靈川縣山洪災(zāi)害分析評(píng)價(jià)研究

涂 旭 劉 劍 李榮輝 何令祖 朱新榮

1廣西壯族自治區(qū)水利科學(xué)研究院（530023） 2廣西水工程材料與結(jié)構(gòu)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)（530023）

山洪災(zāi)害分析評(píng)價(jià)是在山洪災(zāi)害調(diào)查等前期，深入分析山洪災(zāi)害防治區(qū)暴雨特性、小流域特征和社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況，研究歷史上山洪災(zāi)害情況，分析小流域洪水規(guī)律，采用各地設(shè)計(jì)暴雨洪水計(jì)算方法和水文模型等，綜合分析評(píng)價(jià)防治區(qū)沿河村落的防洪現(xiàn)狀，劃分山洪災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)，確定預(yù)警指標(biāo)，繪制危險(xiǎn)區(qū)圖，為山洪災(zāi)害預(yù)警、預(yù)案編制、人員轉(zhuǎn)移、臨時(shí)安置、防災(zāi)意識(shí)普及、群測(cè)群防等進(jìn)一步提供科學(xué)、全面、詳細(xì)的信息支撐。

1 評(píng)價(jià)對(duì)象簡(jiǎn)況

靈川縣位于廣西壯族自治區(qū)東北部，地處桂林市中部，湘桂走廊南端，東經(jīng) 110°07′～110°47′，北緯 25°04′～25°48′，地處北回歸線以北，東、西、北三面環(huán)抱歷史文化旅游名城桂林市。東北與興安縣相連，東南與灌陽(yáng)縣、恭城縣交界，西北與靈川縣為鄰，西與臨桂縣接壤，南與陽(yáng)朔縣相接，自古以來(lái)就有“楚越往來(lái)之要沖”“領(lǐng)中原風(fēng)氣之先”之美譽(yù)。靈川縣境南北最大縱距83km，東西最大橫距68km，全縣總面積為2301.8km2，屬濕熱多雨的亞熱帶季風(fēng)氣候，跨越城嶺暴雨中心和海洋暴雨中心兩個(gè)暴雨中心。全縣多年平均降雨量1995.8mm，雨量充沛，但由于境內(nèi)地形等自然條件不同，時(shí)空分布不均，各地降雨量相差較大。總體上西北部降雨比東南部多，西北部年降雨量2000～2200mm，東部及東南部的年降雨量1500～1700mm。因此，先澇后旱、旱澇交錯(cuò)是靈川縣氣候的主要特點(diǎn)。

按照國(guó)家防總統(tǒng)一部署，靈川縣于2010年被納入全國(guó)山洪災(zāi)害防治縣級(jí)非工程措施建設(shè)點(diǎn)，建設(shè)了一批自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、預(yù)警設(shè)備、監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)[1]等山洪災(zāi)害防治設(shè)施，并且堅(jiān)持“以防為主、防治結(jié)合”，“以非工程措施為主，非工程措施與工程措施相結(jié)合”的原則，初步建成了覆蓋山區(qū)的山洪災(zāi)害[2]防御非工程措施體系和群測(cè)群防體系。

經(jīng)分析，全縣擬定了96個(gè)沿河村落作為山洪災(zāi)害分析評(píng)價(jià)的防災(zāi)對(duì)象，分析評(píng)價(jià)對(duì)象分布[3]如圖1所示。

圖1 靈川縣評(píng)價(jià)對(duì)象分布圖

2 基礎(chǔ)資料準(zhǔn)備

根據(jù)山洪災(zāi)害分析評(píng)價(jià)要求，對(duì)靈川縣工作底圖、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及山洪災(zāi)害調(diào)查三大資料，從可用性、可靠性、完整性、一致性等方面進(jìn)行了評(píng)估與處理。評(píng)估結(jié)果顯示，工作底圖、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)基本滿足山洪災(zāi)害分析評(píng)價(jià)工作要求。此外，研究中還收集到《廣西壯族自治區(qū)暴雨徑流查算圖表 （1984）》《廣西暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)等值線圖研究（2010）》等資料，為廣西全區(qū)短歷時(shí)、強(qiáng)降雨的暴雨資料獲取提供了基礎(chǔ)。

根據(jù)靈川縣防洪減災(zāi)地區(qū)發(fā)展規(guī)劃等實(shí)際需求，篩選和確定96個(gè)沿河村落為分析評(píng)價(jià)對(duì)象，并形成分析評(píng)價(jià)名錄[4]。根據(jù)區(qū)域分布、地形地貌、流域?qū)傩缘忍卣?，選取大圩鎮(zhèn)盤家村作為典型沿河村落重點(diǎn)介紹方法與流程。

3 設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算

3.1 設(shè)計(jì)暴雨參數(shù)計(jì)算方法

設(shè)計(jì)暴雨參數(shù)計(jì)算涉及到不同時(shí)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（Cv/Cs）、點(diǎn)面折減系數(shù)、時(shí)段雨量折減系數(shù) n2、n3的確定。研究采取以下公計(jì)算時(shí)段折減系數(shù)和：

沿河村落大圩鎮(zhèn)盤家村典型小流域暴雨計(jì)算參數(shù)分析成果見表1。

表1 靈川縣典型小流域設(shè)計(jì)暴雨參數(shù)成果

3.2 設(shè)計(jì)暴雨量計(jì)算

根據(jù)《廣西暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)等值線圖研究》查廣西年最大 10min、1h、6h、24h點(diǎn)雨量均值等值線圖和變差系數(shù)等值線圖，獲得評(píng)價(jià)對(duì)象點(diǎn)雨量均值與Cv值，查《查算圖表》表1“第一區(qū)線關(guān)系表”，得各計(jì)算單元1h、6h、24h點(diǎn)面雨量轉(zhuǎn)換系數(shù)α。據(jù)此進(jìn)行點(diǎn)面雨量轉(zhuǎn)換計(jì)算，得出小流域10min、1 h、6h、24h的面暴雨。在此基礎(chǔ)上，采用以下公式，推求1～24h各種歷時(shí)的暴雨：

1～6h 用：Ht=H1面·t1-n2

6～24h 用：Ht=H24面·（t/24）2-n2

據(jù)此得到1h時(shí)段的雨量過程及設(shè)計(jì)暴雨的計(jì)算成果。大圩鎮(zhèn)盤家村典型小流域暴雨計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 靈川縣典型小流域設(shè)計(jì)暴雨量成果

3.3 設(shè)計(jì)暴雨時(shí)程分配

進(jìn)行暴雨時(shí)程分配時(shí)，針對(duì)暴雨歷時(shí)大致與小流域匯流時(shí)間相等的時(shí)間為準(zhǔn)，然后基于24h設(shè)計(jì)暴雨時(shí)程分配，確定暴雨歷時(shí)各時(shí)段的雨量。查廣西雨型分區(qū)圖，靈川縣屬于第1、6區(qū)，暴雨時(shí)程分配參照廣西分區(qū)綜合24h雨型表，根據(jù)匯流時(shí)間內(nèi)的雨序與典型雨序相同的原則進(jìn)行降雨分配計(jì)算得到24h暴雨時(shí)程分配。以盤家100年一遇設(shè)計(jì)暴雨時(shí)程分配為例，結(jié)果如圖2所示。

圖2 盤家村100年一遇24h設(shè)計(jì)暴雨時(shí)程分配圖

4 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

4.1 凈雨分析

靈川縣所處產(chǎn)流分區(qū)為第1區(qū)和第2區(qū)，雨型分區(qū)屬于第1區(qū)和第6區(qū)，典型村落處于產(chǎn)流分區(qū)第2區(qū)。根據(jù)《查算圖表》查得，流域最大蓄水量為Wm=80mm，初損值取I0=24mm，流域平均入滲率8 mm/h，穩(wěn)定入滲率3mm/h。

4.2 典型頻率設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

根據(jù)暴雨與洪水同頻率的假定，靈川縣沿河村落設(shè)計(jì)洪水頻率即設(shè)計(jì)暴雨頻率按《山洪災(zāi)害分析評(píng)價(jià)技術(shù)要求》確定為5年一遇、10年一遇、20年一遇、50年一遇、100年一遇5種，本次研究[5]以盤家村為例，未進(jìn)行可能最大洪水分析，設(shè)計(jì)洪水結(jié)果見表3。

表3 盤家村設(shè)計(jì)洪水結(jié)果（單位：m3/s）

4.3 成果合理性分析

查閱《廣西水文圖集（2001）》中的洪峰模數(shù)等值線圖可知，靈川縣20年一遇、50年一遇、100年一遇的洪峰模數(shù)分別為 15～45、20～65、25～75。本次計(jì)算的96個(gè)沿河村落20年一遇、50年一遇、100年一遇的洪峰模數(shù)分別在 11～58、13～70、15～79。 考慮到設(shè)計(jì)洪峰除了受設(shè)計(jì)暴雨影響之外，還受地形地貌、植被情況、河道長(zhǎng)度、坡降等眾多因素影響，故從洪峰模數(shù)等值線圖來(lái)看，本次重點(diǎn)沿河村落設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算結(jié)果基本合理。

5 分析評(píng)價(jià)與建議

5.1 防洪能力評(píng)價(jià)

在進(jìn)行靈川縣沿河村落的現(xiàn)狀防洪能力分析時(shí)，主要分析了防災(zāi)對(duì)象成災(zāi)水位對(duì)應(yīng)洪峰流量的頻率，并根據(jù)需要輔助分析沿河道路、橋涵、沿河房屋地基等特征水位對(duì)應(yīng)洪峰流量的頻率，統(tǒng)計(jì)確定成災(zāi)水位（其他特征水位）、各頻率設(shè)計(jì)洪水位下的累計(jì)受威脅人口和房屋數(shù)，現(xiàn)狀防洪能力綜合評(píng)價(jià)見表4。

從表4可以看出：評(píng)價(jià)對(duì)象靈川縣的96個(gè)沿河村落中，總?cè)丝跒?3677人，位于極高危險(xiǎn)區(qū)有2 150人，高危險(xiǎn)區(qū)人口為1511人，危險(xiǎn)區(qū)1395人，分別占總?cè)丝诘?0.6%、14.47%和13.36%。96個(gè)沿河村落中，4個(gè)沿河村落的現(xiàn)狀防洪能力較高，大于100年一遇，其受溪河暴雨山洪災(zāi)害影響的概率較低。現(xiàn)狀防洪能力[6]在1-5年（含5年）一遇的村落有41個(gè)，5-20年 （含20年）一遇的有21個(gè)，20-100年（含100年）一遇的有30個(gè)。

表4 靈川縣防洪能力情況統(tǒng)計(jì)表

5.2 建議

靈川縣受洪水威脅地區(qū)較分散，危險(xiǎn)區(qū)分布全縣各地，影響范圍極廣，損失也非常嚴(yán)重，其中主要集中在西北方向的兩水苗族鄉(xiāng)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，靈川縣各危險(xiǎn)區(qū)受山洪災(zāi)害影響也日漸突出，為進(jìn)一步做好山洪災(zāi)害防治工作，完善山洪災(zāi)害防治信息，根據(jù)靈川縣實(shí)際情況，針對(duì)性地提出以下建議[7]：

1）補(bǔ)充完善山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警站網(wǎng)。靈川縣現(xiàn)有自動(dòng)監(jiān)測(cè)雨量站74個(gè)，簡(jiǎn)易監(jiān)測(cè)雨量站398個(gè)，簡(jiǎn)易水位站230個(gè)，無(wú)線預(yù)警廣播站281個(gè)，各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的布設(shè)位置應(yīng)與防治區(qū)位置相吻合，在重點(diǎn)防治區(qū)應(yīng)適當(dāng)增加密度，以更好地監(jiān)測(cè)水雨情等相關(guān)情況。經(jīng)綜合分析，建議對(duì)全縣4個(gè)小流域增設(shè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，布設(shè)位置分別位于南邊村、五千橋村、桐子園村以及活田村。

2）加強(qiáng)涉水工程的治理。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全縣防治區(qū)內(nèi)共有77座橋，其中66座橋梁可能成為嚴(yán)重影響山洪預(yù)警的重要因素，下一步需逐步清除可能對(duì)下游村鎮(zhèn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅的隱患。

3）加強(qiáng)山洪溝的治理。靈川縣未治理山洪溝涉及蓮花村、大圩村、江頭坪、潮田村、蘭田村、大勒村、合群村、南圩村，建議采用“護(hù)岸及堤防工程，截洪溝，排洪渠和分洪道工程，溝道清淤疏浚工程及必要的谷坊、格柵壩、陡坡、跌水、滯洪帶、消力坑等”措施進(jìn)行治理。

6 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)對(duì)靈川縣的山洪災(zāi)害分析評(píng)價(jià)，掌握了96個(gè)沿河村落小流域設(shè)計(jì)暴雨洪水特性、沿河村落現(xiàn)狀防洪能力、危險(xiǎn)區(qū)等級(jí)公布、預(yù)警指標(biāo)等成果，能為靈川縣三級(jí)（縣級(jí)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)、村級(jí)）山洪災(zāi)害預(yù)警、預(yù)案編制、轉(zhuǎn)移、臨時(shí)安置、防災(zāi)意識(shí)普及、群測(cè)群防等工作提供科學(xué)和詳細(xì)的信息支撐。

本次評(píng)價(jià)工作發(fā)現(xiàn)，基礎(chǔ)工作底圖與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（含氣象與水文資料、植被資料、土壤資料等）可以為分析評(píng)價(jià)提供較好的支撐。河道縱橫斷面資料對(duì)分析計(jì)算工作具有很大影響，從斷面地點(diǎn)選擇到斷面測(cè)量范圍存在許多需要改進(jìn)的地方。

今后工作中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)分析評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)與野外作業(yè)環(huán)節(jié)的專業(yè)需求溝通，提升基礎(chǔ)資料的適用性。同時(shí)在山洪災(zāi)害防治區(qū)內(nèi)，開展以建設(shè)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)、強(qiáng)化群測(cè)群防體系、完善防御預(yù)案、宣傳防御知識(shí)、增強(qiáng)全民防災(zāi)避災(zāi)意識(shí)等非工程措施為主的建設(shè)工作，編制科學(xué)合理的山洪災(zāi)害防御預(yù)案，構(gòu)建完善的小流域山洪災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)體系和防御責(zé)任體系，因地制宜地建成快捷準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)、通信、預(yù)報(bào)、預(yù)警設(shè)施，并針對(duì)預(yù)案開展相關(guān)的宣傳、培訓(xùn)和演練工作，加強(qiáng)宣傳教育，提高群眾的防災(zāi)意識(shí)和自救能力，以保障山洪災(zāi)害防治區(qū)內(nèi)群眾安全。