背景:
近日来,8月19日寿光洪灾成因的相关新闻在媒体、网络及微信中报道频频。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,聚集具有多年国内外大型流域洪水风险管理和数值模拟经验的团队智慧,开展研究工作。经过连续5天的调研、公共资源的收集分析、模型的构建和模拟分析,秉持着科学、独立、客观、公正的科研态度,形成了819寿光洪水灾情成因的技术结论。
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,做出了团队专业的判断。权威的结论,有待相关管理部门发布。我们真正的期望是通过专业工作,理性分析成因,总结教训,提出由此事件引起的普遍适用于众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。
一、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。
二、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。
三、主要成果汇总
3.1 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。
谭家坊流量过程线(模型结果)
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。
(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。由于缺少河道断面与沿岸堤防高程、决口位置资料,此结果有待核实。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)
3.2 洪水淹没范围模拟图
(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。
洪水能量大的区域代表受洪水影响大、洪水危险性高。而水深与流速决定洪水能量,因此根据模型得出的地面淹没最大水深及最大流速,对研究区域淹没范围的洪水风险性进行评估。风险评估因子F公式如下:
F=Hmax*Vmax