑流模塊）、AD（對流擴散模塊）、WQ（水質(zhì)模塊）等[2]。而MIKE21屬于二維自由水面流動模擬系統(tǒng)工程軟件包，具有非常高的專業(yè)性，能夠對海岸、海灣、河口及湖泊相關地區(qū)的水力和多種有關現(xiàn)象進行二維仿真模擬，其也包括多項模型，如泥沙運移模型、富營養(yǎng)模型、水質(zhì)運移模型、波浪模型及二維水動力模型等，并適用于水利工程設計與規(guī)劃工作，還可在條件比較復雜情況下展開水流計算，并能計算洪水淹沒范圍，支持環(huán)境治理與規(guī)劃，在水質(zhì)模擬預報以及泥沙沉積、傳輸?shù)确矫嬉灿兄匾膽脙r值。

3 基礎數(shù)據(jù)收集

結合該區(qū)域河道調(diào)查資料、河道治理工程成果資料等獲取河道特性數(shù)據(jù)，包括河長、坡降、流域面積、斷面尺寸、斷面糙率。對于起推水位，由于研究對象都屬于直接入海河流，即感潮河流，所以起推水位通常是多年高潮位。不過為最大程度保障工程安全，研究中結合多頻率設計潮位，并考慮不同的發(fā)生頻率計算洪水水面線，綜合考量之下，最終起推水位選擇洪潮外包水位。

4 防洪標準選取及洪水流量計算

本文所研究區(qū)域有2條河道（1#河流、2#河流）的現(xiàn)行防洪標準是50年一遇，其他11條河道和4處防洪設施的現(xiàn)行防洪標準都是20年一遇。按照防洪潮規(guī)劃相關意見，提出以50年一遇為防洪標準的2條河道上調(diào)至100年一遇，剩下的11條河道以及4處防洪設施上調(diào)至50年一遇。同時結合城市排水管網(wǎng)規(guī)劃，并綜合考量城市定位、經(jīng)濟、人口與發(fā)展目標等因素，同步考慮洪水危害嚴重程度以及洪水災害損失等情況，將該區(qū)域當中的排洪渠以及截洪溝防洪標準都上調(diào)至50年一遇。

綜合分析，該區(qū)域河道和相關防洪設施的最終防洪標準是：

（1）1#河流、2#河流近期的防洪標準為50年一遇，遠期防洪標準定為100年一遇；

（2）其余的11條河流的防洪標準均定為50年一遇；

（3）4處防洪設施近期的防洪標準定為20年一遇，遠期則定為50年一遇。

為計算該區(qū)域當中的洪水淹沒范圍，最大防洪重現(xiàn)期應在所定遠期防洪標準的基礎上上調(diào)一級，并對河道以及防洪設施達到所定遠期的防洪標準時具體的淹沒范圍進行計算。在基于不同的防洪標準計算與之相應洪水流量時，主要結合上文所收集每個河道的河長、坡降以及流域面積等相關數(shù)據(jù)，同步運用水文學中的推理公式法以及綜合單位線法等展開分析計算，最終結果以推理公式法所得的結果為準[3]。

5 MIKE建模分析

本文研究中主要運用MIKE11軟件，將河道有關數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)當中，建立一維河道模型，求解主要運用圣維南方程，進而獲得河道水面線結果[4]。在構建模型之后，要展開率定，此區(qū)域主要選擇當年防洪排澇系統(tǒng)評估數(shù)據(jù)進行率定。結合水面線結果，經(jīng)過分析可得所研究對象中有3條河流有發(fā)生洪水淹過堤頂?shù)膸茁?，具體河道淹沒范圍是：

1#河道干流其100年一遇洪水淹沒面積是48305m2，最大淹沒深度是1.39m，淹沒范圍涉及山道、工業(yè)區(qū)、公園、居民區(qū)等區(qū)域。1#河道干流其200年一遇洪水淹沒面積是74977m2，最大的淹沒深度是1.61m，淹沒范圍涉及山道、工業(yè)區(qū)、公園、小學、居民區(qū)等區(qū)域。

3#河道其50年一遇洪水淹沒面積是152018m2，最大淹沒深度為1.42m，淹沒范圍涉及商業(yè)區(qū)、居民區(qū)等區(qū)域。3#河道其100年一遇洪水淹沒面積是164723m2，最大淹沒深度是1.62m，淹沒范圍涉及到商業(yè)區(qū)、居民區(qū)等區(qū)域。

4#河道其50年一遇洪水淹沒面積是45720m2，最大淹沒深度是1.80m，淹沒范圍涉及到海濱附近區(qū)域。4#河道其100年一遇洪水淹沒面積是50029m2，最大淹沒深度是2.00m，淹沒范圍涉及海濱附近區(qū)域。

1#排洪渠其50年一遇洪水淹沒面積是11913m2，淹沒最大深度是0.87m，淹沒范圍包括賓館、郵電局和招待所等區(qū)域。1#排洪渠其100年一遇洪水淹沒面積是13957m2，最大淹沒深度是1.11m，淹沒范圍涉及賓館、郵電局、招待所等區(qū)域。

2#排洪渠其50年一遇洪水淹沒面積是4299m2，最大淹沒深度是0.79m，淹沒范圍涉及居民區(qū)周邊區(qū)域。2#排洪渠其100年一遇洪水淹沒面積是7014m2，最大淹沒深度是0.87m，淹沒范圍涉及居民區(qū)、加油站等附近區(qū)域。

3#排洪渠其50年一遇洪水最大淹沒深度是0.45m，淹沒范圍涉及居民區(qū)、道路等附近區(qū)域。3#排洪渠其100年一遇洪水最大淹沒深度是0.66m，淹沒范圍涉及居民區(qū)以及道路等附近區(qū)域。

4#截洪溝其100年一遇洪水最大淹沒深度是1.02m，淹沒范圍涉及居民區(qū)、幼兒園、運動公園、隧道等附近區(qū)域，具體洪水淹沒范圍圖可見圖1。

圖1 洪水淹沒范圍圖

6 結語

本文研究中主要利用MIKE軟件建立模型，通過模擬洪水變化過程了解該區(qū)域中小河流發(fā)生洪水后的淹沒面積，相關結果可為洪水預報提供信息資料，并可結合相關數(shù)據(jù)針對性地制定避險轉移措施，強化洪水防范，最大程度降低因河流洪水引發(fā)的財產(chǎn)損失以及人員傷亡。此次研究中主要基于既有工程數(shù)據(jù)，但實際河流多項參數(shù)信息已隨著時間推移有所變化，后期研究中要加強實地調(diào)研，并定期收集洪水災害損失、水文數(shù)據(jù)以及水力特征數(shù)據(jù)等，基于大量更真實的基礎數(shù)據(jù)展開分析