城市防灾学洪水.ppt

城 市 防 灾 学,三江大学土木工程学院主讲人：贺文,第三章 城市洪水灾害,第一节 城市洪涝灾害,“五灾之首水为大”,-管子度地篇,自古以来，洪涝灾害一直是困扰人类社会发展最大的自然灾害之一,中国治水的祖先大禹用疏导的办法治水，比他父亲一味拦堵高明，故名传千古。当代水利专家也把今后治水重点归纳为：疏通河道，给洪水以出路。,时至今日，雨涝依然是对人类影响最大的灾害，也是我国最主要的自然灾害之一。2002年，我国有近2亿人次遭受洪涝灾害。我国雨涝的发生具有出现次数频繁、旱涝交替出现等特点。,一.洪水灾害成因及类型,1.城市洪涝灾害洪水灾害是通常所说的水灾和涝灾的总称；水灾一般指因河流泛滥淹没田地所引起的灾害；涝灾指因过量降雨而产生地面大面积积水、土地过湿使农作物生长不良而减产的现象。由于水灾和涝灾往往同时发生，难于区分，便把水涝灾害统称为洪水灾害。,洪涝，指因大雨、暴雨或持续降雨使低洼地区淹没、渍水的现象。雨涝主要危害农作物生长，造成作物减产或绝收，破坏农业生产以及其他产业的正常发展。其影响是综合的，还会危及人的生命财产安全，影响国家的长治久安等。,一.洪水灾害成因及类型,洪水大小常以洪锋水位（洪峰流量）、洪水总量、洪水历时来描述，统称洪水三要素。洪水三要素越大，则洪水越大。,1.城市洪涝灾害,就全球范围来说，洪涝灾害主要发生在多台风暴雨的地区。这些地区主要包括：孟加拉北部及沿海地区；中国东南沿海；日本和东南亚国家；加勒比海地区和美国东部近海岸地区。此外，在一些国家的内陆大江大河流域，也容易出现洪涝灾害。,我国洪涝分布主要的雨涝区分布在大兴安岭太行山武陵山以东，这个地区又被南岭、大别山秦岭、阴山分割为4个多发区。我国西部少雨，仅四川是雨涝多发区。,一.洪水灾害成因及类型,2.城市洪涝灾害形成条件,属性洪涝灾害具有双重属性，既有自然属性，又有社会经济属性。它的形成必须具备两方面条件 自然条件气候异常，降水集中、量大：中国降水的年际变化和季节变化大，一般年份雨季集中在七、八两个月，中国是世界上多暴雨的国家之一，这是产生洪涝灾害的主要原因。洪水是形成洪水灾害的直接原因。只有当洪水自然变异强度达到一定标准，才可能出现灾害。主要影响因素有地理位置、气候条件和地形地势。社会经济条件只有当洪水发生在有人类活动的地方才能成灾。受洪水威胁最大的地区往往是江河中下游地区，而中下游地区因其水源丰富、土地平坦又常常是经济发达地区。,一.洪水灾害成因及类型,2.城市洪涝灾害成因,一.洪水灾害成因及类型,一.洪水灾害成因及类型,2.洪水灾害成因,一.洪水灾害成因及类型,2.洪水灾害成因,说明：人为活动对灾情有着“放大”和“缩小”的作用，只有建立良好的人地共存和协调关系，才能使生存环境变得更安全。,.洪水灾害主要类型,一.洪水灾害成因及类型,3.洪水灾害类型雨洪水：在中低纬度地带，洪水的发生多由雨形成。大江大河的流域面积大，且有河网、湖泊和水库的调蓄，不同场次的 雨在不同支流所形成的洪峰，汇集到干流时，各支流的洪水过程往往相互叠加，组成历时较长涨落较平缓的洪峰。小河的流域面积和河网的调蓄能力较小，一次雨就形成一次涨落迅猛的洪峰，雨洪水可分为两大类，暴洪是突如其来的湍流，它沿着河流奔流，摧毁所有事物，暴洪具有致命的破坏力，另一种是缓慢上涨的大洪水,一.洪水灾害成因及类型,3.洪水灾害类型山洪：是山区溪沟中发生的暴涨暴落的洪水。由于山区地面和河床坡降都较陡，降雨后产流和汇流都较快，形成急剧涨落的洪峰。所以山洪具有突发性、水量集中、破坏力强等特点，但一股灾害波及范围较小。这种洪水如形成固体迳流，则称作泥石流。,一.洪水灾害成因及类型,3.洪水灾害类型融雪洪水：主要发生在高纬度积雪地区或高山积雪地区。融雪洪水：在高纬度严寒地区,冬季积雪较厚,春季气温大幅度升高时，积雪大量融化而形成。,一.洪水灾害成因及类型,3.洪水灾害类型冰凌洪水：中高纬度地区内，由较低纬度地区流向较高纬度地区的河流（河段），在冬春季节因上下游封冻期的差异或解冻期差异，可能形成冰塞或冰坝而引起。,一.洪水灾害成因及类型,3.洪水灾害类型冰凌洪水：主要发生在黄河、松花江等北方江河上。由于某些河段由低纬度流向高纬度，在气温上升，河流开冻时，低纬度的上游河段先行开冻，而高纬度的下游段仍封冻，上游河水和冰块堆积在下游河床，形成冰坝，也容易造成灾害。在河流封冻时也有可能产生冰凌洪水。,一.洪水灾害成因及类型,3.洪水灾害类型溃坝洪水：是大坝或其他挡水建筑物发生瞬时溃决，水体突然涌出，造成下游地区灾害。这种溃坝洪水虽然范围不太大，但破坏力很大。此外，在山区河流上，在地震发生时，有时山体崩滑，阻塞河流，形成堰塞湖。一旦堰塞湖溃决，也形成类似的洪水。这种堰塞湖溃决形成的地震次生水灾的损失，往往比地震本身所造成的损失还要大。,一.洪水灾害成因及类型,3.洪水灾害类型溃坝洪水：水库失事时,存蓄的大量水体突然泄放,形成下游河段的水流急剧增涨甚至漫槽成为立波向下游推进的现象。冰川堵塞河道、壅高水位，然后突然溃决时，地震或其他原因引起的巨大土体坍滑堵塞河流，使上游的水位急剧上涨，当堵塞坝体被水流冲开时，在下游地区也形成这类洪水。,一.洪水灾害成因及类型,3.洪水灾害类型湖泊洪水：由于河湖水量交换或湖面大风作用或两者同时作用，可发生湖泊洪水。吞吐流湖泊，当入湖洪水遭遇和受江河洪水严重顶托时常产生湖泊水位剧涨，因盛行风的作用，引起湖水运动而产生风生流，有时可达56m,如北美的苏必利尔湖、密歇根湖和休伦湖等。,一.洪水灾害成因及类型,3.洪水灾害类型天文潮：海水受引潮力作用，而产生的海洋水体的长周期波动现象。海面一次涨落过程中的最高位置称高潮，最低位置称低潮，相邻高低潮间的水位差称潮差。加拿大芬迪湾最大潮差达19.6m,中国杭州湾的澉浦最大潮差达8.9m。,一.洪水灾害成因及类型,3.洪水灾害类型风潮：台风、温带气旋、冷峰的强风作用和气压骤变等强烈的天气系统引起的水面异常升降现象。它和相伴的狂风巨浪可引起水位涨,又称风潮增水。,第二节 防洪减灾策略,一。防洪规划需要统一全流域规划强制执行二。加强防洪减灾的法制建设三。统一规划社会经济发展是防洪规划的重要法则四.我国城市防洪策略,二.我国洪水灾害形成背景,三.我国城市洪水灾害的特点,我国现有100多座大中城市处于洪水水位之下，受到洪水灾害的要重威胁。城市本身具有独特的地表形态和性质，如不透水地面面积大，有天然的和人工的地下管网等两套排水系统，导致地面径流系数大，水流速度快，时间短，下渗少。,三.我国城市洪水灾害的特点,我国洪水灾害分布总的特点：东部多，西部少；沿海多，内陆少；平原低地多，高原山地少；山脉东坡和南坡多，西坡和北坡少,、我国洪涝灾害的灾情特点范围广、发生频繁、突发性强，而且损失大。其中，农业受洪水灾害影响最为严。,“北极震荡”释放太多冷空气,所谓“北极震荡”（Arctic Oscillation)，是指当北极上空出现低气压，气流会以顺时针的方向运行，以保持冷暖气流的交替运作。假使周围环流变得强劲，则会让北半球气温上升，一旦环流变弱，冷空气将向外扩散出去，就会使北半球变冷；而现在刚好是环流变弱的时候。科学家以北京震荡指数来衡量气压的变化。,三.我国城市洪水灾害的特点,2009年，“厄尔尼诺”现象再次拜访了太平洋区域，受其影响，不断有暖湿气流从西北太平洋地区进入中国大陆地区。而今年，紧随“厄尔尼诺”的“拉尼娜”现象又带来了大量的降水。,三.我国城市洪水灾害的特点,三.我国城市洪水灾害的特点,三.我国城市洪水灾害的特点,三.我国城市洪水灾害的特点,三.我国城市洪水灾害的特点,三.我国城市洪水灾害的特点,三.我国城市洪水灾害的特点,为什么七大江河流域是我国防洪和防治水土流失的重点?,点拨：我国的暴雨洪水主要分布在东部季风区的七大江河流域的中下游，这里农业和工业发达，人口和城市集中，洪涝可以导致严重的灾情，因此是防洪的重点地区；七大江河的中上游地区都存在着不同程度的水土流失状况，使得下游泥沙淤积，河道堵塞，直接影响中下游的排洪泄洪情况，因此七大江河流域也是我国防治水土流失的重点；也可以认为防洪和防治水土流失是七大江河地区可持续发展的保证。,三峡工程,举世瞩目的三峡工程，是迄今世界上最大的水利水电枢纽工程，具有防洪、发电、航运、供水等综合效益，2006年已全面完成了大坝的施工建设。,三峡工程,三峡水电站，又称三峡工程、三峡大坝。位于中国重庆市市区到湖北省宜昌市之间的长江干流上。大坝位于宜昌市上游不远处的三斗坪，俯瞰三峡水电站并和下游的葛洲坝水电站构成梯级电站。它是世界上规模最大的水电站，也是中国有史以来建设最大型的工程项目。而由它所引发的移民搬迁、环境等诸多问题，使它从开始筹建的那一刻起，便始终与巨大的争议相伴。三峡水电站的功能有十多种,航运、发电、种植等等。三峡水电站1992年获得中国全国人民代表大会批准建设，1994年正式动工兴建，2003年开始蓄水发电，于2009年全部完工。,三峡工程,三峡工程全称为长江三峡水利枢纽工程。整个工程包括一座混凝重力式大坝，泄水闸，一座堤后式水电站，一座永久性通航船闸和一架升船机。三峡工程建筑由大坝、水电站厂房和通航建筑物三大部分组成。大坝坝顶总长3035米，坝高185米，水电站左岸设14台，右岸12台，共装机26台，前排容量为70万千瓦的小轮发电机组，总装机容量为1820万千瓦时，年发电量847亿千瓦时。通航建筑物位于左岸，永久通航建筑物为双线五包连续级船闸及早线一级垂直升船机。,都江堰水利工程,都江堰水利工程位于四川 成都平原西部都江堰市西侧的岷江上，距成都56公里。建于公元前256年，是战国时期秦国蜀郡太守李冰率众修建的一座大型水利工程，是现存的最古老而且依旧在灌溉田畴，造福人民的伟大水利工程。,都江堰水利工程,都江堰水利工程是全世界至今为止，年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程。这项工程主要有鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口进水口三大部分和百丈堤、人字堤等附属工程构成，科学地解决了江水自动分流(鱼嘴分水堤四六分水)、自动排沙(鱼嘴分水堤二八分沙)、控制进水流量(宝瓶口与飞沙堰)等问题，消除了水患，使川西平原成为“水旱从人”的“天府之国”。1998年灌溉面积达到到66.87万公顷，灌溉面积已达40余县。人们为了纪念李冰父子，建了一座李冰父子庙。,第二节 城市防洪策略与规划,一.防洪减灾策略,1.防洪规划需要全流域统一规划强制执行 防洪只有按独立单元的流域范畴进行统一规划、综合治理，才能取得最大的效益。目前我国七大流域都建立有流域管理机构，并在不同程度上发挥着流域管理的职能。主要是围绕、组织有关流域的技术性水利规划、防洪工程建设、管理与科研来进行。,一.防洪减灾策略,2.加强防洪减灾的法制建设新中国成立后的近四十年间，我国睡在防治工作的管理主要是通过行政手段或行政法规进行干预。改革开放以后，特别是1988年以后，中华人民共和国水法、中华人民共和国水土保持法和中华人民共和国防洪法相继颁布实施，并出台了行政法规和地方法规，由此形成水灾防治的法律法规体系。,一.防洪减灾策略,3.社会经济发展统一规划是防洪减灾的重要法则长期持久地推行水土保持工作，是提高防洪能力的根本措施之一。,首先要重视生态环境，加强江河上游水土保持，减少泥沙入江河量。对此，应在江河流域封山育林、限制采伐、涵养水源、治洪先要堵住水土流失这个洪灾之源。在山区做好水土保持，这是根治河流水患的重要环节，主要措施是植树造林、种牧草、修梯田、挖蓄水坑和蓄水塘等。第二，扭转重库轻堤，重建轻管的倾向。增加防洪投入，提高防洪工程标准，尽快扭转江河防洪能力普遍偏低的的被动局面。修筑江海堤围，做好防治屏障，并建立排灌两用抽水机站。,防止洪涝灾害的产生：,第三，疏通河道，还地于水，提高防洪行洪能力。消除堤坝内人为障碍物，严禁和限制围湖造田、围海造田，坚持退耕还湖，加快江河的水电工程建设进度，尽快发挥工程防洪调蓄的作用。第四，增强水患意识，提高大江大河防洪除涝能力。在江河的上游和各河流汇集的地方兴修水库，拦蓄洪水，调节河流夏涝冬枯的变化。第五，切实抓好计划生育，防止人口剧增。第六，提高气象、水库的监测、预报水平，准确预报洪涝灾害的发生和变化。,防止洪涝灾害的产生：,一.防洪减灾策略,4.我国城市防洪的主要任务是加快防洪工程与非工程建设设施建设,一.防洪减灾策略,二.城市防洪规划基本内容,城市防洪规划的主要内容有：确定城市防洪标准、防护对象、治理目标、防洪措施和实施方案，划定洪泛区，蓄滞洪区和防洪保护区的范围，规定蓄滞洪区的使用原则。,二.城市防洪规划基本内容,1.调查研究，收集资料2.拟定防洪标准3.城市防洪保护范围4.选择防洪系统5.防洪效益计算6.近远期工作安排7.编制规划报告,三.不同城市防洪规划特点,三.不同城市防洪规划特点,三.不同城市防洪规划特点,第三节 城市防洪工程,一.城市防洪标准,城市防洪标准是指通过采取各种措施后使防护对象达到防洪能力。设计标准是指当发生小于或等于该标准洪水时，应保证防护对象的安全或防洪设施的正常运行“防护对象”是指受到洪水威胁需要采取保护的对象，根据防护对象的安全要求可分为三类。,一.城市防洪标准,一.城市防洪标准,在我国现有的450座大中城市中，300多座都有防洪任务，其中与大江大河关系密切的重要城市有25座。在这300多座城市中，80%的防洪标准低于50年一遇，65%的防洪标准低于20年一遇，一般县城防洪标准更低。,一.城市防洪标准,城市等级和防护标准,二.城市防洪工程措施,城市防洪工程措施是指为防止洪水灾害而修建的挡御、拦蓄、疏导、分泄洪水等工程。其主要措施为修建水库蓄洪，利用湖泊或洼地蓄洪或滞洪，提高河道的排泄能力，整治河道和堤防等。城市防洪工程设施通常由多种防洪工程组成，它们联合承担防洪任务，构成防洪工程体系，以达到预期的防洪目的。,二.城市防洪工程措施,1.水库工程：是指在江河上游修筑大坝而形成拦蓄径流、调节水量的蓄水工程。处在江河中下游的城市洪水主要来自江河的上游，要想控制大量而集中的上游洪水，减轻洪水对中下游城市的威胁，修建水库工程是最重要的措施之一。,二.城市防洪工程措施,2.堤防工程：是为防止海潮入侵，沿江、河岸、海岸修筑的挡水建筑物。堤防是平原河道防止洪水灾害的主要工程措施。堤防的主要作用是约束水流、控制河势，束范洪水，使其顺利下泄，防止洪水泛滥成灾，或者抗御风浪、海潮入侵等。,二.城市防洪工程措施,3.河道整治工程：河道整治工程原则主要有：首先要综合利用，综合治理；从全局出发，分清主次，各种整治措施要密切配合，以组成完整体系。其次要因势利导，重点整治，巩固阵地，由点到线。,