王 靜，李 娜，王 杉

（1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京 100038；2.水利部防洪抗旱減災(zāi)工程技術(shù)研究中心，北京 100038）

1 研究背景

中國(guó)南方大河中下游沿江濱湖平原河網(wǎng)區(qū)分布有大量圩區(qū)［1］，其中以太湖流域尤為典型。據(jù)統(tǒng)計(jì)，太湖流域約2374個(gè)圩區(qū)的總面積為10164 km2，占整個(gè)流域面積（36895 km2）的27.5%［2］。圩區(qū)由于自成封閉系統(tǒng)，改變了圩內(nèi)澇水的匯流過(guò)程，減少了流域的調(diào)節(jié)水面積，造成流域水量的再分配［3］。國(guó)內(nèi)有不少學(xué)者針對(duì)圩區(qū)對(duì)洪澇分布的影響開(kāi)展了研究，如程文輝等［4］認(rèn)為在流域洪水來(lái)臨前，圩內(nèi)水位一般已達(dá)到適宜水位上限，在不破圩的情況下，對(duì)調(diào)蓄全流域洪水作用不大。在其建立的“太湖流域模型”中，設(shè)定圩區(qū)內(nèi)水位變幅一般為0.4 m，當(dāng)圩區(qū)內(nèi)水面蓄水深超過(guò)0.4 m時(shí)，多余的水量通過(guò)泵站排入圩外河網(wǎng)；當(dāng)未超過(guò)0.4 m時(shí)，圩區(qū)內(nèi)外無(wú)水量交換。吳浩云［5］設(shè)定當(dāng)圩區(qū)內(nèi)外河道連通時(shí)，圩內(nèi)蓄水面最小水深為0.2 m，當(dāng)水深超過(guò)0.4 m時(shí)，開(kāi)啟泵站排澇使圩內(nèi)水深保持在0.4 m。Yu等［2］在太湖流域洪水風(fēng)險(xiǎn)情景分析技術(shù)研究中，將圩堤按堤高排序，圩內(nèi)按DEM排序，洪水首先淹沒(méi)圩區(qū)外的低洼處，然后淹沒(méi)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)低的圩堤（不考慮破圩），從而生成每個(gè)洪水單元的淹沒(méi)水位和洪量之間的關(guān)系曲線。國(guó)外則一般以單個(gè)圩區(qū)為研究對(duì)象，利用基于精細(xì)化地形的零維模型或二維水力學(xué)淹沒(méi)分析模型，模擬潰堤等不同類型洪水在圩區(qū)內(nèi)部的淹沒(méi)空間分布［6-8］。

為了模擬圩區(qū)密布且復(fù)雜工程調(diào)度規(guī)則下平原河網(wǎng)區(qū)的洪澇分布，本文在中國(guó)水利水電科學(xué)研究院已有的城市洪澇仿真模型［9-12］的基礎(chǔ)上，增加了網(wǎng)格“小蓄水面”和圩區(qū)共兩種計(jì)算單元，及專門(mén)的排澇計(jì)算模塊，通過(guò)與閘泵控制工程相結(jié)合，對(duì)模型中網(wǎng)格水深、圩區(qū)排澇和工程調(diào)度的計(jì)算方法進(jìn)行改進(jìn)，以嘉興市為案例區(qū)域，構(gòu)建嘉興市暴雨洪澇分析模型，利用歷史典型暴雨洪水資料對(duì)模型的模擬功能和精度進(jìn)行驗(yàn)證，并利用驗(yàn)證后的模型對(duì)典型設(shè)計(jì)暴雨和河道洪水組合方案及圩堤潰決方案的洪澇風(fēng)險(xiǎn)分布進(jìn)行模擬計(jì)算，統(tǒng)計(jì)分析嘉興市洪澇風(fēng)險(xiǎn)空間分布的基本特點(diǎn)。

2 暴雨洪澇仿真模型的改進(jìn)

在已有的城市洪澇仿真模型中，研究區(qū)域內(nèi)普通網(wǎng)格間的水流運(yùn)動(dòng)按二維非恒定流計(jì)算，寬度較小的河道和城市道路按特殊通道考慮，順通道方向按一維非恒定流模擬，當(dāng)通道內(nèi)水位或兩側(cè)網(wǎng)格水位超過(guò)特殊通道頂高程時(shí)，采用堰流公式計(jì)算通道與兩側(cè)網(wǎng)格之間的水流交換量。當(dāng)研究區(qū)域內(nèi)河網(wǎng)較密集時(shí)，一般僅考慮主干河網(wǎng)，忽略規(guī)模較小的支流、小湖泊等水面對(duì)洪澇的影響。針對(duì)圩區(qū)的影響，僅能將圩堤作為阻水通道概化，圩區(qū)排澇能力必須通過(guò)設(shè)置單個(gè)泵站的方式實(shí)現(xiàn)，當(dāng)圩區(qū)密布、不同規(guī)模的抽排泵站眾多且無(wú)特定調(diào)度規(guī)則時(shí)，極難在模型中一一概化?；谀Ｐ偷纳鲜鼍窒扌?，本文結(jié)合平原河網(wǎng)區(qū)的下墊面和工程特點(diǎn)對(duì)模型在水面域的概化模擬方法、圩區(qū)的模擬方法和閘泵復(fù)雜調(diào)度規(guī)則模擬三方面進(jìn)行了改進(jìn)。

2.1 對(duì)河網(wǎng)密布區(qū)域水面域的概化和模擬方法 太湖流域平原河網(wǎng)區(qū)的水面率達(dá)15%［13］，考慮到實(shí)測(cè)河道斷面資料的限制以及模型運(yùn)行效率問(wèn)題，在較大范圍的二維非恒定流水動(dòng)力學(xué)模型建模時(shí)，無(wú)法將大小河道一一概化，只能選擇主干河道進(jìn)行模擬，如圖1所示。對(duì)于未概化的河流、塘壩、小湖泊等，雖然其輸水作用不大，但對(duì)降雨的調(diào)蓄作用不可忽略［14］。所以，針對(duì)未被概化的水面域，采用“小蓄水面”的概念，根據(jù)研究范圍內(nèi)實(shí)際河網(wǎng)分布和已概化主干河道的水面面積，推求未概化部分的面積，作為每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)小蓄水面的面積，并與網(wǎng)格面積相除得到每個(gè)網(wǎng)格的水面率RXY。同時(shí)，為了體現(xiàn)未概化水域的調(diào)蓄量，在每個(gè)網(wǎng)格上增加其“小蓄水面”的初始水深和最大水深參數(shù)，當(dāng)該網(wǎng)格的水量超過(guò)蓄水面的最大調(diào)蓄水量時(shí)，才形成積水或淹沒(méi)（圖2）。在暴雨洪澇仿真模型中，針對(duì)存在小蓄水面的網(wǎng)格，其水深計(jì)算公式為：

圖1 河網(wǎng)及圩區(qū)概化

圖2 網(wǎng)格“小蓄水面”概化

2.2 對(duì)圩區(qū)影響洪澇分布的模擬方法 圩區(qū)對(duì)洪澇分布的影響體現(xiàn)在三方面，即：（1）圩區(qū)堤防高程對(duì)圩外主干河道洪水漫溢水位的影響；（2）圩區(qū)抽排能力和調(diào)度規(guī)則對(duì)圩區(qū)內(nèi)澇水和圩外河道水位的影響；（3）破圩發(fā)生后洪水在圩內(nèi)的淹沒(méi)空間分布。為了反映這三方面的作用，模型中將圩區(qū)作為特殊排澇單元進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)圩區(qū)與主干河道相鄰時(shí)，將其邊界主干河道和圩堤作為整體概化為特殊河道通道，當(dāng)圩外河道未被概化為主干河道時(shí)，將其圩堤作為阻水通道，并為每個(gè)圩區(qū)設(shè)定一組反映其基本屬性、抽排能力、調(diào)度規(guī)則和空間位置的參數(shù)，包括：圩區(qū)編號(hào)、圩區(qū)總面積、圩堤頂高程、排澇能力、泵站開(kāi)關(guān)狀態(tài)、開(kāi)泵水深（即圩內(nèi)蓄水面最大調(diào)蓄水深）、關(guān)泵水深（即圩內(nèi)蓄水面最小調(diào)蓄水深）、參考站起排水位（即圩區(qū)泵站調(diào)度啟動(dòng)水位）、參考站止排水位（即為保證主干河道防洪安全設(shè)定的止排水位）、參考站位置、包含的網(wǎng)格總數(shù)及各網(wǎng)格的編號(hào)。

每個(gè)圩區(qū)內(nèi)均有一個(gè)或多個(gè)抽排泵站，在模型計(jì)算時(shí)，主要考慮緊鄰圩區(qū)邊界河流且能將圩區(qū)澇水排出至圩外主干河道的泵站（見(jiàn)圖1），并假定圩區(qū)抽排設(shè)施對(duì)網(wǎng)格自身及其小蓄水面內(nèi)水位（或水深）的降低作用在每個(gè)計(jì)算步長(zhǎng)內(nèi)均可反映到該排澇單元內(nèi)的所有網(wǎng)格，排出的水量在與圩區(qū)相鄰的特殊河道通道內(nèi)按河段水面面積比例分配，圩區(qū)內(nèi)網(wǎng)格因泵站排澇而減少的水量根據(jù)其即有淹沒(méi)水量占所有網(wǎng)格淹沒(méi)水量的比例計(jì)算。將某圩區(qū)內(nèi)緊鄰邊界河道的泵站總排澇設(shè)計(jì)能力表示為Pm，則各項(xiàng)排水量計(jì)算公式如下：

針對(duì)破圩情況，在潰口設(shè)定時(shí)通過(guò)指定潰口所在的特殊河道通道編號(hào)、潰口寬、潰口底高程、潰決時(shí)河道水位和潰口所在岸別等參數(shù)后，按較不利的瞬間全潰方式采用堰流公式進(jìn)行模擬。當(dāng)圩外特殊河道水位超過(guò)堤頂高程時(shí)發(fā)生漫溢，按堰流公式計(jì)算漫溢水量［10］。

2.3 對(duì)閘泵復(fù)雜調(diào)度規(guī)則的模擬 杭嘉湖平原河網(wǎng)區(qū)的水閘和泵站調(diào)度規(guī)則極為復(fù)雜，如南排工程中的長(zhǎng)山閘，以距離水閘所在位置45 km外的嘉興站作為參考站，當(dāng)參考站水位達(dá)到啟閘水位時(shí)，開(kāi)閘放水，且汛期不同時(shí)期，啟閘水位不同。而位于嘉興市城防工程中的控制水閘，如嘉善塘閘，同樣以嘉興站作為參考站，但其調(diào)度規(guī)則是當(dāng)參考站水位達(dá)到控制水位時(shí)關(guān)閉閘門(mén)。另外，歷史典型暴雨洪水期間，各水閘和泵站的實(shí)際運(yùn)行情況由于與當(dāng)時(shí)的調(diào)度決策方案有關(guān)，不可能完全按規(guī)則調(diào)度，所以在模擬歷史典型暴雨洪水時(shí)，需按實(shí)際開(kāi)啟和關(guān)閉閘門(mén)的時(shí)間或水位進(jìn)行控制。因此，模型中按照調(diào)度方案類型的不同將水閘和泵站均分為3類，即按規(guī)則調(diào)度、按實(shí)際運(yùn)行時(shí)間調(diào)度和按實(shí)際運(yùn)行時(shí)間結(jié)合水位調(diào)度。以水閘為例：

（1）按規(guī)則調(diào)度時(shí)，閘門(mén)的主要調(diào)度參數(shù)包括開(kāi)閘水位、關(guān)閘水位、最大排水流量、排入位置、參考站位置編號(hào)和開(kāi)閘孔數(shù)比例，即根據(jù)參考站點(diǎn)的實(shí)際水位判斷，如高于開(kāi)閘水位則開(kāi)啟閘門(mén)，否則閘門(mén)關(guān)閉；且當(dāng)閘內(nèi)水位低于關(guān)閘水位時(shí)，亦關(guān)閘，高于時(shí)不作為約束條件。

（2）按實(shí)際運(yùn)行時(shí)間調(diào)度時(shí)，主要參數(shù)包括最大排水流量、排入位置、開(kāi)閘時(shí)段組數(shù)N、（開(kāi)閘時(shí)間TO1、關(guān)閘時(shí)間TC1、開(kāi)閘孔數(shù)比例R1，……，開(kāi)閘時(shí)間TON、關(guān)閘時(shí)間TCN、開(kāi)閘孔數(shù)比例RN），即當(dāng)計(jì)算時(shí)間滿足每組開(kāi)閘的時(shí)段時(shí)，開(kāi)啟閘門(mén)，否則閘門(mén)關(guān)閉。

（3）按實(shí)際運(yùn)行時(shí)間和水位調(diào)度時(shí)，主要參數(shù)包括最大排水流量、排入位置、參考站位置編號(hào)、開(kāi)閘時(shí)段組數(shù)N、（開(kāi)閘時(shí)間TO1、關(guān)閘時(shí)間TC1、開(kāi)閘水位ZO1、關(guān)閘水位ZC1、開(kāi)閘孔數(shù)比例R1，……，開(kāi)閘時(shí)間TON、關(guān)閘時(shí)間TCN、開(kāi)閘水位ZON、關(guān)閘水位ZCN、開(kāi)閘孔數(shù)比例RN），即當(dāng)計(jì)算時(shí)間和參考站點(diǎn)的水位均同時(shí)滿足條件時(shí)，才開(kāi)啟閘門(mén)，否則閘門(mén)關(guān)閉。

3 案例區(qū)域應(yīng)用

3.1 區(qū)域概況 嘉興市位于浙江省東北部、長(zhǎng)江三角洲南翼，東北緊鄰上海，北接蘇州，西連杭州、湖州，東南瀕臨錢(qián)塘江杭州灣，屬于杭嘉湖東部平原河網(wǎng)水系，市域內(nèi)河網(wǎng)縱橫，平均水面率約8.9%。其地勢(shì)自西南向東北傾斜［15］，平均海拔高度為1.86 m（1985黃海高程基準(zhǔn)）。田面高程除沿海一帶外，大部分地勢(shì)低洼，是太湖流域的“鍋底”。區(qū)域內(nèi)共有圩區(qū)約474個(gè)（圖3），圩區(qū)率達(dá)58.6%。

圖3 研究區(qū)域圩區(qū)分布

洪水期間市域內(nèi)河道除需承受本地降雨外，還要接納杭州、湖州山區(qū)通過(guò)東苕溪導(dǎo)流港排入的洪水，以及通過(guò)太湖溇港和太浦河涌入的太湖洪水，同時(shí)還受到下游黃浦江潮位和杭州灣潮位的頂托［16］。杭嘉湖南排工程擴(kuò)大建設(shè)后增加了澇水南排杭州灣的能力，但候潮排水的運(yùn)行體制，仍從時(shí)間上限制了總體排水能力［17］。同時(shí)，大規(guī)模的圩區(qū)建設(shè)雖然保障了圩內(nèi)生產(chǎn)生活穩(wěn)定，但遇區(qū)域或流域暴雨時(shí)，大量澇水排入圩外河網(wǎng)，導(dǎo)致骨干河道防洪壓力增加，也增加了對(duì)圩區(qū)自身安全的威脅［18］。特殊的地理位置、氣候和排澇條件，使得嘉興市的洪澇旱災(zāi)害頻發(fā)。1949年以來(lái)共發(fā)生較大的洪澇災(zāi)害30余次，平均每?jī)赡昃陀幸淮螡碁?zāi)。

3.2 區(qū)域暴雨洪澇模型構(gòu)建 將整個(gè)研究區(qū)域劃分為不規(guī)則網(wǎng)格62 506個(gè)，網(wǎng)格平均面積0.07 km2（約為270 m×270 m）。圖4和圖5分別為基于基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)提取的網(wǎng)格高程分布圖和模型阻水、排水通道分布圖。在總面積4498.8 km2的模型范圍內(nèi)共127 744條通道，其中特殊型河道通道11 847條，阻水通道6251條。計(jì)算范圍內(nèi)考慮的水閘共14座（見(jiàn)圖6），排澇泵站包括474個(gè)圩區(qū)泵站和鹽官下河電排站。

圖4 模型網(wǎng)格高程分布

圖5 模型通道分布

圖6 研究區(qū)域的閘泵、測(cè)站和邊界水流交換節(jié)點(diǎn)位置分布

模型邊界主要考慮主干河道處的水流交換，由于河網(wǎng)區(qū)域的水文站點(diǎn)基本為水位站，所以邊界處均以水位或潮位過(guò)程作為控制，共75處，如圖6所示。各水流交換節(jié)點(diǎn)的水位（或潮位）過(guò)程以附近測(cè)站的實(shí)測(cè)過(guò)程按距離線性插值。河網(wǎng)的初始水位對(duì)方案的淹沒(méi)分布具有一定的影響，由于河網(wǎng)區(qū)域的水位變化具有連續(xù)性，故采用已知水位站的初始時(shí)刻水位按反距離插值法為每個(gè)特殊河道節(jié)點(diǎn)和通道計(jì)算初始時(shí)刻水位值。

表1 歷史典型暴雨方案代表水位站最高水位實(shí)測(cè)與計(jì)算值對(duì)比 （單位：m）

3.3 模型的率定和驗(yàn)證 選擇1999年的“99630”暴雨、2007年“羅莎”臺(tái)風(fēng)暴雨、2009年“莫拉克”臺(tái)風(fēng)暴雨和2010年“春汛”共4場(chǎng)歷史典型暴雨進(jìn)行模型率定和驗(yàn)證計(jì)算。各場(chǎng)典型暴雨的基本情況如下：

（1）1999年梅雨期間，嘉興市平均降雨量為403.7 mm，最大7日暴雨量378.1 mm，本次模擬計(jì)算時(shí)段設(shè)定為6月23日8時(shí)至7月8日8時(shí)，模擬總時(shí)長(zhǎng)為15 d。

（2）2007年“羅莎”臺(tái)風(fēng)暴雨主要集中于10月7日至10月8日，實(shí)測(cè)最大降雨量為188.5 mm，出現(xiàn)在烏鎮(zhèn)站。計(jì)算時(shí)段設(shè)定為10月7日0時(shí)至10月10日0時(shí)，模擬總時(shí)長(zhǎng)為3 d。

圖7 4場(chǎng)典型暴雨期間代表水位站實(shí)測(cè)與計(jì)算水位過(guò)程

（3）2009年第8號(hào)臺(tái)風(fēng)“莫拉克”影響期間，杭嘉湖區(qū)各代表站均超過(guò)警戒水位，最高水位基本出現(xiàn)在8月11日。計(jì)算時(shí)段設(shè)定為8月7日8時(shí)至8月12日8時(shí)，模擬總時(shí)長(zhǎng)為5 d。在模擬時(shí)段內(nèi)，桐鄉(xiāng)站總雨量最大，為89 mm，且雨量呈由西南向東逐漸減小趨勢(shì)，最小僅49 mm。

（4）2010年“春汛”發(fā)生于2月下旬至3月中旬，暴雨集中于3月2日至8日，嘉興站10日累積雨量達(dá)172 mm。計(jì)算時(shí)段設(shè)定為3月1日0時(shí)至3月11日0時(shí)，模擬總時(shí)長(zhǎng)為10 d。在模擬時(shí)段內(nèi)，崇德站總雨量最大，為238 mm，且雨量呈由西向東逐漸減小趨勢(shì)，最小僅125.5 mm。

模型模擬的4場(chǎng)典型暴雨期間代表水位站最高水位實(shí)測(cè)和計(jì)算值對(duì)比見(jiàn)表1，水位變化過(guò)程見(jiàn)圖7。從圖、表中可以看出，模型計(jì)算的河道水位過(guò)程與實(shí)測(cè)過(guò)程基本一致，大部分站點(diǎn)的最高水位誤差小于20 cm。

圖8為模型模擬的“99630”暴雨方案淹沒(méi)水深分布與1999年太湖流域調(diào)查的受災(zāi)范圍圖［19］的疊加對(duì)比，從圖8可以看出，淹沒(méi)區(qū)域主要集中于嘉善和秀洲北部、桐鄉(xiāng)西北部、平湖市區(qū)附近區(qū)域以及南湖、海鹽和海寧的大部分未受圩堤保護(hù)且地勢(shì)較低洼的區(qū)域。模型計(jì)算淹沒(méi)水深較大的區(qū)域與調(diào)查的受災(zāi)范圍較為吻合，總體分布合理。部分圩區(qū)內(nèi)淹沒(méi)水深較大或基本未受影響與計(jì)算時(shí)按現(xiàn)狀條件設(shè)定圩區(qū)調(diào)度啟動(dòng)水位和排澇能力有關(guān)。另外，由于本次建模采用的基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)年份為2011年，與1999年相比存在較大的地面沉降［20］，所以在“99630”暴雨和本文采用的地形條件下，平湖市城區(qū)附近和海鹽縣城周邊也成為淹沒(méi)水深較大的區(qū)域之一。

圖8 嘉興市“99630”暴雨方案的洪水淹沒(méi)水深

模型誤差產(chǎn)生的原因主要有：（1）降雨具有空間分布不均勻的特點(diǎn)，利用有限的雨量站點(diǎn)（16個(gè)）難以反映整個(gè)區(qū)域（4498.8 km2）的降雨空間分布，可能導(dǎo)致局部區(qū)域的誤差；（2）針對(duì)歷史典型暴雨洪水，由于難以收集到當(dāng)時(shí)各圩區(qū)的實(shí)際調(diào)度過(guò)程，在模擬時(shí)假定按其規(guī)則進(jìn)行調(diào)度，這與實(shí)際情況存在差異，因而也導(dǎo)致對(duì)部分圩區(qū)的淹沒(méi)分布或代表水位站水位過(guò)程的模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)值存在不同；（3）邊界水位過(guò)程利用附近已知水位站實(shí)測(cè)水位過(guò)程按距離線性插值，可能引起部分邊界處的水位與實(shí)際存在偏差；（4）限于資料條件，對(duì)水閘和泵站主要考慮主干河道上的骨干閘泵工程，與實(shí)際工程調(diào)度情況存在不同。雖然存在以上誤差，但由于針對(duì)4場(chǎng)歷史典型暴雨方案，嘉興和嘉善站的誤差均小于15 cm，平湖、歟城和桐鄉(xiāng)均未超過(guò)25 cm，硤石和崇德基本未超過(guò)30 cm，淹沒(méi)的空間分布與實(shí)際也較為吻合。所以從總體上看，模型對(duì)區(qū)域的概化合理，能夠從整體上反映研究區(qū)域由于暴雨或河道洪水引起的淹沒(méi)分布，率定驗(yàn)證后的模型可以用于其它方案的洪水分析計(jì)算，為洪水影響分析和洪水風(fēng)險(xiǎn)圖的繪制提供淹沒(méi)數(shù)據(jù)。

圖9 嘉興市50年一遇一日設(shè)計(jì)暴雨與5年一遇設(shè)計(jì)水位組合洪水淹沒(méi)水深

圖10 嘉興市5年一遇3日設(shè)計(jì)暴雨與10年一遇設(shè)計(jì)水位組合條件下某圩區(qū)洪水淹沒(méi)水深

3.4 模型應(yīng)用 利用驗(yàn)證后的模型可以對(duì)嘉興市不同頻率設(shè)計(jì)暴雨方案、設(shè)計(jì)暴雨與河道洪水組合方案以及圩堤潰決方案等進(jìn)行模擬分析，圖9為其中50年一遇一日設(shè)計(jì)暴雨與5年一遇設(shè)計(jì)水位組合條件下的洪水淹沒(méi)水深分布，該方案下的淹沒(méi)總面積（按最大水深超過(guò)5cm的網(wǎng)格總面積統(tǒng)計(jì)）為3290 km2，占模擬區(qū)域總面積的73%，平均水深0.24 m，水深超過(guò)1 m的區(qū)域面積為72.8 km2，占總淹沒(méi)面積的比例為2.2%。淹沒(méi)較嚴(yán)重的區(qū)域主要集中于嘉善和秀洲北部、桐鄉(xiāng)北部和西部標(biāo)準(zhǔn)較低的圩區(qū)內(nèi)，以及秀洲南部、平湖中部地勢(shì)較低洼的區(qū)域，在當(dāng)?shù)睾闈筹L(fēng)險(xiǎn)管理中應(yīng)予以重點(diǎn)關(guān)注。

圖10為5年一遇3日設(shè)計(jì)暴雨與10年一遇設(shè)計(jì)水位組合條件下某圩區(qū)發(fā)生堤防潰決和未潰決情況下的對(duì)比圖，潰口寬度設(shè)定為100 m，且瞬間全潰。從圖10可以看出，當(dāng)存在潰口時(shí)，潰決洪水幾乎淹沒(méi)整個(gè)圩區(qū)，而與其相鄰的南側(cè)圩區(qū)的淹沒(méi)大幅減輕，存在風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。

4 結(jié)論

本文基于已有的城市洪澇仿真模型，根據(jù)圩區(qū)眾多的平原河網(wǎng)區(qū)的下墊面和工程特點(diǎn)，對(duì)模型在河網(wǎng)密布區(qū)域的水面域概化和模擬、圩區(qū)對(duì)洪澇分布的影響模擬以及閘泵復(fù)雜調(diào)度規(guī)則的模擬方法進(jìn)行了改進(jìn)。以嘉興市為例，建立了研究區(qū)域的暴雨洪澇分析模型，利用“99630”暴雨、2007年“羅莎”臺(tái)風(fēng)暴雨、2009年“莫拉克”臺(tái)風(fēng)暴雨和2010年“春汛”共四場(chǎng)歷史典型暴雨洪水資料對(duì)模型進(jìn)行了率定和驗(yàn)證計(jì)算，結(jié)果表明模型對(duì)區(qū)域的概化合理，能從整體上反映研究區(qū)域受本地暴雨、上游洪水、黃浦江和杭州灣潮位頂托以及圩區(qū)排澇等共同影響下的洪澇風(fēng)險(xiǎn)空間分布。利用驗(yàn)證后的模型模擬了嘉興市50年一遇一日設(shè)計(jì)暴雨與5年一遇設(shè)計(jì)水位組合以及5年一遇三日設(shè)計(jì)暴雨與10年一遇設(shè)計(jì)水位組合條件下某圩區(qū)潰堤共2個(gè)典型設(shè)計(jì)方案，結(jié)果顯示：嘉善和秀洲北部、桐鄉(xiāng)北部和西部標(biāo)準(zhǔn)較低的圩區(qū)內(nèi)，以及秀洲南部、平湖中部地勢(shì)較低洼的區(qū)域淹沒(méi)較為嚴(yán)重，且當(dāng)出現(xiàn)破圩時(shí)，潰口所在圩區(qū)淹沒(méi)程度大幅增加，但因主干河道洪水優(yōu)先向潰決圩區(qū)內(nèi)演進(jìn)，有可能減輕周邊圩區(qū)的淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)。

本文建立的嘉興市平原河網(wǎng)區(qū)暴雨洪澇分析模型，除可以為洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制和洪水影響評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支持外，還可通過(guò)與實(shí)時(shí)水、雨、工情以及預(yù)報(bào)降雨、水（潮）位數(shù)據(jù)連接，基于數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和GIS技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)用系統(tǒng)，通過(guò)快速生成模型的輸入文件、自動(dòng)或滾動(dòng)調(diào)用模型計(jì)算以及對(duì)模擬結(jié)果的可視化后處理技術(shù)，對(duì)區(qū)域可能面臨的洪澇風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空分布進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)評(píng)估，并通過(guò)對(duì)比分析不同防洪排澇工程調(diào)度方案的減淹效果，為防汛應(yīng)急決策提供支持和參考。