上海的防洪(潮)标准
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发布时间：2022-04-27 02:56
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时间：2022-06-25 03:28
上海市全境位于太湖下游黄浦江流域，市区地面高程一般为3.0～3.5m，最低处仅2.2m，地面低于常年的*潮位。黄浦江干流段河长79.8km，上接太湖、下于长江口入海，水面比降十分平缓，水流呈往复流，*时为反向流，低潮时为正向流。上海地区气候湿润，汛期雨量充沛，每年受台风影响平均有2次，最多年份可达5～7次(例如1884年，1911年)。实际的潮波可以分解为天文潮波和风暴潮波两项，利用非台风时期的潮波资料，通过调和分析，得出潮波的调和参数，从而可推算出任何时刻的天文潮波，由实测潮波减去相应时刻的天文潮波，即可推求出风暴潮波过程。上海地区吴淞站的潮波中天文潮波是主要部分，根据差额得出的风暴潮波误差较大，往往出现锯齿状高频随机波动，有必要也有可能通过平滑处理，得出风暴潮增水波的潮位增额过程。
对于黄浦江河口吴淞站年最*位资料系列长达87年，并经过一致性修正和随机性检验，因此采用潮位频率分析途径，得出的潮位频率曲线基本稳定，可以综合反映黄浦江河口潮位的频率特性，定量表征当地天文潮和风暴潮及其遭遇的特性。
“可能最*位”途径是寻求潮位确定的上限值，一般是先将潮波分解为天文潮和风暴潮两项，分别寻求各自上限再求和。风暴潮波受众多因素作用，采用水文气象成因途径模拟生成多次，从中选取最高的增水波。天文潮波可根据调和参数，直接解析得出其最*波。在叠加时必须解决两波的时间相位差，考虑到风暴潮增水波历时为3～4d，每一增水波必然要与6～8个天文潮波相遭遇。风暴潮增水波是受台风控制的，各年风暴潮增水波峰值可以出现在台风季内的任一天的任一时刻。因此，推求最*位的上限时，假定风暴潮和天文潮的峰现时间重合，两波的峰值叠加是合理的。
吴淞风暴潮可能最高增水波的推求，首先根据本地区典型实测特大台风观测资料，对台风气象因子(台风中心气压及气压场、最大风速及风场、台风中心位置及其移动路径等)作合理的移置、组合、放大和调整，构成8次可能发生的，有利于吴淞风暴潮增水的台风过程。其次是建立海洋动力模拟模型，模拟该次台风过程生成的风暴潮增水波过程，最后推求出相应各次台风在吴淞的潮位增水波峰值，即作为当地的可能最高增水。计算成果见表1。
黄浦江防洪(潮)安全风险分析的核心内容，是分析所有各种风险因子相互遭遇组合的概率，即解决公众所关注的“三碰头”或“四碰头”问题，天文潮、风暴潮和太湖汛期泄洪水量三者，或再加市郊雨洪排水四者遭遇的可能性。
表7 吴淞潮位、米市渡潮位、区间暴雨和太湖暴雨相关关系分析
站名 吴淞潮位～区间暴雨 吴淞潮位～太湖暴雨 米市渡潮位～吴淞潮位 米市渡潮位～太湖暴雨
相关系数 0.188 0.148 0.756 0.306
表8 吴淞年最*位与相应30d太湖暴雨遭遇的概率(%)
0.01% 0.1% 1% 2% 5% 10% 20%
0.01% 0.000 0.000 0.001 0.001 0.002 0.002 0.006
0.1% 0.001 0.001 0.003 0.005 0.010 0.015 0.028
1% 0.003 0.007 0.024 0.043 0.085 0.136 0.261
2% 0.005 0.012 0.040 0.075 0.162 0.259 0.511
5% 0.009 0.024 0.090 0.163 0.377 0.616 1.214
10% 0.013 0.036 0.151 0.286 0.654 1.102 2.259
20% 0.021 0.062 0.260 0.487 1.166 2.006 4.232
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在此基础上，采用一维非恒定流计算模型，推求指定组合频率的黄浦江水面线，该水流模型是以吴淞潮位过程Zpz(t)为下边界，可根据年最*位频率曲线确定指定频率Pz潮位Zpz，由指定频率潮位Zpz与典型年的潮位Zd之间的比值Zpz/Zd，对典型年潮位过程Zd(t)放大得出。上边界是米市渡的流量过程Qpx(t)，根据太湖流域30d雨量频率曲线间接确定，由指定频率Px雨量Xpx与典型年的雨量Xd之间的比值Xpx/Xd，对米市渡典型年流量过程Qd(t)放大得出。依据得出的吴淞*潮位与太湖流域30d雨量遭遇的概率联合分布，得出黄浦江相应不同遭遇的组合频率P(Pz,Px)条件下的水面线，可作为进一步分析在规划控制运用条件下，干流任何位置处的防洪(潮)风险的基础。
5 结语
黄浦江防汛墙的防洪(潮)设计标准为千年一遇，由各控制站潮位频率分析成果，参照各地历史最*位记录，拟定沿岸相应“同一的”千年一遇频率的潮位，构成一条“确定的”设计水面线，作为防洪(潮)安全设计标准的具体体现。
基于风险分析和管理的现代防洪理念，认为防洪(潮)安全设计标准不应是“同一的”和“确定的”。沿岸各个地区、不同圩垸或河段成灾的概率和灾害的损失是有差异的，各地的防洪(潮)安全标准不应是“同一的”，而应具体分析当地的风险，再根据风险—投资—效益来综合评价。考虑到洪(潮)灾的形成和发展，存在众多的不确定性和大量的致灾因子，防洪安全保证不能也不应以“确定的”设计标准来划分，一方面无论是采取多么高的设计标准，也无法排除发生超标准潮位引发灾害的风险。另一方面致灾因子有多种多样的组合，即使是在低于设计标准的常遇的潮位条件下，仍然存在安全事故和成灾的风险。因此，需要对所有各种致灾的风险因子，分析它们在不同条件下遭遇组合的可能性，及其引发的灾害后果。有必要也有可能通过风险分析和管理，论证有关改进和完善防洪(潮)体系的备选方案，提升远景的承担防洪(潮)安全风险能力。
参考资料：上海防洪(潮)安全风险分析和管理 朱元生
