太湖流域洪水风险图应用实践与展望

章杭惠，刘曙光，伍永年

（1.太湖流域管理局防汛抗旱办公室，200434，上海；2.同济大学，200092，上海）

防汛与抗旱

太湖流域洪水风险图应用实践与展望

章杭惠1,2，刘曙光2，伍永年1

（1.太湖流域管理局防汛抗旱办公室，200434，上海；2.同济大学，200092，上海）

太湖流域经济发达，人口密集，同时也存在降雨丰沛、洪涝关系复杂等特点。2000年以来，太湖流域先后开展了洪水风险图编制试点一期、二期和重点地区洪水风险图编制，基本厘清了重点防洪地区不同量级洪水情景下洪水风险程度和分布特征。同时，太湖流域洪水风险图边编制边应用，在防汛防台、预案编制等领域进行了试点应用，取得了成效，积累了经验。在梳理太湖流域水灾类型基础上，总结了不同类型的流域洪水风险图成果及应用情况，并对洪水风险图成果及应用存在的问题、解决方案及推广方向进行了思考和展望。

太湖流域；防洪保护区；洪水风险图；防汛防台

太湖流域地处长江三角洲南翼，行政区划分属江苏、浙江、上海和安徽4省（直辖市），是我国大中城市最密集、经济最具活力的地区。2016年流域总人口6028万人，占全国总人口的4.4%；GDP 72779亿元，占全国GDP的9.8%；人均GDP12.1万元，是全国人均GDP的2.2倍。太湖流域一旦发生洪涝灾害，将造成巨大经济损失和严重社会影响。目前，流域正处于经济总量快速上升、产业结构重大调整阶段，传统的洪涝问题与水资源配置、水环境治理等交织在一起变得更为复杂、艰巨，在洪水风险中求发展是本流域现阶段不可回避的问题。洪水风险图是实施洪水管理的重要手段和基础，加强洪水风险图成果在防汛防台、规划编制等领域的应用，对落实防洪减灾新理念、提高流域洪水管理水平，以及支持流域经济社会的持续健康发展等具有重要意义。

一、太湖流域水灾类型

太湖流域属亚热带季风气候区，雨水丰沛，梅雨和台风雨是造成流域洪涝灾害的主要原因，其中梅雨持续时间长、范围广、总雨量大，往往造成流域性灾害；台风雨雨期短，但强度大、暴雨集中，往往造成区域性灾害。此外，风暴潮增水若引起特大高潮和巨浪，会导致潮水漫溢或者冲毁堤岸，是流域沿海地区的特有灾害。局地强降雨突发多发引起城市积水受淹是流域近年面临的主要涝灾。

1.梅雨灾害

太湖流域地形似一碟形洼地，周边高、中间低，平原低洼地区地面通常低于汛期河湖水位，降雨量过大时，上游洪水和本地涝水汇集于低洼地区，易生洪涝灾害。流域内虽河网密集、湖泊众多，水面比降平缓同时受下游江海潮位顶托，泄水不畅，河湖水位易于涨高，退落缓慢。太湖流域梅雨期各年长短不一，平均每年约20天，其中1954年梅雨长达62天；梅雨范围广、时间长、总量大，往往形成流域性灾害。梅雨总量的大小和灾害的严重程度并不完全与梅雨期长短成比例，还与降雨强度有关。如1999年梅雨期天数为43天，虽少于1954年和1991年，但降雨强度大，降雨总量反高于1954年和1991年。中华人民共和国成立以来，太湖流域共发生了 1954年、1991年、1999年、2016年等4次流域性大洪水，当年直接经济损失分别为10亿元、113.9亿元、141.3亿元和75.3亿元。

2.台风雨灾害

台风雨是由热带气旋和台风穿过或经过本流域邻近地区带来的降雨。由于特殊的地理位置，太湖流域是我国受台风影响严重的主要地区之一。据统计，平均每年约有3～4个台风影响太湖流域，时间主要集中在7—9月，尤以8月下旬—9月上旬最为频繁。1949—2016年期间，影响太湖流域的台风多达246个。台风影响范围广，破坏力强，往往伴随狂风、暴雨、巨浪、风暴潮等多灾并发，同时因暴雨引起的地质灾害也相当严重。近年太湖流域先后遭受了 “麦莎”“罗莎”“莫拉克”“海葵”“菲特”等多个台风袭击，部分台风在影响范围、风力强度、带来的降雨等方面超过历史纪录，造成重大人员伤亡和经济损失。据不完全统计，2013年“菲特”台风暴雨造成浙江、福建、上海、江苏、安徽等省 （直辖市）直接经济损失超过300亿元。

3.风暴潮灾害

风暴潮是来自海上的一种巨大的自然灾害现象，夏秋季节，东南沿海频繁遭受台风风暴潮袭击，增水异常，加上波浪冲击，易发生潮水漫顶和堤防溃决，造成沿岸地区和内陆地区大面积损害性淹没。太湖流域内的浙江省和上海市紧邻东海，易受风暴潮灾害。1696年上海地区发生特大风暴潮灾害，死亡人数超过10万人。20世纪上海市遭遇特大和严重的潮灾达10多次，其中黄浦江风暴潮漫顶淹没市区的记录有3次，如1949年7月台风使黄浦江苏州河口增水1.90 m，市区大街小巷普遍积水，南京东路部分路段水深及腰，城乡倒塌房屋6.3万间，死亡1600多人；1962年8月台风导致黄浦江和苏州河沿岸防汛墙决口46处，潮水淹没了半个市区。

4.城市内涝灾害

太湖流域人口和产业密集、城市化率高，城区面积由2002年的2064 km2发展到2012年的6327 km2，增长了2倍多。流域内有上海、杭州、苏州、无锡、常州、镇江、嘉兴和湖州等大中型城市，且都滨水而建，均面临洪水淹没和雨后内涝问题。近年流域发生城市暴雨内涝屡见不鲜，如2001年8月5—9日热带低压环流影响产生的持续性强降水，造成30000多户居民家中进水10～30 cm；2008年8月25日强降雨造成上海市160多条（段）马路严重积水，1.3万户居民家中进水，中环吴中路、衡山路等7座立交桥因积水严重而临时封闭。2015年6月常州市连续遭遇强降雨袭击，江南运河常州城区段水位两度创历史新高（超历史纪录0.91 m），并超过运北片城市防洪大包围设计高水位（200年一遇），部分地区出现大面积积水淹涝，受灾严重。

二、太湖流域洪水风险图工作开展情况

20世纪80年代我国开始洪水风险图编制研究和试点，并作为主要任务之一列入全国水利发展 “十一五”“十二五”规划。太湖流域于2005—2007年、2008—2011年开展了两期洪水风险图编制试点研究工作。2013年起，太湖流域在国家防办的统一部署下开展了重点地区洪水风险图编制工作，包括2个城市和11处防洪（潮）保护区，覆盖范围约1.77万km2，超过太湖流域防洪保护区面积的70%，基本厘清了流域重点地区不同量级洪水情景下洪水风险程度和分布特征。

1.防洪（潮）保护区洪水风险图

太湖流域已编制完成江苏省太湖区、武澄锡虞区，浙江省浙西区及上海市浦西区、浦东区等11处防洪（潮）保护区洪水风险图，编制面积约1.59万km2。由于河网密集、圩区众多、水情复杂、洪涝难分等特点，太湖流域的防洪（潮）保护区洪水风险图编制难度较大。保护区洪水分析方案设计总体上根据洪水来源分，有外河洪水、内河洪水、暴雨内涝、实况洪水等。其中，外洪方案指遭遇超标准洪水堤防溃决而进入保护区的情况，内洪方案考虑区域设计暴雨对应设计洪水，内河洪水超标准的堤防溃决情况。作为外洪、内洪溃决方案，溃口选择原则为 “最可能”“最不利”“代表性”，“最可能”主要考虑堤防的薄弱段、险工险段；“最不利”考虑重要城镇、工商业所处位置的堤段及地势低洼区域等；“代表性”主要考虑历史溃口位置。防洪保护区洪水风险分析一般选用5年一遇、10年一遇、20年一遇、50年一遇、100年一遇、200年一遇等不同设计频率洪水，也有根据保护区实际，直接采用防洪保护区防洪标准及以上2～3个量级。风暴潮量级一般选取10年一遇、20年一遇、50年一遇、100年一遇、200年一遇、500年一遇，特别重要的防潮保护区可以选用更高标准。

2.城市洪水风险图

城市是人口、财富相对集中的区域，单位面积资产大，一旦发生淹没，造成的经济损失严重。随着城镇化进程推进，太湖流域调蓄水面减少，下垫面不透水面积增加，一旦遭遇短历时强降雨，易造成河道水位猛涨、管网排水不畅、城区积水等问题。目前，太湖流域已编制完成无锡市、上海市城市洪水风险图，面积约0.18万km2。城市洪水分析方案设计也是根据洪水来源分。与防洪（潮）保护区洪水分析不同的是，城市洪水风险图编制还需考虑城市排水系统的能力，城市暴雨内涝方案设计需要考虑两个标准，即水利标准的长历时暴雨与市政标准的短历时暴雨。城建部门暴雨分级标准一般选取1年一遇、2年一遇、3年一遇、5年一遇、10年一遇；长历时的暴雨内涝一般选取5年一遇、10年一遇、20年一遇、50年一遇、100年一遇。洪水量级也可根据实际，选用城区除涝标准及以上3～4个量级。溃口设置同防洪（潮）保护区溃口设置。

三、洪水风险图成果应用情况

洪水风险图是一种融合地理、社会经济、洪水特征等信息，可直观判定区域内遭受洪水灾害危险性大小的科学工具，应用于防洪减灾、洪水保险、发展规划、灾害评估等诸多方面。2015年以来，太湖流域洪水风险图边编制边应用，在预案编制、防汛防台等领域进行了应用试点。

1.洪水预案编制

2015年，洪水预案编制项目组利用洪水风险图项目收集的高精度地理数据、工程资料、社会经济资料等更新完善流域模型，进一步提高产汇流及洪水演进的模拟精度。同时利用流域内编制区域的洪水风险图成果，对单一及综合超标准洪水措施进行了合理性分析，为编制完成《太湖流域超标准洪水应急处理预案》提供了更好的技术支撑。

2.流域性洪水防御

在太湖流域2016年大洪水防御过程中，利用基本完成的太湖流域防洪工程图，以及相关编制区域的洪水风险图成果，为流域易涝地区的汛情、灾情预判提供了参考。尤其是利用流域骨干河道周边地区的洪水风险图，分析了太浦河、望虞河及东太湖超标准行洪等超标准调度措施的效果及可能产生的影响，为太湖防总科学调度流域水利工程、统筹好流域与区域的洪涝关系提供了参考。

3.防汛防台决策指挥

2015年流域北部地区发生超历史洪水，2016年流域发生特大洪水；2015—2016年期间流域先后遭受了“灿鸿”“苏迪罗”“杜鹃”“莫兰蒂”“鲇鱼”等多个台风侵袭。流域内江苏省、浙江省和上海市防汛部门利用洪水风险图成果，以及实时（或动态）洪水风险分析与管理系统，通过在线实时计算、动态分析等，科学研判不同雨水情组合下的洪水风险；预测实时降雨和预报降雨可能出现的最高洪水位及影响范围，为预置抢险力量、物质，实施调度决策、防汛抢险等提供了技术支撑。

四、对流域洪水风险图的认识与展望

1.进一步提高平原河网地区的洪水风险分析技术

太湖流域平原河网地区具有洪涝难分、洪源组合多变、风险成因复杂等特点，因此该地区洪水风险图编制难度较大。按照洪水风险图编制技术规范，洪水风险分析模型计算结果与实测水位误差按不超过20 cm进行验证。目前流域洪水风险图成果虽然符合技术规范要求，但水位误差20 cm有可能导致编制区域人员转移与不转移的不同选择，因此有必要优化、完善平原河网地区的洪水模型，进一步提高洪水风险分析技术。

目前，太湖流域洪涝水模拟主要存在以下几个难点：一是独立的编制单元水力边界封闭性差，人为划定的边界对模型计算的精度很不利；二是太湖流域圩区众多，分级调度复杂，圩区及闸泵调度模拟存在概化较粗情形；三是平原河网不同于一般的树枝状河道，下垫面复杂，商业软件在太湖流域应用存在不适应的情况。关于封闭性差的问题，建议将建模范围扩大至水系相对清楚的范围，比如将上下游扩展至有监测资料的控制断面，而不是根据行政区边界人为划定。关于商业模型的适应性问题，主要在于产汇流部分，可联合本地设计院或者科研院校进一步改进商业软件的产汇流模块。

2.加强洪水风险实时分析对防汛防台工作的支撑作用

洪水风险图编制主要由省市防办组织实施，因此洪水风险图也首先被用于防汛防台工作。但实践表明，静态洪水风险图在实际的防汛指挥、应急转移避险中很难发挥作用。主要原因如下：

一是根据技术规范，静态洪水风险图主要是基于假定的设计降雨、边界条件及堤防溃口等进行编制。而在太湖流域，同样的降雨量、不同的时空分布和边界条件可能导致完全不同的汛情和风险，因而在防汛指挥决策中，难以将实际情况与已有的洪水风险图相匹配。

二是已有的风险图成果大量利用了水利普查资料 （基准年为2011年），而近年流域各地开展了大规模的水利工程建设，流域工况发生较大变化，洪水风险也可能随之发生变化，风险图可能存在失真问题。

三是洪水风险图计算方案和图件数量多，成果数据繁杂，而风险图管理与应用系统还存在方案的智能化搜索及自动匹配功能不完善、人机交互不便等问题。

据了解，流域内江浙沪3省（直辖市）已先行开展了洪水风险实时分析系统开发，各地实践也表明洪水风险实时分析可提前预判不同降雨、边界及工程运行条件下的洪水风险程度及分布特征，更有利于地方防汛部门提前部署、科学决策、快速抢险等，更符合防汛防台的应急管理要求。目前洪水风险实时分析技术主要面临着模拟精度和速度难以同时保证的问题，建议进一步加大洪水风险实时分析技术研究力度，为实际防汛防台工作提供更可靠的技术支撑。

3.探索洪水风险图在土地管理、洪水保险中的应用

欧洲、美国等发达国家的洪水风险图在土地管理、洪水保险方面已经发挥了巨大的经济和社会效益，而太湖流域洪水风险图目前主要应用于防汛防台工作。洪水风险图作为表征流域、区域洪水风险分布情况的直观载体，可指导当地政府对洪水风险区进行科学规划，避免洪水高风险区域出现人口与财富过度集中、产业布局不合理的现象。据了解，福建省武夷山风景区规划利用洪水风险图合理确定了景区范围和地坪高程。建议进一步加强防洪（潮）保护区、城市洪水风险图在土地管理、城市发展规划编制等领域的应用，并定期更新，为相关规划的制定与管理工作提供技术参考。

洪水风险图是开展洪水保险的基础，其淹没范围、淹没水深等信息可为保险公司确定保单金额提供参考依据。美国洪水风险图已成功用于洪水保险工作，包括划定保险范围、确定保险费率等；宁波市作为国家巨灾保险试点城市，试点工作也初见成效。太湖流域经济发达，社会财富集中，风险意识较强，投保需求较高。从社会经济承灾能力和对洪水风险意识来看，在太湖流域开展洪水保险具有较为有利的条件，建议挑选条件成熟的地区，开展洪水风险图在洪水保险中的应用试点。

4.以需求为导向打造洪水风险图的升级版

日本洪水风险图主要用于指导避洪转移和安置工作，图上甚至可以看到每栋房屋；英国洪水风险图主要用于洪水风险警示。目前，太湖流域洪水风险图主要包含编制区域的淹没范围、淹没水深、淹没历时等信息，部分地区包含避洪转移信息。福建省的防汛指挥图是挂图作战指挥、科学决策的重要工具，总体思路是回答“水从哪里来、来水有多大、哪里有危险、如何安全转移安置”等问题。防汛指挥图编制很好地利用了已有的洪水风险图成果，将河流、工程、灾害点、避灾点、交通、人口、物资、队伍等信息标注在指挥图上，用于实际的防汛工作。建议各地借鉴福建经验，以需求为导向，利用已编制的洪水风险图成果，打造洪水风险图的升级版，在更多的领域进行探索应用。

风险警示与教育也是洪水风险图的重要功能之一，是增强公众防洪意识、自觉规范涉水行为的重要手段。洪水风险图包含编制区域遭遇历史典型洪水、不同频率设计洪水及不同溃口位置的洪水风险信息，这些信息对于公众来说过于专业、不容易理解。建议利用洪水风险信息，制作简洁、形象、通俗的洪水风险图（宣传版），用于公众的洪水警示教育，帮助公众直观了解区域洪水风险，自觉规范涉水行为，切实提高公众的风险防范意识和防洪减灾、自救互救能力。

五、结 语

太湖流域洪水风险图编制已基本完成，在防汛防台、预案编制等领域进行了应用试点，积累了经验，但还存在平原河网地区洪水模拟精度不够、静态洪水风险图在应急管理中应用难等问题。下阶段可借鉴国内外洪水风险图应用与管理的先进经验，从提高平原河网地区洪涝水演进模拟技术、深化洪水风险实时分析研究等着手，在加强应用的同时逐步完善、定期更新，并推向更多、更广的领域，更好地实现从注重灾后救助向注重灾前预防、从减少灾害损失向减轻灾害风险转变。

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Practice and prospect of application on flood mapping in Taihu Basin

Zhang Hanghui,Liu Shuguang,Wu Yongnian

Taihu Basin is well developed in economy and a place with dense population.It also has features of rich in precipitation and suffers from flood and waterlogging problem.Since 2000,pilot projects have been implemented such as phase-I and phase-II of flood risk mapping and drawing of flood risk maps of major areas.The degree and distribution of flood risk under various levels of flooding in major area are specified.The maps have been applied in flood and typhoon defense and preparation of emergency plan,and great achievements has been made with accumulation of experiences.Results of flood risk mapping of different types of river basins and their application have been summarized.Issues related to application and extension of flood risk map are examined with full consideration of useful solutions and future prospective.

Taihu Basin;protected areas for flood control;flood mapping;flood and typhoon prevention

TV877+TV122

B

1000-1123（2017）17-0045-04

2017-08-08

章杭惠，高级工程师。

责任编辑 张瑜洪