防洪系统风险决策与管理的研究现状分析

从防洪系统风险的基本概念出发，分析了防洪风险的性质，在洪水风险管理、防洪堤、水库大坝以及其他建筑物工程风险、洪水预报调度风险等诸多方面分析了当前的研究情况，对防洪系统的风险管理提出了几点建议。     

中国防洪若干重大问题的思考

为配合中国水利部组织编制全国主要江河防洪规划工作,对与编制防洪规划有关的若干重大问题进行了研究。提出用20世纪发生过的大洪水淹没范围作为界定防洪区的基础;风险管理最重要的是规避风险和应对风险,而规避风险的核心是约束人类不合理的经济社会活动,降低洪水灾害造成的风险;当防洪区受到两种洪水风险威胁时,应当采用二维概率分布核查防洪区的标准;合理提高城市防洪标准,是城市防洪的首要任务;要协调城市防洪与城市建设的关系,充分发挥城市拦蓄雨洪的作用(如保留必要的水面率、雨水利用等),蓄排兼顾,而不宜过分强调城市排水;建议根据淹没水深、淹没历时和洪水频率组成的洪水风险度因子划分蓄滞洪区风险区,并结合蓄滞洪区自然地理条件比选安全建设模式。     

太湖流域应对特大洪水防洪工程效益模拟

防洪效益评估对防洪工程投资决策与减灾对策制定具有重要意义。建立集成了与太湖流域防洪效益评估相关的系列模型和方法,包括含降雨产流与平原净雨计算的水文分析方法、由河网水动力学模型和平原区域洪水分析模型组成的大尺度水力学模型、综合流域社会经济和淹没因素的洪灾损失评估模型。模拟了太湖流域遇特大洪水的灾害损失,开展了不同防洪工程应对流域性特大洪水减灾效益的预测分析。结果表明:1999年型200年一遇降雨将会给太湖流域造成高达568.29亿元的直接经济损失,外排动力增强30%至100%的防洪效益介于26.69亿元到45.70亿元之间,新建圩区、太浦河拓宽的防洪效益依次减小,而圩区泵排能力增加30%的防洪效益仅为0.65亿元。基于研究成果提出了增设外排泵站、加强圩区科学调度、通过保险分担风险等应对特大洪水的对策措施建议,为太湖流域特大洪水的防治提供支撑和参考。     

太湖流域应对特大洪水防洪工程效益模拟

防洪效益评估对防洪工程投资决策与减灾对策制定具有重要意义。建立集成了与太湖流域防洪效益评估相关的系列模型和方法,包括含降雨产流与平原净雨计算的水文分析方法、由河网水动力学模型和平原区域洪水分析模型组成的大尺度水力学模型、综合流域社会经济和淹没因素的洪灾损失评估模型。模拟了太湖流域遇特大洪水的灾害损失,开展了不同防洪工程应对流域性特大洪水减灾效益的预测分析。结果表明：1999年型200年一遇降雨将会给太湖流域造成高达568.29亿元的直接经济损失,外排动力增强30%至100%的防洪效益介于26.69亿元到45.70亿元之间,新建圩区、太浦河拓宽的防洪效益依次减小,而圩区泵排能力增加30%的防洪效益仅为0.65亿元。基于研究成果提出了增设外排泵站、加强圩区科学调度、通过保险分担风险等应对特大洪水的对策措施建议,为太湖流域特大洪水的防治提供支撑和参考。     

洪水保险债券的运作机制与发展思路

由于传统(再)保险,难以将洪灾风险进行有效的分散,因此,有必要寻求有效的金融工具将洪灾风险向资本市场转移。在建立洪水保险债券的概念框架基础上,阐述了与普通债券及传统再保险的区别。从经济学和精算学的角度对洪水保险债券进行分析,揭示了洪水保险债券定价机制。通过研究洪水保险债券的运作模式,分析了我国洪水保险债券的发行条件与发展思路,指出洪水保险债券为我国防洪减灾提供了可资借鉴的崭新方法与工具。     

论防洪减灾非工程措施的定义与分类

基于人与洪水的相互关系,将防洪减灾非工程措施定义为:通过约束人类自身行为,以改善人与洪水关系,从而达到防洪减灾目的的一种措施,并阐述其内涵;根据这一定义,将防洪减灾非工程措施分为四类,即基于洪水物理属性的非工程措施、基于洪水风险的非工程措施、基于管理科学的非工程措施、基于政策与法规的非工程措施,并阐述各类非工程措施所体现的防洪策略思想和要点。指出蓄滞洪区是具有工程措施与非工程措施双重属性的防洪减灾措施。     

试论地质学在防洪减灾中的作用和意义——兼论长江防洪策略

流域洪灾的形成直接受到地质、地貌条件的制约。洪灾是由洪水引发的，但洪水并不等于洪灾，由暴雨发展为洪水、洪灾是一种外动力地质作用过程。暴雨是一种气象现象，洪水是一种水文现象，而暴雨→洪水→洪灾，则是一种地质过程。因此，地质学在防洪、减灾中具有重要意义。根据地质学原理，长江防洪策略为：①沿江干堤不宜继续加高；②干堤加固应因地（地质、地貌条件）制宜，要考虑到三峡工程可能引起的河流地质作用变化；③启用古河道分流泄洪；④“退田还湖”与“挖泥还湖”相结合；⑤“平垸行洪”与“民垸蓄洪”结合；⑥实施有计划地开提放淤工程，防洪与除渍结合；⑦区段综合治理与全流域系统治理结合。     

新治水思路下的防洪减灾措施探讨

本文从灾前、灾时、灾后三个环节探讨在新的治水思路下,如何进一步完善防洪减灾措施,由防御洪水转向洪水管理.提出要建立水情、灾情、工情评价体系和洪灾保障体系,高度重视工程措施与非工程措施建设.     

浅论长江中游洪灾高危险性

通过对长江洪水的致灾性、河道边界条件及其孕灾性、承载体易损性的分析,论述了长江中游为我国洪灾高危险区的必然性。分析了人类对河流的治理,使河道稳定性增加,减少了洪灾的风险,但是长江中游的局部河段却发生洪水位增高的趋势,又增加了洪灾风险,该区域高危险的基本特性犹存。研究了三峡运行后,长江中下游出现新的防洪形势:一方面三峡水库巨大的防洪库容拦蓄洪水,大大减少了中下游的洪灾,另一方面因河道的强冲刷,使河势变化剧烈、横向摆动增强,局部河段岸壁失稳,又增加防洪压力。同时因总体水面比降趋平,洪灾风险有向下游转移的趋势。未来长江中游仍为洪灾高危险区,仍应给予高度重视。     

水利防洪工程系统洪灾风险评估探析

通过阐明水利防洪工程系统洪灾风险模型,揭示并验证洪水演进中有关水利工程建筑(水库及堤防)对洪灾影响。结果表明:对整个区域洪水实施防治时,在合理位置建造分蓄洪工程可降低整个防洪系统洪灾风险;通过减小水库下泄流量,增大其蓄洪量使得大坝洪灾发生风险增大,然而合理的蓄滞洪水方案可有效降低防洪系统洪灾发生风险;增大重点堤防可靠性(即防洪安全性)可降低整个防洪系统洪灾发生风险。     

动态实时洪水风险分析及管理系统

当前洪水风险分析按照典型设计标准洪水进行计算的模式难以满足实际防洪管理需要,为了提高洪水风险分析的实时性以及适应洪水演进的动态性,设计了动态实时洪水风险分析框架。在本框架中,先采用一维和二维动态耦合水动力学数值方法耦合溃堤模型,然后在樵桑联围防洪保护区建立洪水演进模拟模型,通过灵活处理模型计算边界条件以及动态设置溃堤功能,计算不同设计标准洪水发生时,堤防出现单一溃口或者组合溃口后保护区内洪水演进过程。按照上述框架开发了樵桑联围动态实时洪水风险图编制与管理应用系统,并利用历史洪水资料开展模型验证,验证结果表明,2008-06洪水马口站、三水站、大熬站、甘竹（一）站的实测最高水位和模型计算最高水位的绝对误差分别为-0.10、0.10、0.09、0.04 m,均满足洪水模拟精度要求。利用模型计算了西江发生200年一遇的洪水情况下,江根堤防出现溃口后的洪水流量及溃口内外洪水水位变化过程,模拟溃口宽度168 m,最大溃口洪水流量达到5 190 m³,分析了堤防溃决后3、6和24 h洪水漫延导致村落淹没情况,结果表明其满足合理性分析。     

The Influence of Floodplain Compartmentalization on Flood Risk within the Rhine–Meuse Delta

The present compartmentalization layout within the river polders in the Dutch Rhine–Meuse delta is the result of abandonment and partial removal of secondary dikes and the construction of modern infrastructure embankments. These structures will guide the flow of water in case the polder would inundate. Through the application of a 2-D flood propagation model in the polder Land van Maas en Waal this study explores whether restoration or removal of old dike remnants would contribute to a reduction of the risk and damage during an inundation. A systematic set of 28 flood scenarios was simulated and for each scenario an additional damage and risk assessment was carried out. It is concluded that a simple removal or total restoration will not reduce flood damage, but that this must be achieved by a strategic compartment plan. With such a plan old dike remnants and present embankments can be used to keep water away from vulnerable and valuable areas for as long as possible and to guide the floodwater to areas that are considered less vulnerable.     

基于信息扩散理论的洪水风险评估模型的研究及应用--以阿克苏河流域新大河暴雨融雪型洪水为例

针对新疆一些河流实测洪水系列较短、传统的统计模型进行风险估计难以胜任的特点,引入了信息扩散理论的模糊数学方法,提出了洪水风险评估的实用模型,并以新疆阿克苏河流域新大河暴雨融雪型洪水为例,进行洪水风险估计,结果令人满意。     

北江大堤洪水风险信息管理系统研究

以北江大堤保护范围作为研究区域，将洪水风险分析技术与GIS技术相结合，应用洪水仿真模型描述洪水的泛滥过程及水情风险特征，勾画出不同洪水频率下最大可能淹没范围，表述淹没水深、流速、历时、到达时间等风险指标的空间分布，刻划风险区内部风险程度的空间差异；应用GIS技术，叠加必要的社会经济与基础工程信息，采用GIS电子地图多层叠加方式，制作和表述洪水风险圈；进而应用洪水风险图。完成风险信息查询、灾害评估以及抢险与避难方案的设计等，并形成一套完整的风险管理与决策支持应用系统。     

National-scale Assessment of Current and Future Flood Risk in England and Wales

In recent years, through the availability of remotely sensed data and other national datasets, it has become possible to conduct national-scale flood risk assessment in England and Wales. The results of this type of risk analysis can be used to inform policy-making and prioritisation of resources for flood management. It can form the starting point for more detailed strategic and local-scale flood risk assessments. The national-scale risk assessment methodology outlined in this paper makes use of information on the location, standard of protection and condition of flood defences in England and Wales, together with datasets of floodplain extent, topography, occupancy and asset values. The flood risk assessment was applied to all of England and Wales in 2002 at which point the expected annual damage from flooding was estimated to be approximately £1 billion. This figure is comparable with records of recent flood damage. The methodology has subsequently been applied to examine the effects of climate and socio-economic change 50 and 80 years in the future. The analysis predicts increasing flood risk unless current flood management policies, practices and investment levels are changed – up to 20-fold increase in real terms economic risk by the 2080s in the scenario with highest economic growth. The increase is attributable primarily to a combination of climate change (in particular sea level rise and increasing precipitation in parts of the UK) and increasing economic vulnerability.     

A Probabilistic Modelling System for Assessing Flood Risks

In order to be economically viable, flood disaster mitigation should be based on a comprehensive assessment of the flood risk. This requires the estimation of the flood hazard (i.e. runoff and associated probability) and the consequences of flooding (i.e. property damage, damage to persons, etc.). Within the “German Research Network Natural Disasters” project, the working group on “Flood Risk Analysis” investigated the complete flood disaster chain from the triggering event down to its various consequences. The working group developed complex, spatially distributed models representing the relevant meteorological, hydrological, hydraulic, geo-technical, and socio-economic processes. In order to assess flood risk these complex deterministic models were complemented by a simple probabilistic model. The latter model consists of modules each representing one process of the flood disaster chain. Each module is a simple parameterisation of the corresponding more complex model. This ensures that the two approaches (simple probabilistic and complex deterministic) are compatible at all steps of the flood disaster chain. The simple stochastic approach allows a large number of simulation runs in a Monte Carlo framework thus providing the basis for a probabilistic risk assessment. Using the proposed model, the flood risk including an estimation of the flood damage was quantified for an example area at the river Rhine. Additionally, the important influence of upstream levee breaches on the flood risk at the lower reaches was assessed. The proposed model concept is useful for the integrated assessment of flood risks in flood prone areas, for cost-benefit assessment and risk-based design of flood protection measures and as a decision support tool for flood management.     

长江防洪决策支持系统——防洪决策风险分析

针对长江中游防洪决策过程,筛选出几个主要的风险因子.考虑暴雨洪水历史资料,短期洪水位预报以及中长期雨洪预报三种不同信息条件,建立防洪决策风险分析模型,针对长江三峡至螺山河段防洪系统,是否启用分蓄洪区的各种防洪决策方案,给出决策风险的定量描述.     

水库调洪演算的随机数学模型

以介于微分方程和概率论之间的边缘数学分支随机微分方程的数学模型,对水库调洪过程中的随机现象和规律进行数学描述和分析,试图全面正确地综合各种不确定性因素对库水位随机过程的影响.根据水库蓄洪量具有Wiener过程特性的分析,推导了带有随机输入项和随机初始条件的调洪演算Ito方程.在此基础上,运用Fokker-Planck向前方程,求介了调洪过程库水位的概率密度分布.计算成果表明,运用随机微分方程进行水库的调洪演算,有利于正确分析水库调洪的随机过程和进一步开展水库泄洪风险分析.