防城河下游洪水組成及干支流洪水遭遇分析

張 欣，張大偉

（廣州珠科院工程勘察設(shè)計(jì)有限公司，廣州 510635）

1 概述

防城河位于廣西防城港市腹地，屬于桂南獨(dú)流入海河流，發(fā)源于防城區(qū)扶隆鄉(xiāng)十萬大山南麓平隆隘旁，自西向東流經(jīng)扶隆鄉(xiāng)、大菉鎮(zhèn)、華石鎮(zhèn)、防城鎮(zhèn)后折向西南，經(jīng)江山鄉(xiāng)、港口區(qū)公車鎮(zhèn)，于防城港半島注入南海北部灣。流域控制集雨面積895 km2，河道干流總長(zhǎng)83.8 km，綜合平均坡降1.84‰，主要支流有電六江、大菉江和灘浪河等[1～3]。

防城河干流水文控制站主要有長(zhǎng)岐水文站、防城水位站。長(zhǎng)岐站設(shè)立于1956年，位于防城河中游的大菉鎮(zhèn)長(zhǎng)歧村，控制集雨面積441 km2，主要測(cè)驗(yàn)任務(wù)為水位、流量、降雨量等；防城站設(shè)立于1981年，控制集雨面積685 km2，主要測(cè)驗(yàn)任務(wù)為水位、降雨量等。防城河流域水文站及雨量站基本情況見表1。

表1 防城河流域水文站及雨量站基本情況表

本文收集到長(zhǎng)岐站1960-2018年年最高水位，防城站1960-2014年年最高水位，以及長(zhǎng)岐、防城、扶隆和華石等站降雨資料。在對(duì)以上實(shí)測(cè)系列資料進(jìn)行整理的基礎(chǔ)上，對(duì)河道下游防城站的洪水組成及流域干支流洪水遭遇情況進(jìn)行分析。

以上數(shù)據(jù)都是水文部門管轄的國(guó)家基本站所收集，按全國(guó)統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范進(jìn)行觀測(cè)收集及整編審查，可靠性有保證。

2 設(shè)計(jì)暴雨

對(duì)于防城站設(shè)計(jì)暴雨，根據(jù)實(shí)測(cè)的年最大24 h降雨量系列采用P-Ⅲ適線法進(jìn)行頻率分析，適線成果如圖1所示，得防城站多年平均最大24 h雨量均值為220.49 mm，而由2010年《廣西壯族自治區(qū)暴雨徑流查算圖表》（以下簡(jiǎn)稱《圖表》）查得防城站24 h設(shè)計(jì)雨量均值為245.00 mm，防城站各頻率24 h設(shè)計(jì)雨量值對(duì)比見表2。

從表2可以看出，《圖表》成果整體較實(shí)測(cè)分析成果大，從流域設(shè)計(jì)暴雨時(shí)空要求以及工程安全等方面綜合考慮，本研究設(shè)計(jì)暴雨采用《圖表》計(jì)算成果。

表2 防城站不同頻率的24 h設(shè)計(jì)雨量對(duì)比表

圖1 防城站年最大24 h降雨P(guān)-Ⅲ頻率曲線圖

3 設(shè)計(jì)洪水位

3.1 長(zhǎng)岐站設(shè)計(jì)洪水位計(jì)算

將收集到的長(zhǎng)岐水文站1960-2018年共59年實(shí)測(cè)年最高水位系列進(jìn)行頻率計(jì)算，采用P-Ⅲ曲線進(jìn)行適線，適線成果見圖2，長(zhǎng)岐站設(shè)計(jì)洪水位結(jié)果見表3。

表3 長(zhǎng)岐站設(shè)計(jì)洪水位成果表（國(guó)家85高程）

圖2 長(zhǎng)岐站年最高水位P-Ⅲ頻率曲線圖

3.2 防城站設(shè)計(jì)洪水位計(jì)算

將收集到的防城水位站1960-2014年共55年實(shí)測(cè)年最高水位系列進(jìn)行頻率計(jì)算，采用P-Ⅲ曲線進(jìn)行適線，適線成果見圖3，防城站設(shè)計(jì)洪水位結(jié)果見表4。

圖3 防城站年最高水位P-Ⅲ頻率曲線圖

表4 防城站設(shè)計(jì)水位成果表（國(guó)家85高程）

3.3 設(shè)計(jì)洪水位合理性分析

分別將長(zhǎng)岐站、防城站頻率設(shè)計(jì)洪水位成果與《防城港市防洪防潮圖》[4]中防城河長(zhǎng)岐站、防城站各級(jí)頻率洪水位成果進(jìn)行對(duì)比分析（見表5）。

表5 長(zhǎng)岐站、防城站設(shè)計(jì)洪水成果表（國(guó)家85高程）

由表5可知，本次計(jì)算水位成果較防洪防潮圖中成果偏大，但成果偏差不多，二者成果相差在0.05%～4.79%之間。造成差別的主要原因?yàn)椋?001年大洪水（相當(dāng)于20年一遇頻率洪水）之后，長(zhǎng)岐站與防城站均未發(fā)生10年一遇以上大洪水；與防洪防潮圖成果相比，本次計(jì)算所采用實(shí)測(cè)系列較長(zhǎng)，兩次采用的變差系數(shù)Cv、偏態(tài)系數(shù)Cs等統(tǒng)計(jì)參數(shù)不完全相同。從采用資料、計(jì)算方法及成果的一致性出發(fā)，本次分析成果是合理的。

4 防城站洪水組成分析

將長(zhǎng)岐站與防城站1989-2014年年最高水位及出現(xiàn)的時(shí)間進(jìn)行整理，對(duì)整理結(jié)果進(jìn)行對(duì)比（見表6），以分析長(zhǎng)岐站與防城站發(fā)生年最大洪水的時(shí)間及區(qū)間降雨量之間的關(guān)系，得出防城站不同洪水頻率組成。

表6 長(zhǎng)岐站與防城站年最高水位對(duì)比分析表

由表6知，在26年系列洪水中，長(zhǎng)岐站與防城站同一天發(fā)生洪水的年份為11年，所占比例為42.3%，洪水發(fā)生時(shí)間不一致的年份為15年，所占比例為57.7%。其中，防城站洪水主要由上游長(zhǎng)岐站洪水造成的次數(shù)為6次，所占比例為23.1%；防城站洪水主要由區(qū)間降雨造成的次數(shù)為15次，所占比例為57.7%；防城站洪水主要由上游長(zhǎng)岐站洪水與區(qū)間降雨共同造成的次數(shù)為5次，所占比例為19.2%，雨洪遭遇時(shí)往往造成防城站發(fā)生較大量級(jí)的洪水。當(dāng)兩站發(fā)生洪水時(shí)間不一致時(shí)，防城站洪水多是由區(qū)間降雨造成，但洪水量級(jí)較小，基本不受上游長(zhǎng)岐站洪水影響。

防城站洪水組成情況及各自占比見圖4。

圖4 防城站洪水組成

對(duì)表6中兩站洪水發(fā)生時(shí)間進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明：

（1）兩站洪水發(fā)生時(shí)間不一致時(shí)，防城站洪水主要受區(qū)間降雨影響。

（2）兩站洪水發(fā)生時(shí)間一致時(shí)，防城站10年一遇以下洪水主要由上游長(zhǎng)岐站洪水或長(zhǎng)岐站洪水與區(qū)間降雨疊加形成。如：1998年長(zhǎng)岐站發(fā)生約15年一遇洪水，遭遇區(qū)間降雨量?jī)H為88 mm（不足多年平均值），防城站發(fā)生約7年一遇洪水，防城站此場(chǎng)洪水主要是由上游長(zhǎng)岐站洪水形成；2012年長(zhǎng)岐站發(fā)生約6年一遇洪水，遭遇區(qū)間降雨量為412 mm（相當(dāng)于10年一遇），導(dǎo)致防城站發(fā)生約9年一遇洪水，防城站此場(chǎng)洪水主要是由長(zhǎng)岐站洪水與區(qū)間降雨疊加形成。

（3）兩站洪水發(fā)生時(shí)間一致時(shí)，長(zhǎng)岐站發(fā)生10年一遇以上洪水時(shí)，若遭遇區(qū)間強(qiáng)降雨，防城站可能發(fā)生20年一遇以上洪水，此種工況下，防城站洪水主要由區(qū)間降雨及上游長(zhǎng)岐站洪水遭遇形成，如2001年長(zhǎng)岐站發(fā)生約15年一遇洪水，遭遇區(qū)間降雨量為352 mm（相當(dāng)于8年一遇），導(dǎo)致防城站發(fā)生約20年一遇洪水。

5 流域干支流洪水遭遇分析

根據(jù)防城站洪水組成分析可知，防城站的洪水與防城站區(qū)間降雨存在一定的關(guān)系，但也與上游長(zhǎng)岐站洪水存在的一定聯(lián)系。根據(jù)實(shí)際發(fā)生洪水統(tǒng)計(jì)可知：

（1）在長(zhǎng)岐站洪水量級(jí)較小情況下，當(dāng)防城站區(qū)間降20年一遇暴雨時(shí)，可能遭遇防城站10年一遇的洪水。

（2）在長(zhǎng)岐站洪水量級(jí)較大情況下，當(dāng)防城站發(fā)生20年一遇洪水時(shí)，可能遭遇區(qū)間10年一遇暴雨。

（3）當(dāng)長(zhǎng)岐站發(fā)生10年一遇以上洪水，遭遇區(qū)間大暴雨時(shí)，防城站發(fā)生洪水量級(jí)較長(zhǎng)岐站大，遭遇區(qū)間降雨量較小時(shí)，防城站發(fā)生洪水量級(jí)較長(zhǎng)岐站小。

6 結(jié)語

本文采用防城河中游長(zhǎng)岐水文站與下游防城水位站實(shí)測(cè)年最高水位系列資料，經(jīng)過P-Ⅲ曲線頻率計(jì)算，得出兩站不同頻率下的設(shè)計(jì)洪水位，對(duì)兩站年最高水位出現(xiàn)時(shí)間及區(qū)間降雨量進(jìn)行分析，得出防城河下游防城站的洪水組成及干支流遭遇工況。分析成果可為防城河流域防洪（潮）排澇規(guī)劃及河道整治等相關(guān)規(guī)劃、設(shè)計(jì)工作的水文條件選取提供參考。