基于洪水影响和损失风险期望的新宁县城防洪标准初步研究

黄启有，吴艳红,黄文衡.基于洪水影响和损失风险期望的新宁县城防洪标准初步研究[J].人民珠江,2019,40(8):63 -66,77.基于洪水影响和损失风险期望的 新宁县城防洪标准初步研究

黄启有，吴艳红,黄文衡(中国”建集团中！勘测设计研究&ST公司，7! 长沙410014)摘要:构建了夫夷水新宁县城河段一二维耦合模型，开展了洪水风险分析计算，评估了洪水影响及洪灾可能造成 的经济损失；考虑洪水影响社会指标和洪灾损失经济指标，提出了基于淹没人口风险期望和洪灾损失风险期望的

新宁县城防洪标准优选方法，为城市防洪标准的选择提供参考。关键词：防洪标准；耦合模型；淹没人口风险期望；洪灾损失风险期望中图分类号:TV87 文献标志码:A 文章编号：1001-9235 (2019 )08-0063-05Preliminary Study on Flood Control Standard of Xinning County

Based on Flood ImpacU and Loss Risk ExpectationHUANG Qiyou, WU Yanhong, HUANG Wenheng(Central South Design Research Institute Co. . Lt\". . Power Construction Corporation of China, Changsha 410014, China)Abstract: This paper constructs a 1D - 2D coupled model of Xinning reach of Fuyi River, analyzes and calculates the 0ood risk, asses­

ses tUe impact end economio losses caused by floods, considers tUe social indicators of 0ood impact end the economio indicators of 0ood

damaae, and proposes the optimization metUod for flood control standards of Xinning County based on the expectations of population and

loss risks, which provides a referencc for selection of flood control standard.Keywords: food control standard; coupled model; expectation of population risk; expectation of loss risk

GB 50201 —2014《防洪标准》规定⑴：城市防护 范围及损失程度，以城市整体指标确定城市防洪设

区应根据政治、经济地位的重要性、常住人口或当量 防标准的方法，存在较大程度的不确定性。本文以

经济规模指标，确定防护等级和防洪标准。实际工 作中由于相应标准的洪水淹没范围、影响人口、洪灾 可能造成的损失等指标往往较难得到，使得大多数 城市仍以城市整体指标作为确定防洪标准的依据。

城市洪水影响和损失，除与洪水大小有关外,城市地

夫夷水新宁县城区域为研究对象，基于洪水影响和

洪灾损失风险期望，对新宁县城防洪标准进行了初

步研究。新宁县城位于湘西南边陲⑵，夫夷水左岸,主 要辖金石镇，总人口约& 2万人,按照国家标准，属

形地势条件也是一个重要的因素，决定了洪水淹没

一般城市，防洪标准为20年至50年一遇。县城东、

基金项目：中国电建重大专项\"梯级水库群防洪减灾预报预警系统研究”项目(DJ- ZDZX -2016 -02-06)；长沙市雨花区科技局“城市防 洪安全监测预报预警与应急响应关键技术研究”项目(YHKJ-2018-ZDG-06)；中国电建2018年“城市洪涝风险防控智慧平台关键技术研究

与应用”项目(DJ- ZDXM-2018 -32)收稿日期：2019-01-16作者简介:黄启有，男，主要从事水文分析计算等工作& E - mail：hhh0425@ 126. com

63人民珠江2019年第8期西、南三面被夫夷水环绕（图1 ）,呈“马蹄形”（3）,主

城区地势北高南低，顺河流走向解放路以南沿河一

带地势低洼，现状无堤防防护，部分河段甚至低于5 年一遇标准，洪水风险突出O图1新宁县城区位11.1 A洪水风险分析 水夫夷水为资水一级支流,资水南源,资水广西资 源一新宁一邵阳洞口黄桥一带，是流域的3个暴雨

中心之一⑷。夫夷水新宁以上控制流域面积2 456

km2，流域内暴雨频发，雨量集中，县城多年平均降 雨1 403- 5 mm，年内分配不均，4―6月占全年的

41.7%，暴雨多为锋面雨，少数为台风雨；流域内实

测最大1 d雨量400.1 mm&受流域内地形地势影

响,洪水陡涨陡落，峰高量小。最大洪水一般出现在

5-7月，

显的陡涨 ,变幅较大，洪水过程以单峰为主，有日呈复峰，一次洪水一般在2〜

3 d&新宁站实测最大流量3 450 m3/s,出现在2017

年7月1日&1.2设计洪水及水位新宁水文站位于夫夷水新宁县城河段观瀑桥上 游约180 m,有1958-2017年共60 a实测洪水资

料，考虑1864'1898'1918、1924、1949年历史调查洪 水，并将2017年实测最大洪水按特大值处理，统一

进行排位，分别按连续系列和不连续系列经验频率 公式计算经验频率。采用皮尔逊）型频率曲线适 线， 初估

，计算机目估适线法适线，推求设计洪水成果。以“2017・07・01 ”洪水为典型，采用

峰量 率放大

， 推求设计 水过程线& 新宁设计洪水成果及过程分别

1、图2&64表1新宁站设计洪水成果频率/%Q/m3 ・ s\")—241/亿 m2—3d/亿 m20.25 1203.346.170.54 4702.915.381.03 9802. 584. 792.03 4902. 254. 205.02 8401.823.4210.02 3401.492. 8220.01 8501.172. 23图2新宁站各频率设计洪水过程线根据模型计算需要，采用新宁站设计流量过程

及综合水位流量关系，经水面比 算，推求下边界

断面水位过程&1.3

水风险模拟计算1.3.1

型夫 水新宁县城河段 堤 ， 水 险分

析考虑建立河流一维和县城区域二维模型,通过侧

耦合连接方式（5），根据上下边界 ，模拟计算洪水淹没发展过程&a） 河流 维 型& 维 型 求解河流 维

非恒定流方程（圣维南方程组）& 一维模型控制方

程 下&连续方程：动量方程：普+叙%孚）+ .（韵+ .S/-\"・Y=°（2）

式中 A——河道过水面积;Q——流量;;——侧向

来流在河道方向的流速”——时间;f——沿

水流方向的水平坐标；q——河道的侧向来流人民珠江2019年第8期量；%---动量修

；g-------

重力 力口

；0——水位;S/——摩阻坡降&b）城区二维模型。二维模型是求解二维浅水运动方程。模型控制方程如下。连续方程：$—h $U dVdt + — + $—o二 q (3)动量 程：(4)(5)式中t——时间,s； U、V—f、o方向的单宽流量,

m3/s；H、h-----水位和水深，m； n----糙率系数;g——重力加速度；q——源汇项，方程没

有考虑柯氏力和紊动项的影响&1. 3.2模型构建基于VMS软件进行一、二维耦合模型构建（图

3），一维模型根据实测的约8- 5 km河段河流纵横断建，总断面数31个&二维模型采用不规则四边

形网格对城区范围进行概化，每个网格赋予相应的 属性，包括高程、糙率、面积等。共概化研究区范围

6- 19 km2，合计网格数62 884个,平均网格长度10地形高程/m

.290. 62-345. 74

.345. 74-400. 87

400. 87-<455. 99■ 455. 99^511.11■ 511. 11-566. 23

■ 566. 23-621. 36■ 621. 36-676. 48

图3研究区一二维耦合模型示意1. 3.3模型计算模型构建完成根据“2017 - 07 - 01 ”实测洪水

资料，对模型参数进行了率定和验证，成果表明，模

型参数选取基本合理，成果较为可靠。分别对10、

20、50、100、200年一遇洪水进行模拟计算，模型计

算结果 ， 率 水的 ， 200 年一遇洪水

大，约为15 km2 ；20年一遇洪水，淹没面积约0. 15 km2 &

积统计情况见表2，各频率洪水淹没面积变化过程见图4 &表2各频率洪水最大淹没面积重现期/s最大淹没面积/km2100.05200.14500.401000.712001.402017/7/112:00 2017/7/114:24 2017/7/116:48 2017/7/119:12 2017/7/121:36 2017/7/20:00 2017/7/22:24 2017/7/24:48 2017/7/27:12 2017/7/29:36时间图4各频率洪水淹没范围变化过程2洪水影响与损失估算2.1洪水影响分析洪水影响分析（6'7：主要基于GIS空间分析功

能,根据模型计算得到的洪水风险数据,结合房屋、

耕地、 、重点设施、人 空间 分布，进空 间叠加分析计算，各方案洪水淹没影响情况见表3 &表3各方案洪水淹没影响成果淹没面积/方案淹没居淹没淹没道路/影响

km2民地/万m2耕地/hm2km人口 /人200年一遇1.39753.97313.1507.5725 104100年一遇0.71024.7349.0203.6111 50550 年 遇0.38512- 4127.9701.885 77320 年 遇0.1385.4930.0651.052 55510年一遇0.0502.4030.0010.321 11865人民珠江2019年第8期2.2洪灾损失初估估算[8-10]通过区分家庭财产、居民房

屋、农业、工业资产、商贸资产、道路等经济类型，根

据

相应 率进行估算，其中损失率的确定,主要根据湖南省内其他同类 洪水损失调查资料选用。各频率洪水损失估计成果

见表4 &表4各频率洪水淹没损失初估成果重现期/a初估/亿元109.09203.70501.711000.602000.213防洪标准分析夫夷水新宁县城河段左岸现状无堤防防护，而 根据国家防洪标准，新宁县城段设防标准应为20年

至50年一遇，综合洪水风险分析、洪水影响分析及

估算成果，

率 水发生的概率，选择洪水影响的 ——

淹没人口风险期望[11-13](频率P •淹没区人口 R)，选择洪灾损失的

经济指标——洪灾损失风险期望(频率P -洪灾损

失—)，分别计算各频率洪水影响与损失风险指标， 成果见图5、6&图5各频率洪水影响风险期望从图5可以看出，新宁县城20年一遇洪水对应

的洪水影响的社会指标一一淹没人口风险期望值最 高;从图6可以看出，经济指标中，洪灾损失风险期

望在100年一遇左右具有明显转折,综合新宁县城66水平及国家城

准，初分析新宁县城 设 准20年一遇基本比较合理&图6各频率洪

风险期望4结语现行城市防洪标准规定根据城市的重要程度、

常住人口、当量经济规模等拟定设防标准，实际工作

中，由于相应标准的洪水 、影响人口、洪灾可 成的

得到，使得大多数城市仍以城市整体指标作为确定防洪标准的依据, 从 的 ， 优的。本文基于洪水影响

和损失风险指标，对夫夷水新宁县城河段设防标准

进行了探讨，提了基于洪水影响

和洪灾损失经济指标合理选择城市防洪标准的方法，为城

设

提供参考。参考文献：[1]防洪标准:GB 50201 —2014 [ S]-:2]陈成辉-新宁县城洪水风险分析及防洪措施[J]-湖南水利水

电，2000(6) ：33 -34.[3]陈成辉，陈善荣-浅析新宁县防洪抗旱减灾体系建设规划[J]-

湖南水利水电，2015 (1) ：23 -27.[4 ]蒋佑华-资水中上游“96 -5 ”暴雨洪水分析[J]-水文水资源,

1998 (4) ：15 -18.[5]赖锡军，汪德燿•非恒定水流的一维、二维耦合数值模型[J]-

水利水运工程学报，2002(2) ：48-51.[6 ]闻t.洪水灾害风险分析与评价研究[D]-南京:河海大学,

2007.[7 ]侯燕，贾艾晨-基于ArcEngine洪水淹没区综合损失研究[J]-

水利与建筑工程学报，2010，8 (4) ：203 -205.[8]朱翔-水灾经济损失过程、层次和空间分析一一以湖南省为例[J]-湖南师范大学自然科学学报，1994(2)：73 -78-(下转第77页)人民珠江2019年第8期5结语况及效果分析[R]. 1999.行蓄洪区运用效果受启用时机及分洪能力影响

[5] 王家先-浅议安徽省行蓄洪区建设与管理[J]-水利经济，

2005(5)：45 -46，71.显著，历史实际发生洪水时常由于不能在洪峰到达 前及时启用，以及口门进洪流量小等原因，导致行蓄 洪区运用效果不理想。目前正阳关以上行蓄洪区均

已建设了进、退洪闸，进洪过程可控且分洪能力显著

[6] 刘玲，齐克•浅谈淮河流域行蓄洪区安全建设模式[J]-治淮，

2008(4) ：38 -39.[7] 陈平.安徽省淮河流域行蓄洪区安全建设回顾与建议[J]-江

淮水利科技,2012(6)：5-6,8-[8] 辜兵,刘福田，陈平•安徽省淮河行蓄洪区人口安居探讨[J]-

江淮水利科技，2018(6)：6-7,38.提高。若淮干发生20年一遇洪水，各行蓄洪区按规

定在洪峰到达前1 d左右及时启用，则可显著降低

其下游淮干水位，其中南润段运用可降低润河集洪 峰水位达0.18 m,邱家湖、姜唐湖运用分别可降低

[9] 张震•安徽省淮河洪水及行蓄洪区调度决策风险管理系统洪水

分析模型子系统研究与开发[J].人民珠江，2018,39(6) ：101 -

106，112.

正阳关水位达0.49、0.90 &&行蓄洪区按规定联合

[10] 张震，辜兵，高强-基于MIKE的引江济淮工程小合分线路输

调度，南润段、邱家湖于洪峰到达前先启用可显著降

低淮干 峰水位， 中 河集 峰水位可 低 0.31

水渠道数模分析[J].人民珠江，2017,38(12) ：19-23-[ 11] 安徽省水利水 测设计院 . 安徽省淮河 水 蓄 调m,正阳关洪峰水位可降低0.55 m;姜唐湖后启用，

度决策风险管理系统模型专题报告[R] - 2017.削峰作用较/J、&[12] 马娇娇-基于MIKE模型的行洪区调度方案研究[D]-合肥：

合肥工业大学，2018.[13] 安徽省水利科学研究院•淮河中游河道水动力数学模型研究

参考文献：与应用[R].2013.[14] 张震,蔡正中，陈祥•安徽省淮河干流行蓄洪区糙率分析[J]-

[1] 何夕龙，陈婷，季益柱•淮河中游行蓄洪区的设置与调整[J]-

水利规划与设计，2015(6) ：8-11-中国水利,2017(5) ：63 -65.[15] 水文情报预报规范:GBS 22482-2008 [S].[2] 辜兵,刘福田，朱晓二.安徽省淮河干流行蓄洪区形成历史与现

状]J].江淮水利科技，2008(4)：3-4-[3] 李燕，曾桂菊,殷卫国.淮河行蓄洪区运行管理状况评价[J]-

治淮，2014(4) ：40-41.[4] 安徽省水利水电勘测设计院•安徽省淮河行蓄洪区历年运用情(责任编辑:李泽华)(上接第66页)[9] 刘新立•区域水灾风险的相关分析与因子分析一-以湖南省为

[12] 杨侃，张洪波，陈欣，等-基于风险分析的流域防洪系统调度

决策模型研究[J]-河海大学学报(自然科学版)，2004,

32(5)：496 -499.例[J]•经济科学，2004, 26(2):94 -101.[10] 孟熊，梁亚琳•湖南省洞庭湖区关于主动蓄洪后堤垸因灾损失

补偿问题的研究[J].湖南水利水电，2014(2) ：55 -58.[13] 王建忠，王铁峰，刘翠杰，等-基于模糊综合评价法的防洪保

护区洪水风险区划[J].人民珠江，2018,39(10) ：112-117-[11] 黄志中，鞠茂森•以风险决策为基础的流域防洪系统规划[J].河海大学学报，1995(4)：12-18(责任编辑：向飞)77