廣東省清遠市山洪災害防御能力分析評價

(廣東省水文局 廣州水文分局，廣東 廣州 510150)

近年來，山洪災害已成為我國自然災害中造成較大財產損失和人員傷亡的重要災種。其分布的廣泛性、事件的高頻性和損失的嚴重性已嚴重危害到山區(qū)民眾的公共安全，已引起水利部和眾多學者的廣泛關注[1]。水利部于2013年啟動了全國山洪災害防治項目建設，以為我國山區(qū)洪澇的防治提供支撐。隨后，全國各地也迅速展開了山洪災害調查分析評價工作[2]。如江西省[3]、云南省[4]、山西省[5]、福建閩江上游[6]、武威市[7]等地，均展開了全面的山洪災害調查分析評價工作，各研究成果均為當地山洪災害的防治工作提供了一定的科學依據和支撐。廣東省清遠市境內山區(qū)河流眾多，且地勢呈西北高東南低，極易發(fā)生暴雨性山洪災害，引發(fā)嚴重損失。因此，本文將針對清遠市展開山洪災害調查分析評價研究，以確定清遠市山洪災害的重點防治區(qū)域，為當地政府的決策和管理提供參考。

1 清遠市基本情況

清遠市是廣東省下轄的一個地級市，位于廣東省中北部、北江中下游。西北部連山、連州分別與廣西、湖南省交界，東北部陽山、英德、佛岡與韶關市接壤，西南部清新與肇慶市為鄰，南部清城分別與廣州、佛山市相連。清遠市地處北緯23°26′56″～25°11′40″、東經111°55′17″～113°55′34″，轄清城區(qū)、清新區(qū)、佛岡縣、陽山縣、連山壯族瑤族自治縣、連南瑤族自治縣、英德市、連州市。全市總面積1.9萬km2，約占廣東省陸地總面積的10.6%，是廣東省陸地面積最大的地級市。至2013年末，清遠市戶籍總人口409.78萬人，全市常住人口379.1萬人。

清遠市境內河流眾多，集雨面積100 km2以上的河流有69條。年平均降水1 628.5～2 202.1 mm，南部相對較多，5月份平均月雨量最大，12月份最小，全市年平均降水日為165～186 d，北部連山最多，南部英德最少。全年雨季分為兩段：①4～6月為前汛期，主要是鋒面低槽帶來的降水，是一年中最主要的降水時段和降水集中期。前汛期雨量占全年雨量的45%～54%。②7～9月為后汛期，主要是熱帶氣旋、熱帶輻合帶引起的降水，為一年中第二個主要降水時段和降水集中期。清遠市地勢大體呈西北高、東南低。連州東部、陽山東北部的山嶺構成廣東省地勢最高峻的山地，海拔在1 000 m以上。英德、清新、清城區(qū)境內的北江河谷地勢最低，大多海拔在20 m以下。

廣東省清遠市山洪災害調查基準年為2013年。共涉及8個縣(市、區(qū))，分別為清城區(qū)、清新區(qū)、佛岡縣、陽山縣、連山壯族瑤族自治縣、連南瑤族自治縣、英德市、連州市，圖1為這8個縣區(qū)的水系圖。

圖1 研究區(qū)域水系

2 山洪災害調查

根據全國山洪災害調查評價項目組的技術要求和工作方案[8-9]，在獲取包括下墊面條件、降雨特征、人類活動等基礎信息的基礎上，展開內外業(yè)調查。針對一般防治區(qū)和重點防治區(qū)的資料獲取要求不同，分別對應相應標準進行現場調查。在工作底圖分析、信息耦合分析和表格數據分析的基礎上，對房屋、人口、涉水工程等受威脅對象進行調查、測量、拍照。調查的結果在核實后應用于分析評價工作。廣東省清遠市山洪災害調查與評價工作技術路線如圖2所示。

圖2 廣東省清遠市山洪災害調查與評價技術路線

2.1 基礎工作

收集已有相關資料，包括以下主要內容。

(1)收集各縣(市、區(qū)、旗)、鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、街道辦事處)、行政村(居民委員會)、自然村(村民小組)的行政區(qū)劃資料和基本信息(包括人口、總面積、耕地面積和總戶數等)，以及企事業(yè)單位的基本信息(包括單位名稱、單位類別、組織機構代碼、企事業(yè)單位地址等)。

(2)收集根據國家統(tǒng)計局《城鎮(zhèn)住戶調查方案》和《農村住戶調查方案》制定的居民家庭財產類型和住房類型調查分類標準。

(3)根據國家統(tǒng)計局《縣(市)社會經濟基本情況統(tǒng)計報表制度》的要求，收集清遠市各縣(市、區(qū))2013年度縣社會經濟基本情況統(tǒng)計報表。

(4)收集清遠市各縣(市、區(qū))的歷史山洪災害資料，包括山洪災害發(fā)生時間及地點、過程降雨量、洪水情況、災害損失情況，重點是建國以來發(fā)生的山洪災害。

(5)收集清遠市各縣(市、區(qū))的防治區(qū)小流域基礎信息及其坡面特性信息，包括土地利用現狀圖、土壤分布圖等。

(6)收集清遠市各縣(市、區(qū))能共享到山洪災害防治監(jiān)測預警平臺的自動監(jiān)測站點信息，山洪災害防治縣級非工程措施建設的無線預警廣播站、簡易雨量站、簡易水位站等基本情況。

(7)收集清遠市各縣(市、區(qū))有關水庫、水電站、水閘、堤防等水利工程基本情況、特性指標等信息。

(8)收集清遠市各縣(市、區(qū))防治區(qū)內影響居民區(qū)安全的塘(堰)壩、橋梁、路涵等涉水工程信息。

(9)收集清遠市各縣(市、區(qū))需工程治理的山洪溝基本情況。

(10)收集清遠市各縣(市、區(qū))山洪災害防治已有成果，包括規(guī)劃報告、實施情況。

2.2 外業(yè)調查

外業(yè)調查階段根據現場目測、走訪和輔助測量工具獲取調查對象信息。外業(yè)調查必須緊密結合內業(yè)調查的成果，對內業(yè)調查階段確定的調查對象補充完善各類信息；對內業(yè)調查階段遺漏或填錯的對象或信息進行更正。外業(yè)調查的主要工作有在工作底圖上標注調查對象位置和范圍，填寫調查對象信息表并拍照片。

外業(yè)調查的內容主要包括：防治區(qū)基本情況調查、危險區(qū)調查(包括轉移路線和臨時安置點)、小流域基礎信息核查、需工程治理的山洪溝基本情況調查、涉水工程調查、重點防治區(qū)現場詳查、一般防治區(qū)的調查、沿河村落河道斷面測量及居民住房房基高程測量、歷史山洪災害調查。

3 分析評價

清遠市山洪災害分析設計洪水選用綜合單位線和推理公式法，預警雨量指標計算選用水文模型法。在小流域暴雨洪水分析計算的基礎上，針對山洪災害重點防治區(qū)沿河村落、集鎮(zhèn)、城鎮(zhèn)等防災對象，開展現狀防洪能力評價、危險區(qū)等級劃分以及繪制危險區(qū)等級圖等工作，獲得防災對象現狀防洪能力、各級危險區(qū)人口及房屋分布以及預警指標等重要信息，為清遠市山洪災害防治提供更為深入和詳細的信息支撐。

山洪災害分析評價涉及水位流量關系計算、設計暴雨計算、設計洪水防洪能力評價等環(huán)節(jié)。

3.1 水位流量關系計算

由于防治區(qū)所在斷面需要根據調查評價臨時設立，而在附近有水文流量監(jiān)測站點的非常少，因此無法按照水文一般定線方法來確定水位流量關系。根據技術要求及防治區(qū)所在河段的斷面比降及糙率，采用曼寧公式計算各級水位的過流流量，確定水位流量關系曲線，作為水位流量轉換的依據。

3.2 設計暴雨計算

3.2.1 設計暴雨量計算

設計暴雨量計算涉及到不同時段、不同頻率暴雨變差系數CV、偏態(tài)系數CS與變差系數CV比值(CS/CV)、點面折減系數、時段雨量折減系數n2、n3的確定。基于《查算手冊》，得到清遠市不同時段與不同頻率暴雨變差系數CV、偏態(tài)系數CS與變差系數CV比值(CS/CV)，在此基礎上查找相關圖文獲得有關參數。

除此之外，根據所在流域位置確定計算分區(qū)，并根據所在分區(qū)，確定設計雨型、點面換算關系圖、產流分區(qū)、綜合單位線滯時查算分區(qū)以及無因次單位線。

3.2.2 暴雨時程分配

設計暴雨時程分配是將計算得到的設計暴雨量按照一定的規(guī)則分配到等距的計算時段上，反映該地區(qū)一般暴雨的雨情特征，也作為設計洪水的雨量過程輸入。結合設計洪水的推理公式法、綜合單位線法等計算方法(其中綜合單位線法的計算時段需要根據面積確定)，同時考慮在修正系數較低時需要調整計算時段，因此，不能采用固定的時間作為分配時段。

3.3 設計洪水計算

廣東省山洪災害分析評價設計洪水計算主要應用了推理公式法、綜合單位線法和廣東省洪峰流量經驗公式法，由于方法的原理、假定條件的不同，各方法均有其適用條件。其中，推理公式法一般用于集水面積較小流域，范圍10～50 km2，在協(xié)調中一般以推理公式為主；綜合單位線法一般用于集水面積較大的流域，范圍在100 km2以上的流域，成果協(xié)調一般以綜合單位線法成果為主；流域面積為50～100 km2，則根據流域形態(tài)、地貌特征及匯流時間等參數綜合分析后進行協(xié)調；集水面積在10 km2以下的小流域，則采用廣東省洪峰流量經驗公式計算成果。

3.4 防洪現狀評價

在前面設計洪水計算分析的基礎上，獲得了防災對象控制斷面處的水位流量關系曲線以及水位人口高程曲線等關鍵信息，進而開展沿河村落防洪現狀評價，即：①防災對象的現狀防洪能力評價；②防災對象危險區(qū)等級劃分。

針對沿河村落的現狀防洪能力，主要分析了防災對象成災水位對應洪峰流量的頻率，并根據需要輔助分析了沿河道路、橋涵、沿河房屋地基等特征水位對應洪峰流量的頻率，統(tǒng)計確定了成災水位(其他特征水位)、各頻率設計洪水位下的累計人口和房屋數，綜合評價現狀防洪能力。

在進行沿河村落的危險區(qū)等級劃分時，主要根據洪水發(fā)生頻率這一關鍵信息，并參照防治對象及其控制斷面水位流量關系類型等信息，將分析計算獲得的危險區(qū)劃分為極高危險、高危險、危險3個等級，并統(tǒng)計相應范圍內的人口和房屋分布信息，分析、校核或修正轉移路線和臨時安置地點的信息。

4 實例研究

下面對廣東省清遠市清新區(qū)禾云鎮(zhèn)壩仔村興江洛李村防治區(qū)洪災防治現狀進行了介紹。

該防治區(qū)有歷史洪水記錄，但是沒有足夠的洪痕點來建立歷史洪水水面線。分別計算實測水面線以及河道中泓線比降，得到比降值0.004 787，0.010 832，綜合分析后采用實測水面比降作為計算采用的比降。

根據以上資料，采用曼寧公式分析和計算了典型防治區(qū)的水位流量關系，得到圖3。

圖3 禾云鎮(zhèn)壩仔村興江洛李村水位流量關系

為求得研究區(qū)的設計暴雨及設計洪水，選用綜合單位線法。由于研究區(qū)位于計算分區(qū)的Ⅵ北江中下游區(qū)，設計暴雨計算采用北江中下游設計雨型與暴雨低區(qū)點面換算關系。綜合單位線滯時采用大陸高區(qū)關系線(A線)，無因次單位線選用Ⅱ號線。清新區(qū)禾云鎮(zhèn)壩仔村興江洛李村暴雨時程分配見表1。

表1 暴雨時程分配(流域代碼：WHB01004ABV00000-01，時段長：1 h)

根據推理公式法和綜合單位線法得到清新區(qū)禾云鎮(zhèn)壩仔村興江洛李村實際設計洪水推算成果(見表2)。

表3給出了清新區(qū)禾云鎮(zhèn)壩仔村興江洛李村評價對象的成災水位、成災流量以及頻率對應情況，根據相應的水位-流量關系確定出各防災對象對應的現狀防洪能力。

表2 設計洪水推算成果

表3 成災水位、成災流量及現狀防洪能力

基于現場調查成果中關于沿河村落、集鎮(zhèn)和城鎮(zhèn)人口-高程分布關系，測量斷面的實際空間情況，以及設計洪水計算成果，分別統(tǒng)計確定各頻率洪水淹沒高程下累計人口，得到沿高程人口分布數據。以清新區(qū)禾云鎮(zhèn)壩仔村興江洛李村為例，給出各頻率洪水淹沒高程下累計人口分布數據，見表4。

表4 沿高程人口房屋統(tǒng)計數據

5 結果分析

清遠市山洪災害外業(yè)調查[10]共涉及69個鎮(zhèn)(居委會、林場)、313個行政村、1 482個自然村以及85個重要集鎮(zhèn)。其中，自然村詳查1 482個，入戶詳查居民戶28 948戶，調查歷史山洪災害80起，危險區(qū)1 824個，企事業(yè)單位126個，塘堰壩114座，橋梁648座，路涵17座，歷史洪痕點1 331個，溝道縱斷面1 537個，溝道橫斷面4 522個。

根據調查測量成果開展全面分析評價[11]，共計完成清遠市分布于8個縣66個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、313個行政村的1 441個沿河村落、84個重要集鎮(zhèn)，共計1 525個評價對象的防洪能力評估，評價涉及沿河村落及重點集鎮(zhèn)總人口201 832人，評價戶數36 544戶；通過評價統(tǒng)計相關各級危險區(qū)人口146 985人，評價戶數26 661戶，其中極高危險區(qū)人口46 557人，戶數8 717戶；高危險區(qū)人口64 272人，戶數11 350戶；危險區(qū)人口36 156人，戶數6 594戶。

清遠市8市縣匯流時間統(tǒng)計見圖4，圖5為設計洪水洪峰模數，圖6為山洪災害評價對象防洪能力。

圖4 清遠市8市縣匯流時間統(tǒng)計

圖5 清遠市8市縣設計洪水洪峰模數(P=1%)

圖6 清遠市8市縣山洪災害評價對象防洪能力統(tǒng)計

由圖4可以看出，從行政分區(qū)來看，清遠市各防災對象主要分布在英德市、清新區(qū)和佛岡縣；從流域水系分區(qū)來看，清遠市各防災對象主要分布在連江上游的七拱水、黃坌水，中游的黃洞水和波羅河，濱江上游的雷坑水和大巖水，中游的石坎河和壩仔水，滃江上游的煙嶺河，潖江上游的龍南河和龍西水。大多數防災對象的匯流時間都小于6 h，尤其是佛岡縣、英德市、陽山縣和清新區(qū)，這4個縣防災對象分布數量多，易損性大，且河流坡降較陡，導致區(qū)域內洪水歷時短、漲幅大，洪峰高、水量集中，應該列為山洪災害重點防治區(qū)域。

由圖5可以看出，洪峰模數基本按照從上游到下游逐漸減少的規(guī)律分布，部分洪峰模數大于15 m3/(s·km2)的防災對象主要分布在一些高海拔、大比降及集水面積小(小于10 km2)的山區(qū)性小河流。佛岡縣、清新區(qū)以及英德市北部等區(qū)域洪峰模數更是超過了20 m3/(s·km2)，這些山區(qū)性小河流的洪水具有陡漲陡落的突發(fā)性特點，再加上山區(qū)民眾喜歡傍水而居的特點，更顯著增大了山洪災害損失的代價和災害防御的難度，需要引起重點關注。

由圖6可以看出，大部分評價對象的防洪能力均可達到5～20 a一遇，但仍有相當一部分評價對象的防洪能力小于5 a一遇，這部分村落集中位于連州市北部、陽山縣南部、英德市北部及東北部、清新區(qū)西部及北部、佛岡縣等地。

從統(tǒng)計結果來看，清遠市山洪災害評價對象防洪能力重現期偏低，其原因如下：受地形及房屋位置影響，成災水位較低，實際防洪能力偏低；在調查階段，部分河段正在修建河堤，修建后將提高其防洪能力，但是無法在此次調查中體現出來；受上游水庫調節(jié)影響，實際防洪能力高于設計防洪能力。

6 結 論

(1)經過全面調查分析評價，完成清遠市分布于8個縣共計1 525個評價對象的防洪能力評估工作，評價涉及總人口201 832人，評價戶數36 544戶。統(tǒng)計得到相關各級危險區(qū)人口146 985人，戶數26 661戶，其中極高危險區(qū)人口46 557人，戶數8 717戶；高危險區(qū)人口64 272人，戶數11 350戶；危險區(qū)人口36 156人，戶數6 594戶。

(2)位于佛岡縣、英德市、陽山縣和清新區(qū)等地的評價對象匯流時間大部分小于3 h，位于佛岡縣、清新區(qū)以及英德市北部等地的評價對象洪峰模數大多超過20 m3/(s·km2)，位于連州市北部、陽山縣南部、英德市北部及東北部、清新區(qū)西部及北部、佛岡縣等地的評價對象防洪能力均小于5 a一遇，這3個區(qū)域的山洪災害防治工作應該得到重點關注。

(3)總體而言，清遠市山區(qū)性河流由于匯水面積和河道調蓄能力有限，而河流坡降較陡，且來洪一般歷時短、漲幅大，洪峰高、水量集中，導致該地區(qū)山洪災害具有突發(fā)性、毀滅性、危害性等特征。所以，全面提高清遠市山洪災害防御能力和洪水風險管理能力，實現山洪災害綜合防治、建立完善洪水風險管理制度刻不容緩。