第3章　城市洪水风险与防洪标准

3.1　洪水风险

3.1.1　城市洪水风险定义

城市洪水风险主要包括两层含义：一是洪水事件发生的概率（或频率）或重现期，水文上通常用重现期（即多少年一遇）表示；二是洪水造成的负面影响，如洪灾损失（脆弱程度），通常用人员伤亡数和经济损失值表示。洪水风险即洪水事件发生概率与其产生结果的结合，可以用二者之积表示亦可分别给予表述。如常见的洪水风险图，就将洪水风险表示成一定频率洪水造成的淹没范围、淹没水深以及淹没历时等或一定频率洪水造成的淹没损失值。为了洪水管理与防洪规划的需要，常制成风险区划，即将洪水风险要素划分成大小等级不同的风险度，以表征风险等级不同的空间分布。当进行不同地区、相同频率洪水造成的洪灾损失程度的比较时，或者在同一地区，进行洪水期望损失计算进行工程经济效益评估时，则用损失值与洪水频率之积表示洪灾损失风险比较方便。

城市洪水危险、洪水风险和洪灾风险不是同一个概念，发生了1000m3/s的洪水，如果不论其发生频率，这种洪水只是一种危险；如果说1000m3/s洪水的重现期为n年一遇，则这样的洪水就是洪水风险，但不一定有洪灾风险。洪水风险侧重洪水本身发生的可能性，而洪灾风险则强调洪灾损失发生的可能性，二者区别在于城市是否设防。例如，在没有设防的城市，只要洪水进城，就有淹没损失，就有洪灾，洪灾风险的发生频率就是进城天然洪水的重现期。而在设防的城市，在防洪工程未遭到破坏前，有洪水风险，但洪灾发生频率为零，城市没有洪灾风险。当洪水超过城市设防标准，工程失事，洪水造成灾害，则认为城市洪灾损失发生频率等于洪水风险的频率，此时的洪灾风险等于洪水风险（基于同频率概念）。

3.1.2　洪水风险的地理表述

洪水风险的地理表述即根据某种风险指标将风险标注在地图上，包括洪水风险图与风险区划。

3.1.2.1　洪水风险图与风险区划概念

洪水风险图大致有两类：一类洪水风险图即用地图的形式表示洪水风险指标的地区分布，如某指定频率洪水的淹没范围、淹没水深；另一类风险图是洪水风险区划，即将损失风险划分为若干等级风险度，以风险度作为洪水风险指标表示在地图上。

洪水风险图与风险区划上提供的洪水风险信息，可以作为防汛调度管理、土地利用规划、防洪规划、城镇建设、基础设施建设等提供重要的基础资料。

3.1.2.2　洪水风险图与区划的基本内容

按照洪水风险区情况及对洪水风险分析的要求，确定编制洪水风险图的类别，选定洪水风险等级（如多少年一遇），计算洪水淹没范围、淹没水深及行进流速。根据需要确定相应范围内影响的人口、耕地、村镇、资产、重要基础设施，并在人口密集地区，绘制人口紧急转移路径，安排避难地点。

根据洪水风险图和洪水分析与洪水影响评价，将风险划分为不同的风险等级，将地区划分为低、中、高度风险区。

3.1.2.3　城市洪水风险图示例

城市洪水风险的特点随城市类别不同而有所区别，例如，位于山丘区城市，特别是在山洪频发的地区，猝发性的山洪有可能溃决堤防，淹没城市。滨海城市除受洪水威胁外，还受风暴潮的袭击。尤其若又遭遇天文大潮，就有可能淹及城市。另一类城市洪水风险主要是当地暴雨造成城市短时期积涝成灾，这种情况多数发生在平原城市。因此，城市洪水风险主要是洪水进城淹没与暴雨积涝成灾。此外，城市堤防临水一侧滩地的洪水风险有时也需要考虑。

1.堤防临水一侧滩地洪水风险图

堤防临水一侧滩地仅确定行洪道至堤脚滩地的洪水风险。绘制堤防临水一侧洪水风险图，旨在向城市土地利用部门与城市规划部门提供河滩行洪区的洪水风险分布，避免城市发展不合理地侵占河滩地，增大城市本身以及城市上下游的洪水风险。一般可采取河道特征点同频率水位两侧外延法，即采用水文学方法计算同频率水位最大淹没范围。下面通过浙江省兰溪城区洪水风险图的绘制，说明这种简易方法（本例由浙江省防汛防旱办公室提供）。

（1）兰溪市基本情况。兰溪市区位于浙江省钱塘江中游衢江、金华江和兰江“三江”汇合处，总面积11.6km2，人口10万人，多年平均降水量1455mm，年最大降水量2154mm（1954年），年最小降水量856mm（1978年），年内降水量分配很不均匀，4-7月上旬降水量约占全年降水量的50%以上。

由于三江横穿，兰溪市城区被分割为溪东、溪西和马公滩三大片，地势低洼，洪涝灾害频繁。新中国成立以来，兰溪市城区以上已建成湖南镇、铜山源、横锦等3座大型水库和25座中型水库，总库容32.9亿m3，控制集水面积5009km2，占兰溪水文站控制面积18233km2的27.5%。城区沿江两岸筑有13.8km防洪堤，但堤身质量不高，防洪能力很低。在1950—1995年46年中，城区超过危急水位（31.0m）的洪水达32次，平均每年0.7次。其中1955年洪水最大，兰溪水文站实测最大流量19500m3/s，最高洪水位达35.35m，城区汪洋一片。此外，1989年、1992年、1993年、1994年都发生过洪水进城。

（2）洪水频率分析。兰溪水文站共有43年流量系列，并有6次历史大洪水调查资料，通过频率计算，得到兰溪站水文频率计算成果，见表3.1。

（3）水面比降分析。兰溪市城区分布在沿江两岸，兰溪水文站位于城区下游，相距上游马公滩横山脚2.7km，在洪水发生时有一定比降。经分析计算，确定上下游水面落差为：5～10年一遇洪水为67cm，20～100年一遇洪水为85cm。

（4）同频率水位的标定。根据兰溪水文站各种频率的水位，结合上述上下游水位落差，即可绘出不同频率河道水位纵剖面线，见图3.1。然后从图上内插出若干距离处相应于不同频率的水位，并分别沿河道横断面两侧外延，水位以下部分即代表淹没剖面，见图3.2。最后将沿河若干断面上同频率水位标定在地形图上。

（5）洪水风险图的绘制。对比各横断面上某种频率水位与相应的地面高程，凡低于、等于该水位的部分如A、B、C，即该水位下的淹没部分。将两断面同频率水位连成的截面与截面投影范围内下垫面上各点高程进行对比，凡低于截面上水位的下垫面部分即两断面间的淹没范围。按此操作，即可绘制出某频率洪水相应的淹没范围。如图3.2所示。应当注意的是，在确定同频率水位时，必须考虑现状城市防洪系统的影响，并且要根据实际防洪能力对淹没范围做出调整。

2.城市堤防溃决的洪水风险图

城市发生超标准洪水时，有可能使堤防溃决，淹没城市。在这种情况下，首先要准确估计城市堤防可能溃决的位置与溃决口门尺寸；或者应根据堤防情况，假定几个可能溃堤的位置及不同溃决口门尺寸。然后采用水文学破堤溢流计算方法估计进入保护区的水量及水深分布；在资料条件及技术力量允许时，可以采用水力学方法绘制破堤淹没洪水风险图。

以上海市浦东地区洪水风险图为例，本例选自中国水利水电科学研究院为美国FM Globa（保险公司）制作的上海市洪水风险图中的部分内容。

图3.3为上海市浦东地区堤防可能溃决的外高桥、金桥与漕河泾位置示意。假设当黄浦江发生100年一遇和500年一遇潮位时，在外高桥、金桥与曹河泾3处溃堤，溃决口门宽分别为100m、50m和20m时，共制作了18张洪水风险图。其中，当上游来水520m3/s，下游100年一遇潮位，金桥溃口50m宽时的洪水风险见图3.4。

3.城区暴雨积水风险图

城市除可能发生外河洪水破堤淹没的洪水风险外，更多的是暴雨积涝酿成的城市积水风险，这种风险国内外城市都经常发生。因此，应当通过水文水力学计算，绘制积水风险图。

中国水利水电科学研究院在研制这种积水风险图时，假定上海浦东地区发生100年一遇和500年一遇降雨时，分别绘制了在外高桥、金桥与漕河泾3个排水区域内泵站不能工作时的洪水风险图共6张，其中，当上游来水520m3/s，下游100年一遇潮位，500年一遇降雨时的洪水风险图（简略图）见图3.5。

以上实例采用二维非恒定流洪水仿真模型计算各个洪水要素，然后在受淹区域根据各网格的最大淹没水位，生成最高水位等值面，最后在所研究区内，利用区域边界对最高水位等值面分割裁减，得到最终的含有最高水位信息的洪水风险图。

为便于用户查询洪水风险图中的洪水风险信息，中国水利水电科学研究院专门开发了基于GIS的信息查询系统。该系统利用Mapinfo Professional格式的电子地图，采用Microsoft Visual Basic6.0和MapInfo公司的控件式GIS开发工具Map X，并利用Microsoft Accass作为数据库支持软件进行开发。该系统主要由信息显示、信息添加、信息查询和信息输出等几块组成。例如，查询任何地方的洪水水位信息，可首先选择洪水组合，然后通过选取工具条中的相应按钮，点出图形中的任何地方，就可以查询到该处在所选的洪水情况下的淹没洪水水位。

这种洪水风险图凸显了城区在特大暴雨洪水（包括超标准洪水）袭击内河后破堤、当地暴雨积涝、潮汛影响等洪源综合产生的洪水风险。为洪水保险、城市防洪、城市建设提供了重要依据。