黄河下游花园口至艾山河段滩区洪水漫滩风险度评估研究.docx

黄河下游花园口至艾山河段滩区洪水漫滩风险度评估研究 摘要：利用Delft3D模型,模拟黄河下游滩区洪水漫滩过程,获取漫滩范围和洪水淹没水深等洪水致灾参数。基于地形和防洪条件,划分洪水漫滩淹没单元,参考联合国灾害风险评价指标体系,结合对各淹没单元的危险度和易损度评估,得到不同洪水量级下各淹没单元的洪水漫滩风险度空间分布。结果表明,占滩区总面积近50%的淹没单元的洪水漫滩风险等级随洪水量级的增加而稳步增加,为“水险同期”类淹没单元; 39.7%的淹没单元在十年一遇洪水情景下呈现极高风险度状态,即“小水大险”状态;11.67%的淹没单元稳定地处于相对较低的风险度等级,漫滩风险不受洪水量级影响,为“稳定低险”类。因此,对于黄河下游滩区洪水漫滩风险,应当重点防范主要集中分布在高村至艾山河段的“小水大险”类淹没单元,同时应以十年一遇,甚至五年一遇的洪水情景作为洪水防范工程措施布设的参考依据。 黄河下游滩区是重要的蓄滞洪区。滩区有利于洪水快速疏导和洪水中泥沙的迅急沉积,对维护黄河下游主河道健康,避免更大的洪水灾害等具有重要意义。近年来,随着黄河上游来水来沙条件的改变,黄河下游河段“二级悬河”现象有所加剧,存在较大的洪水漫滩风险。20世纪50年代以来开展了大量有关洪水风险评估的研究,形成较多的洪水风险评价体系。Terêncio等本文基于Delft3D模型,模拟黄河下游宽滩区洪水漫滩过程的危险度,结合易损度分析,评估黄河下游滩区洪水漫滩的风险度,以期为黄河下游滩区良性综合治理提供一定的科学支撑。1 研究区概况1.1 自然地理概况黄河下游河段指从河南省桃花峪以下至黄河汇入渤海的山东省垦利县的河段,该河段因具有“水少沙多、水沙关系不协调”的自然特性,造成黄河下游持续淤积抬高,使河道高悬于两岸黄海淮平原之上,成为举世闻名的“地上悬河”。黄河下游主河道全长800余公里,一般将陶城铺以上的河段称为宽河段,陶城铺以下的河段称为窄河段。在宽河段内,河道沿程主要设花园口、夹河滩、高村、孙口和艾山等断面,用于监控防范洪水黄河下游滩区是由黄河南北两侧大堤围成的区域,是黄河下游的重要组成部分,具有行洪、滞洪和沉沙功能,也是滩区居民的生产生活空间。黄河下游滩区涉及河南和山东两省共计190余万人口,人河争地矛盾较为突出1.2 历史洪灾事件概况黄河下游地区历史上洪水灾害频发,自有文字记录以来,黄河下游共决口1500余次,给当地带来巨大损失。随着小浪底等水利工程投入使用,黄河上中游的水沙调节能力增强,减少了黄河下游发生特大洪水的可能性。尽管决口事件鲜有发生,但仍存在一些洪水漫滩事件。如表1所示,据不完全统计,1949—2018年的70年间,黄河下游滩区共发生洪水漫滩3 1次,累计受灾人数达9 1 9.4 3万人次,174.97万hm近年来大型洪水发生较少,滩区居民防备意识有所松懈,在滩区内修建大量房屋、农田和鱼塘等,这些设施不断挤压黄河的行洪空间,不利于洪水的快速疏导。滩区群众为了保护财产安全,自发修建大量生产堤,将黄河限制在狭窄的河道内,加剧“二级悬河”的不利态势,小水大灾的情况更易发生,洪水漫滩成为滩区的最大安全隐患。为减少黄河下游滩区洪水漫滩风险,目前主要采用调控水库、引洪淤滩和修建避水设施等工程措施调控洪水,同时制定滩区漫滩洪水风险分布图、洪灾应急避难系统和居民外迁方案等非工程措施规避洪水。2 资料与方法2.1 模型简介Delft3D模型系统(https://oss.deltares.nl/web/delft3d)由荷兰代尔夫特理工大学和Deltares研究所共同开发,可以模拟洪水、风暴潮、飓风和海啸等情景,计算流量、水位、泥沙和水质等参数,并能够处理不同类型情景之间的相互作用。Delft3D模型系统开源免费,具有网格功能强大、用户界面友好以及求解速度快且稳定等特点为模拟研究区不同位置受洪水事件影响的情况,本研究利用Delft3D模型,模拟不同水文条件下的洪水漫滩致灾参数。基于研究区历史洪水漫滩事件相关水文资料以及土地利用、水利工程设施布设情况等,以FLOW水动力模块为核心,构建黄河下游洪水演进水沙二维模型,得到不同洪水情景演进过程的模拟结果。2.2 数据来源本研究使用的资料包括水文数据、滩区土地利用类型数据、地形高程数据和滩区洪灾损失数据。2.2.1 水文数据主要对照“水库运用后黄河下游各级洪峰流量”花园口站流量数据2.2.2 土地利用/覆盖及地形高程数据采用谢羽倩等2.2.3 洪灾损失率数据洪水灾害损失是较难获取的参数,不同的致灾条件、受灾地区以及受灾区资产类型等均会导致不同的损失。洪水灾害损失的影响因素主要有受灾资产类型、洪水淹没水深和洪水淹没历时等。研究区洪水漫滩事件大多持