清远市清东围洪水风险图编制概述及关键问题分析

陈 恺

(广东省水利电力勘测设计研究院，广东 广州 510635)

清东围位于广东省清远市清城区，內辖清远市中心城区，人口众多，行政经济地位突出，历史以来频受洪涝灾害影响[1]。为进一步贯彻中央水利工作方针和新时期治水新思路，保障围内群众生命财产安全，本次对不同水情、工情条件下洪涝灾害情况进行计算分析，并对其中关键问题进行重点研究，旨在提供科学、合理、实用的洪水风险信息，为防洪减灾决策提供技术支撑，为实现洪水管理提供依据。

1 基本情况

清东围洪水风险图编制范围为清远市清东围洪泛区，清东围内辖有新市区、1个经济开发试验区、2个城市街道居民委员会、21个农村管理区，围内总集雨面积为117.7km2，总保护面积108.7km2，清东围位置示意如图1所示。

图1 清东围洪泛区位置示意图

2 主要技术手段

开展清东围洪水分析模型的构建、参数率定、验证。采用MIKE软件[2]，收集整理珠江三角洲近期河道地形资料构建珠江三角洲河网区一维水动力数学模型，收集整理清东围1∶10000地形资料和水工建筑资料构建清东围二维数学模型，考虑围内地形线状物较为复杂，网格剖分采用非结构网格[3]。综合考虑溃堤影响，对珠江三角洲一维河网水动力数学模型和清东围二维水动力数学模型进行耦合求解[4]。

3 关键问题分析

3.1 洪源量级和遭遇的确定

(1)洪源量级分析

根据清东围所处的地理位置，洪水来源主要包括三类：一是珠江流域的北江洪水，二是北江一级支流大燕河洪水，三是围内的暴雨内涝。其中大燕河自身集雨面积580km2，计算发现其自身区间洪量远小于北江分洪时的洪量[5]，因此本次清东围外江洪水主要考虑以北江干流洪水为主时的工况，不再单独分析大燕河区间洪水对清东围产生的影响。

根据《洪水风险图编制技术细则》，外河洪水应按照遭遇防洪标准和超标准设计洪水时堤防可能发生溃堤的情形进行洪水分析计算；围内降雨应考虑涝水外排河道水位的顶托作用，降雨量级一般取易涝区域排涝标准所对应的频率至20年一遇。参照《清远市江河流域综合规划修编报告》[6]、《清东围干堤达标加固初设报告》[7]以及《清东围支堤达标加固初设报告》[8]，清东围干堤以洪为主按北江50年一遇设计洪水面线进行达标加固；清东围支堤以洪为主按大燕河50年一遇设计洪水面线进行达标加固。综上所述，根据清东围保护区保护对象，确定北江洪水分析量级为50年、100年和200年一遇的洪水，区内暴雨量级选取20、50、100、200年一遇共4个量级。

(2)洪水遭遇分析

北江洪水采用干流石角站(位于项目区内北江下游段)实测流量资料，结合本区间大燕河、滨江和潖江三大支流，考虑大燕河按自身集雨面积比例遭遇区间相应频率洪水；以围内降雨为主时，通过选取1966—2013年清远站24h雨量大于150mm(相当于2年一遇)的实测雨量资料，并选取对应前后3日石角站实测流量分析发现：1982年清远市遭遇特大暴雨，清远站降雨量达到647mm(接近1000年一遇)，遭遇北江干流石角站流量14800m3/s，为超10年一遇洪水。出于安全考虑，本次考虑围内降雨为主时，遭遇1982年北江实测洪水过程。

3.2 溃口设置

溃口位置的选择主要考虑地形地貌、行政区划、历史溃口、险工险段及河势变化、堤防重点防洪段以及其他因素，并结合现场调查、咨询当地水利专家等方式综合设定。

根据收集资料分析以及现场查勘咨询，清东围主要险段有北江清东围干堤大有村险段和大燕河清东围支堤月岗险段，见表1。

表1 清东围堤防主要险段情况

同时根据防护对象重要性、相关防洪设施现状等，在城区鸡乸岗电排站出口、北江干堤七星岗水闸出口以及大堰河支堤三丫海水闸出口(燕湖新城处)等风险点设置溃口，综上本次计算在清东围共设置5个溃口：大有溃口、月岗溃口、燕湖新城溃口、七星岗溃口、鸡乸岗溃口，溃口位置示意图如图2所示。

图2 溃口位置设置示意图

因缺乏相关历史记录资料，而近年来清东围较少发生影响较大的溃堤或缺口事件，因此本次对溃口口门宽度的设定参考《洪水风险图编制技术细则》中的经验公式：

Bb=1.9(log10B)4.8+20

(1)

式中，Bb—溃口宽，m；B—河宽，m。溃口形状按边坡系数为1的梯形考虑。

堤防溃口宽度随时间的变化：

t=0时，B=Bb/2

(2)

0

(3)

t>T时，B=Bb

(4)

式中，t—溃堤后的历时，min；T—溃堤持续时间，min；B—任一时刻的溃口宽，m；Bb—最终溃口宽，m。

溃堤持续时间按下式确定：

T=1.527(Bb-10)

(5)

综上所述，经计算得出5个险段溃口位置的参数成果见表2。

表2 溃口参数计算成果

3.3 计算方案的确定

根据以上洪水来源和溃口设置组合，确定本次19个计算方案(其中以降雨为主时不考虑设置溃口)，见表3。

表3 本次计算方案统计

4 结果和影响分析

4.1 洪水量级影响分析

计算发现，每个溃口不同计算工况中，洪水量级越大，围内受灾情况越严重。同时由于围内地势总体较为平坦，各溃口附近重要区域洪水到达时间均在3t以内。以鸡乸岗溃口为例，不同量级各方案洪灾损失见表4。

表4 各量级洪灾损失统计

4.2 溃口位置影响分析

以200年一遇的洪(涝)量级为例，对清东围不同溃口间进行比较，鸡乸岗险段发生溃口时围内受淹最严重，其次为七星岗、大有、月岗、燕湖新城，暴雨工况受灾损失最小。由于围内地势总体较为平坦，各溃口附近重要区域洪水到达时间均在3h以内。表5为各溃口洪灾损失统计表。

表5 各溃口洪灾损失统计

5 结论与建议

5.1 结论

(1)根据地方实际和历史灾害，计算以遭遇北江洪水和围内降雨时，清东围内鸡乸岗水闸等5处要害位置分别发生溃堤造成的洪水灾害，组合工况共计19个计算方案。

(2)洪水分析计算表明：各计算方案中，以北江200年一遇洪水为主鸡乸岗水闸发生溃堤时，清东围受淹面积达到围内总面积的81%，灾害影响范围最大。

(3)同频率下，北江洪水为主工况造成的灾害损失远大于围内降雨为主工况。

(4)清东围围内大部分区域地势较为平坦，洪水入侵时演进速度快，避险转移难度较大。

5.2 建议

(1)鸡乸岗险段靠近清东围西南部低洼区域，一旦溃堤将迅速淹没该部分区域，同时其靠近清城区中心城区，对清东围的防洪安全构成重大威胁，应着重加强该处险工险段的加固。

(2)建议进一步加大地区防洪投入，排查、修建老旧设施，确保防洪安全。

(3)建议发生灾害时以就地转移方式为主，迁移人员和财物应就近地势较高的山地或高层混凝土结构的楼房。