地面沉降对蓄滞洪区防洪风险影响问题的研究

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随着经济社会的发展,地下水的超采使得地下水位大幅下降并产生地面沉降,地面沉降已经成为我国重要环境地质灾害之一。严重的地面沉降不仅造成河道行洪能力不断下降,同时使蓄滞洪区的水位蓄量关系及洪灾风险发生了变化,对洪水调度和防洪安全均产生不利影响,所以研究地面沉降对蓄滞洪区的防洪影响问题具有重要意义。论文的主要研究工作和成果如下:(1)利用GIS空间信息技术对大黄堡蓄滞洪区地面沉降量、空间分布特征及其对防洪功能的影响进行分析。结果表明:1989-2010年,蓄滞洪区年平均沉降量为17mm;地面沉降对蓄滞洪区库容有影响,在设计水位情况下,蓄量为3.67亿m3,比原设计水位情况下的蓄量3.22亿m3增加了 0.45亿m3,增加了 14%。(2)采用坐标变换、交替方向、交错网格、显隐格式差分求解的方法建立大黄堡蓄滞洪区洪水演进数值模型,模拟地面沉降前、后不同频率洪水的分洪过程。结果表明:地面沉降对淹没区特征点水位和洪水到达时间影响较为明显,遭遇50年一遇洪水时,地面沉降使得先滞洪分区的特征点洪水达到时间提前20min,淹没水位降低0.326m;后滞洪分区的特征点洪水到达时间延后6h,淹没水位降低0.236m;同时隔埝沉降也使蓄滞洪区的启用受到影响。(3)建立了联合自然、经济、技术的洪灾风险评价指标体系,采用三标度分两步的权重确定方法和降半梯形图法确定隶属度函数,分别对地面沉降前、后不同频率洪水进行洪灾风险分析。结果表明:地面沉降会造成洪灾风险整体增加;但对于本文研究的实例而言,分区滞洪的启用原则会影响评价结果,使得先滞洪分区的风险更大,后滞洪分区的风险结果则与实际分洪情况相关。(4)建立基于空间信息格网的洪灾损失评估模型,并用后处理实现洪水演进模型和经济损失评估模型的衔接,较大的实现智能化。运用模型分别对大黄堡蓄滞洪区地面沉降前、后不同频率洪水进行洪灾损失评估。结果表明:地面沉降后同频率洪水的总损失值比沉降前有所增加,但对于本文研究的实例而言,分区滞洪的启用原则会影响到洪灾损失评价的结果,使得先滞洪的分区损失增加,后滞洪分区损失减小,总损失的增减是两者博弈的结果。(5)大黄堡属于分区运用型复杂蓄滞洪区,地面沉降后多分区同时启用时,Ⅰ区风险度和损失值均呈增加趋势,而Ⅱ、Ⅲ两区则有增加和减少两种趋势,选取不同的Ⅰ区滞洪水位进行洪灾风险及损失评价。结果表明:发生50年一遇洪水时,当分区滞洪水位为2.62m时,蓄滞洪区整体洪灾风险和总损失值最小,两者吻合情况较好,建议防洪调度方案可降低滞洪水位至2.62m。
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