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        防洪風險評估精選(五篇)

        發布時間:2023-10-09 15:04:38

        序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們為您準備了不同風格的5篇防洪風險評估,期待它們能激發您的靈感。

        篇1

        關鍵詞:南水北調工程 交叉建筑物 洪水 防洪風險

        南水北調中線工程是由丹江口水庫引水樞紐、輸水總干渠和沿途省市供水區組成的大型調水工程,跨江、淮、黃、海四大流域到達天津、北京,線路全長1264km。南水北調中線工程是以解決京津及華北地區用水,緩解水資源緊缺為主要目標[1]。

        南水北調中線總干渠沿線河流水系發達,與大小近千條河流交叉。其左側的太行山區和伏牛山區曾發生過“63.8”和“75.8”兩場國內最著名的特大暴雨,因此,中線總干渠如遭遇超標準的特大洪水而使其中任一座交叉建筑物發生失事時,則整個工程就可能受到影響,以致被迫中斷運行,并且中線總干渠的走向幾乎與所有交叉河流成正交或斜交之勢而易受到洪水的沖擊。可見,該工程存在許多不確定性和風險因素,特別是引水工程交叉建筑物的綜合防洪風險問題,傳統的水文計算方法很難解決,簡單的概率疊加結果也使許多人懷疑該引水工程的可行性。對該問題一直爭論不休,至今尚未達成統一的共識。在南水北調工程即將實施之際,對該問題的認識及評估,已成為工程迫切需要解決的問題之一。

        1 防洪風險估算模型的建立

        在南水北調工程中線總干渠上,若有n個交叉建筑物,其設計標準分別為P1、P2、…、Pn,在暴雨和洪水同頻率的基礎上,相應的設計洪水或設計暴雨分別為F1、F2、…、Fn,則整個南水北調中線總干渠因交叉建筑物因超標準洪水出現而中斷運行的風 險為

        R=P{(F1>FP1)∪(F2>FP2)∪……∪(Fn>FPn)}

        (1)

        可見,為了推求上述組合事件的概率,需要各交叉建筑物設計洪水或設計暴雨的n維聯合概率密度分布函數f(F1,F2,…,Fn),以及f(F1,F2),f(F1,F3),…,f(F1,Fn),f(F2,F3),f(F2,F4),…,f(F2,Fn),…,等大量2至n-1維的聯合概率密度分布函數。由數理統計學可知,在各變量的概率密度分布函數f(F1),f(F2),…,f(Fn)均屬正態分布或對數正態分布時,其聯合概率密度分布函數f(F1,F2,…,Fn)等才可能會有函數表達式。而實際上,水文變量大都是偏態分布,特別是暴雨和洪水。這樣當n較大時,在實際水文資料條件下是不可能推求出這些聯合概率密度分布函數的。

        針對上述情況,20世紀80年代初期開始,人們為了解決多項因素共同作用下的風險計算問題,不得不通過模擬技術求解數值解。由于受到計算能力的限制,最初在保證計算精度的前提下,如何減少計算機時就成為重點考慮的問題。因此,Bourgund U和C G Bucher曾提出重點抽樣法ISPUD(importance sampling procedure using design)的模擬技術[2]。而其應用理論主要包括聯合概率法、變量構造法和多元極值理論等,其中變量構造法在分析問題前,需要先確定所研究變量的函數表達式,如Jonathan AT曾把區域降雨量表達為其中m、ν是有關參數,xj代表各雨量站的降雨量[3]。多元極值理論的依據是極值點過程理論,其邊際分布一般為標準Gumbel分布。實際降雨過程的復雜性,及水文變量非標準Gumbel分布,使變量構造法和多元極值理論的應用,在水文風險計算上受到了很大的限制。為此,朱元NFDA9等人曾探討過二維復合事件的風險計算模型,并用于分析南水北調中線工程的防洪風險問題[4]。馮平等人也曾研究過暴雨洪水共同作用下的多變量防洪計算問題[5]。

        但對于二維情況,依據聯合概率理論有

        p(F1∪F2)=P(F1)+P(F2)-P(F1∩F2)

        (2)

        其中

        (3)

        (4)

        (5)

        式中f(x)和f(y)分別為兩個交叉建筑物設計洪水或設計暴雨的概率密度分布函數,按我國的防洪規范二者均采用PearsionⅢ型分布[6],即

        (6)

        (7)

        而f(y/x)是暴雨或洪水的條件概率密度分布函數,它是由兩部分決定的:(1)在暴雨或洪水x 條件下,暴雨或洪水y的條件期望值E(y/x),它決定了這兩個暴雨或洪水之間的關系;(2)在給定暴雨或洪水x下,暴雨或洪水y在E(y/x)附近的離散分布情況,它是因下墊面情況、暴雨時空分布等諸多不同因素綜合作用的結果,因此由中心極限定理可假定其近似符合正態分布,即

        (8)

        如果有足夠的暴雨或洪水資料,(1)部分可以通過建立這兩個暴雨或洪水的相關關系來確定;(2)部分是給定某一暴雨或洪水x下,暴雨或洪水y的條件方差值σy/x,也可以通過實測暴雨或洪水資料估算。

        若暴雨或洪水資源有限,或上述正態分布的假定難以保證,可以通過冪變換法等方法把x和y 正態化處理,并且對正態化后資料系列可采用偏峰檢驗法進行正態化檢驗[7]。將x和y轉換為正態系列x1和y1后,則有

        (9)

        (10)

        式(9)和式(10)中:Ex1和Ey1分別是2個交叉河流的暴雨或洪水正態化系列的均值;σx1和σy1分別是其均方差;r1是其相關系數。因此

        (11)

        兩個交叉建筑物因水毀而中斷運行的組合風險計算問題,就是求解式(1)~式(5)給出的二維復合隨機模型,其中式(3)和式(4)可以通過傳統的PearsionⅢ型分布曲線,即通過這2個交叉建筑物的設計防洪標準給出。而式(5)可以采用數值積分方法或Monte Carlo等方法計算。如果采用數值積分方法,式(5)可由下式近似給出:

        (12)

        式中:m和n分別是概率密度分布函數f(x1)和f(y1/x1)在(x1p,∞)和(y1p,∞)區域的離散區間數。

        篇2

        關鍵字:水電站管理風險識別風險分析風險評估風險對策

        中圖分類號:TV74文獻標識碼: A 文章編號:

        引言

        風險管理(Risk Management),這一名詞最早出現在1930年美國管理協會發起的一個保險問題會議上,是由美國賓夕法尼亞大學的所羅門·許布納博士提出的。隨著經濟社會的發展及全球化的蔓延,風險管理逐漸發展為一門理論,并應用于金融、財務、股市、施工項目管理等各種行業。本文廣東省豐順縣梅豐水電站為例,運用風險管理理論對水電站運行管理過程中的風險因子進行識別、評估、分析,業主可以根據評估結果采取有效控制措施,減少風險損失。

        1 風險評估理論

        風險管理的方法和步驟與其所在的應用領域有關,而且與不同專家學者的個人見解有關。軟件工程協會提出了風險管理的五個階段:識別、分析、響應計劃、跟蹤和控制;美國國防部則建立了風險規劃、風險評估、風險處理和風險監控的風險管理基本過程和體系結構。Fairley提出了風險管理的七個步驟:識別風險因素、評價風險概率和影響、研究策略來減輕被識別的風險、監控風險因素、啟動連續性計劃、管理危機事件和從危機中恢復;Klien和Luddin則參照質量管理(PDCA)四個過程提出了風險管理的四個步驟:風險識別、風險分析、風險控制和風險報告[[[]王煒. 項目風險管理三階段研究[J].科技信息.1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. http://]][[[]趙樹,王玉.項目的風險識別和防范[J].上海管理科學,2002.(5).]][[[]戴哲.項目的風險管理[J].企業管理,2002.(2).]]。

        本文將風險管理的方法和步驟分為四步:風險識別、風險分析、風險評估和風險對策,將風險管理理論應用與梅豐水電站的運行管理中。

        1.1風險識別

        風險識別是風險管理的第一步,并且是重要的一步,風險因子識別的正確與否直接影響著風險評估、分析的結果,進一步影響著規避風險的控制措施。如果所識別的風險因子能夠真實反映項目的潛在風險,則通過風險管理評估、分析后,可以采取有效措施,大大減少風險;相反,若錯將不會構成風險的因子作為風險因子,不但不能降低風險,甚至造成更大損失。

        根據風險因子的主客觀因素,可以將梅豐水電站運行管理中的主要風險因子分為兩類:一類是強降水、洪峰、山洪災害、地質災害、地震等客觀因子,這類因子一般具有不確定性,其發生時間、危害程度、危害范圍等都具有不確定性;另一類則風險因子則受人類主觀因素的影響,如水庫運行管理調度規程、閘門啟閉規則等。風險管理主要是對這些因素進行評估、分析,有針對性地采取控制措施,以降低災害發生的概率,最大限度的降低災害的損失程度。

        1.2風險分析

        風險因子識別出來之后,就要對其進行風險分析,以便確定風險發生的可能性大小和所造成的影響程度,進而確定關鍵風險[[[]孫祖斌、秦士美.項目風險管理探討[J].煤礦現代化,2009.01:96-97.]],為確定風險評估指標體系提供依據。

        根據風險破壞的性質可以將風險分析分為定性分析和定量分析,定性風險分析主要是確定風險發生的可能性和其后果的嚴重性;定量風險分析則是對每一風險的概率及其所造成的后果進行量化[4]。

        1.3風險評估

        風險評估則是在風險分析的基礎上,對關鍵風險發生的可能性及其所造成的后果進行預測,從而確定風險的級別,為制定風險對策提供依據。風險評估的方法有多種,如層次分析法(AHP)、專家評估法、主成分分析法、敏感性分析法等。

        風險評估的結果將直接影響到風險對策,能夠反映真實情況的結果能夠有效的規避或減少風險損失。因此,在條件允許的情況下,應采取多種方法對風險進行評估,多種方法形成對比,有利于深刻認識潛在風險因子及其所造成的損失。

        1.險對策

        風險管理理論的最后一步為風險對策,即根據風險評估的結果,為消除或減少風險造成的不良后果而制定的風險應對措施[[[] 楊明. 淺議項目風險管理的應對措施[J].現代經濟信息,2010.04:46.]]。主要有以下幾種[4][5]:

        (1)風險回避。風險回避是徹底規避風險的一種方法,這種方法通常是在風險未出現時,從根本上斷絕風險來源。對于水電站運行管理,這種對策主要針對一些人為因素導致的風險源,如泄洪時由于人為因素導致閘門不能正常開啟。

        (2)風險控制。風險控制主要是針對一些可控性的風險因子,在風險發生前采取可行措施防止風險發生,或在發生過程中及時采取有效措施,以便減少風險所造成的損失。

        (3)風險轉移。風險轉移是一種通過試圖將自己可能面臨的風險轉移給他人承擔來避免風險損失的方法。這種方法多應用于私營企業或個體經營者。對于水電站運行管理,很多是國有企業或事業單位,風險轉移的策略一般很少使用,但有時管理單位負責人為了減少自己的責任,也通過投保措施將風險轉移給保險公司。

        (4)風險自擔。顧名思義,風險自擔意味著自己全部承受風險所帶來的損失。當風險發生的概率較低,或者所造成的后果較低時,通常所有這種措施。當規避風險的費用大于風險自擔的損失時,通常也主動接受風險。

        2 實例

        2.1 梅豐水電站工程概況

        梅豐水電站位于八鄉河上,是八鄉河水利水電梯級開發項目。八鄉河位于廣東省豐順縣境內,發源于豐順縣的樓子嶂,是榕江南河支流五經富河的上游河段,自西向東流經上、下八鄉、五經富等地。沿河先后有荷嶺水、打銀河水、大竹水、小溪水和青潭水等支流注入。五經富水流域面積719km2,河長76km,平均比降5.46%,在豐順縣境內面積為293km2,地理位置為東經115°50′~116°05′,北緯23°37′~23°49′之間[[[]廣東省水利水電科學研究院.廣東省豐順縣梅豐水電站A廠工程設計復核和安全鑒定報告[R].廣州:廣東省水利水電科學研究院,2006.]][[[]廣東省水利水電科學研究院.廣東省豐順縣梅豐水電站B廠工程設計復核和安全鑒定報告[R].廣州:廣東省水利水電科學研究院,2006.

        第一作者簡介:梁志山(1972—),男,廣東梅縣人,水工工程師,總經理,主要從事電站建設與管理工作。]]。

        2.2 梅豐水電站風險管理分析

        本文以專家調查法為例,運行風險管理理論對梅豐水電站運行管理過程中的風險因子進行評估。

        (1)風險評估指標。梅豐水電站的主要功能有防洪、發電,因此在風險評估的指標應圍繞防洪、發電進行識別。本次風險管理分析以大壩自身安全為目標,對有關主要影響因子作為風險評估指標,如表2-1所示。

        (2)風險因子概率p。風險因子概率是指每個風險因子出現的程度,受風險因子及其外界環境的影響,一般需要咨詢工程經驗豐富的專家。為了說明風險管理分析這一方法,本實例采用假定的專家調查值,如表2-1所示。

        (3)風險因子影響程度l。不同的風險因子對風險損失的影響程度是不同,影響程度大的因子一旦出現將會造成巨大損失。

        (4)風險值R。風險值為風險因子概率與風險因子影響程度兩者綜合作用的結果,為了計算簡單,本例直接取兩者的成績,即風險值。

        表2-1梅豐水電站風險管理分析

        (注:本表中的數據并未實際調查,而是采用的假定值。每一宗水電站都有其自身特點,在實際操作過程中,應組織有經驗的一批專家赴現場調研,根據他們的調查值綜合確定風險因子的出現概率和影響程度。)

        由表2-1可知,啟閉機失靈對大壩自身安全的風險值最大,白蟻災害次之,地震災害的風險值最小。因此,在水電站的日常運行管理過程中,應針對風險值的風險因子采取風險對策,以減少風險損失。

        3 結語

        水電站運行管理是一個系統工程,影響水電站綜合效益的因素很多,既有無法抗拒的客觀因素(地震、特大洪水等),也有人為的主觀因素,如何對這些風險因子進行分析、評估,并提出相應的減少損失的措施,是水電站風險管理的關鍵。本文以廣東省梅豐水電站運行管理過程中的影響大壩自身安全的風險因子為例,對其進行分析、評估。

        (1)本文將風險管理理念運用到梅豐水電站的運行管理中,在假定情形下,對其進行風險評估,得出評估結論。

        (2)限于實驗條件,在評估過程中,沒有嚴格按照評估程序,組織有關專家去現場調研,本文僅說明風險評估理論的步驟及程序,其結果不具有權威性。

        (3)本文將風險管理理念運用到水電站的運行管理中,為其他水電站的運行管理提供借鑒。

        (4)由于風險因子概率與風險因子程度直接影響到風險值,因此,如何根據風險因子概率和風險因子程度綜合確定風險值,是今后研究的重點。

        參考文獻

        [1]王煒. 項目風險管理三階段研究[J].科技信息.1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. http://

        [2]趙樹,王玉.項目的風險識別和防范[J].上海管理科學,2002.(5).

        [3]戴哲.項目的風險管理[J].企業管理,2002.(2).

        [4]孫祖斌、秦士美.項目風險管理探討[J].煤礦現代化,2009.01:96-97.

        [5] 楊明. 淺議項目風險管理的應對措施[J].現代經濟信息,2010.04:46.

        [6]廣東省水利水電科學研究院.廣東省豐順縣梅豐水電站A廠工程設計復核和安全鑒定報告[R].廣州:廣東省水利水電科學研究院,2006.

        篇3

        研究背景

        為什么要開展這一項目的研究?鐘茂華介紹:“隨著城市數量和規模的快速增長,我國城市正逐步承載越來越大的人口、安全、資源、環境等壓力,城市公共安全面臨嚴峻挑戰。由于我國城市運行管理環境十分復雜,常規和非常規風險不斷突出,城市安全隱患日益凸顯、維護公共安全任務日益繁重?!?/p>

        2016年科技部了《關于國家重點研發計劃深海關鍵技術與裝備等重點專項2016年度項目申報指南的通知》(國科發資〔2016〕52號),“其中‘城鎮安全風險評估與應急保障技術’項目作為公共安全領域的重點研發項目首批啟動,充分體現了國家對城市公共安全和應急保障工作的高度重視,是強化科技支撐、實現科技興安的重要舉措?!辩娒A說。

        研究內容

        城鎮安全風險評估與應急保障技術項目面向城鎮公共安全重大需求,旨在突破城鎮安全綜合風險評估、重大基礎設施風險管控、應急保障等方面的理論、方法、技術、裝備和標準,形成城鎮、城市、城市群安全監測和應急保障平臺。

        問題導向

        項目研究內容貫穿風險應對全過程。從風險評估、風險管控、應急保障三個關鍵環節,重點解決城鎮公共安全共性關鍵技術和重要基礎設施風險管控技術。在共性關鍵技術層面研究城市群綜合風險評估、網格化安全監測、人員安全轉移安置、應急資源保障等方面的技術、平臺和標準;在重要基礎設施風險管控技術層面研究困擾我國城市化快速發展過程中最突出的城市軌道交通安全運營、城市地下空間、大型活動場所、低影響排水等方面的技術、裝備和標準。

        研究方向

        項目共設置9個課題,分別是:

        城市群公共安全綜合風險評估技術;

        城鎮大型活動場所安全風險診斷技術與信息平臺研發;

        城市多部門協同的網格化安全監測和保障技術裝備及集成信息平臺;

        城市地下空間關鍵設施設備故障診斷技術及信息管理平臺;

        城市軌道交通防災系統檢測與風險管控技術;

        城市軌道交通網絡化運營重大風險管控與應急救援技術;

        城市低影響排水(雨水)系統與河湖聯控防洪抗澇安全保障關鍵技術;

        城鎮重大突發事件下人員轉移安置應急保障技術及平臺;

        城鎮應急資源配送與交通組織安全保障關鍵技術及平臺。

        研究團隊

        項目研究分別由清華大學、中國科學技術大學、中南大學、武漢理工大學等11所大專院校,中國城市規劃設計研究院、中國安全生產科學研究院、北京城市系統工程研究中心、住房和城鄉建設部城鄉規劃中心、中國標準化研究院等9家科研院所,以及廣州地鐵集團有限公司、深圳市地鐵集團有限公司、北京市軌道交通設計研究院有限公司等10家企業共30家單位組成。項目團隊擁有深厚的研究基礎、優秀的人才隊伍和良好的研發條件。參與單位均來自國內城鎮安全領域具有較強優勢的科研院校(所)及規劃、設計、建設、運營單位,在學科專業和研究條件上優勢互補,實現“產、學、研、用”結合。

        空間尺度

        由點(大型活動場所、地下空間),線(城市軌道交通),網(網格化城區、城市排水系統),面(城市群)多層次開展研究。

        項目挑戰

        2014年,國務院《關于深化中央財政科技計劃(專項、基金等)管理改革的方案》(以下簡稱《改革方案》)。在科技部對《改革方案》的政策解讀中提到,改革的總體目標是,強化頂層設計,打破條塊分割,加強部門功能性分工,建立具有中國特色的目標明確和績效導向的科技計劃(專項、基金等)管理體制。

        在轉變政府科技管理職能的原則下,政府各部門不再直接管理具體項目,建立統一的宏觀管理和監督評估機制,破除條塊分割,解決科技資源配置“碎片化”現象?!斑@意味著,與往年不同的是,這一國家重點研發計劃項目將改變以往的各課題負責單位分e與政府科技管理部門對接,而是將具備條件的科技計劃(專項、基金等)進行優化整合,由項目牽頭單位負責對整個項目的總體協調和把控、統一接受監督評估。清華大學作為該項目總體負責單位,將承擔這一職責,這一挑戰將是前所未有的。我們也將努力在總體項目管理方面進行探索?!辩娒A解釋說。

        預期目標

        項目預期將在以下幾個方面產生積極效益:

        一是形成城市群跨區域多因素綜合風險評估理論、大型活動典型事故風險快速評價方法、低影響排水監測與評價理論體系、城市人員轉移安置、應急資源規劃調度等科學理論、方法。

        二是建立大型活動場所風險智能化采集與識別技術,城市軌道交通防災安全監測預警技術、防災系統風險評估和管控技術,臨近和穿越施工時地鐵既有線安全監測預警技術,城市軌道交通運營關鍵裝備在線監測與故障診斷技術,城市地下交通隧道關鍵裝備在線故障診斷和結構病害處置技術,城市地下人員密集空間關鍵設施故障診斷與風險評估技術,城鎮重大突發事件下人群疏散轉移分析和人員傷亡評估技術等關鍵技術。

        三是研發形成大型活動場所信息管理平臺,城市地下空間關鍵設施設備故障診斷技術與信息管理平臺,城市軌道交通網絡化運營應急救援平臺,城市軌道交通防災安全現場綜合檢測裝備,排水防澇安全監控系統平臺,城鎮人員轉移安置、應急資源配送與交通組織等平臺,城鎮群多因素綜合風險評估和跨區域應急聯動及協同救援保障系統,低影響排水與河湖聯控防洪排澇決策支持系統,城市多場景安全協同處置保障智能終端設備等平臺、系統和裝備。

        篇4

        關鍵詞 內澇風險 快速評估水動力模型

        中圖分類號:G449.7文獻標識碼: A

        城鎮化的高強度開發建設,導致城鎮不透水面積成倍增加,而河塘溝渠等調蓄水體則急劇減少,在城市面貌日新月異的同時,也積累了巨大的內澇風險。近年來國內多座城市出現嚴重的內澇災害,造成重大經濟損失和人員傷亡,引起社會普遍關注和強烈反響。

        開展城市內澇風險評估,是加強排水防澇體系建設、防范內澇災害的重要基礎工作。內澇風險評估通常采用計算機仿真模擬的方法,模擬演算特定暴雨強度下的地面積水深度,積水深度越大則內澇風險越高。常規的計算機模擬方法計算精度高,但是需要輸入大量的基礎數據,包括排水管渠、排澇水系的拓撲結構和幾何尺寸,泵站的流量及啟排水位等,工作量大,耗時費力[1]。本文基于水量平衡的原理,深入分析了降雨徑流量、水體調蓄容積、泵站排水能力、地面積水深度等主要因素的相互關系,提出一種內澇風險的快速評估方法,可以在短時間內得出評估成果,且具有相當高的精確性。

        1 基本原理

        城市排水防澇體系主要由排水管網、排澇水系及排澇泵站構成,降雨徑流經排水管網收集輸送,排入水系,再經泵站排放。假定排水管網和排澇水系完全均勻分布于排水區內,且具有足夠的排水能力。降雨初期,降雨徑流在水系內蓄積,不會形成地面積水。當降雨強度超過泵站排水能力并且將水系的有效調蓄容積充滿之后,才會形成地面積水。即排水區內地面積水深度僅取決于降雨徑流量、泵站規模以及水系的調蓄容積。降雨徑流量由防澇標準和長歷時降雨雨型確定;調蓄容積為水面面積和調蓄水深的乘積,通常調蓄水深取0.5m,則調蓄容積可以折算為水面率?;谒科胶獾脑?,可以確定地面積水深度、泵站規模、水面率、降雨徑流量的相互關系。

        以蕪湖市桂花橋排水區為例,該區面積11.45km2,現狀水面率9.27%,現有一座排澇泵站――桂花橋泵站,按照20年一遇的防澇標準建設,泵站排水能力為40m3/s。

        采用水利部門的凈雨時程分配辦法,重現期取20年,建立時間步長為1h、降雨歷時為24h的降雨雨型,如圖1所示。需要說明的是,該雨型為扣除入滲損失的凈雨雨型。

        圖 1長歷時降雨雨型(凈雨)

        根據前述的假定條件,泵站排水能力為40m3/s,按照排水區面積折算為每小時可以排除的降雨徑流量,即40×3600 /11.45/1000=12.58mm/h。

        根據排水區的現狀水面率,調蓄水深按0.5m計,將水系的調蓄容積折算為可以調蓄的徑流量(單位為mm,以HT表示),即HT=9.27%×0.5×1000=46.35mm。

        將降雨雨型進行如下修正:比較累計降雨徑流量與HT的差值,找出累計降雨徑流量恰好超過HT的時點,將此時點之前的各時段的降雨徑流量調整為0。降雨雨型的修正如表1所示。

        表1 降雨雨型修正

        修正后的累計降雨徑流量,超過泵站排水量的差值,即為地面平均積水深度??梢缘贸觯?1時地面平均積水深度達到最大值50.9mm。降雨徑流量、調蓄容積、泵站排水量以及地面平均積水深度之間的關系可以通過圖2表示。

        圖2桂花橋排水區水量平衡關系

        2 利用二維水動力模型模擬地面漫流

        以上水量平衡計算得出的地面平均積水深度,只有在排水區的地面完全平坦的理想條件下才會出現。即使在總體地形較為平坦的平原城市,地面起伏也是普遍存在。降雨徑流總是向低洼地帶匯集,因此低洼地帶的地面積水深度遠大于平均積水深度。為了體現地形對于地面積水深度的影響,可以采用二維水動力模型來模擬地面漫流過程。

        仍以桂花橋排水區為例,采用丹麥水利研究所(DHI)開發的MIKE 21模型軟件,模擬過程如下:

        將桂花橋排水區的數字高程模型(DEM)導入MIKE 21;在模擬文件中,設置降雨強度為表1中修正后的降雨雨型;為了簡化模型,將泵站排水能力概化為固定的蒸發強度,表達降雨徑流從排水區排除,如前所述,設置蒸發強度為12.58mm/h。經過上述設置,即可進行動態模擬,得到地面積水深度隨降雨歷時的變化情況。圖3、圖4為模擬得到的不同時間節點的地面積水深度情況。

        圖3 第12小時地面積水深度情況

        圖4 第23小時地面積水深度情況

        3 內澇風險評估

        目前國內尚未形成統一的內澇風險評估標準。一般認為路面積水深度在0.15m以下,積水不會淹沒道路側石,不影響行人和機動車輛通行,而且積水只是沿路面匯積,不會造成周邊建筑物浸水,不至于形成內澇災害。當積水深度超過0.15m時,會造成一定程度的災害損失,主要表現在交通受阻、建筑物浸水、財產損失甚至人員傷亡。災害嚴重程度與積水深度和積水時間有關。

        參考天津等地的內澇風險等級劃分標準[2] [3],初步擬定蕪湖市內澇風險等級標準,詳見表2。

        表 2內澇風險等級

        根據MIKE 21模擬結果,利用MIKE軟件中的統計分析工具,可以得到桂花橋排水區的內澇風險區劃圖及內澇風險評估統計表,如圖5及表3所示。

        圖5 桂花橋排水區內澇風險區劃圖

        表 3桂花橋排水區內澇風險評估統計表

        將風險評估結果與近年來內澇實地調查統計資料進行對照分析,風險評估所反映的高風險區與實際內澇情況較為接近,說明上述內澇風險快速評估方法具有相當高的精確性。

        4 結語

        (1)本文提出的內澇風險快速評估方法,對于排水管網、排澇水系等繁瑣細節進行簡化處理,著重于降雨徑流量、水體調蓄容積、泵站排水能力、地面積水深度等主要因素的研究分析,并采用二維水動力模型進行模擬評估,具有高效便捷且精度較高的優點。

        (2)快速評估方法可以用于內澇風險的初步評估,掌握內澇高風險區的分布情況。高風險區所占比例雖小,卻是城市排水防澇的重點區域。針對初步評估得到的高風險區,再進行精細化的計算機模型分析,能夠取得事半功倍的效果。

        (3)常規的評估方法需要調查收集大量的基礎資料??焖僭u估方法所需的基礎資料為:排水區的地形資料、當地降雨資料、排水區面積及水面率、排澇泵站規模,這些資料較易取得,便于開展評估工作。在缺乏排水管網和排澇水系的基礎資料的情況下,采用快速評估方法可以得到較為滿意的評估結果。

        參考文獻

        [1] 張冬冬,嚴登華,王義成,等. 城市內澇災害風險評估及綜合應對研究進展. 災害學,2014,29(1):144~149

        [2] 解以揚,韓素芹,由立宏,等. 天津市暴雨內澇災害風險分析. 氣象科學,2004,24(3):342~349

        篇5

        我國已開展的洪水風險研究基本上是區域性的,內容涉及四個方面:洪水風險辨識、洪水風險評估、洪水風險評價、防洪決策風險的評價。分析決策過程中的各種不確定因素,不同決策方案可能產生的不同后果,爭取將決策失誤造成的損失減小到最低程度。

        我國洪水風險研究的一個重要特點是較早將大范圍的洪水數值模擬技術應用于洪水風險分析。1988年10月27日,國務院批轉了水利部《關于蓄滯洪區安全與建設指導綱要》,明確要求各流域機構“編制本流域典型年蓄滯洪區運用順序及淹沒圖”,“在實行洪水保險的地區,由有關流域機構在水利部的指導下繪制典型年洪水淹沒風險邊界圖”,“并在保險公司的配合下編制典型年洪水淹沒風險邊界圖及洪水保險費率圖”,對風險圖的繪制工作起到了推動作用。20世紀90年代,我國一些省、市陸續將洪水風險圖用于防汛指揮工作。

        1997年初,國家防辦發出1號文件,正式要求全國組織繪制洪水風險圖。隨后又以補充文件的形式,明確提出我國洪水風險圖的繪制將分三步走。第一步是根據歷史洪水的資料與已有研究成果,勾畫洪水影響范圍,并以表的形式說明受淹范圍中人口、資產的分布情況;第二步是根據具體對象的特點,采用分析計算的方法,確定區域洪水風險的分布特性,為制定防洪規劃與防汛預案服務;第三步是與實時雨情、水情、工情的監測預報系統相結合,進一步為防汛調度指揮與災情評估等業務服務。

        1998年初,國家防辦選擇廣東省北江大堤保護范圍(含廣州市)與荊江分洪區作為洪水風險圖繪制第二步工作的試點。中國水科院災害與環境研究中心具體承擔了試點研究任務。在廣東省防辦、北江大堤管理局與湖北省防辦、荊江分洪區管理局等有關單位的大力支持下,采用洪水仿真、數據庫與GIS等先進技術,建立了便于對地理、社經、工情、水情、災情等大量信息進行計算機管理的洪水風險計算、風險圖繪制與信息演示系統。

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