江山港流域“20190607”強(qiáng)暴雨水庫(kù)減災(zāi)效益分析

劉善海，占成悅

（衢州市水文與水旱災(zāi)害防御中心，浙江 衢州 324000）

1 流域概況

1.1 流域基本情況

江山港是錢塘江上游衢江右岸的第一條支流，發(fā)源于浙、閩交界的蘇州嶺，流經(jīng)雙溪口、峽口、雙港等鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道，至衢州雙港口匯入衢江。干流全長(zhǎng)134 km，其中江山市境內(nèi)105 km，衢江區(qū)和柯城區(qū)境內(nèi)29 km。流域面積1 946.30 km2，其中江山市境內(nèi)1 698.6 km2，衢江區(qū)和柯城區(qū)境內(nèi)215.00 km2，江西省境內(nèi)32.70 km2。

1.2 洪水特性

流域內(nèi)降雨量時(shí)空分布不均勻，年內(nèi)變化較大，降水主要由鋒面氣旋、臺(tái)風(fēng)和熱帶風(fēng)暴影響所致。江山港流域的洪水一般發(fā)生在4—9 月，其中4—7 月初的洪水由峰面氣旋和高空切變線低渦所造成。在每年6 月中下旬—7 月上旬，受靜止鋒影響，造成連綿陰雨天氣，并伴有暴雨，俗稱“梅雨”，極易造成流域性洪澇災(zāi)害。據(jù)實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)分析，本流域大洪水的主要成因?yàn)槊酚?，臺(tái)風(fēng)和熱帶風(fēng)暴引發(fā)的暴雨洪水次數(shù)較少。

1.3 流域控制性水利樞紐工程

江山港流域有白水坑、峽口和碗窯3 座大中型水庫(kù)。白水坑水庫(kù)控制集水面積330.0 km2，總庫(kù)容24 809 萬(wàn)m3，防洪庫(kù)容5 439 萬(wàn)m3，是一座以防洪為主，結(jié)合灌溉和發(fā)電的大（2）型水庫(kù)，于2003 年建成蓄水。峽口水庫(kù)位于江山港干流上游，控制集水面積399.3 km2，總庫(kù)容6 198 萬(wàn)m3，防洪庫(kù)容1 518 萬(wàn)m3，是一座以灌溉、防洪為主，結(jié)合發(fā)電、供水及養(yǎng)殖等綜合利用的中型水庫(kù)。碗窯水庫(kù)控制集水面積212.5 km2，總庫(kù)容22 280 萬(wàn)m3，防洪庫(kù)容942 萬(wàn)m3，是一座以灌溉為主，結(jié)合供水、防洪和發(fā)電的大（2）型水庫(kù)。

2 暴雨分析

流域大洪水均為梅雨形成，為單成因型洪水，所以按年最大雨量統(tǒng)計(jì)。分別統(tǒng)計(jì)雙溪口站、大平頭站、白水坑站、保安站、嶺頭站、壇石站、長(zhǎng)臺(tái)站、塘源口站、峽口站、雙塔底站等各雨量站實(shí)測(cè)年最大12 h、24 h 暴雨量，采用泰森多邊形法（各站相應(yīng)權(quán)重）計(jì)算年最大12 h、24 h 流域面暴雨。采用P-Ⅲ型曲線擬合適線，江山港面雨量成果見表1。

表1 江山港設(shè)計(jì)面雨量成果表

經(jīng)分析統(tǒng)計(jì)，6 月6 日至7 日，流域最大12 h、24 h 面雨量分別為170.7 mm、198.3 mm。

江山港“20190607”暴雨最大12 h 面雨量超過300 a 一遇（160.8 mm），最大24 h 面雨量超過100 a 一遇（192.1 mm）。

圖1 江山港最大24 h 面雨量頻率曲線圖

3 洪水分析

3.1 江山水文站天然狀態(tài)下設(shè)計(jì)洪水

《江山港流域綜合治理規(guī)劃》[1]中考慮歷史洪水及調(diào)查洪水，并對(duì)相關(guān)年份的洪峰流量進(jìn)行還原，經(jīng)排頻適線計(jì)算得到雙塔底站天然狀態(tài)下的設(shè)計(jì)洪水成果（見表2）。

表2 雙塔底站設(shè)計(jì)洪水成果表（年最大）

采用水文比擬法（面積指數(shù)取0.60）計(jì)算得到江山水文站天然狀態(tài)下的洪水成果，見表3。

表3 江山站設(shè)計(jì)洪水成果表（天然）

3.2 江山港“20190607”洪水分析

3.2.1 江山水文站實(shí)測(cè)洪水過程

江山港江山水文站斷面的實(shí)測(cè)洪水過程見圖2[2]。

圖2 “20190607”洪水江山水文站實(shí)測(cè)洪水過程圖

從圖2 可看出：江山水文站“20190607”洪水洪峰水位為95.18 m，洪峰流量為2 430 m3/s（出現(xiàn)在6 月7 日04：00），相當(dāng)于10 a 一遇洪水（洪峰流量2 350 m3/s）。

3.2.2 白水坑水庫(kù)洪水過程

6 月6 日14：00—9 日14：00 白水坑水庫(kù)共攔蓄洪量4 370 萬(wàn)m3，最大入庫(kù)流量1 444 m3/s，最大出庫(kù)流量47 m3/s，削峰率達(dá)96.7%。白水坑水庫(kù)實(shí)測(cè)入庫(kù)流量過程及出庫(kù)流量過程見圖3。

圖3 “20190607”白水坑水庫(kù)實(shí)測(cè)洪水過程圖

3.2.3 峽口水庫(kù)洪水過程

6 月6 日14：00—9 日14：00，峽口水庫(kù)攔蓄洪量720 萬(wàn)m3，最大入庫(kù)流量340 m3/s，最大出庫(kù)流量89 m3/s，削峰率75%。峽口水庫(kù)實(shí)測(cè)入庫(kù)流量過程及出庫(kù)流量過程見圖4。

圖4 “20190607”峽口水庫(kù)實(shí)測(cè)洪水過程圖

3.2.4 碗窯水庫(kù)洪水過程

6 月6 日14：00—9 日14：00 白水坑水庫(kù)共攔蓄洪量3 580 萬(wàn)m3，最大入庫(kù)流量958 m3/s，最大出庫(kù)流量20 m3/s，削峰率達(dá)97.9%。碗窯水庫(kù)實(shí)測(cè)入庫(kù)流量過程及出庫(kù)流量過程見圖5。

圖5 “20190607”碗窯水庫(kù)實(shí)測(cè)洪水過程圖

3.2.5 天然狀態(tài)下江山水文站斷面洪水

天然狀態(tài)下，水庫(kù)壩址洪水通過洪水演進(jìn)至控制斷面，本次以白水坑水庫(kù)、碗窯水庫(kù)、峽口水庫(kù)壩址洪水演進(jìn)至江山水文站，與區(qū)間洪水疊加即為天然狀態(tài)下的江山水文站斷面洪水。

根據(jù)歷史實(shí)測(cè)洪水資料，洪峰從白水坑至江山水文站的傳播時(shí)間為7.0 h，洪峰從碗窯水庫(kù)至江山水文站的傳播時(shí)間為1.0 h，洪峰從峽口水庫(kù)至江山水文站的傳播時(shí)間為4.5 h。

首先根據(jù)峽口水庫(kù)、碗窯水庫(kù)下泄流量與江山水文站實(shí)測(cè)流量計(jì)算出峽口水庫(kù)，碗窯水庫(kù)至江山水文站區(qū)間的洪水過程。依據(jù)白水坑水庫(kù)下泄流量與峽口水庫(kù)入庫(kù)流量計(jì)算白水坑水庫(kù)—峽口水庫(kù)區(qū)間的洪水過程。然后將白水坑水庫(kù)、峽口水庫(kù)、碗窯水庫(kù)入庫(kù)洪水演算至水文站斷面，與水庫(kù)—水文站區(qū)間洪水疊加即為天然狀態(tài)下江山水文站處洪水。

還原后的江山水文站斷面天然狀態(tài)下洪水過程見表4。

表4 天然狀態(tài)下江山水文站洪水過程線表 m3/s

經(jīng)過分析計(jì)算，天然狀況下江山水文站斷面洪峰流量為4 252 m3/s，超過江山水文站100 a 一遇洪峰流量（3 800 m3/s）。

4 減災(zāi)效益分析

4.1 分析方法

運(yùn)用江山港洪水風(fēng)險(xiǎn)圖成果可以估算江山港流域遭遇天然狀況下洪水（100 a 一遇）的災(zāi)害損失，以及水庫(kù)調(diào)節(jié)后洪水（10 a 一遇）的災(zāi)害損失，兩者差值即為水庫(kù)的減災(zāi)效益。

4.2 災(zāi)害損失估算

洪水災(zāi)害損失根據(jù)淹沒范圍的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的完備程度來(lái)確定若干統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，指標(biāo)選擇淹沒面積、受影響人口總數(shù)、經(jīng)濟(jì)損失等。各類指標(biāo)具體統(tǒng)計(jì)方法如下：

4.2.1 淹沒面積

淹沒面積通過淹沒水深圖層和圍片圖層疊加計(jì)算得到。將淹沒水深圖層按照水深等級(jí)分級(jí)后與圍片圖層疊加分析，分別統(tǒng)計(jì)各個(gè)水深等級(jí)下的淹沒面積，匯總后得到本場(chǎng)次洪水的總淹沒面積。

4.2.2 受影響人口

人口資料采用統(tǒng)計(jì)年鑒中的常住人口。本項(xiàng)目認(rèn)為每個(gè)圍片的人口，均勻分布在房屋占地面積上，以此將人口數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分布。

將人口數(shù)據(jù)空間離散后，可單獨(dú)形成人口面圖層，與淹沒圖層疊加后可統(tǒng)計(jì)各淹沒水深等級(jí)的受淹人口。

4.2.3 經(jīng)濟(jì)損失

GDP 按人口均勻分布，按照受影響的人口占行政區(qū)總?cè)丝诘谋壤⒕C合考慮淹沒水深等級(jí)，來(lái)計(jì)算經(jīng)濟(jì)損失。人均法可以很好的避免地均法山區(qū)面積、荒地面積的影響，更符合實(shí)際。

各種頻率洪水災(zāi)害損失計(jì)算成果見表5。

表5 各種洪水災(zāi)害損失統(tǒng)計(jì)表

4.3 減災(zāi)效益

江山港流域遭遇天然狀況下洪水（100 a 一遇）的災(zāi)害損失，減去水庫(kù)調(diào)節(jié)后洪水（10 a 一遇）的災(zāi)害損失，得到水庫(kù)的減災(zāi)效益 。本次洪水3 座水庫(kù)共減少淹沒土地24.53 km2，減少受災(zāi)人口3.34 萬(wàn)人，減少直接經(jīng)濟(jì)損失2.36 億元。

5 結(jié)論

江山港流域“20190607”強(qiáng)暴雨，暴雨強(qiáng)度超強(qiáng),最大12 h、24 h 暴雨強(qiáng)度均超過100 a 一遇，還原計(jì)算天然狀況下江山港江山水文站洪水超過100 a 一遇，通過流域內(nèi)白水坑、碗窯和峽口水庫(kù)的綜合調(diào)節(jié)，綜合攔蓄洪量8 670 萬(wàn)m3，江山港江山水文站洪峰削減率42.9%，實(shí)際洪水僅為10 a 一遇，江山港沿程洪水洪峰水位明顯下降，減少土地淹沒24.53 km2，減少受災(zāi)人口3.34 萬(wàn)人，減少直接經(jīng)濟(jì)損失2.36 億元，減災(zāi)效益十分突出。