清江上游干流恩施城區現狀防洪能力評價

陳好山 黃亞濱 鄒 潤

湖北省恩施州水文水資源勘測局 湖北 恩施 445000

恩施市位于清江干流上游，湖北省西南部，為恩施土家族苗族自治州州府所在地。恩施城區北起龍鳳鎮，南至大沙壩，形成長約20 km，寬為10 km的地域，轄舞陽、小渡船、六角亭、七里坪、金字壩街道辦事處、恩施州高新技術經濟開發區、龍鳳鎮部分區域。

清江自北向南流經恩施主城區，在城區南端連珠大橋折向東流，進入長約1.5 km的峽谷區后匯入清江中游。恩施城區防洪工程自2001年12月開工建設，規劃內主城區清江干流及部分支流沿河堤防、護坡、護岸基本建設完畢并投入使用。因城市發展及市政建設改變了部分河段河岸現狀，造成部分地段現狀防洪能力標準降低，開展分析研究恩施城區防洪能力顯得尤為必要。

1 自然地理

恩施城區為構造凹陷盆地，四周高、中間低。屬于剝蝕性低山丘陵區，除清江較寬外，其他河流河道相對較窄，兩岸多為階地級平緩沖積灘地和較多大小山坡。帶水河、龍洞河、蔡家河、麻園河、鹽水溪、高橋河、高井河、巴公溪（四道河）等支流分別在左右岸匯入清江。

1.1 氣象特征

恩施市屬亞熱帶季風氣候區，氣候溫和濕潤，四季分明，雨熱同期。多年平均氣溫16.2℃，年平均日照時數1267.2h，無霜期262d。雨季自4月開始，9月底或10月初結束。年降水量主要集中在4～9月，占年降水量的70%以上，其中以7月最大。恩施城區以上流域多年平均降水量1476.0mm（為清江流域暴雨地區）。流域上游滴水巖、見天壩、青堡一線形成一條多雨帶，流域上游年降水量的地區分布與地形、地勢的高程變化相一致，地勢愈高降水量愈大，地形的抬升對降水量大小有很重要的影響。

1.2 水文特征

清江上游為山區峽谷型河流，流域狹長，河道狹窄，河道比降大，兩岸陡峭，河道調蓄能力小，洪水匯流時間短，陡漲陡落，屬山溪性河流。洪水一般出現于5～9月，其中6、7、8月占78.1%，且7月份發生頻率最高。豐水期（4月～9月）水量占全年水量的70%以上，枯水期（10月至次年3月）水量不足30%。

2 現狀防洪能力

恩施城區除清江、帶水河等一江八水穿城而過外，還有水庫、堤防、橋梁等涉河工程影響防洪能力。

2.1 河流

（1）清江：城區連珠大橋下游大沙壩至大龍潭水庫壩址河段，兩岸為恩施中心城區范圍，影響范圍包括楓香坪、大龍潭、頭道水、五峰山村，旗峰壩、黃泥壩、民族路、機場路、大橋路、鳳凰路、舞陽大街、官坡、書院、勝利街、城鄉街社區；（2）帶水河：清江與帶水河匯合口至龍鳳壩水保站河段，影響范圍包括龍鳳鎮小龍潭、龍鳳、三河、三龍壩村；（3）麻園河：清江入口至建恩高速公路高架橋河段，影響范圍包括旗峰社區，何功偉村；（4）鹽水溪：匯合口春光家園至建恩高速公路高架橋河段，影響范圍包括松樹坪村、旗峰社區；（5）龍洞河：清江入口風林渡至五谷廟河段，影響范圍包括三孔橋、窯灣社、官坡社區；（6）巴公溪：巴公溪大橋至繞城線高架橋河段，影響范圍包括頭道水村、譚家壩村；（7）高橋河：連珠大橋至龍麟宮河段，影響范圍包括書院社區，頭道水、月亮巖、高橋壩村；（8）高井河：南門大橋至施南名都河段，影響范圍包括城鄉街、書院、解放路社區；（9）蔡家河：大沙壩至落水洞河段，影響范圍包括五峰山、鴨子塘村。

2.2 水利工程

水庫。影響恩施城區防洪的水庫有大龍潭、高橋、月亮巖、山溪溝、金馬、喻家河等水庫。河堤。城區涉河堤防達14.0km，防洪墻4.11km。涉河工程。恩施城區主要涉河工程有原紅廟電站攔河壩，污水處理系統工程沿河搭設的污水管網、檢查井，清江帶狀公園工程一期建設修建的親水步道、河道音樂噴泉、鳳凰橋旅游碼頭、鋼板壩、橋梁等。

2.3 防洪能力分析

清江干流恩施城區段分析范圍自大龍潭水庫壩址至大沙壩河段，評價河長16.4 km，防洪能力評價采用恩施水文站收集的實測水文資料，并以恩施水文站為控制站推求清江干流設計水面線。

2.3.1 設計洪水推算

（1）水文站網及資料采用

清江上游具有40年以上水位、流量資料系列的水文站有2處（恩施水文站、利川水文站），降水量資料系列的站點有11處。各降水量站、水文站均系國家基本水文站網，各年資料均按國家規范進行測驗、整編、刊印，資料可靠，可供分析推算引用。

（2）代表性及一致性分析

恩施水文站為清江上游控制站，測驗項目有降水、水位、流量、泥沙等。在采用資料的61年系列中，含有特大水年、大水年、小水年及特枯水年。經分析并與降水量資料對照檢查，樣本系列具有較好的代表性，滿足分析評價要求。

恩施水文站位于大龍潭水庫下游11km處，為保證資料系列的一致性并考慮上游大龍潭水庫調蓄對資料一致性影響，資料系列只選用1958～2005年（大龍潭水庫于2006年建成投入使用）。由于恩施水文站實測資料系列較長且代表性較好，故采用恩施水文站的實測洪水系列（1958～2019年）及洪水調查資料推求清江干流恩施城區河段設計洪水是合理的。

（3）歷史洪水重現期考證及設計洪水

經調查考證，1860年恩施城區發生歷史最大洪水，推算洪峰流量為4390m3／s，1896年為次大洪水推算洪峰流量為4110m3／s。1989年實測最大洪峰流量為4300m3／s，2020年實測洪峰流量為3800m3／s，故1989年、1896年洪水均作特大洪水處理。

在計算歷史洪水重現期時，其考證期可從1860年起算，因此在146年中1860年洪水位居第一，可定性定位不參與計算，1989年、1896年洪水分居二、三位，與恩施水文站實測系列1958～2019年組成不連續樣本系列。

根據分析的不連續樣本系列進行頻率計算，并采用PⅢ型曲線適線，計算出恩施水文站各設計頻率洪峰流量[1]。PⅢ型曲線適線圖及成果見表1。

表1 恩施水文站設計洪峰流量成果表

由于大龍潭水庫位于恩施城區上游，對清江上游洪水具有調節作用，根據《清江大龍潭水利樞紐初步設計報告》調洪演算成果，不同設計洪水削峰流量見表1，本次設計仍采用初設成果。由于大龍潭水庫與恩施水文站距離較近，不考慮削峰流量的坦化，恩施水文站設計峰量直接減去其削峰流量為大龍潭水庫調節后恩施水文站不同設計頻率洪峰流量。

2.3.2 設計洪水水面線推求

由于河道整治，恩施水文站測驗斷面控制條件發生了變化，河床及岸邊糙率減小，根據分析計算并高水延長后得到恩施水文站綜合水位流量關系曲線，通過設計洪峰流量查算得到恩施水文站設計洪水水位成果。

計算原理

采用天然河道恒定非均勻流漸變流水位沿程變化微分方程[2]。

-dz/dl=(ζ+α)d(υ2/2g)/dl+Q2/K2

改寫為差分方程

Z上+(υ2上/2g)= Z下+(υ2下/2g)+hf+he(伯努利方程)

Z上=Z下+hf-(1-α)(υ2上-υ2下)/2g

式中：

ζ:局部損失系數

α：擴散系數(V上＞V下取0.5，V上＜V下取0)

n：粗糙系數

K：輸水系數

hf：摩阻損失hf=（υ2上/2g-υ2下/2g）L/2

he：擴散損失he=α（υ2上/2g-υ2下/2g）

2.3.3 現狀防洪能力分析

自大龍潭水庫壩址至下游大沙壩河段共選取38個典型河道斷面，經分析計算，恩施城區總體現狀防洪能力整體滿足20年一遇防洪標準，局部不足5年一遇防洪標準，見表2。

表2 恩施城區清江干流兩岸防洪分析評價成果表

2.3.4 現狀防洪能力評價

根據分析結果評價，恩施城區官坡、南門、巴公溪等部分區域低洼地段防洪能力較低，不足五年一遇防洪標準。

（1）發生5年一遇洪水。主要受淹范圍為龍洞河淹沒區州煙草公司宿舍樓外、南門淹沒區巴公溪左岸恩咸公路，涉及官坡、城鄉街等4個社區及譚家壩、頭道水村，共367戶。

（2）發生5～20年一遇洪水。主要受淹范圍為淹沒范圍涉及桔園淹沒區、北門淹沒區、東門淹沒區、龍洞河淹沒區、南門淹沒區，因巴公溪大橋、南門大橋、官坡橋淹沒而造成部分交通中斷，涉及鳳凰路、官坡、城鄉街等11個社區及譚家壩村、頭道水村，共1554戶。

（3）發生20～50年一遇洪水。主要受淹范圍為紅廟淹沒區、鳳凰路淹沒區、桔園淹沒區、小渡船淹沒區、施州大橋淹沒區、北門淹沒區、東門淹沒區、龍洞河淹沒區、南門淹沒區，會造成較大范圍交通中斷，涉及鳳凰路、解放路、勝利街等18個社區及譚家壩村、頭道水村，共10595戶。

（4）發生50年一遇以上～大龍潭水庫潰壩洪水。主要受淹范圍為紅廟淹沒區、鳳凰路淹沒區、桔園淹沒區、小渡船淹沒區、施州大橋淹沒區、北門淹沒區、東門淹沒區、龍洞河淹沒區、南門淹沒區，會造成較大范圍交通中斷，涉及鳳凰路、黃泥壩、三孔橋等19個社區及小龍潭村、大龍潭村等7個村，共16140戶。

3 問題及建議

3.1 問題

（1）恩施城區整體防洪標準滿足20年一遇，局部不足5年一遇，與城區規劃要求達到50年一遇防洪標準還存在一定差距。（2）城區上游水庫防洪調蓄能力不足，沒有綜合性防洪控制性工程。大龍潭水庫防洪庫容僅2700萬m3，調節能力有限，發生中小洪水時能發揮一定調蓄作用，但發生大洪水時其防洪庫容不能滿足恩施城區防洪要求。（3）城區部分區域河堤尚未達到設計防洪高程或存在豁口，未形成完整的防洪封閉圈。（4）城市開發建設棄土棄渣淤塞排洪排澇通道，降低了部分河段行洪能力。（5）城區上游水庫還沒有實現聯合調度，不利于城市防洪調度。

3.2 建議

（1）建設濕地公園，預留滯洪區。官坡、巴公溪等區域原本是自然形成的滯洪區，由于城市發展變成了人口聚集區。可采取拆遷異地還建等方式將區域內居民全部遷出，采取建設濕地公園等方式給洪水讓路，提高城市整體防洪能力。（2）封閉豁口完善堤防。加強河堤建設力度，提高整體防洪標準。（3）推動“上蓄”工程建設，強化水庫群聯合調度。目前恩施城區已經完成“中防”和“下泄”工程建設，需加快推進上蓄工程姚家坪水庫建設，并強化水庫調度，使恩施城區整體防洪能力達到50年一遇。

4 結束語

隨著恩施市城區經濟社會發展，城區規模和經濟總量不斷增大，人口也會不斷增加，洪水災害造成的損失也勢必逐漸增大。恩施城市防汛事關群眾生命財產安全，事關社會穩定大局。各級各有關部門要切實提高政治站位，把城市防汛工作擺在重要位置，增強緊迫感責任感，抓早抓細抓實各項防御措施，全面夯實城市防汛基礎。除了工程措施以外，還需要加強水雨情自動測報及洪水預測預警系統建設，完善城區水雨情站網短板，為城區防汛搶險提供技術支撐；還要加強執法監督，禁止在行洪、滯洪區內進行新建或改擴建工程。如城市發展必須建設，應進行防洪影響綜合評價工作，并由水行政主管部門或防汛主管部門審批，進行科學規劃與嚴格管理；還需要加大防災減災知識宣傳力度，科普應急避險知識和能力，提高全民防洪減災意識；還需要強化統籌協調，加強備汛防范和全過程管理，扎實開展隱患排查整治，完善極端天氣應對措施，推進排水防澇工程建設，全面提升城市防汛能力水平；還需要壓實工作責任，明確職責分工，完善協同聯動機制，暢通信息共享渠道，做好預警和應急保障，確保安全度汛。