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2018年8月19日寿光洪水灾情成因分析
作者:宜水环境发表日期:2018-08-30

一、 背景

寿光洪灾成因在媒体、微信报道频频。是调度不当?是天灾?秉着职业的敏感和高度的社会责任心,宜水环境迅速组织本公司力量,聚集了具有多年国内外大型流域洪水风险管理和模型经验的团队智慧,在缺乏官方资料的前提下,获取了多渠道公共数据资源,经过连续5天的调研、资料的收集分析、模型构建和模拟分析,希望得出独立、客观、公正、具有一定完整性的灾情成因技术结论。

本报告是研究的主要依据和结论的技术汇总。报告对事件最关键的洪水成因、风险识别、调度方案评估,做出了团队专业的独立判断。

权威的结论,有待相关管理部门发布。我们研究,真正的期望是通过专业理性分析成因,总结教训,提出由此事件引起的,普遍适用于许许多多同类事件的启发和建议。我们希望尽微薄之力,帮助加强全社会洪水风险意识,转变年年频发的被动救灾局面。


二、主要流域特征资料


流域地形

弥河主流发源于沂山天齐湾,地势由西南向东北递减。寿光洪水涉及的三座水库,冶源水库位于弥河上游干流,黑虎山水库与嵩山水库位于支流上,汇入弥河。弥河左右沿线城市从上游至下游分布有临朐县、青州市、昌乐县、寿光市。其中弥河在下游穿过寿光市。库区地形见下图。

三、研究方法

    为了评估水情形势,分析灾情成因,研究团队组成了具有国内外丰富洪水模型经验的专家团队,获取了相关关键的基础资料,构建了寿光上游水库及中下游水文水动力1D&2D耦合洪水模型。其中,谭家坊上游采用水文水动力1D模型,总控制汇流面积约1850km2,包括黑虎山水库、嵩山水库与冶源水库以及弥河上游各支流汇水区域;谭家坊下游采用2D地表漫流模型模拟寿光市及其下游地区洪水淹没过程并进行洪水风险评估,整个2D地面模型面积约为1600km2。模型范围合计3450 km2。模型降雨数据采用美国NASA,Global Precipitation Measurement(GPM)雷达实测降雨数据,数据时间间隔为30min。模型地面高程采用美国NASA,Shuttle Radar Topography Mission雷达高程数据,数据精度为30m*30m。模型概化图如下。


模型概化图


四、主要成果汇总


1、模型模拟结果

(1)三座水库入库流量模拟

    库区利用水文模型和全流域汇水区二维坡面汇流,对三座水库的入库流量过程进行了模拟,二种方法结果相近。得出819暴雨冶源水库、黑虎山水库和嵩山水库的入库最大流量分别为1700m3/s,650m3/s和425m3/s,峰值流量出现时间大约在2018.8.19晚9点~10点之间。 三座水库入库流量模拟过程见下图。

 

冶源、黑虎山、嵩山819暴雨入库流量模拟成果图


(2)谭家坊流量模拟结果

    谭家坊是弥河中上游区域重要节点,设有水文监测站点。本次模型模拟谭家坊最大流量约为2250m3/s,出现时间约为2018.8.20晚凌晨1点30分~2点30分之间。谭家坊模拟过程见下图。此过程是从流域主要特征模拟和水文经验分析得出,由于缺少可靠的河道断面、水库水位、谭家坊实测水位、流量等详细资料,模型未能检验,定有误差。

    谭家坊流量2250m3/s,已经超出寿光市防洪预警II级橙色预警标准。说明防洪形势非常紧急。寿光市防洪预警等级划分见第六章资料来源说明。

谭家坊流量过程线(模型结果)

(3)弥河中下游洪水情势

    模型总体成果动态分析和断面流量分析表明,下泄洪水流经寿光市中心发生向河道东西两侧漫流。流量峰值统计结果表明,其中弥河寿光市区下游段约40%向西漫流,约20%向东漫流,剩余约40%排向下游,见下图。根据河道纵断面、平面地形和河道走势初步判断,漫溢主要发生于寿光主城区略下游坡度趋缓,河道弯曲渐多,甚至90度弯度处。估计由于多年少发大水,河道及滩地行洪能力衰减。


弥河中下游洪水漫流情势(模型结果


2、819洪水风险图

(1)风险分析

    根据实测出库流量,模型模拟得出下游区域洪水淹没图(见下图),弥河左右两岸存在洪水淹没风险,并在洛城街道附近淹没范围最大。


寿光819洪水风险等级分布图(模型结果



3、819降雨情势

宜水环境科技根据从GPM获取实测雨量,绘制了3日雨量等值线图(8月17日8:00至21日8:00),以及最大24小时(19日8:00至20日8:00)雨量等值线图(请见图10 和图11)。从诸多新闻获取的事件描述回顾,GPM获取的雨量在总量、时程分布特征和空间特征方面极为相似,因此在缺乏官方实测雨量资料的前提下,GPM雨量极具可替代的研究价值。

从图可见,降雨中心均位于弥河下游寿光市上口镇附近,三日最大累计雨量达到401mm,最大24小时雨量发生在事件末,达300mm。

    冶源水库上游面平均三日雨量240mm,最大2小时雨量发生在事件末,达80mm。


2018年818-20三日雨量等值线图

24小时雨量等值线图


进一步对寿光市上口镇三日和24小时降雨过程数据分析(图3、4)。自18日6:00 ~20日2:00,持续降雨45小时,累计降雨量401.5mm,雨峰在三日最后。其中最大24小时降雨发生在19日0时-19日24时,累计降雨量346.1mm;最大2小时降雨发生在8月19日15-16时,累计降雨量100.0mm。峰值雨量发生在降雨过程后期,前期土壤在小降雨下达到饱和状态,后期大暴雨来临产流系数高,属于极不利情形。

从三日、最大24小时雨量和寿光市防汛预警等级可以判断,应该是I级红色预警。形势异常紧急。


4、819洪水水库调度方式评估

    由于篇幅太长,本节内容另有专题介绍。请关注我们的微信公众号Ewaters或拨打联系电话获取详细内容。

    此专题包括:

(1)冶源水库调蓄分析

(2)冶源水库防洪库容潜力估计

(3)冶源水库防洪库容潜力利用效果分析

(4)库群调度分析

(5)冶源水库汛限水位太高影响评估

(6)水库调度评价


5、寿光下游河道断面平面走势特征

    浏览Google 2018年影像资料,总体发现弥河寿光市下游开始河势逐渐呈流荡型,弯度增大。这是多年以来河流与自然动态平衡的结果。图中可见,弥河分段筑有橡胶坝,下游有分叉,河滩空间较大。这种河势,一旦发生大水,由于水流的动能和取直惯性,行洪滩地是否剥哈非常重要。


五、结论

1、根据降雨量空间分布、时程特征和模型成果分析,819寿光洪水主要成因为:

   (1)主要由本地暴雨导致洪水。本地24小时大于300mm的极为不利的特大暴雨降雨条件;由于前二日近100mm左右降雨,导致819特大暴雨几乎100%产流;根据寿光市防汛预案,本地的暴雨量已超过I级红色预警,本身险情异常紧急;

   (2)弥河下游河道排洪能力衰退或尚未配套,导致寿光市至下游段弥河道洪水漫溢。模型分析表明,弥河寿光下游排洪能力可能仅仅在1000-1500m3/s左右,不足寿光市防洪预案II级橙色预警要求。

2、 黑虎山水库可能前期水位略有偏高,导致雨峰来临时迅速下泄。冶源水库实现了下泄错峰并拦截了近1000m3/s的入库洪峰,防洪效果显著。尽管仍有2000多万m3可用调洪库容,在综合考虑水库大坝重大设施安全风险和决策紧迫的条件下,认为调度得当。

3、上游一大二中三座水库819洪水的优化调度略有潜力。但可能由于目前流域水文和洪水预报技术的局限,对水情和风险形势判断的准确性和自信心稍有不足。尽管这不是本次寿光洪水至灾主要因素,但为发挥水库综合效益,在水资源利用、防洪风险管理决策、支撑下游社会经济发展及城市安全方面,决策技术的提高已经非常必要,也很迫切。


六、免责声明

       本研究未获取任何官方资料,也无任何一方委托、提供资助或商业行为,纯粹从专业角度,基于对社会的责任感而开展,也无意为寿光洪水成因做结论。因此形成如下免责声明:

       1、本研究团队具有水文水资源、水力学、市政工程、环境工程等综合专业背景,多年来一直在承担国内外大型流域防洪、风险管理、特大城市排水防涝规划、洪涝预警预报系统等项目,是具有一流水信息技术和模型实力的专业团队。研究资料的分析取用、研究方法、体系与结论,出自于团队的专业分析和判断,均有据可查,无任何有意修改和导致结论根本性偏离的主观的工作。

       2、 本报告所有内容前后组成一个整体,读者的理解、引用或转载不可断章取义。报告交代了研究的方法和思路,对支撑文中涉及的研究结论是否合理读者可以自行判断。

       3、 由于缺乏官方数据,依据和结论必然存在不确定性。任何一方不得以此为据,用以对研究单位、团队成员、洪水事件的相关方追责、攻击,或用于工程规划、设计、咨询、建设等其他用途。我公司和团队成员,对由此导致的后果,不承担任何法律责任。

       4、 本报告版权归“宜水环境科技(上海)有限公司”所有。未经本公司书面授权,任何单位及个人不得对本报告进行任何形式的翻版、复制、刊登、发表或者引用。






















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