(廣東省水文局 廣州水文分局，廣東 廣州 510150)

近年來，山洪災(zāi)害已成為我國自然災(zāi)害中造成較大財產(chǎn)損失和人員傷亡的重要災(zāi)種。其分布的廣泛性、事件的高頻性和損失的嚴(yán)重性已嚴(yán)重危害到山區(qū)民眾的公共安全，已引起水利部和眾多學(xué)者的廣泛關(guān)注[1]。水利部于2013年啟動了全國山洪災(zāi)害防治項目建設(shè)，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(zāi)害調(diào)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(zāi)害調(diào)查分析評價工作，各研究成果均為當(dāng)?shù)厣胶闉?zāi)害的防治工作提供了一定的科學(xué)依據(jù)和支撐。廣東省清遠(yuǎn)市境內(nèi)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(zāi)害，引發(fā)嚴(yán)重?fù)p失。因此，本文將針對清遠(yuǎn)市展開山洪災(zāi)害調(diào)查分析評價研究，以確定清遠(yuǎn)市山洪災(zāi)害的重點防治區(qū)域，為當(dāng)?shù)卣臎Q策和管理提供參考。

1 清遠(yuǎn)市基本情況

清遠(yuǎn)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(guān)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(yuǎn)市地處北緯23°26′56″～25°11′40″、東經(jīng)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(yuǎn)市戶籍總?cè)丝?09.78萬人，全市常住人口379.1萬人。

清遠(yuǎn)市境內(nèi)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(yuǎn)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(gòu)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(nèi)的北江河谷地勢最低，大多海拔在20 m以下。

廣東省清遠(yuǎn)市山洪災(zāi)害調(diào)查基準(zhǔn)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(zāi)害調(diào)查

根據(jù)全國山洪災(zāi)害調(diào)查評價項目組的技術(shù)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(chǔ)信息的基礎(chǔ)上，展開內(nèi)外業(yè)調(diào)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(yīng)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查。在工作底圖分析、信息耦合分析和表格數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，對房屋、人口、涉水工程等受威脅對象進(jìn)行調(diào)查、測量、拍照。調(diào)查的結(jié)果在核實后應(yīng)用于分析評價工作。廣東省清遠(yuǎn)市山洪災(zāi)害調(diào)查與評價工作技術(shù)路線如圖2所示。

圖2 廣東省清遠(yuǎn)市山洪災(zāi)害調(diào)查與評價技術(shù)路線

2.1 基礎(chǔ)工作

收集已有相關(guān)資料，包括以下主要內(nèi)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(shù)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(jī)構(gòu)代碼、企事業(yè)單位地址等)。

(2)收集根據(jù)國家統(tǒng)計局《城鎮(zhèn)住戶調(diào)查方案》和《農(nóng)村住戶調(diào)查方案》制定的居民家庭財產(chǎn)類型和住房類型調(diào)查分類標(biāo)準(zhǔn)。

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

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

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

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

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

(8)收集清遠(yuǎn)市各縣(市、區(qū))防治區(qū)內(nèi)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(yuǎn)市各縣(市、區(qū))需工程治理的山洪溝基本情況。

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

2.2 外業(yè)調(diào)查

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

外業(yè)調(diào)查的內(nèi)容主要包括：防治區(qū)基本情況調(diào)查、危險區(qū)調(diào)查(包括轉(zhuǎn)移路線和臨時安置點)、小流域基礎(chǔ)信息核查、需工程治理的山洪溝基本情況調(diào)查、涉水工程調(diào)查、重點防治區(qū)現(xiàn)場詳查、一般防治區(qū)的調(diào)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(zāi)害調(diào)查。

3 分析評價

清遠(yuǎn)市山洪災(zāi)害分析設(shè)計洪水選用綜合單位線和推理公式法，預(yù)警雨量指標(biāo)計算選用水文模型法。在小流域暴雨洪水分析計算的基礎(chǔ)上，針對山洪災(zāi)害重點防治區(qū)沿河村落、集鎮(zhèn)、城鎮(zhèn)等防災(zāi)對象，開展現(xiàn)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(zāi)對象現(xiàn)狀防洪能力、各級危險區(qū)人口及房屋分布以及預(yù)警指標(biāo)等重要信息，為清遠(yuǎn)市山洪災(zāi)害防治提供更為深入和詳細(xì)的信息支撐。

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

3.1 水位流量關(guān)系計算

由于防治區(qū)所在斷面需要根據(jù)調(diào)查評價臨時設(shè)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(guān)系。根據(jù)技術(shù)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(guān)系曲線，作為水位流量轉(zhuǎn)換的依據(jù)。

3.2 設(shè)計暴雨計算

3.2.1 設(shè)計暴雨量計算

設(shè)計暴雨量計算涉及到不同時段、不同頻率暴雨變差系數(shù)CV、偏態(tài)系數(shù)CS與變差系數(shù)CV比值(CS/CV)、點面折減系數(shù)、時段雨量折減系數(shù)n2、n3的確定?；凇恫樗闶謨浴?，得到清遠(yuǎn)市不同時段與不同頻率暴雨變差系數(shù)CV、偏態(tài)系數(shù)CS與變差系數(shù)CV比值(CS/CV)，在此基礎(chǔ)上查找相關(guān)圖文獲得有關(guān)參數(shù)。

除此之外，根據(jù)所在流域位置確定計算分區(qū)，并根據(jù)所在分區(qū)，確定設(shè)計雨型、點面換算關(guān)系圖、產(chǎn)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(shè)計暴雨時程分配是將計算得到的設(shè)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(shè)計洪水的雨量過程輸入。結(jié)合設(shè)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(jù)面積確定)，同時考慮在修正系數(shù)較低時需要調(diào)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(shè)計洪水計算

廣東省山洪災(zāi)害分析評價設(shè)計洪水計算主要應(yīng)用了推理公式法、綜合單位線法和廣東省洪峰流量經(jīng)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(diào)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(diào)一般以綜合單位線法成果為主；流域面積為50～100 km2，則根據(jù)流域形態(tài)、地貌特征及匯流時間等參數(shù)綜合分析后進(jìn)行協(xié)調(diào)；集水面積在10 km2以下的小流域，則采用廣東省洪峰流量經(jīng)驗公式計算成果。

3.4 防洪現(xiàn)狀評價

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

針對沿河村落的現(xiàn)狀防洪能力，主要分析了防災(zāi)對象成災(zāi)水位對應(yīng)洪峰流量的頻率，并根據(jù)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(yīng)洪峰流量的頻率，統(tǒng)計確定了成災(zāi)水位(其他特征水位)、各頻率設(shè)計洪水位下的累計人口和房屋數(shù)，綜合評價現(xiàn)狀防洪能力。

在進(jìn)行沿河村落的危險區(qū)等級劃分時，主要根據(jù)洪水發(fā)生頻率這一關(guān)鍵信息，并參照防治對象及其控制斷面水位流量關(guān)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(yīng)范圍內(nèi)的人口和房屋分布信息，分析、校核或修正轉(zhuǎn)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(yuǎn)市清新區(qū)禾云鎮(zhèn)壩仔村興江洛李村防治區(qū)洪災(zāi)防治現(xiàn)狀進(jìn)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(jù)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(guān)系，得到圖3。

圖3 禾云鎮(zhèn)壩仔村興江洛李村水位流量關(guān)系

為求得研究區(qū)的設(shè)計暴雨及設(shè)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(shè)計暴雨計算采用北江中下游設(shè)計雨型與暴雨低區(qū)點面換算關(guān)系。綜合單位線滯時采用大陸高區(qū)關(guān)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(jù)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(shè)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(zāi)水位、成災(zāi)流量以及頻率對應(yīng)情況，根據(jù)相應(yīng)的水位-流量關(guān)系確定出各防災(zāi)對象對應(yīng)的現(xiàn)狀防洪能力。

表2 設(shè)計洪水推算成果

表3 成災(zāi)水位、成災(zāi)流量及現(xiàn)狀防洪能力

基于現(xiàn)場調(diào)查成果中關(guān)于沿河村落、集鎮(zhèn)和城鎮(zhèn)人口-高程分布關(guān)系，測量斷面的實際空間情況，以及設(shè)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(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)，見表4。

表4 沿高程人口房屋統(tǒng)計數(shù)據(jù)

5 結(jié)果分析

清遠(yuǎn)市山洪災(zāi)害外業(yè)調(diào)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(diào)查歷史山洪災(zāi)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(jù)調(diào)查測量成果開展全面分析評價[11]，共計完成清遠(yuǎn)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?cè)丝?01 832人，評價戶數(shù)36 544戶；通過評價統(tǒng)計相關(guān)各級危險區(qū)人口146 985人，評價戶數(shù)26 661戶，其中極高危險區(qū)人口46 557人，戶數(shù)8 717戶；高危險區(qū)人口64 272人，戶數(shù)11 350戶；危險區(qū)人口36 156人，戶數(shù)6 594戶。

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

圖4 清遠(yuǎn)市8市縣匯流時間統(tǒng)計

圖5 清遠(yuǎn)市8市縣設(shè)計洪水洪峰模數(shù)(P=1%)

圖6 清遠(yuǎn)市8市縣山洪災(zāi)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(yuǎn)市各防災(zāi)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(yuǎn)市各防災(zāi)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(shù)防災(zāi)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(zāi)對象分布數(shù)量多，易損性大，且河流坡降較陡，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)洪水歷時短、漲幅大，洪峰高、水量集中，應(yīng)該列為山洪災(zāi)害重點防治區(qū)域。

由圖5可以看出，洪峰模數(shù)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(shù)大于15 m3/(s·km2)的防災(zāi)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(shù)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(zāi)害損失的代價和災(zāi)害防御的難度，需要引起重點關(guān)注。

由圖6可以看出，大部分評價對象的防洪能力均可達(dá)到5～20 a一遇，但仍有相當(dāng)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(jié)果來看，清遠(yuǎn)市山洪災(zāi)害評價對象防洪能力重現(xiàn)期偏低，其原因如下：受地形及房屋位置影響，成災(zāi)水位較低，實際防洪能力偏低；在調(diào)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(diào)查中體現(xiàn)出來；受上游水庫調(diào)節(jié)影響，實際防洪能力高于設(shè)計防洪能力。

6 結(jié) 論

(1)經(jīng)過全面調(diào)查分析評價，完成清遠(yuǎn)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?cè)丝?01 832人，評價戶數(shù)36 544戶。統(tǒng)計得到相關(guān)各級危險區(qū)人口146 985人，戶數(shù)26 661戶，其中極高危險區(qū)人口46 557人，戶數(shù)8 717戶；高危險區(qū)人口64 272人，戶數(shù)11 350戶；危險區(qū)人口36 156人，戶數(shù)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(shù)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(zāi)害防治工作應(yīng)該得到重點關(guān)注。

(3)總體而言，清遠(yuǎn)市山區(qū)性河流由于匯水面積和河道調(diào)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(dǎo)致該地區(qū)山洪災(zāi)害具有突發(fā)性、毀滅性、危害性等特征。所以，全面提高清遠(yuǎn)市山洪災(zāi)害防御能力和洪水風(fēng)險管理能力，實現(xiàn)山洪災(zāi)害綜合防治、建立完善洪水風(fēng)險管理制度刻不容緩。