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      2018年8月19日壽光洪水災情成因分析
      作者:宜水環境發表日期:2018-08-30

      一、 背景

      壽光洪災成因在媒體、微信報道頻頻。是調度不當?是天災?秉著職業的敏感和高度的社會責任心,宜水環境迅速組織本公司力量,聚集了具有多年國內外大型流域洪水風險管理和模型經驗的團隊智慧,在缺乏官方資料的前提下,獲取了多渠道公共數據資源,經過連續5天的調研、資料的收集分析、模型構建和模擬分析,希望得出獨立、客觀、公正、具有一定完整性的災情成因技術結論。

      本報告是研究的主要依據和結論的技術匯總。報告對事件最關鍵的洪水成因、風險識別、調度方案評估,做出了團隊專業的獨立判斷。

      權威的結論,有待相關管理部門發布。我們研究,真正的期望是通過專業理性分析成因,總結教訓,提出由此事件引起的,普遍適用于許許多多同類事件的啟發和建議。我們希望盡微薄之力,幫助加強全社會洪水風險意識,轉變年年頻發的被動救災局面。


      二、主要流域特征資料


      流域地形

      彌河主流發源于沂山天齊灣,地勢由西南向東北遞減。壽光洪水涉及的三座水庫,冶源水庫位于彌河上游干流,黑虎山水庫與嵩山水庫位于支流上,匯入彌河。彌河左右沿線城市從上游至下游分布有臨朐縣、青州市、昌樂縣、壽光市。其中彌河在下游穿過壽光市。庫區地形見下圖。

      三、研究方法

          為了評估水情形勢,分析災情成因,研究團隊組成了具有國內外豐富洪水模型經驗的專家團隊,獲取了相關關鍵的基礎資料,構建了壽光上游水庫及中下游水文水動力1D&2D耦合洪水模型。其中,譚家坊上游采用水文水動力1D模型,總控制匯流面積約1850km2,包括黑虎山水庫、嵩山水庫與冶源水庫以及彌河上游各支流匯水區域;譚家坊下游采用2D地表漫流模型模擬壽光市及其下游地區洪水淹沒過程并進行洪水風險評估,整個2D地面模型面積約為1600km2。模型范圍合計3450 km2。模型降雨數據采用美國NASA,Global Precipitation Measurement(GPM)雷達實測降雨數據,數據時間間隔為30min。模型地面高程采用美國NASA,Shuttle Radar Topography Mission雷達高程數據,數據精度為30m*30m。模型概化圖如下。


      模型概化圖


      四、主要成果匯總


      1、模型模擬結果

      (1)三座水庫入庫流量模擬

          庫區利用水文模型和全流域匯水區二維坡面匯流,對三座水庫的入庫流量過程進行了模擬,二種方法結果相近。得出819暴雨冶源水庫、黑虎山水庫和嵩山水庫的入庫最大流量分別為1700m3/s,650m3/s和425m3/s,峰值流量出現時間大約在2018.8.19晚9點~10點之間。 三座水庫入庫流量模擬過程見下圖。

       

      冶源、黑虎山、嵩山819暴雨入庫流量模擬成果圖


      (2)譚家坊流量模擬結果

          譚家坊是彌河中上游區域重要節點,設有水文監測站點。本次模型模擬譚家坊最大流量約為2250m3/s,出現時間約為2018.8.20晚凌晨1點30分~2點30分之間。譚家坊模擬過程見下圖。此過程是從流域主要特征模擬和水文經驗分析得出,由于缺少可靠的河道斷面、水庫水位、譚家坊實測水位、流量等詳細資料,模型未能檢驗,定有誤差。

          譚家坊流量2250m3/s,已經超出壽光市防洪預警II級橙色預警標準。說明防洪形勢非常緊急。壽光市防洪預警等級劃分見第六章資料來源說明。

      譚家坊流量過程線(模型結果)

      (3)彌河中下游洪水情勢

          模型總體成果動態分析和斷面流量分析表明,下泄洪水流經壽光市中心發生向河道東西兩側漫流。流量峰值統計結果表明,其中彌河壽光市區下游段約40%向西漫流,約20%向東漫流,剩余約40%排向下游,見下圖。根據河道縱斷面、平面地形和河道走勢初步判斷,漫溢主要發生于壽光主城區略下游坡度趨緩,河道彎曲漸多,甚至90度彎度處。估計由于多年少發大水,河道及灘地行洪能力衰減。


      彌河中下游洪水漫流情勢(模型結果


      2、819洪水風險圖

      (1)風險分析

          根據實測出庫流量,模型模擬得出下游區域洪水淹沒圖(見下圖),彌河左右兩岸存在洪水淹沒風險,并在洛城街道附近淹沒范圍最大。


      壽光819洪水風險等級分布圖(模型結果



      3、819降雨情勢

      宜水環境科技根據從GPM獲取實測雨量,繪制了3日雨量等值線圖(8月17日8:00至21日8:00),以及最大24小時(19日8:00至20日8:00)雨量等值線圖(請見圖10 和圖11)。從諸多新聞獲取的事件描述回顧,GPM獲取的雨量在總量、時程分布特征和空間特征方面極為相似,因此在缺乏官方實測雨量資料的前提下,GPM雨量極具可替代的研究價值。

      從圖可見,降雨中心均位于彌河下游壽光市上口鎮附近,三日最大累計雨量達到401mm,最大24小時雨量發生在事件末,達300mm。

          冶源水庫上游面平均三日雨量240mm,最大2小時雨量發生在事件末,達80mm。


      2018年818-20三日雨量等值線圖

      24小時雨量等值線圖


      進一步對壽光市上口鎮三日和24小時降雨過程數據分析(圖3、4)。自18日6:00 ~20日2:00,持續降雨45小時,累計降雨量401.5mm,雨峰在三日最后。其中最大24小時降雨發生在19日0時-19日24時,累計降雨量346.1mm;最大2小時降雨發生在8月19日15-16時,累計降雨量100.0mm。峰值雨量發生在降雨過程后期,前期土壤在小降雨下達到飽和狀態,后期大暴雨來臨產流系數高,屬于極不利情形。

      從三日、最大24小時雨量和壽光市防汛預警等級可以判斷,應該是I級紅色預警。形勢異常緊急。


      4、819洪水水庫調度方式評估

          由于篇幅太長,本節內容另有專題介紹。請關注我們的微信公眾號Ewaters或撥打聯系電話獲取詳細內容。

          此專題包括:

      (1)冶源水庫調蓄分析

      (2)冶源水庫防洪庫容潛力估計

      (3)冶源水庫防洪庫容潛力利用效果分析

      (4)庫群調度分析

      (5)冶源水庫汛限水位太高影響評估

      (6)水庫調度評價


      5、壽光下游河道斷面平面走勢特征

          瀏覽Google 2018年影像資料,總體發現彌河壽光市下游開始河勢逐漸呈流蕩型,彎度增大。這是多年以來河流與自然動態平衡的結果。圖中可見,彌河分段筑有橡膠壩,下游有分叉,河灘空間較大。這種河勢,一旦發生大水,由于水流的動能和取直慣性,行洪灘地是否剝哈非常重要。


      五、結論

      1、根據降雨量空間分布、時程特征和模型成果分析,819壽光洪水主要成因為:

         (1)主要由本地暴雨導致洪水。本地24小時大于300mm的極為不利的特大暴雨降雨條件;由于前二日近100mm左右降雨,導致819特大暴雨幾乎100%產流;根據壽光市防汛預案,本地的暴雨量已超過I級紅色預警,本身險情異常緊急;

         (2)彌河下游河道排洪能力衰退或尚未配套,導致壽光市至下游段彌河道洪水漫溢。模型分析表明,彌河壽光下游排洪能力可能僅僅在1000-1500m3/s左右,不足壽光市防洪預案II級橙色預警要求。

      2、 黑虎山水庫可能前期水位略有偏高,導致雨峰來臨時迅速下泄。冶源水庫實現了下泄錯峰并攔截了近1000m3/s的入庫洪峰,防洪效果顯著。盡管仍有2000多萬m3可用調洪庫容,在綜合考慮水庫大壩重大設施安全風險和決策緊迫的條件下,認為調度得當。

      3、上游一大二中三座水庫819洪水的優化調度略有潛力。但可能由于目前流域水文和洪水預報技術的局限,對水情和風險形勢判斷的準確性和自信心稍有不足。盡管這不是本次壽光洪水至災主要因素,但為發揮水庫綜合效益,在水資源利用、防洪風險管理決策、支撐下游社會經濟發展及城市安全方面,決策技術的提高已經非常必要,也很迫切。


      六、免責聲明

             本研究未獲取任何官方資料,也無任何一方委托、提供資助或商業行為,純粹從專業角度,基于對社會的責任感而開展,也無意為壽光洪水成因做結論。因此形成如下免責聲明:

             1、本研究團隊具有水文水資源、水力學、市政工程、環境工程等綜合專業背景,多年來一直在承擔國內外大型流域防洪、風險管理、特大城市排水防澇規劃、洪澇預警預報系統等項目,是具有一流水信息技術和模型實力的專業團隊。研究資料的分析取用、研究方法、體系與結論,出自于團隊的專業分析和判斷,均有據可查,無任何有意修改和導致結論根本性偏離的主觀的工作。

             2、 本報告所有內容前后組成一個整體,讀者的理解、引用或轉載不可斷章取義。報告交代了研究的方法和思路,對支撐文中涉及的研究結論是否合理讀者可以自行判斷。

             3、 由于缺乏官方數據,依據和結論必然存在不確定性。任何一方不得以此為據,用以對研究單位、團隊成員、洪水事件的相關方追責、攻擊,或用于工程規劃、設計、咨詢、建設等其他用途。我公司和團隊成員,對由此導致的后果,不承擔任何法律責任。

             4、 本報告版權歸“宜水環境科技(上海)有限公司”所有。未經本公司書面授權,任何單位及個人不得對本報告進行任何形式的翻版、復制、刊登、發表或者引用。