广东省清远市山洪灾害防御能力分析评价

(广东省水文局 广州水文分局，广东 广州 510150)

近年来，山洪灾害已成为我国自然灾害中造成较大财产损失和人员伤亡的重要灾种。其分布的广泛性、事件的高频性和损失的严重性已严重危害到山区民众的公共安全，已引起水利部和众多学者的广泛关注[1]。水利部于2013年启动了全国山洪灾害防治项目建设，以为我国山区洪涝的防治提供支撑。随后，全国各地也迅速展开了山洪灾害调查分析评价工作[2]。如江西省[3]、云南省[4]、山西省[5]、福建闽江上游[6]、武威市[7]等地，均展开了全面的山洪灾害调查分析评价工作，各研究成果均为当地山洪灾害的防治工作提供了一定的科学依据和支撑。广东省清远市境内山区河流众多，且地势呈西北高东南低，极易发生暴雨性山洪灾害，引发严重损失。因此，本文将针对清远市展开山洪灾害调查分析评价研究，以确定清远市山洪灾害的重点防治区域，为当地政府的决策和管理提供参考。

1 清远市基本情况

清远市是广东省下辖的一个地级市，位于广东省中北部、北江中下游。西北部连山、连州分别与广西、湖南省交界，东北部阳山、英德、佛冈与韶关市接壤，西南部清新与肇庆市为邻，南部清城分别与广州、佛山市相连。清远市地处北纬23°26′56″～25°11′40″、东经111°55′17″～113°55′34″，辖清城区、清新区、佛冈县、阳山县、连山壮族瑶族自治县、连南瑶族自治县、英德市、连州市。全市总面积1.9万km2，约占广东省陆地总面积的10.6%，是广东省陆地面积最大的地级市。至2013年末，清远市户籍总人口409.78万人，全市常住人口379.1万人。

清远市境内河流众多，集雨面积100 km2以上的河流有69条。年平均降水1 628.5～2 202.1 mm，南部相对较多，5月份平均月雨量最大，12月份最小，全市年平均降水日为165～186 d，北部连山最多，南部英德最少。全年雨季分为两段：①4～6月为前汛期，主要是锋面低槽带来的降水，是一年中最主要的降水时段和降水集中期。前汛期雨量占全年雨量的45%～54%。②7～9月为后汛期，主要是热带气旋、热带辐合带引起的降水，为一年中第二个主要降水时段和降水集中期。清远市地势大体呈西北高、东南低。连州东部、阳山东北部的山岭构成广东省地势最高峻的山地，海拔在1 000 m以上。英德、清新、清城区境内的北江河谷地势最低，大多海拔在20 m以下。

广东省清远市山洪灾害调查基准年为2013年。共涉及8个县(市、区)，分别为清城区、清新区、佛冈县、阳山县、连山壮族瑶族自治县、连南瑶族自治县、英德市、连州市，图1为这8个县区的水系图。

图1 研究区域水系

2 山洪灾害调查

根据全国山洪灾害调查评价项目组的技术要求和工作方案[8-9]，在获取包括下垫面条件、降雨特征、人类活动等基础信息的基础上，展开内外业调查。针对一般防治区和重点防治区的资料获取要求不同，分别对应相应标准进行现场调查。在工作底图分析、信息耦合分析和表格数据分析的基础上，对房屋、人口、涉水工程等受威胁对象进行调查、测量、拍照。调查的结果在核实后应用于分析评价工作。广东省清远市山洪灾害调查与评价工作技术路线如图2所示。

图2 广东省清远市山洪灾害调查与评价技术路线

2.1 基础工作

收集已有相关资料，包括以下主要内容。

(1)收集各县(市、区、旗)、乡(镇、街道办事处)、行政村(居民委员会)、自然村(村民小组)的行政区划资料和基本信息(包括人口、总面积、耕地面积和总户数等)，以及企事业单位的基本信息(包括单位名称、单位类别、组织机构代码、企事业单位地址等)。

(2)收集根据国家统计局《城镇住户调查方案》和《农村住户调查方案》制定的居民家庭财产类型和住房类型调查分类标准。

(3)根据国家统计局《县(市)社会经济基本情况统计报表制度》的要求，收集清远市各县(市、区)2013年度县社会经济基本情况统计报表。

(4)收集清远市各县(市、区)的历史山洪灾害资料，包括山洪灾害发生时间及地点、过程降雨量、洪水情况、灾害损失情况，重点是建国以来发生的山洪灾害。

(5)收集清远市各县(市、区)的防治区小流域基础信息及其坡面特性信息，包括土地利用现状图、土壤分布图等。

(6)收集清远市各县(市、区)能共享到山洪灾害防治监测预警平台的自动监测站点信息，山洪灾害防治县级非工程措施建设的无线预警广播站、简易雨量站、简易水位站等基本情况。

(7)收集清远市各县(市、区)有关水库、水电站、水闸、堤防等水利工程基本情况、特性指标等信息。

(8)收集清远市各县(市、区)防治区内影响居民区安全的塘(堰)坝、桥梁、路涵等涉水工程信息。

(9)收集清远市各县(市、区)需工程治理的山洪沟基本情况。

(10)收集清远市各县(市、区)山洪灾害防治已有成果，包括规划报告、实施情况。

2.2 外业调查

外业调查阶段根据现场目测、走访和辅助测量工具获取调查对象信息。外业调查必须紧密结合内业调查的成果，对内业调查阶段确定的调查对象补充完善各类信息；对内业调查阶段遗漏或填错的对象或信息进行更正。外业调查的主要工作有在工作底图上标注调查对象位置和范围，填写调查对象信息表并拍照片。

外业调查的内容主要包括：防治区基本情况调查、危险区调查(包括转移路线和临时安置点)、小流域基础信息核查、需工程治理的山洪沟基本情况调查、涉水工程调查、重点防治区现场详查、一般防治区的调查、沿河村落河道断面测量及居民住房房基高程测量、历史山洪灾害调查。

3 分析评价

清远市山洪灾害分析设计洪水选用综合单位线和推理公式法，预警雨量指标计算选用水文模型法。在小流域暴雨洪水分析计算的基础上，针对山洪灾害重点防治区沿河村落、集镇、城镇等防灾对象，开展现状防洪能力评价、危险区等级划分以及绘制危险区等级图等工作，获得防灾对象现状防洪能力、各级危险区人口及房屋分布以及预警指标等重要信息，为清远市山洪灾害防治提供更为深入和详细的信息支撑。

山洪灾害分析评价涉及水位流量关系计算、设计暴雨计算、设计洪水防洪能力评价等环节。

3.1 水位流量关系计算

由于防治区所在断面需要根据调查评价临时设立，而在附近有水文流量监测站点的非常少，因此无法按照水文一般定线方法来确定水位流量关系。根据技术要求及防治区所在河段的断面比降及糙率，采用曼宁公式计算各级水位的过流流量，确定水位流量关系曲线，作为水位流量转换的依据。

3.2 设计暴雨计算

3.2.1 设计暴雨量计算

设计暴雨量计算涉及到不同时段、不同频率暴雨变差系数CV、偏态系数CS与变差系数CV比值(CS/CV)、点面折减系数、时段雨量折减系数n2、n3的确定。基于《查算手册》，得到清远市不同时段与不同频率暴雨变差系数CV、偏态系数CS与变差系数CV比值(CS/CV)，在此基础上查找相关图文获得有关参数。

除此之外，根据所在流域位置确定计算分区，并根据所在分区，确定设计雨型、点面换算关系图、产流分区、综合单位线滞时查算分区以及无因次单位线。

3.2.2 暴雨时程分配

设计暴雨时程分配是将计算得到的设计暴雨量按照一定的规则分配到等距的计算时段上，反映该地区一般暴雨的雨情特征，也作为设计洪水的雨量过程输入。结合设计洪水的推理公式法、综合单位线法等计算方法(其中综合单位线法的计算时段需要根据面积确定)，同时考虑在修正系数较低时需要调整计算时段，因此，不能采用固定的时间作为分配时段。

3.3 设计洪水计算

广东省山洪灾害分析评价设计洪水计算主要应用了推理公式法、综合单位线法和广东省洪峰流量经验公式法，由于方法的原理、假定条件的不同，各方法均有其适用条件。其中，推理公式法一般用于集水面积较小流域，范围10～50 km2，在协调中一般以推理公式为主；综合单位线法一般用于集水面积较大的流域，范围在100 km2以上的流域，成果协调一般以综合单位线法成果为主；流域面积为50～100 km2，则根据流域形态、地貌特征及汇流时间等参数综合分析后进行协调；集水面积在10 km2以下的小流域，则采用广东省洪峰流量经验公式计算成果。

3.4 防洪现状评价

在前面设计洪水计算分析的基础上，获得了防灾对象控制断面处的水位流量关系曲线以及水位人口高程曲线等关键信息，进而开展沿河村落防洪现状评价，即：①防灾对象的现状防洪能力评价；②防灾对象危险区等级划分。

针对沿河村落的现状防洪能力，主要分析了防灾对象成灾水位对应洪峰流量的频率，并根据需要辅助分析了沿河道路、桥涵、沿河房屋地基等特征水位对应洪峰流量的频率，统计确定了成灾水位(其他特征水位)、各频率设计洪水位下的累计人口和房屋数，综合评价现状防洪能力。

在进行沿河村落的危险区等级划分时，主要根据洪水发生频率这一关键信息，并参照防治对象及其控制断面水位流量关系类型等信息，将分析计算获得的危险区划分为极高危险、高危险、危险3个等级，并统计相应范围内的人口和房屋分布信息，分析、校核或修正转移路线和临时安置地点的信息。

4 实例研究

下面对广东省清远市清新区禾云镇坝仔村兴江洛李村防治区洪灾防治现状进行了介绍。

该防治区有历史洪水记录，但是没有足够的洪痕点来建立历史洪水水面线。分别计算实测水面线以及河道中泓线比降，得到比降值0.004 787，0.010 832，综合分析后采用实测水面比降作为计算采用的比降。

根据以上资料，采用曼宁公式分析和计算了典型防治区的水位流量关系，得到图3。

图3 禾云镇坝仔村兴江洛李村水位流量关系

为求得研究区的设计暴雨及设计洪水，选用综合单位线法。由于研究区位于计算分区的Ⅵ北江中下游区，设计暴雨计算采用北江中下游设计雨型与暴雨低区点面换算关系。综合单位线滞时采用大陆高区关系线(A线)，无因次单位线选用Ⅱ号线。清新区禾云镇坝仔村兴江洛李村暴雨时程分配见表1。

表1 暴雨时程分配(流域代码：WHB01004ABV00000-01，时段长：1 h)

根据推理公式法和综合单位线法得到清新区禾云镇坝仔村兴江洛李村实际设计洪水推算成果(见表2)。

表3给出了清新区禾云镇坝仔村兴江洛李村评价对象的成灾水位、成灾流量以及频率对应情况，根据相应的水位-流量关系确定出各防灾对象对应的现状防洪能力。

表2 设计洪水推算成果

表3 成灾水位、成灾流量及现状防洪能力

基于现场调查成果中关于沿河村落、集镇和城镇人口-高程分布关系，测量断面的实际空间情况，以及设计洪水计算成果，分别统计确定各频率洪水淹没高程下累计人口，得到沿高程人口分布数据。以清新区禾云镇坝仔村兴江洛李村为例，给出各频率洪水淹没高程下累计人口分布数据，见表4。

表4 沿高程人口房屋统计数据

5 结果分析

清远市山洪灾害外业调查[10]共涉及69个镇(居委会、林场)、313个行政村、1 482个自然村以及85个重要集镇。其中，自然村详查1 482个，入户详查居民户28 948户，调查历史山洪灾害80起，危险区1 824个，企事业单位126个，塘堰坝114座，桥梁648座，路涵17座，历史洪痕点1 331个，沟道纵断面1 537个，沟道横断面4 522个。

根据调查测量成果开展全面分析评价[11]，共计完成清远市分布于8个县66个乡镇、313个行政村的1 441个沿河村落、84个重要集镇，共计1 525个评价对象的防洪能力评估，评价涉及沿河村落及重点集镇总人口201 832人，评价户数36 544户；通过评价统计相关各级危险区人口146 985人，评价户数26 661户，其中极高危险区人口46 557人，户数8 717户；高危险区人口64 272人，户数11 350户；危险区人口36 156人，户数6 594户。

清远市8市县汇流时间统计见图4，图5为设计洪水洪峰模数，图6为山洪灾害评价对象防洪能力。

图4 清远市8市县汇流时间统计

图5 清远市8市县设计洪水洪峰模数(P=1%)

图6 清远市8市县山洪灾害评价对象防洪能力统计

由图4可以看出，从行政分区来看，清远市各防灾对象主要分布在英德市、清新区和佛冈县；从流域水系分区来看，清远市各防灾对象主要分布在连江上游的七拱水、黄坌水，中游的黄洞水和波罗河，滨江上游的雷坑水和大岩水，中游的石坎河和坝仔水，滃江上游的烟岭河，潖江上游的龙南河和龙西水。大多数防灾对象的汇流时间都小于6 h，尤其是佛冈县、英德市、阳山县和清新区，这4个县防灾对象分布数量多，易损性大，且河流坡降较陡，导致区域内洪水历时短、涨幅大，洪峰高、水量集中，应该列为山洪灾害重点防治区域。

由图5可以看出，洪峰模数基本按照从上游到下游逐渐减少的规律分布，部分洪峰模数大于15 m3/(s·km2)的防灾对象主要分布在一些高海拔、大比降及集水面积小(小于10 km2)的山区性小河流。佛冈县、清新区以及英德市北部等区域洪峰模数更是超过了20 m3/(s·km2)，这些山区性小河流的洪水具有陡涨陡落的突发性特点，再加上山区民众喜欢傍水而居的特点，更显著增大了山洪灾害损失的代价和灾害防御的难度，需要引起重点关注。

由图6可以看出，大部分评价对象的防洪能力均可达到5～20 a一遇，但仍有相当一部分评价对象的防洪能力小于5 a一遇，这部分村落集中位于连州市北部、阳山县南部、英德市北部及东北部、清新区西部及北部、佛冈县等地。

从统计结果来看，清远市山洪灾害评价对象防洪能力重现期偏低，其原因如下：受地形及房屋位置影响，成灾水位较低，实际防洪能力偏低；在调查阶段，部分河段正在修建河堤，修建后将提高其防洪能力，但是无法在此次调查中体现出来；受上游水库调节影响，实际防洪能力高于设计防洪能力。

6 结 论

(1)经过全面调查分析评价，完成清远市分布于8个县共计1 525个评价对象的防洪能力评估工作，评价涉及总人口201 832人，评价户数36 544户。统计得到相关各级危险区人口146 985人，户数26 661户，其中极高危险区人口46 557人，户数8 717户；高危险区人口64 272人，户数11 350户；危险区人口36 156人，户数6 594户。

(2)位于佛冈县、英德市、阳山县和清新区等地的评价对象汇流时间大部分小于3 h，位于佛冈县、清新区以及英德市北部等地的评价对象洪峰模数大多超过20 m3/(s·km2)，位于连州市北部、阳山县南部、英德市北部及东北部、清新区西部及北部、佛冈县等地的评价对象防洪能力均小于5 a一遇，这3个区域的山洪灾害防治工作应该得到重点关注。

(3)总体而言，清远市山区性河流由于汇水面积和河道调蓄能力有限，而河流坡降较陡，且来洪一般历时短、涨幅大，洪峰高、水量集中，导致该地区山洪灾害具有突发性、毁灭性、危害性等特征。所以，全面提高清远市山洪灾害防御能力和洪水风险管理能力，实现山洪灾害综合防治、建立完善洪水风险管理制度刻不容缓。