福建省澇區(qū)排澇模數(shù)分布規(guī)律分析研究

林明財 陳 瓊

(福建省水利規(guī)劃院，福建 福州 350001)

福建省地處東南沿海，臺風(fēng)、暴雨等極端天氣頻發(fā)，是太平洋臺風(fēng)登陸的主要門戶之一，受西北太平洋副熱帶高壓帶南北跳動導(dǎo)致的雨帶移動和武夷山脈抬升的共同影響，暴雨時間較長、強度較大，容易引發(fā)洪澇災(zāi)害，為全國洪澇災(zāi)害易發(fā)區(qū)，根據(jù)暴雨成因，全省可分東部臺風(fēng)暴雨洪澇區(qū)和西部非臺風(fēng)暴雨洪澇區(qū)。

本文在福建省澇區(qū)區(qū)劃及澇區(qū)等級評判方法研究[1]的基礎(chǔ)上，對全省2191個六級澇片進行水文水利計算，得出各澇片不同頻率的排澇模數(shù)，并以18個三級區(qū)為研究對象，結(jié)合福建省內(nèi)各澇區(qū)的排澇模數(shù)及其澇區(qū)屬性，對排澇模數(shù)的分布規(guī)律進行統(tǒng)計分析研究，繪制全省澇區(qū)排澇模數(shù)圖，為福建省治澇研究、規(guī)劃、設(shè)計等提供參考。

1 福建省澇區(qū)分布

福建省一級澇區(qū)2個：珠江三角洲及東南沿海地區(qū)、長江中游平原區(qū)；二級澇區(qū)6個：閩東諸河區(qū)、閩江流域澇區(qū)、平潭綜合實驗區(qū)澇區(qū)、閩南諸河澇區(qū)、韓江和贛江；三級澇區(qū)18個：閩東諸小河澇區(qū)、賽江澇區(qū)、霍童溪蕉城澇區(qū)、敖江及羅源灣澇區(qū)、閩江上游建溪澇區(qū)、閩江上游富屯溪澇區(qū)、閩江上游沙溪澇區(qū)、閩江中下游澇區(qū)、福清澇區(qū)、木蘭溪莆田澇區(qū)、晉江流域泉州澇區(qū)、廈門澇區(qū)、九龍江上游漳平以上澇區(qū)、九龍江中下游漳州澇區(qū)、韓江上游福建段澇區(qū)、梅江福建段澇區(qū)、贛江上游福建段澇區(qū)、平潭綜合實驗區(qū)澇區(qū)[1-2]。三級澇區(qū)分布見圖1。

圖1 福建省三級澇區(qū)分布

根據(jù)地形地貌特點不同，福建省內(nèi)澇區(qū)可分為濱海潮位頂托區(qū)、濱河圩垸區(qū)、山丘坡水區(qū)及平原坡水區(qū)。根據(jù)下墊面類型不同，福建省內(nèi)的澇區(qū)類型可分為城鎮(zhèn)區(qū)、農(nóng)田區(qū)及城鄉(xiāng)混合區(qū)。

2 排澇模數(shù)計算方法及成果

2.1 排澇模數(shù)計算方法

采取推理公式法(包括華東地區(qū)特小流域法)、瞬時單位線法[3]、城市暴雨強度公式法[4]計算設(shè)計澇水流量，排澇模數(shù)通過水量平衡法[5]、排模公式法[6]和平均排除法[7]進行推求。

2.2 計算成果

用上述方法對三級澇區(qū)下共2191個六級子澇區(qū)在不同排澇標準下的排澇模數(shù)進行計算，得到的統(tǒng)計結(jié)果見表1。

表1 三級澇區(qū)排澇模數(shù)統(tǒng)計特征 單位:m3/(s·km2)

3 排澇模數(shù)空間分布規(guī)律

3.1 三級澇區(qū)排澇模數(shù)空間分布

采用基于ArcGIS環(huán)境的數(shù)字制圖方法，以表1的成果作為制圖數(shù)據(jù)，繪制福建省三級澇區(qū)排澇模數(shù)的空間分布圖(見圖2)；以2191個六級子澇區(qū)的排澇模數(shù)繪制不同排澇標準下的排澇模數(shù)分布圖(見圖3～圖5)。

圖2 三級區(qū)劃排澇模數(shù)空間分布

圖3 5年一遇排澇模數(shù)分布

圖4 10年一遇排澇模數(shù)分布

圖5 20年一遇排澇模數(shù)分布

由表1和圖2可以發(fā)現(xiàn)，處于福建省東南部的閩南諸河澇區(qū)(含福清澇區(qū)、木蘭溪莆田澇區(qū)、晉江流域泉州澇區(qū)、廈門澇區(qū)、九龍江上游漳平以上澇區(qū)及九龍江中下游漳州澇區(qū))具有較大的排澇模數(shù)；處于福建省西北部的閩江流域澇區(qū)(含閩江上游建溪澇區(qū)、閩江上游富屯溪澇區(qū)、閩江上游沙溪澇區(qū)及閩江中下游澇區(qū))的排澇模數(shù)較小；處于福建省東北部的閩東諸河澇區(qū)及處于福建省西南部的韓江澇區(qū)，其總體排澇水平在閩南諸河澇區(qū)和閩江流域澇區(qū)之間。

綜合排澇模數(shù)分布圖和地形圖，隨著排澇標準的提高，福建省全省各個澇區(qū)的排澇模數(shù)均有不同程度的提高，5年一遇和10年一遇排澇標準下九龍江中下游漳州澇區(qū)的排澇模數(shù)均為全省最高，20年一遇排澇標準下贛江上游福建段澇區(qū)的排澇模數(shù)為全省最高，東南部的排澇模數(shù)明顯高于西北部，排澇模數(shù)大體上呈現(xiàn)出從南向北遞減的趨勢，與地形地貌分布格局一致。

3.2 不同澇區(qū)類別排澇模數(shù)分布

根據(jù)地形地貌特點不同，福建省澇區(qū)分為濱海潮位頂托區(qū)、濱河圩垸區(qū)、山丘坡水區(qū)及平原坡水區(qū)4種類別。不同排澇標準下不同澇區(qū)類別排澇模數(shù)(中位數(shù))統(tǒng)計情況見表2。

表2 不同排澇標準下不同澇區(qū)類別排澇模數(shù)(中位數(shù))統(tǒng)計情況 單位:m3/(s·km2)

根據(jù)各三級區(qū)內(nèi)山丘坡水區(qū)和濱河圩垸區(qū)20年一遇排澇標準下排澇模數(shù)繪制箱型圖，見圖6、圖7；根據(jù)20年一遇排澇標準下不同澇區(qū)類型的排澇模數(shù)中位數(shù)繪制空間分布圖，見圖8。

圖6 山丘坡水區(qū)20年一遇排澇模數(shù)箱型圖

圖7 濱河圩垸區(qū)20年一遇排澇模數(shù)箱型圖

由圖6、圖7可知，同一類別澇區(qū)在不同三級區(qū)內(nèi)無論是在數(shù)值大小或是離散程度上都有極大不同。因此，排澇模數(shù)大小與澇區(qū)類別之間的關(guān)系并不顯著。由圖8可知，不同類別澇區(qū)的排澇模數(shù)在空間上的聯(lián)系同樣不顯著。綜合以上，說明澇區(qū)類別對地區(qū)(中位數(shù))排澇模數(shù)的影響并不明顯。

圖8 三級區(qū)20年一遇排澇模數(shù)空間分布(澇區(qū)類別)

3.3 不同澇區(qū)下墊面類型的排澇模數(shù)分布

根據(jù)下墊面類型的不同，福建省澇區(qū)可分為城鎮(zhèn)區(qū)、農(nóng)田區(qū)及城鄉(xiāng)混合區(qū)3種類型。各排澇標準下不同下墊面類型六級澇區(qū)排澇模數(shù)的中位數(shù)統(tǒng)計情況見表3。根據(jù)20年一遇排澇標準下不同下墊面類型的排澇模數(shù)中位數(shù)繪制空間分布圖，見圖9。

圖9 三級區(qū)20年一遇排澇模數(shù)空間分布(澇區(qū)類型)

表3 不同排澇標準下不同下墊面類型排澇模數(shù)(中位數(shù))統(tǒng)計情況 單位:m3/(s·km2)

由表3和圖9可知，在3種類型的澇區(qū)之中，城鎮(zhèn)區(qū)的排澇模數(shù)在極大部分的三級區(qū)內(nèi)均為最大項，而農(nóng)田區(qū)的排澇模數(shù)在多數(shù)三級區(qū)內(nèi)為最小項，城鄉(xiāng)混合區(qū)排澇模數(shù)介于二者之間。且隨著排澇標準的提高，城鎮(zhèn)區(qū)的排澇模數(shù)增長幅度最大，其次是城鄉(xiāng)混合區(qū)，農(nóng)田區(qū)又次之。但同一澇區(qū)類型的排澇模數(shù)在不同三級區(qū)內(nèi)依舊存在不小的差別。

4 結(jié) 語

綜上分析，福建省澇區(qū)排澇模數(shù)分布與地形地貌分布格局一致，同一排澇標準下澇區(qū)類型和下墊面類型對排澇模數(shù)均有所影響。通過對全省澇區(qū)排澇模數(shù)分布規(guī)律進行研究，可為福建省治澇研究、規(guī)劃、設(shè)計等提供參考，對福建省水安全和有效降低洪澇災(zāi)害損失有重要意義。但由于洪澇災(zāi)害致災(zāi)機理復(fù)雜，排澇模數(shù)的影響因子多，特別是福建省水文氣象情勢復(fù)雜、地形地貌復(fù)雜，排澇模數(shù)分布規(guī)律仍需進一步深入研究，建議采用不同方法進行對比分析研究。