浅谈于桥水库洪水风险图边界条件的确定_寿光洪水水库

来源:保育员工作计划 发布时间:2019-08-09 04:57:19 点击:

  摘 要:于桥水库作为大(Ⅰ)型水库,其防汛作用十分重要,影响天津北部大部分地区,为此,2012年于桥水库管理处开展了于桥水库溃坝洪水风险研究工作。本文主要针对该项目中风险图边界条件确定与天津市防汛调度相结合的特点进行简单阐述,介绍确定边界条件的主要过程,为水利工作人员在今后开展此类工作时提供参考。
  关键词:于桥水库 洪水风险图 边界条件
  中图分类号:TV6 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)07(a)-0225-01
  洪水风险图是一种融合地理、社会经济信息、洪水特征信息,通过资料调查、洪水计算和成果整理,以地图形式直观反映某一地区发生某一频率的洪水后可能淹没的范围和水深,从而可以预知和分析不同量级洪水可能造成的风险和灾害的专题地图。水库洪水风险图是反映水库库区及水库溃坝情况下洪水风险信息的专题地图,水库建成后,存在的洪水风险主要有两种,一是库区的淹没风险,二是水库泄洪超下游防洪标准时对下游区域造成的淹没风险。
  1 于桥水库概况
  于桥水库是一座具有供水、防洪、发电等多种功能的大(Ⅰ)型山区水库,位于天津市北部蓟县城东4km处,于桥水库始建于1959年12月,1970年投入蓄水使用,1983年对其进行了大坝加固工程,作为引滦沿线的一个主要调蓄水库。于桥水库正常蓄水位为21.16 m,总库容15.59亿m3,兴利库容3.85亿m3。水库的设计输水流量为50 m3/s,根据天津市需要向下游供水。作为天津市引滦工程中最重要的调蓄水库,近30年来于桥水库的稳定运行为保证天津市的用水安全发挥了积极的作用,为天津市城市和社会的整体发展提供了重要的保障。
  2 研究目的和意义
  于桥水库地处京、津、唐交通要地,水库防汛地位十分重要,下游直接影响蓟县、宝坻、宁河、玉田、汉沽等各县(区),并影响京—秦、大—秦、京—山、津—蓟四条铁路干线和邦—喜、津—围、京—哈、京—沈、京—平等公路干线的安全。于桥水库汛期洪水调度原则:当遭遇小于五十年一遇洪水保引滦通水为主,尽量保证青甸、太和两洼农田不致因水库泄水而受淹;当遇到大于五十年一遇洪水以防洪为主,确保大坝绝对安全。
  制作于桥水库洪水风险图是十分必要的,此项工作的开展可服务于于桥水库及下游地区的防汛减灾工作,为区域防洪规划编制、群众转移预案及抗洪抢险预案的制定等方面提供技术支撑和科学依据,对于保护水库下游人民群众的生命和财产安全,保障区域内生产发展具有重大经济和社会效益。
  3 洪水淹没风险分析
  于桥水库库区范围内有7个乡镇,111个村落,16.8万人,水库移民线为22.0,但在22.0 m以下仍有部分居民、房屋。水库历史最高水位为22.62 m,在22.62 m高程以下有部分乡村道路、电力和电信线路,若遭到洪水淹没,库区内部分地方交通、电力、通讯将中断。
  水库下游主要河道为州河,并影响蓟县、宝坻、宁河、玉田、汉沽等各县(区)的低洼地区近百万人口,300余万亩耕地,并影响多条公路、铁路。州河防洪标准为400 m3/s,当遇超标洪水时,将直接淹没州河两边洼地,造成的经济损失不容忽视。
  4 洪水风险计算边界条件确定
  于桥水库库区淹没分析的计算范围的下边界最高高程为坝顶高程27.72 m。库区淹没范围计算的水库坝址的最高水位取水库校核水位27.72 m。由于于桥水库属于湖泊型水库,可直接以此高程向库尾和水库周边延伸,所得到的封闭平面以下部分即为库区淹没分析的计算范围。
  于桥水库洪水风险分析包括渐溃洪水、瞬溃洪水、可能最大洪水、千年一遇洪水、百年一遇洪水、五十年一遇洪水和二十年一遇洪水七类计算方案。其中渐溃洪水为漫溢洪水对坝体冲刷后逐渐形成溃口,溃口逐渐扩大,由此导致渐溃险情属于不可控的自然灾害,灾情非常严重;瞬溃洪水是在情况危机时,炸副坝后大坝瞬溃的情况,由于副坝坝高较低,坝下为稳固地质,炸副坝后溃口形态比较稳定,造成灾情相对要小的多。
  于桥水库洪水风险计算过程中,为了评估大范围淹没区域的风险损失,要抓住重点地区、重点指标,总结有代表性的数据。划分城区(县)、重要经济区、高速公路、一级公路、铁路为重点对象。利用GIS技术将重点区域细分为以乡镇为单位的小区域,利用MATLAB技术提取这些区域的淹没范围、淹没水深、洪水流速、洪水到达时间、淹没历时等。计算结果结合当地实际的社会经济情况,分析出区域内居民生命财产是否受到威胁,建筑物是否会出险,居民是否需要撤离、撤离路线,工厂、企业受损估计,区域淹没的时间等社会经济损失情况。
  于桥水库洪水风险计算中,根据防洪减灾原则,为尽量减少城区的社会经济损失,加入人为措施,如加高堤防、降低堤防、引导洪水入蓄滞洪区等,调整计算网格的内边界条件,模拟人为控制洪水演进的调度情况,从而得到新方案,计算新方案结果。再分析,再调整,再计算,如此循环,得出在不同量级洪水调度方案下的数据资料。为减少人民生命财产危险,受灾居民安全撤离,减少地区社会经济损失,提供实施依据。
  例如,于桥水库溃坝洪水不仅会影响到天津市,而且还有可能会影响河北省部分地区。出于防洪调度考虑,我们会计算只影响天津市或影响天津市及河北省两种计算方案。天津市东北部与河北省交界处为金水河与兰泉河堤防,由此我们考虑两类计算方案以金水河与兰泉河堤防是否出险作为区分。
  方案1:金水河与兰泉河通过加固守住溃坝洪水。
  方案2:由洪水自然演进,金水河、兰泉河堤防作为一般防洪工程考虑。
  由以上溃坝洪水以及千年一遇洪水的两种方案可以看出,同样的洪水,在不同的边界条件下,洪水的淹没影响范围可能差别是很大的。在于桥水库洪水风险分析计算中,充分考虑了洪水调度因素,根据水库下游防洪工程实际情况,结合防洪重点区域、重要部位,设定多种边界条件方案,并计算淹没范围,从而得出多种方案的淹没范围。
  5 结语
  于桥水库洪水风险分析采用GIS技术,在计算范围内划分重点区域,比较、分析每个方案重点区域的各类计算结果,关注实际情况,如:人民生命财产安全、建筑物是否出现、是否需要撤离、何时淹没、淹没历时等。得出有重点、有目的、有代表性的社会经济损失数据,以重点代全面,有的放矢的评估每个方案在防洪减灾方面的优缺点,为防洪减灾决策提供数据支持。
  参考文献
  [1] 水利部.洪水风险图编制导则[S].北京.国家防汛抗旱总指挥办公室,2009.
  [2] 水利部.洪水风险图编制技术细则[S].北京.国家防汛抗旱总指挥办公室,2009.
  [3] 曹东,金东春.洪水风险图及其作用[J].东北水利水电,1998(8):8-10.

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