城市防洪防澇規(guī)劃與設(shè)計第1

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章

城市防洪排澇工程管理目

錄ONTENS概

述河道設(shè)施現(xiàn)代化管理水庫設(shè)施管理歷史洪水調(diào)查和計算12.1概

述12.1.1

防洪設(shè)施現(xiàn)代化管理的內(nèi)容 現(xiàn)代化的防洪設(shè)施：防洪工程設(shè)施：指堤防、水庫、河道及水閘等防洪工程硬件設(shè)施。信息化管理系統(tǒng)：為了監(jiān)控和管理防洪工程設(shè)施運行而進行信息采集、實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析模擬以及防洪預(yù)警的系統(tǒng)。防洪通信系統(tǒng)：在整個防洪設(shè)施系統(tǒng)中起著紐帶作用，負責這個防洪系統(tǒng)中信息的傳輸。防洪指揮系統(tǒng)：整個防洪系統(tǒng)大腦，通過信息化管理系統(tǒng)搜集分析的數(shù)據(jù)結(jié)果對整個系統(tǒng)運行進行決策，防洪指揮系統(tǒng)包括各個防洪工程設(shè)施的指揮系統(tǒng)以及城市防洪指揮中心。防洪設(shè)施的管理：（1）組織管理：防洪設(shè)施管理工作需要具有很強專業(yè)性的工作人員、一定的技術(shù)設(shè)備以及一定的經(jīng)費，這也就要求建立完善的管理結(jié)構(gòu)。（2）法律管理：法律管理包括制定管理法規(guī)和對管理法規(guī)的實施。管理法規(guī)包括社會規(guī)范和技術(shù)規(guī)范，是人們在水利工程設(shè)施及其保護范圍內(nèi)從事管理活動的準則。（3）技術(shù)管理：防洪設(shè)施的技術(shù)管理主要包括對工程的檢查觀測、養(yǎng)護維修和調(diào)度運用。12.1.2

防洪設(shè)施管理信息化的發(fā)展 防洪管理過程中涉及的數(shù)據(jù)80%以上與空間信息相關(guān)，信息量大且繁雜，包括大量的空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)。其中：空間數(shù)據(jù)包括矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)、三角網(wǎng)數(shù)據(jù)以及CAD數(shù)據(jù)等；屬性數(shù)據(jù)包括了歷史數(shù)據(jù)、水位數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)以及社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)等。地理信息系統(tǒng)（GIS）具有獨特的空間信息管理、分析和表達功能，它可以對復(fù)雜數(shù)據(jù)進行高效的科學管理、深入的數(shù)據(jù)分析處理和精確的空間分析。具有以下優(yōu)勢：（1）豐富了檢索的手段和界面，可以基于矢量電子地圖界面進行檢索。（2）可以存儲多種性質(zhì)的數(shù)據(jù)，包括圖形的、影像的、調(diào)查統(tǒng)計等，同時易于讀取、確保安全。（3）引入GIS技術(shù)后，使得原來相對孤立的數(shù)據(jù)建立了空間關(guān)系，更有效地揭示了各類數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系。（4）可以進行覆蓋分析、網(wǎng)絡(luò)分析、地形分析以及編織各種專題圖、綜合圖等。（5）資料通過系統(tǒng)的處理，使各部門實時共享數(shù)據(jù)。（6）易于改變比例尺和地圖投影，易于進行坐標變換、平移或旋轉(zhuǎn)、地圖接邊、制表和繪圖等工作。（7）減少了數(shù)據(jù)處理和圖形化成本。（8）根據(jù)準確的資料，通過科學的規(guī)劃、決策、設(shè)計，使水利工程規(guī)劃更合理、工程預(yù)算更準確。12.2

河道設(shè)施現(xiàn)代化管理12.2.1

河道設(shè)施管理簡述 河道防洪設(shè)施管理：通過對河道管理范圍內(nèi)影響河勢穩(wěn)定的河道防洪、輸水能力等功能的各種行為實施管理，使河道防洪設(shè)施各方面功能得到充分、合理的利用和有效的保護。1）建立一套完整的工程管理系統(tǒng)從工程管理經(jīng)驗與現(xiàn)代工程防護的角度來看，必須按水系流域建立一套完整的工程管理體系，即河道設(shè)立管理機構(gòu)，在上級主管機關(guān)的領(lǐng)導下，形成一個管理網(wǎng)絡(luò)。2）加強管理人員的素質(zhì)教育，廣泛宣傳水法規(guī)水法規(guī)頒布了很多，但廣大農(nóng)村干部接觸了解不多，法律意識淡薄，對維護工程安全完整認識不足，所以在工程管理范圍內(nèi)常出現(xiàn)墾堤種植、違章建筑、破堤取土等破壞工程案件，因此，必須加大力度宣傳《防洪法》《水法》《河道管理條例》《防汛條例》等法律法規(guī)，利用電臺、電視、宣傳車、宣傳牌、宣傳單、張貼標語等形式進行宣傳，做到家喻戶曉、人人皆知，依法管理。3）技術(shù)管理技術(shù)管理是以技術(shù)方法分析研究工程的實際安全運行標準，采取有利的工程措施，提高工程的安全和抗洪能力。12.2.1

河道設(shè)施管理簡述 4）河道堤防防洪調(diào)度堤防是最基本的防洪工程，河道堤防則是為增強輸水能力，防止洪水泛濫，而形成的防洪體系，兩者共同發(fā)揮疏導和擋御洪水的作用。防洪調(diào)度簡要分述如下：（1）調(diào)度的原則。一是貫徹集中統(tǒng)一的原則。二是堅持小利服從大利、局部服從整體的原則。三是堅持興利服從防洪的原則。四是確保防洪工程自身安全的原則。（2）調(diào)度的基本依據(jù)。一是國家制定的有關(guān)防洪方針政策、規(guī)劃設(shè)計和驗收檢查文件中有關(guān)防洪技術(shù)指標及度汛意見，有關(guān)地區(qū)之間協(xié)議。二是歷史洪水資料和洪水災(zāi)害的成因、分布和演變規(guī)律，防護地區(qū)社會發(fā)展規(guī)模。12.2.1

河道設(shè)施管理簡述 三是汛前檢查所確定的防御標準和工程質(zhì)量標準，以及運用指標、水毀工程修復(fù)情況，對工程存在問題研究制定的度汛意見。四是核對設(shè)計洪水資料，分析驗證水位流量等相關(guān)曲線。五是正式指定的防御洪水預(yù)案，各類洪水的風險分析成果和繪制的洪災(zāi)風險圖。（3）河道堤防的調(diào)度方式：①

防洪水位流量控制。河道堤防應(yīng)分段制定設(shè)防水位、警戒水位和保證水位，洪水在各種水位通過時采取相應(yīng)的防守措施。②

保持河道上下游均衡泄洪。根據(jù)流域內(nèi)的降雨情況、洪水匯流情況，分析演算河道洪水的傳播水情，及時采取措施，清除不利因素，保持洪水均衡下泄。另外，由于河流斷面水力因素和上下游河道沖淤變化，水位和流量關(guān)系發(fā)生變化，或在相同流量下出現(xiàn)水位升高的異常現(xiàn)象，威脅防洪安全，在河道防洪調(diào)度中要給予高度重視。③

對超標準洪水的調(diào)度。對于超標準的洪水，根據(jù)暴雨洪水組合分成不同的量級，按洪水預(yù)報期長短，以及蓄滯區(qū)位置、容量、有無控制條件等，制定分洪運行方案。12.2.1

河道設(shè)施管理簡述 在實際調(diào)度中，一般是先上游分洪，后下游分洪，先用控制閘，后用無控制閘，考慮到洪水預(yù)報的準確程度和堤防的質(zhì)量安全，調(diào)度運用留有余地，以策安全。但是當預(yù)報超量不大、洪水繼續(xù)上漲幅度有限和后期又無降雨，并有足夠的搶險力量時，也可不分洪，并強化搶護措施。（4）河道防洪調(diào)度實施中的注意事項。河道洪水調(diào)度應(yīng)遵循上級批準的有關(guān)防洪預(yù)案正式文件執(zhí)行，并視水情、雨情狀況進行調(diào)度。要發(fā)揮水情信息和洪水預(yù)報的耳目作用，建立完善的水情預(yù)報、測報系統(tǒng)。要準確掌握河道堤防和附屬工程的抗洪能力。確保防洪重點地區(qū)，防洪重要堤段的安全，是制定防洪預(yù)案的中心目的。12.2.2

河道防洪信息管理系統(tǒng) 2）信息管理系統(tǒng)的目標（1）對研究區(qū)范圍內(nèi)的各種圖件進行幾何校正、地理配準、矢量化并合理地分層；對研究區(qū)范圍內(nèi)相關(guān)屬性數(shù)據(jù)進行處理和設(shè)計，形成較為完整的河道地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，為河道建設(shè)與管理提供可靠的、準確的信息源服務(wù)。（2）實現(xiàn)河道的分級分區(qū)管理。根據(jù)用戶管理范圍確定其權(quán)限（查詢、編輯、錄入等）。不同級別的管理單位（省、地、縣、流域管理機構(gòu)）可對權(quán)限規(guī)定范圍內(nèi)地理信息圖庫系統(tǒng)進行操作和管理，包括：信息提取，查詢、顯示和分析、可視化電子地圖的形式；實現(xiàn)對地理圖形的編輯、漫游、縮放等操作；實現(xiàn)空間與屬性數(shù)據(jù)信息的查詢、圖形輸出、報表生成等操作。（3）通過給定洪水水位或水量，利用地面數(shù)字模型來模擬淹沒范圍和淹沒面積，實現(xiàn)河道地形、地貌和洪水淹沒的二維、三維可視化表達。（4）通過防汛儲備點及交通網(wǎng)絡(luò)的建立，利用GIS來模擬流域地區(qū)人員的撤退、物資的轉(zhuǎn)移，進行搶險救援路徑尋優(yōu)分析，以選擇最佳撤退路線，最大限度地減少洪水造成的損害。12.3

水庫設(shè)施管理12.3.1

水庫設(shè)施管理簡述 1）防洪工程設(shè)施管理水庫各部分建筑物在長期運行過程中，受外部荷載和各種因素作用，工況處于變化狀態(tài)，嚴重時將影響安全運行和設(shè)計效益的發(fā)揮。觀測的項目，因水庫規(guī)模和特性不同而有所側(cè)重，一般包括：變形觀測、位移觀測、固結(jié)觀測、裂縫觀測、結(jié)構(gòu)縫觀測、滲流觀測、荷載及應(yīng)力觀測、水流觀測等。通過觀測資料的整理分析，據(jù)以指導水庫控制運用、維修以及必要時采取除險加固措施。水庫工程設(shè)施維修是一項經(jīng)常性的管理工作。按建筑物功能分述如下：（1）擋水建筑物維修。（2）泄洪建筑物維修。①

溢洪道過水能力不足。②

消能設(shè)施及下游泄洪道破壞。③

溢洪道阻水。④

陡坡底板損壞。12.3.2

水庫信息化管理系統(tǒng) 1）雨水情遙測系統(tǒng)雨水情遙測系統(tǒng)的建設(shè)任務(wù)是根據(jù)水庫的實際情況，確定遙測站網(wǎng)布設(shè)方案和數(shù)據(jù)流向，通過分析選擇通信方式和中繼站位置，擬訂數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)的組網(wǎng)方案。（1）數(shù)據(jù)收集功能。（2）數(shù)據(jù)處理功能。2）洪水預(yù)報調(diào)度軟件系統(tǒng)洪水預(yù)報調(diào)度軟件系統(tǒng)主要功能是對雨水情遙測系統(tǒng)采集的各項實時數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一調(diào)用與處理，實現(xiàn)水庫水情預(yù)報和調(diào)度作業(yè)。3）計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)利用計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以實現(xiàn)對水庫防汛、供水、發(fā)電、工程監(jiān)控等各種信息進行傳輸、存儲等工作，及時地向有關(guān)部門和人員匯報、發(fā)布信息，決策部門可以及時進行調(diào)度指揮，使水庫的管理更加的科學化和信息化。4）閘門監(jiān)控系統(tǒng)閘門監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍包括：閘門位置及狀態(tài)、啟閉機房設(shè)備狀態(tài)、水庫水位、輸水量等。12.4

城市防洪指揮決策系統(tǒng)12.4.2

系統(tǒng)運行模式 城市的雨洪特點是時空分布變化大，要求水文數(shù)據(jù)觀測準確、及時，而且城市防洪搶險工作往往需要一些出現(xiàn)災(zāi)害地點的實時信息。系統(tǒng)采用常規(guī)循環(huán)召測、定點召測和自報三種兼容的工作方式，遙測點和遙測泵站則處于全自動工作方式，無須人工干預(yù).汛期時采用常規(guī)循環(huán)召測，由指揮中心前置機定時循環(huán)產(chǎn)生各遙測點和遙測泵站的地址碼信息，經(jīng)中控儀調(diào)制成為雙音頻信號，由電臺轉(zhuǎn)換成超短波，經(jīng)天線發(fā)送出去；遙測點和遙測泵站的數(shù)據(jù)傳輸儀對由水位計、雨量計、流量計等各種傳感器傳來的數(shù)據(jù)進行不間斷采集，當收到指揮中心的召測信號后，再把這些數(shù)據(jù)經(jīng)過調(diào)制，變成超短波，然后由天線發(fā)送到指揮中心，經(jīng)中控儀、前置機接收、處理和存儲后送上屏幕，實時地顯示各遙測點和遙測泵站的水情、雨情、工情、災(zāi)情，并適時傳送到主機的數(shù)據(jù)庫中，為預(yù)報和巨決策模塊提供實時數(shù)據(jù)，對異常情況進行報警。當進入防汛搶險階段需要對某個遙測點或遙測泵站進行專門監(jiān)測時，可選擇定點召測方式，這時指揮中心就專門對某個遙測點或遙測泵站進行召測，收集數(shù)據(jù)，進行分析和顯示。在非汛期，可選擇自報方式，即當遙測點或遙測泵站的各種參數(shù)發(fā)生一定量的變化后，就主動上報到指揮中心，無須人工干預(yù)。12.4.3

系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù) 在這種方式下，當所有參數(shù)長時間都不變化時，遙測點和遙測泵站將每隔一定時間自動上報指揮中心一個平安碼，以表示遙測點和遙測泵站的設(shè)備無障礙。本系統(tǒng)的無線通訊網(wǎng)絡(luò)可采用防汛遙測專用網(wǎng)，采用230

MHz超短波頻段，干擾??；指揮中心與水文站、氣象臺等部門連接，實時接收水情簡報、氣象云圖及天氣預(yù)報、有關(guān)文件和緊急通知等；分中心通過有限局域網(wǎng)，從指揮中心實時調(diào)用有關(guān)的文件、資料、數(shù)據(jù)及時掌握所轄區(qū)域內(nèi)的雨情、水情、工情?？紤]到城市防洪的特點，須經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較，確定相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)。如某防洪系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)如下：①

無線信道傳輸速率為600

bit/s，調(diào)制方式為FSK，中心頻率為1500

Hz，傳號和空號頻率與中心頻率上下相差200

Hz，頻率穩(wěn)定度＜2

Hz，誤碼率＜10－5，信道射頻保護性優(yōu)于8

dB，有限信道傳輸速率為14.4Mbit/s。②

水位測量精度為1

cm；雨