山区防洪（精选3篇）
山区防洪 篇1
1. 千山区自然情况
1.1 地理位置
鞍山市千山区位于辽东半岛北端, 辽宁省的中南部, 辽河平原的中下游, 地处东经122°49′-123°14′, 北纬40°55′-41°12′, 南、西南与海城市毗邻, 东、北、西与辽阳县接壤, 环抱鞍山市铁东、铁西、立山区和鞍钢厂区, 鞍山飞机场坐落在千山区, 亦城亦乡, 城乡交错, 是个具有典型城郊特征的城区。沈大高速公路、中长铁路横贯千山区, 区内交通发达、地理位置优越。
千山区地处辽东丘陵和辽河平原过渡地带, 东南高、西北低, 自东南向西北倾斜。东部属于千山山脉向西南的延续山区, 高程一般在100-500m, 闻名全国的旅游胜地千山风景区即坐落于此, 最高山峰是仙人台, 海拔高程708.3m;中部为千山山脉向西部冲积平原过渡地带, 属漫岗丘陵区, 高程一般在3 0-100m;西部为冲积平原区, 高程一般在1 5-3 0 m, 最低高程为1 2 m。
1.2 河流与水文
区内有三条中小河流:南沙河、杨柳河、运粮河, 均为太子河的左侧支流。南沙河有六条支流, 主流发源于千山风景区的仙人台, 区境内河长38.73公里, 流域面积352.3平方公里, 河道比降0.7‰, 上游为扇形流域的山丘区, 河道比降大, 暴雨汇流时间短, 洪水来的急;杨柳河有两条支流, 主流发源于唐家房镇摩云山村双塔岭, 区境内河长41.75公里, 流域面积209.2平方公里, 河道比降1.4‰, 上游河道比降大, 暴雨汇流时间短, 洪水来的急, 且承泄鞍钢选矿厂、烧结厂等排放矿粉含量很高的洗矿水等废水污水, 河床严重淤高;运粮河有三条支流, 主流发源于鞍山市东山风景区, 区境内河长22.47公里, 流域面积9 4.9 9平方公里, 为市区的主要排水河道, 且承泄城市生活污水、鞍钢南部各厂等排放的工业废水, 河床严重淤高。
根据洪痕调查推算, 南沙河最大洪峰流量2590立方米每秒, 实测最大洪峰流量9 4 0立方米每秒。杨柳河、运粮河无观测资料。
1.3 气候与降水情况
千山区属暖温带大陆性季风气候, 四季分明, 气候宜人。其特点是:雨热同期, 干冷同季, 温度适宜, 光照充足。春季少雨多风, 日照时间长, 常有干旱;夏季炎热多雨, 盛行东南风, 易发生洪涝;秋季南北风交替, 气候凉爽, 雨量适中;冬季寒冷, 多行偏北风, 降水偏少。
全区多年平均降水量为7 2 1.7 m m, 多年平均蒸发量为1756.2mm, 多年平均气温为8.8℃, 多年平均日照时数为2562.8h, 多年平均相对湿度为63%, 多年平均风速为3.5m/s, 多年平均冻土深度为87cm, 最大冻土深度为118cm。
1.4 植被
全区植被分为三个类型区:东南部低山高丘次生混交林灌丛区、低丘漫岗紫穗槐、柞林灌丛区、中西部平原禾草草甸植被区。东南部低山高丘次生混交林灌丛区主要有黑松、椴、槐、杨、柞林等;灌丛有榛、刺槐、山楂等。低丘漫岗紫穗槐、柞林灌丛区多为人工栽培的果树和柞林、紫穗槐等。中西部平原禾草草甸植被区有人工栽培的杨柳榆刺槐和紫穗槐。东部低山丘陵林木覆被率最高, 达3 0%。
2. 千山区防洪综合环境变化的分析
2.1 经济地位的变化
鞍山作为东北老工业基地, 肩负着振兴辽宁的重任, 鞍钢、矿山、选矿等国家大型企业以及飞机场、新建的工业园区的经济、社会地位越来越重要, 千山区防洪工程的建设, 直接影响鞍山的经济发展和辽宁的振兴。
2.2 自然环境的变化
从全球自然环境来说, 气候变暖, 极端天气过程增多。由于工业突飞猛进的发展, 煤等燃烧更多, 空气粉尘增加, 森林大量砍伐, 自然植被的破坏, 地球产生温室效应, 极端天气过程普遍增多, 奇旱奇涝等恶劣天气不断发生, 给防洪工程建设带来新的问题。
具体到千山区来说, 作为鞍山市的四个区之一, 由原来的纯农业郊区, 逐步向工商贸比例不断增大的城区方面发展, 加之矿山开发、鞍钢与选矿生产、工业园区建设, 既造成绿色农、林业带快速缩小, 又直接影响本地的小气候。
2.3 防洪指导思想和方针的变化
随着科学的进步和人们认识的提高, 防洪指导思想和方针从控制洪水为管理洪水, 给洪水以出路;从无节制地向大自然索取, 最后到大自然的无情报复, 转变到要善待洪水, 视洪水为资源, 适当加以利用;由过去的与水争地、被动搬迁, 到如今的让道于洪水、主动迁出, 顺应自然求发展。
尊重自然规律, 善待洪水, 这是治水思路的大调整、大转变。我们要在单纯的由抗拒洪水转变为防洪抗洪的同时, 给洪水以出路;要从单纯的建设防洪主体工程, 转变为建设防洪主体工程于非工程措施相结合;要从单纯的防洪减灾转变为在考虑防洪减灾的同时, 如何充分利用雨洪资源, 让它更多地为人类造福。
3. 千山区防洪工程建设对策
针对千山区的实际情况、河流特点以及外部条件的变化, 提出以下对策:
3.1 按照“善待洪水、视洪水为资源”的理念, 接纳洪水, 让道于洪水, 顺利自然求发展。
3.1.1 预留滞洪区
利用山区的荒地、滩地、坑泡, 甚至可把山区低产的旱田等规划为滞洪区, 滞、蓄洪水, 调蓄洪峰, 缓解下游洪水压力, 也为局部小湿地建设、改善局部小气候打好基础。
3.1.2 采取植物措施, 涵蓄降水
加强植树造林工作, 加快植被恢复, 并充分利用山区的小积水沟、排水沟、谷坊, 采取植树种草措施, 涵养降水。千山区山区河道比降大, 洪水流速快, 洪峰来得快, 去得也快, 可以说山区河道防洪有着“怕冲不怕淹”的特点。基于此, 要栽植生命力强、根系发达、固床 (滩) 效果极佳的树种。绿化方式为育苗栽植和种子直播。同时在土质较好的河段辅以坝前插柳埋干、坝后栽植杨树的措施。这些措施有投资小、防洪效果显著的特点, 是形成良性循环, 促进小气候改变, 截留和涵蓄降水的主要措施。
3.2 重要部位要坚持采取修建高标准工程措施原则, 控制和管理洪水, 为经济发展服务。
3.2.1 建设蓄水工程, 拦蓄降水
在东部山区修建中小型水库, 拦蓄地表径流, 尤其要拦蓄住汛期径流, 既可以拦蓄降水缓解下游泄洪压力, 又可以补充地下水资源, 为经济发展提供水资源保障。
3.2.2 采取疏导工程措施, 控制和管理洪水
上游山区应采取修建土堤结合植物工程措施;中游丘陵区应采取土堤结合浆砌石护岸工程措施;下游平原区经济发达, 工矿企业、居民密度大, 土地珍贵, 修堤应以重力式挡土墙工程措施为主。
4. 结论
建设社会主义新农村, 实现小康目标, 离不开人水和谐这一自然条件, 科学管理洪水、利用洪水, 形成互为调剂的良性循环刻不容缓。
山区防洪 篇2
关键词：生态护岸,山区河道,防洪堤,渗流,渗透,抗滑稳定
生态护岸是融现代水利工程学、环境科学、生物科学、生态学、美学等学科于一体的水利工程[1],近年来在平原以及城市内河的生态修复及治理工程中的应用广泛,并已形成生态护岸结构型式、生态护坡材料、生态体系构架、植物配置及与水流的相互作用等多个研究领域[2,3,4,5,6,7,8]。然而,对于山区河道,除护坡形式和植物配置外,将防洪堤安全、经济、生态结合考虑的研究却很少,特别是采用当地材料的防洪堤结构型式及典型结构设计方案方面的研究更少。本文以丽水大溪四都防洪堤工程为例,探讨山区河道生态防洪堤建设中几个需要重点关注的问题,结合充分利用当地材料修筑的生态防洪堤典型结构设计方案,提出了相应对策。
1 山区河道特点
山区河道的主要功能是行洪、灌溉。河流具有源短流急、水位暴涨暴落、洪峰流量大、历时短、流速大、破坏性强等特点;河道在平面地形上蜿蜒曲折,坡降大。因此,在天然顶冲部位河床段经常形成深槽区和浅滩区,深槽区水流湍急,而浅滩区则在低水位时河床出露、砂砾土淤积;在地质上,河岸土层薄、多为砂砾土、肥力低、保水能力差,不利于植物措施应用,河床一般以砾石、块石或砂砾卵石等为主,防渗土料匮乏。
2 关键问题及对策
山区河道修筑生态防洪堤,应重视堤线布置和堤型选择,并以河道堤防的渗流及渗透稳定、河岸边坡整体稳定为前提条件,在此基础上,再根据河道特点和植物生态特性选用合适的植物措施。
2.1 堤线布置和堤型选择原则
天然河道断面的形成、滩地和深槽的形态和尺寸有其天然的合理性[9],山区河道在进行堤线布置时,如能满足防洪排涝的功能要求,应尽可能维持河流原有的自然形态,遇弯就弯,遇窄拓宽。裁弯工程及影响行洪的河宽较窄的弯道凸岸进行切滩工程均应进行科学论证,堤线布置要注意保护堤前的滩地,避免因堤前滩地缺失而危及堤防安全。
堤型结构选择应充分利用砾石、块石及砂砾卵石等当地材料,既保证防洪堤的透气透水性,防止因堤防的修建而人为造成河岸生物链的隔绝,又可降低造价减少工程投资。堤型结构还应兼顾保留河岸或滩地原生树木,植物措施尽量配种本土植物,为改善植物生长环境,坡表可采用覆盖客土的方法提高植物成活率,促进植物正常健康生长。
2.2 典型结构设计方案
丽水大溪四都防洪堤位于瓯江中游段大溪右岸,全长约5.2 km,均位于规划滨江风光带内。大溪是典型的山区河道,防洪堤上游段滩地原生态植被较好;中部为弯道凸岸地形,受宣平溪支流汇入顶冲影响。下游段末端受对岸苏埠山体向江心突出后的折冲水流影响。根据地形地质条件分别拟定生态防洪堤典型护岸结构。
(1)挡墙式防洪堤护岸。
考虑对滩地原生态植物的保护,防洪堤上游段采用挡墙式护岸,结构型式见图1。
迎水侧采用贴坡式生态格网挡墙护坡,网箱内以块石填筑,与砂砾石堤身接触部位设反滤土工布,为加强贴坡式挡墙的整体抗滑稳定性,网箱底部设土工格栅加筋带。迎水坡脚采用抛填块石防冲,深度按冲刷线控制,抛石表面理砌。堤身采用河床砂砾石填筑,利用土工膜防渗,土工膜两侧设砂砾石保护区。背水坡堤身铺设反滤土工布后填土植草绿化。
(2)斜坡式防洪堤护岸。
防洪堤中部及下游段滩地宽广,考虑生态性并弱化修建防洪堤后的视觉效果,采用坡度较缓且自然变化的斜坡式护岸,结构型式见图2。
迎水侧采用生态格网护垫护坡,网箱内以块石填筑,与砂砾石堤身接触部位设反滤土工布,护垫表面覆土植草绿化;在局部水流平顺、流速低的部位也可采用三维植被网等其他生态护岸技术。为方便检修及行人休闲行走,迎水坡中部设马道,每间隔300 m设踏步。迎水坡坡脚防冲、堤身防渗及填筑、背水坡结构与挡墙式防洪堤一致。
2.3 渗流及渗透稳定
山区河道当地材料填筑防洪堤在兼顾了生态以及经济的同时,也带来了渗流及渗透稳定控制的难度。由于砂砾石堤身渗透性极强,防洪堤断面设计必须考虑经济合理的防渗、排渗设计方案。以防渗土工膜构建堤身内垂直防渗体系,可灵活调整防渗深度延长渗径达到保障渗流安全的目的,同时不隔绝下部基础的水气交换通道,对不均匀沉降的适应能力强,是值得推广的既经济又生态的防渗方案。除此之外,还应重视以下几个方面问题。
(1)在设计洪水位持续期间和水位降落时,分别关注背水坡和迎水坡的渗透稳定,确保堤坡表面逸出段的渗流比降小于允许比降,否则应采取加深防渗体系、设置反滤层或压重等保护措施。
(2)生态防洪堤迎水坡绿化后,水位降落时迎水坡表层容易受堤身渗流力顶托,故坡脚应采用强透水性的抛填块石护脚或生态格网护脚等结构,以便快速降低堤身内水位保障迎水坡渗透安全。利用植物固土护坡时,不宜在坡脚配置水生植物,并需充分考虑种植初期植物未扎根、不具备抗冲能力时渗透稳定。
(3)背水坡填土植草绿化后,在设计洪水位持续期间容易抬升防渗体系后的堤内浸润线,可考虑在堤坡表面设置一定数量的PVC排水管排渗,管端采用反滤土工布包裹,并设置排水沟。
2.4 河岸边坡整体稳定
山区河道生态防洪堤由于植物根系的防冲固土作用,对边坡浅表层局部稳定有利,但也导致堤身与堤基的整体抗滑稳定性不容易检查发现,隐蔽性更强、危害大,需特别重视。
在设计洪水位持续期间,由于堤身材料的强透水性,膜前堤身水位基本与河道水位齐平,水平水压力直接作用于防渗土工膜上,使得堤身抗滑有效宽度减少,因此,应把背水坡整体抗滑稳定作为控制条件,尽量将防渗体系靠迎水侧偏移布置。背水坡采用生态护坡后,如没有可靠的排水设施,膜后砂土极易饱和抬高浸润线,影响背水坡抗滑稳定,因此,采用植物措施后必须保障排水顺畅。
水位降落时,采用强透水性的抛填块石护脚或生态格网护脚等结构后,膜前堤身水位基本与河道同步升降,堤身主要受膜后的反向渗流水压力作用。由于防洪堤膜前断面较小,斜坡式防洪堤坡度过陡或挡墙式防洪堤高度大、格栅拉力不足时都会影响迎水坡整体抗滑稳定安全,也必须作用运行控制条件计算复核。
2.5 植物措施原则
根据山区河道特点,生态防洪堤植物措施应遵循以下原则[6]。
(1)生态适应性原则。
防洪堤土壤贫瘠,保水保肥能力差,故需选择耐贫瘠、耐干旱的植物,提高植物成活率;必须以本地植物为主,尽量少引种外来植物,特别是易对本地植物和河道造成侵害的外来植物;不宜种植大胸径树木或主根粗壮的灌木,否则粗壮的树根过快生长或枯死都会对防洪堤的稳定与安全造成威胁。
(2)生态功能优先原则。
植物措施应用于生态防洪堤主要是基于其固土护坡、保持水土、缓冲过滤、净化水质、改善环境等功能,因此植物种类选择应把植物的生态功能作为首要考虑的因素,首选是根系发达的植物,在此基础上,再兼顾植物种类的经济功能。
(3)物种多样性原则。
稳定健康的植物群落往往具有丰富的物种多样性,物种多样化不仅有利于保持生态群落的稳定,避免外来生物的入侵,而且有利于食物链的延伸和丰富河岸自然景观。
(4)经济适用性原则。
植物措施应考虑经济性,多选用常见、廉价的植物种类;为减少管理养护费用,选用耐贫瘠、抗病虫害和其他恶劣环境的植物种类;在河流边坡较缓或护岸护堤地内,适当考虑能产生经济效益的植物种类。
3 结 语
山区河道的水流特性、地形及地质条件都决定了修筑生态防洪堤必须首先考虑堤防的安全,将堤线布置、堤型选择、渗流及渗透稳定、河岸边坡整体稳定等问题作为关键问题。在此基础上,再考虑经济性,充分利用当地建筑材料;考虑生态性,利用植物措施进行固土护坡,生态修复,建设“水清、流畅、岸绿、景美”的生态清水河道。
参考文献
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山区防洪 篇3
防洪安全风险评估作为洪灾风险管理的重要技术基础,是风险分析在洪水灾害研究中的应用,属于技术方面的内容[3,4]。洪灾风险评估研究早在20世纪50年代就已经开始,迄今已有60余年的历史。近年来随着信息技术的兴起和发展,洪灾风险评估方法的研究进展迅速,洪灾风险评估与遥感(RS)、地理信息系统(GIS)等信息技术之间的联系非常紧密,GIS和RS技术为洪灾风险评估提供了完善的空间信息处理功能和良好的模型载入与区划效果展示能力[5,6,7]。本文以北京市山区为例,基于山区小流域分布数据、水系数据、高程数据、降雨数据等基础地理数据,依据防洪安全风险评估模型对山区小流域进行了防洪安全风险等级的初步划分,以期其风险评估结果对北京市山区小流域的防洪安全和灾害管理等方面提供应用支撑。
1 山洪灾害系统
1.1 系统组成
山洪灾害系统是一个相当复杂的系统过程,影响因素多种多样,涉及到自然、社会、经济等众多领域,不同类型的因素对风险演变的作用方式、范围和程度也不同,它们在时空尺度上交叉叠合,从而导致山洪灾害风险演变的复杂性和不可预测性[8]。孕灾环境、致灾因子、承灾体以及与洪灾风险之间的相互作用、相互影响、相互联系构成了山洪灾害系统[9]。其中,孕灾环境包括地质环境、水文气象环境,致灾因子包括暴雨、台风、地震等,承灾体包括人、工业、农业、森林等,山洪灾害系统组成如图1所示。
1.2 空间尺度与评估周期
从评估的空间尺度上看,山洪风险重点流域可分为市、区以及局部小流域三个常规空间尺度。本模型所涉及的空间尺度为山区小流域,其在具体评估业务工作的应用中具有一定的顺序性。在山洪灾害高发季节,定期将对全市尺度进行山洪灾害常规业务评估;当评估结果中有山洪灾害高风险区时,则选择高风险区所在的流域、区县等区域级别的范围进行区域尺度的风险评估;在对区域尺度进行评估之后,如有高风险区,也可进一步选择相应的局部小流域尺度进行风险评估。
从评估周期上看,北京市的山洪灾害风险评估将在山洪灾害风险高发期能每月发布风险评估。而山区的山洪灾害风险评估则是在全市风险评估的基础上,对于高风险区进一步选择相应的风险评估模型进行风险评估。对于典型小流域山洪灾害风险评估也是在全市或者区风险评估的基础上提取高风险区,并选择局地的评估模型进行风险评估。
2 研究区域及数据
2.1 研究区域
本文选择北京市山区范围作为研究区域,利用山区小流域防洪安全风险评估模型进行防洪安全风险评估工作。北京山区山坡陡峻,切割较深,沟源和支沟沟床比降大;山地岩石组成类型多样,岩性十分复杂,风化作用强烈,松散碎屑物质丰富;降水高度集中,往往以暴雨、大暴雨和特大暴雨等高强度的方式降落,形成山洪泥石流的群发,不仅在泥石流沟内及其沟口造成危害,而且还对主河道造成次生危害。因此,自然因素是导致北京山洪泥石流发生的基础和主要原因。据北京市水务局提供资料,北京山区共有山洪泥石流沟2280条,分布在房山、门头沟、怀柔、密云、平谷等7个区(县),涉及乡镇61个。相对于我国其他山区,北京山区人口较密集,一场较大范围的山洪灾害,往往造成众多人员伤亡。
北京市山洪灾害多发生在雨季。北京市降水年内分配不均和年际变化很大。据统计,北京市多年平均降雨585mm,汛期(6月~9月)雨量约占全年降水量的85%,汛期降水又常集中在7月下旬和8月上旬的几场大暴雨,极易形成洪涝灾害。北京地区暴雨中心多发区沿燕山、西山的山前迎风带分布,年降水量在650~700mm以上,其中枣树林、漫水河等地是特大暴雨发生地。由此向山前和山后逐渐递减到500mm左右。
2.2 研究数据
根据模型研究的需要和数据的实际情况,孕灾环境数据包括北京市水系数据、DEM数据;致灾因子数据包括北京市山区三天累积降雨指数数据和山区瞬时暴雨数据;承灾体数据包括北京市行政区划区界和县界数据、山区小流域分布数据、山区植被覆盖数据。具体数据列表如表1所示。
3 山区小流域防洪安全风险评估方法
3.1 风险评估模型
山区小流域防洪安全风险评估模型通过归一化的方法,选取降雨量指数、地形指数和河网密度指数作为评价因子计算北京市山区小流域防洪安全风险的危险性评价因子,计算出小流域防洪安全风险的危险性指数;与山区小流域分布数据叠加生成山区小流域防洪安全风险评估结果,具体模型如图2所示。
3.2 孕灾环境因子的计算
3.2.1 无洼地DEM数据计算
DEM作为重要的地形高程数据,是比较光滑的地形表面模型,但是由于DEM误差以及一些真实地形的存在,使得DEM表面存在一些凹陷的区域。在进行水流方向计算时,由于这些区域的存在,往往得不到合理的甚至错误的水流方向。因此,在进行水流方向的计算之前,应该首先对原始DEM数据进行预处理,即洼地填充,得到无洼地DEM数据。洼地填充的基本过程是先利用水流方向数据计算出DEM数据中的洼地区域,并计算其洼地深度。然后,依据这些洼地深度设定填充阈值进行洼地填充,DEM洼地填充的处理过程如图3所示,每个步骤得到的结果如图4所示。
3.2.2 坡度因子计算
坡度工具用于为每个像元计算值在从该像元到与其相邻的像元方向上的最大变化率。实际上,高程随着像元与其相邻的八个像元之间距离的变化而产生的最大变化率可用来识别自该像元开始的最陡坡降。坡度值越小,地势越平坦;坡度值越大,地势越陡峭。通过无洼地DEM数据生成坡度图,并对坡度进行归一化处理并重分类,获得坡度因子。
3.2.3 流域面积标准差
地形的起伏状况对洪水的排泄也有较大的影响,地形起伏越小,地势越平坦,洪水不易排泄,发生洪灾的危险程度就越高。相反地形起伏越大,形成洪水的危险性也就越低,目前比较通用的算法是通过流域面积标准差来实现。流域面积标准差的计算过程是先利用五万地水流方向数据计算出汇流积累量,并完成河网提取和分级。然后,在集水流域面积计算结果基础上得到集水流域高程标准差和地形标准差,归一化处理后得到流域面积标准差。流域面积标准差处理过程如图5所示,每个步骤得到的结果如图6所示。
3.3 致灾因子的计算
降雨是山洪灾害的主要致灾因子。从季节看中国大部分地区的降雨主要发生在5月到10月之间,因此洪涝灾害也主要发生在这一时期。从北京山区范围上看评估当天降雨量及最近三天降雨量对洪涝灾害的影响最大,因此以这两者分别而成的降水量指数作为致灾因子指数参与风险评估。模型分为两种情况,一是三天累积降雨量,另一个是短时间突发暴雨。不同的降雨类型对结果的影响也不同。三天累积降雨中,植被、土壤等下垫面将发挥截流作用,一部分水被植被吸收或渗入土壤;而瞬时暴雨中,降雨量超过一个临界值下垫面则失去作用,两者的风险区划范围不同。
3.3.1 3d积累降雨数据
统计各个站点连续3d降雨的累积降雨量,将各站点连续3d降雨量累加求和。对小流域周围气象站点的降雨量数据进行克里金插值,模拟出小流域降雨量。与下垫面数据(植被覆盖数据)相叠加计算实际影响值,最后对降雨因子进行归一化处理,得到小流域3d积累降雨数据来参与模型运算。下垫面截流率如表2所示,三天积累降雨数据结果如图6所示。
克里金插值法的一般公式如下:
其中:Z(si)是si处获得的测量值;λi是第i个位置处的测量值的未知权重;s0为预测位置;N为测量数值。
降雨因子影响值的计算方法为:
降雨因子影响值=降雨量×(1-下垫面截流率)
3.3.2 瞬时暴雨数据
某一时间内段降雨量越大,其降雨强度就越大,发生山洪灾害的风险就越高,这里以1h内降雨量为降雨因子。统计各个站点某1h内的暴雨降雨量,对小流域周围气象站点的降雨量数据进行克里金插值,模拟出小流域降雨量;最后对降雨因子进行归一化处理,得到小流域瞬时暴雨数据来参与模型运算。
3.4 风险评估模型的计算
本模型利用权重叠加法和层次分析法确定风险因子的权重。权重叠加法是根据专业人员的先验知识,为参评因子按照贡献率的大小赋予相应的权重,将每个参评因子乘以它的权重值,最后将这些带权重的指标图层叠加,得到最后的结果。层次分析法根据各因子间的关系,理顺其组合方式和层次关系,据此建立系统评价的结构模型和数学模型;对模型的各种模糊性因子,根据它们对于影响对象或作用目标的评判确定量化指标或者标度指标,然后根据评价模型的需要,通过判断矩阵逐项或逐层得出各因子的权重或指标数值,最后计算出最高层次的评价标值。在山洪灾害系统风险评估中,影响灾害发生的系统性比较明显,可以采用隶属度或者其他模糊数学的方法进行评估,但就目前而言,应用比较多的是结合专家打分的层次分析法,因为经验在山洪灾害风险评估中起着很大的作用[11]。
在此基础上,根据计算所得的各评价因子分等定级所得的影响分值,结合权重,生成洪涝灾害风险综合指数。具体计算公式为:
其中,W1、W2、W3、W4、W5为各评估指标因子的权重,X1、X2、X3、X4、X5分别坡度指数、河网密度、流域面积标准差、沟谷密度、降雨因子。W1、W2、W3、W4、W5权重值分别为0.22、0.18、0.15、0.15、0.3。该权重值的确定是根据北京市各类指标的影响程度,通过专家咨询获得。
4 结果与分析
4.1 风险等级分析
根据以上山洪灾害风险模型的计算结果,将风险等级划分为5级,即高风险、中高风险、中风险、中低风险、低风险,不同的典型小流域因影响因子不同可划分成4个或者3个风险等级。高风险区域风险等级如表3所示。
4.2 实验结果
依据山区小流域防洪安全风险评估模型和风险等级的划分标准,对北京市山区典型小流域进行了3d累积降雨安全风险评估和1h瞬时暴雨安全风险评估,结果如图7所示。其中,山区小流域分布数据是北京市第一次水务普查的主要成果,是指根据水系、河坝、闸口等地物的分布,以10km2左右为单元,划分形成的汇水面积最小单元。本次实验的小流域包括房山区的曹家路小流域、椴木沟小流域、法城沟小流域等11个小流域。结果对该小流域的防洪安全风险给出了具体的区域划分级别,对于小流域内公共设施部署、产业布局等区域发展方面具有参考依据。
5 结语