2014年10月6日

1. 第五章 防洪减灾 2014年10月6日

2. 第五章 防洪减灾 5.1 洪涝灾害与防洪减灾 5.2 防洪标准 5.3 河道整治规划 5.4 堤防规划 5.5 水库调洪 5.6 分洪、滞洪及蓄洪垦殖 5.7 防洪减灾非工程措施

3. 5.1 洪涝灾害与防洪减灾 5.1.1 洪涝灾害 1. 洪水 洪水是暴雨、急骤冰雪溶化、风暴潮和水库溃坝等自然或自然——人为因素引起的江河湖泊水量增加、水位上涨或海水侵袭淹没部分陆地的现象。按洪水成因可分为： • 暴雨洪水，在我国发生最为频繁，影响范围最广，危害也最为严重； • 风暴潮，发生在近海地区； • 融冰融雪型洪水，发生在西北部高寒山区； • 冰凌型洪水，发生在东北、西北和华北地区。

10. 2. 洪水致灾因素 • 自然因素，是产生洪水和形成洪灾的主导因素； • 社会因素，包括人口增多、社会经济发展等，造成洪水灾害不断加重； 研究洪灾成因，应在关注自然因素作用的同时，着重分析人类活动对洪水成灾规律和防洪安全的影响，人类活动的影响主要表现在以下几个方面： ① 植被破坏，水土流失加剧，入河泥沙增多； ② 围湖造田，与河争地，河湖泄蓄洪能力降低； ③ 防洪工程标准低，病险多，抗洪能力弱； ④ 非工程防洪措施不完善，难以适应防洪减灾的要求； ⑤ 蓄滞洪区安全建设不能满足需要，运用难度大。

11. 水灾：一般是指因河水或湖水泛滥淹没城市和农村所引起的灾害。水灾：一般是指因河水或湖水泛滥淹没城市和农村所引起的灾害。 涝灾：指的是因降雨使土地过湿造成农作物生长不良而减产的现象，或因雨后地面排泄不畅而产生大面积积水使社会财产受损。 ——指地面积水现象。 明涝 ——指地面积水不明显而耕作层土壤过湿的现象。 涝灾 由于水灾和涝灾往往同时发生，有时也难以区分，因此，水、涝灾害常统称为洪水灾害。 渍涝 3. 洪水灾害

12. 4. 洪灾损失 • 经济损失 指洪水淹没造成的可用货币计量的各类损失，故又称有形损失，主要包括：工业、农业、交通、邮电、居民房屋、家庭财产以及各种其他损失等。 • 非经济损失 指洪水引起的难以用货币计量的损失，故又称为无形损失，如生态环境的恶化，文物古迹的破坏，灾民伤亡与精神痛苦，灾区疾病流行及其对民众健康的影响，正常生活工作秩序与环境破坏造成的社会混乱，由于房屋财产损失而使人们的日常生活水平骤然下降，以及洪灾对国家的政治稳定和国际声誉的不利影响等。

13. 5. 洪水灾害产生的不利影响 • 对经济发展的影响 水一旦成灾，将对地区和国家的经济发展造成巨大破坏和消极影响，严重威胁着人类社会经济的可持续发展 • 对自然生态环境造成严重危害 洪泛区内的居民住所、自然景观、文物古迹等遭到毁坏；暴雨洪水引起水土流失，使植被遭到破坏，土地贫瘠，入河泥沙增加，湖泊萎缩失调，河流功能退化，洪水不能正常排泄；洪水的淹没与冲击，还会威胁到各种动、植物的生存等。 • 对社会生活产生多方面的影响 其中最主要的是人口死亡、灾民流离、疫病蔓延与流行等问题。 • 对国家事务产生影响 严重的洪水灾害的发生，将花费国家大量人力、物力、财力和精力。

14. 5.1.2 防洪减灾 根据洪水规律及洪灾特点，研究并采取各种对策和措施，以防止或减轻洪水灾害，保障社会经济发展的水利工作。其工作内容主要有防洪规划、防洪建设、防洪工程的管理与运用、防汛、防凌、洪水调度、灾后恢复重建等。 防洪减灾措施： • 防洪工程措施是指按照规定的防洪标准，为控制和抵御洪水以减免洪水灾害损失而修建的各种工程。 包括：水土保持、筑堤防洪与防汛抢险、疏浚与整治河道、分洪、滞洪与蓄洪。 • 防洪非工程措施是指通过行政、法律、经济等非工程手段，以减少洪水灾害损失的措施。 包括：防洪区的科学规划与管理，公民防洪、防灾教育，防洪法律、法规建设，洪水预报、警报和防汛通信，蓄洪及分洪工程合理调度，推行洪水保险，征收防洪基金，防汛抢险，善后救灾与灾后重建等。

15. 三峡 荆江大堤 隔河岩

17. 可见，防洪工程措施和防洪非工程措施的作用不同，不能相互替代。在防洪减灾工作中，应把这两种措施有机地结合起来，取长补短，科学配置和联合运用，形成完整的防洪减灾系统。 防洪工程措施与防洪非工程措施的目的都是防洪减灾。两者的区别在于： • 防洪工程措施是以修建工程的手段，达到控制洪水、减少洪灾的作用，多属于工程技术问题。 • 防洪非工程措施主要考虑洪灾程度和风险程度，根据保护对象的重要程度不同，实行不同程度的保护。因此，采用法令、行政、经济、技术等手段和通过国家、地方和集体、个人之间的合作，预先安排，以减少洪灾损失，属于规划管理问题。

18. 5.1.3 防洪减灾规划 为防治某一流域、河段或者区域的洪水灾害而制定的总体安排。 防洪减灾规划遵循原则： • 局部与整体 • 近期与远景 • 工程措施与非工程措施 • 防洪与治涝 • 防洪与水资源综合利用 防洪减灾规划的主要内容是针对防护对象，完成以下工作： • 调查研究 • 确定防洪标准 • 选择防洪体系 • 环境影响和防洪效益评价 • 编制规划报告

19. 5.1.4 防洪减灾的调度运行 防洪调度是运用已有防洪工程设施和防洪非工程措施，有计划地控制调节洪水的工作。 基本任务是：根据国家的有关法规政策、流域防洪规划和洪水调度方案，力争最有效地发挥防洪系统的作用，实时安排和处理超额洪水，尽可能减轻洪水灾害。 防洪调度方案主要包括原则要求、基础资料、防御方案、实施措施等内容。在编制时，应遵循以下原则： • 确保防洪工程自身安全 • 正确处理防洪与兴利的矛盾 • 正确处理一般与重点、局部与全局的关系 • 应密切结合防洪工程现状和当地社会经济情况，具有科学性、实用性和可操作性

20. 5.2 防洪标准 1. 防洪标准定义 各种防洪保护对象或水利工程本身要求达到的防御洪水的标准。通常以频率法计算的某一重现期的设计洪水为防洪标准，或以某一实际洪水(或将其适当放大)作为防洪标准。 当水库不承担下游防洪任务时，按水库工程水工建筑物防洪标准，选定合适的设计洪水和校核洪水的流量过程线，作为水库调洪计算的原始资料。

21. 2. 防护对象的防洪标准 防护对象的防洪标准应以防御的洪水或潮水的重现期表示。 • 对特别重要的防护对象，可采用可能最大洪水表示。 可能最大洪水是指河流断面可能发生的最大洪水，由最恶劣的气象和水文条件组合形成，是永久性水工建筑物非常运用情况下最高标准的洪水，可用水文气象法或数理统计法估算。 • 根据防护对象的不同需要，其防洪标准可采用设计一级或设计、校核两级。 • 表5-1～表5-3为城市、乡村和工矿企业的防洪标准。

25. 采用防洪标准并注意以下几点： （1）对洪水泛滥后可能造成特殊严重灾害的城市、工矿和重要粮棉基地，其防洪标准可适当提高； （2）防洪标准一时难以达到者，可采用分期提高的办法； （3）交通运输及其他部门的防洪标准，可参照有关部门的规定选用。

30. 5.3 河道整治规划 • 河道整治规划是根据河道演变规律和兴利除害要求，为治理、改造河道所进行的水利工程规划。 • 河道整治规划通常要在流域规划的基础上进行，并成为流域治理工作的一部分。 • 河道整治规划一般包括洪水、中水、枯水三种整治方案。 • 洪水整治的目的是为了防御洪水泛滥，确保沿河人民生命财产安全； • 枯水整治则主要是保障通航和引水； • 中水整治对稳定河床，控制河势具有决定性意义。

31. 按自然条件划分： • 山区河道整治规划 • 平原河道整治规划 • 河口整治规划 • 按水利枢纽对河道的影响划分： • 库区河段整治规划 • 坝区河段整治规划 • 坝下游河段整治规划 • 按整治程序划分： • 河势控制规划 • 局部河段整治规划 • 按各部分的要求划分： • 航道整治规划 • 桥渡河段整治规划 • 取水口河段整治规划 • 堤防护岸工程规划 5.3.1 河道整治规划的分类

32. 河道整治规划须遵循以下基本原则： • 全面规划、综合利用； • 因势利导、因地制宜； • 远近结合、分期实施。 • 河道整治规划的主要内容有： • 河道基本特性及演变趋势分析； • 河道两岸社会经济、生态环境情况调查分析； • 河道整治现状调查及问题分析； • 河道整治任务与整治措施的确定； • 整治工程的经济效益和社会效益、环境效益分析； • 规划实施程序的安排。

33. 5.3.2 河道整治规划设计内容 • 设计流量和设计水位 整治洪水河槽的设计流量，需根据保护地区的重要性，选取相当其防洪标准的洪水流量，其相应的水位即为设计水位；整治中水河槽的设计流量可采用造床流量或平摊流量，简称整治流量，其相应的水位即为设计水位；整治枯水河槽的设计水位可根据通航等级或其他整治要求，采用不同保证率的最低水位，其相应的流量即设计流量。 • 整治线 河道整治后在设计流量下的平面轮廓线，称河道整治线或治导线。平原河道整治线分洪水河槽整治线、中水河槽整治线和枯水河槽整治线。 • 河槽断面 主要是确定中水河槽和枯水河槽的横断面尺寸。

34. 5.4 堤防规划 • 堤防是沿河流、湖泊、海洋或行洪区、分洪区、水库库区的周边修筑的挡水建筑物，是世界上最早广泛采用的防洪工程。 • 筑堤目的是防御洪水泛滥，保护居民和国民经济建设；使同等流量的水深加大，流速增大，有利于输水输沙；修堤围垦或造陆，可扩大人类生产、生活空间；抵御风浪及抗御海潮。 • 堤防按其所在位置不同，可以分为河堤、湖堤、海堤、围堤和水库堤防五种。因各自工作条件不同，故其规划设计要求也有所差别。这里主要介绍河堤规划。

35. 河堤位于河道两岸，用于保护两岸城镇和农村不受洪水侵犯。因河水涨落相对较快，高水位持续历时一般不长，堤内浸润线往往难以发展到最高洪水位位置，故其断面尺寸相对较小。河堤位于河道两岸，用于保护两岸城镇和农村不受洪水侵犯。因河水涨落相对较快，高水位持续历时一般不长，堤内浸润线往往难以发展到最高洪水位位置，故其断面尺寸相对较小。 • 根据河堤所在位置和重要性，可分为干堤、支堤和民堤。 • 干堤修建在大江、大河两岸，保护重要城镇、大型企业和大片农田，故设计标准较高，由国家或地方专设机构管理。 • 支堤沿支流两岸修建，防洪标准一般低于同流域的干堤，要根据堤防重要程度而定。重要支流堤防多由流域部门负责修建，一般支堤则由地方修建、管理。 • 民堤是在河道内行洪区、湖区修建的土堤，又称民埝。民堤一般保护范围小，其特点是民修民防，防洪能力较低。

36. 堤防工程防护对象的防洪标准，应根据现行国家标准GB 50201—94《防洪标准》确定。堤防工程的防洪标准，应根据防护区内防洪标准较高的防护对象的防洪标准确定。堤防工程的级别，应符合表5-4的规定。 • 堤防工程上的闸、涵、泵站等建筑物及其他构筑物的设计防洪标准，不应低于堤防工程的防洪标准，并应留有适当的安全裕度。

38. 在进行新建或改建堤防规划时，须遵守如下原则：在进行新建或改建堤防规划时，须遵守如下原则： • 结合水库、分蓄洪工程等其他防洪工程措施，进行堤防规划，以形成合理的防洪工程体系。城市堤防规划应服从城市总体规划，并考虑交通、环保、景观及亲水体闲等因素。 • 妥善处理上下游、左右岸、各地区、各部门之间的关系。根据河流、河段及其防护对象的不同，选定不同的防洪标准、堤防等级、堤型和堤身断面，并远近结合、分期分段实施。 • 当堤防遭遇超标准特大洪水时应有对策措施，以保证主要堤防重要堤段不发生改道性决口。 • 就地取材，便于施工，节省投资。

39. 堤线布置应根据防洪规划，地形、地质条件，河流或海岸线变迁，结合现有及拟建建筑物的位置、施工条件、已有工程状况以及征地拆迁、文物保护、行政区划等因素，经过技术经济比较后综合分析确定。堤线布置应遵循下列原则：堤线布置应根据防洪规划，地形、地质条件，河流或海岸线变迁，结合现有及拟建建筑物的位置、施工条件、已有工程状况以及征地拆迁、文物保护、行政区划等因素，经过技术经济比较后综合分析确定。堤线布置应遵循下列原则： • 河堤的堤线应与河势流向相适应，并与大洪水的主流线大致平行。一个河段两岸堤防的间距或一岸高地一岸堤防之间的距离应大致相等，不宜突然放大或缩小。 • 堤线应力求平顺，各堤段平缓连接，不得采用折线或急弯。 • 堤防工程应尽可能利用现有堤防和有利地形，修筑在土质较好、比较稳定的滩岸上，留有适当宽度的滩地，尽可能避开软弱地基、深水地带、古河道、强透水地基。 • 堤线应布置在占压耕地、拆迁房屋等建筑物少的地带，避开文物遗址，利于防汛抢险和工程管理。

40. 5.5水库调洪 5.5.1 水库的调洪作用与任务 1. 当水库有下游防洪任务时 它的作用主要是削减下泄洪水的流量，使其不超过下游河床的安全泄量。水库的任务主要是： （1）若水库无兴利调节任务，则水库的任务只是滞洪； （2）“错峰”作用； （3）若水库是防洪与兴利相结合的综合利用水库，则除了滞洪作用外还起蓄洪作用。 湖泊、洼地也能对洪水起调蓄作用，与水库滞洪蓄洪类似。

41. 2. 水库不需承担下游防洪任务 洪水期下泄流量不受限制，但水库本身自然地对洪水有调蓄作用，洪水流量过程经过水库时仍然要变形，客观上起着滞洪的作用。 洪水流量过程线经过水库时的具体变化情况，与水库的容积特性、泄洪建筑物的型式和尺寸以及水库运行方式等有关。 ●无闸门 ● 有闸门

44. 托口工程鸟瞰图 • 主坝

46. 5.5.2 水库调洪计算的原理 连续方程 运动方程 洪水在水库中行进时，水库沿程的水位、流量、过水断面、流速等均随时间而变化，其流态属于明渠非恒定流，可用圣维南方程组表达。 通常，这个偏微分方程组难以得出精确的分析解，而是采用简化了的近似解法：瞬态法、差分法和特征线法等。

47. 瞬态法将圣维南方程组式进行简化而得出基本公式，再结合水库的特有条件对基本公式进一步简化，则得专用于水库调洪计算的实用公式如下:瞬态法将圣维南方程组式进行简化而得出基本公式，再结合水库的特有条件对基本公式进一步简化，则得专用于水库调洪计算的实用公式如下: （5-4） 下泄流量q应是泄洪建筑物泄流水头H的函数，而当泄洪建筑物的型式、尺寸等已定时 q = f（H）＝AHB（5-5） 式中 A—系数，与建筑物型式和尺寸、闸孔开度以及淹没系数等有关； B—系数，对于堰流，B一般等于3/2；对于闸孔出流，一般等于1/2。

49. 常用泄流水头H与下泄流量q定关系曲线来表示；根据水力学公式，可求出H与q的关系。常用泄流水头H与下泄流量q定关系曲线来表示；根据水力学公式，可求出H与q的关系。 堰流：H即为库水位Z与堰顶高程之差； 闸孔出流：H即为库水位Z与闸孔中心高程之差。 可求出：q = f（Z）。 进而求出： q = f（V） （5-6） 不论水库是否承担下游防洪任务，也不论是否有闸门控制，调洪计算基本公式都是上述两式。 利用式（5-4）和式（5-6）进行调洪计算定具体方法有很多种，目前我国常用的是：列表试算法和半图解法。

50. 5.5.3水库调洪计算的列表试算法 对调洪计算来说，入库洪水过程及下游允许水库下泄的最大流量均是已知的；并且，要对水库汛期防洪限制水位以及泄洪建筑物型式和尺寸拟定几个比较方案，因此对每一个方案来说，它们也都是已知的。 调洪计算就是在这些初始的已知条件下，推求下泄洪水过程线、拦蓄洪水的库容和水库水位的变化。 在水库运用中，调洪计算的已知条件和要求的结果，基本上也与上述类似。