中小河流洪水风险分析研究——以萍水河湘东段为例

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江西省是我国洪涝灾害频发地区,几乎每年都有不同程度的洪灾损失,其中江西省萍乡市萍水河流域属于损失较为严重区域。萍水河为湘江渌水中下游右岸一级支流,位于江西省西部,是萍乡市境内最大河流。本文在江西省宜春市水文局萍乡渌水洪涝灾害调查项目基础上,选择萍水河萍乡水文站断面至湘东金鱼石村断面河段为研究对象,充分考虑区域内其他七条小流域的汇流影响,使用MIKE FLOOD软件构建研究区域洪水风险分析模型,并在洪灾损失计算中引入三角模糊数概念,开展萍水河湘东段洪水风险分析研究。研究成果有助于加强区域水灾管理,提高居民对水风险的认识,从而有助于洪水风险管理制度的建立和发展,并且可为相关部门防汛抗洪、损失评估等工作提供技术支持和科学指导,最大程度减少人民生命财产损失。本文主要结论如下:1、通过综合分析研究区域降雨频率与洪水频率,确定了萍乡水文站断面2019年7月7日-12日场次历史洪水重现期为15年一遇。并通过面积比拟参证站的方式,推求得到萍乡水文站20年一遇、50年一遇、100年一遇设计洪峰流量分别为813m~3/s、1043m~3/s、1213m~3/s。2、使用MIKE11 HD模块和MIKE21FM HD模块分别构建了研究河段干流及其支流的一维河网模型和研究区域二维地形模型,最后通过MIKE FLOOD模块将一维河网模型和二维地形模型使用侧向连接的方式进行耦合计算。随后通过历史洪水调查资料对模型设置参数进行了合理性分析,最终确定一维河道糙率取值在0.03-0.045之间,二维地形糙率取值在0.025-0.09之间。3、通过放大典型洪水的方式,确定了研究区域20年一遇、50年一遇、100年一遇设计洪水过程,并分析了萍水河湘东段发生100年一遇洪水的演进漫溢过程,分析结果表明:区域内最先受影响的村点为湘东镇黄堂村沙棚里村小组,洪水演进过程中最大淹没水深超过6.5m,出现在萍水河下游老关镇仁村和荷尧镇大义村靠近河道区域。另外,根据计算结果表面:萍水河湘东段发生20年一遇设计洪水时,淹没区域平均淹没水深为2.09m,最大淹没面积为16.28km~2,淹没耕地面积为10.80km~2,淹没居民地面积为4.05km~2,淹没村点36个;萍水河湘东段发生50年一遇设计洪水时,淹没区域平均淹没水深为2.11m,最大淹没面积为18.53km~2,淹没耕地面积为12.78km~2,淹没居民地面积为4.62km~2,淹没村点41个;萍水河湘东段发生100年一遇设计洪水时,淹没区域平均淹没水深为2.78m,最大淹没面积为20.88km~2,淹没耕地面积为14.50km~2,淹没居民地面积为5.18km~2,淹没村点48个。4、通过Arc GIS和洪水损失评估系统等软件对研究区域内受灾对象和风险指标进行了统计分析,统计结果表明:萍水河湘东段发生20年一遇设计洪水时,区域内受影响人口总计1.94万人,受影响GDP为63516万元;萍水河湘东段发生50年一遇设计洪水时,区域内受影响人口总计2.25万人,受影响GDP为73484万元;萍水河湘东段发生100年一遇设计洪水时,区域内受影响人口总计2.5万人,受影响GDP为83035万元。5、在洪灾损失评估计算中创新性的引入三角模糊数概念,结合研究区域不同财产类型价值模糊数及其对应的洪灾损失率,得到研究区域洪水直接经济损失模糊数分别为D2 0(85542.51万元,96472.36万元,114804.31万元)、D5 0(97947.43万元,111438.13万元,137592.6万元)、D10 0(127632.11万元,145629.59万元,173414.87万元)。最后,通过三角模糊数控制目标计算得到萍水河研究区域遭遇20年一遇洪水时,洪灾损失在9亿元以上和10亿元以上的概率分别为93.79%、40.86%;萍水河研究区域遭遇50年一遇洪水时,洪灾损失在11亿元以上和12亿元以上的概率分别为72.84%、29.85%;萍水河研究区域遭遇100年一遇洪水时,洪灾损失在14亿元以上和16亿元以上的概率分别为81.44%、14.15%。6、根据技术规范要求,确定了洪水风险要素划分等级和各洪水风险要素图示参数。依据上文模型输出结果和洪水影响结果、洪水损失分析结果绘制萍水河湘东段研究区域的洪水风险图,图件包括萍水河湘东段淹没范围图、萍水河湘东段淹没水深分布图、萍水河湘东段淹没流速分布图、萍水河湘东段淹没历时分布图。
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