休宁县城区洪水影响调查评价与预警阈值分析

李立州

(黄山水文水资源局，安徽 黄山 245000)

1 背 景

休宁县位于安徽省最南端，与浙、赣两省交界，全县总面积2151km2，辖9镇12乡、190个行政村，总人口27.4万。休宁县城(海阳镇)位于县境东北部，休屯盆地西端。城区地面高程范围为140～170m，其中心为山丘高地，东、北两面较高，西、南两面最低。横江、夹溪河在县城西部交汇，县城具有南临横江、西濒夹溪河、外围四周群山环抱的山间河谷盆地特点。横江主河道全长69.8km，流域面积997km2，其中休宁城区以上流域面积869km2，横江主要支流情况见表1。横江流经休宁城区，经万安、梅林、新潭至屯溪与率水交汇注入新安江[1]。

表1 横江主要支流

历史上，休宁县曾多次遭受暴雨洪水的袭击，给居民生产生活造成很大影响。结合实地调查及万安坝水文站实测资料统计，近百年来休宁县发生的大洪水有1898年、1959年、1969年、1996年洪水，其中“1996·6·30”洪水为实测。洪水从大到小的排序为1898年、1969年、1996年、1959年，洪涝灾害统计情况见表2。2013年以来，休宁县政府投入资金对横江城区段进行了河道综合治理，左岸建了滨江道及生态护堤，提高了城区防洪标准，城区现有防洪标准基本达到20年一遇。但由于城区内流入横江的部分支流地势较低，支流两岸低洼处建有不少民房，其防洪标准大多在20年一遇以下，休宁城区下游重镇万安镇防洪标准低于20年一遇。休宁城区至今未确定警戒水位，洪水来临时凭经验处置。为更好地为休宁城区及下游防洪做好服务，减轻洪水灾害带来的损失，2019年黄山水文局组织力量对休宁县城区及万安镇进行山洪影响调查及预

表2 休宁县历史洪涝灾害统计

警阈值评价分析，其成果可为防汛决策提供信息支撑。

2020年进入主汛期以来，受连续多轮强降雨影响，长江中下游干流附近及两湖水系等水位持续暴涨，防汛形势异常严峻，山洪灾害防治也显得格外重要。进行山洪影响调查和预警阈值分析，可以明确受评价对象的现状防洪能力，并针对可能的山洪灾害提前作出预警，避免人员伤亡，减少财产损失。

1.1 水文气象特征

休宁县地处中纬度地带，属北亚热带湿润季风气候，气候温和，四季分明，热量丰富，雨量充沛，无霜期长，冷热季节交替明显。全年多为东北偏东风，冬季多东北风，夏季为西南风。一般6月中旬进入梅雨季，7月上旬出梅，历时20多天，多年平均梅雨量364.5mm，年平均气温16.2℃，最高气温41.3℃,最低气温-7.0℃，年平均降雨量1695.0mm，年平均无霜期231天，年平均日照时数为1931h。

休宁横江洪水主要由降水形成，洪水的季节特点、时空变化与流域降雨特点一致。每年3—5月有洪水发生，但一般峰量不大，6—7月的梅雨季节是该流域的主要洪水季节。由于降水总量大、暴雨强度大、流域坡度大、河流比降大，使流域洪水具有四大、两快、一短的特征，即洪水的流速大、冲刷力大、含沙量大和破坏力大，洪水过程涨得快、落得快，洪水过程历时短。涨水历时短的几小时，长的十几小时，洪水总历时3天左右。

1.2 主要水工建筑物

万安坝位于横江休宁县城段(东经118°11′42″，北纬29°46′41″)，由固定坝、翻板坝和放空闸组成。固定坝坝顶高程139.0m，该坝为水力自控带液压辅助同步双驱翻板闸门，大坝总长206.0m，共布置29扇闸门，每扇高2.5m、宽6.0m，最高蓄水位为141.5m。放空闸1孔，单孔净宽8.0m，布置1扇高5.5m、宽8.0m的液压启闭弧形门。总库容为240.5万m3，其中兴利库容为125.0万m3。因万安坝为休宁县横江公园景观工程的配套项目，正常情况下万安坝蓄水位保持在正常蓄水位141.5m，只有在汛期需要行洪时才将29扇闸门开启。

1.3 重要建筑物

万安古镇坐落于休宁县城东侧，紧靠横江，北依慈张公路和皖赣铁路，交通便利。古镇建于隋朝末年，曾为古徽州重要的水运码头之一，现为万安镇人民政府驻地。古镇中心的万安老街有人民教育家陶行知先生童年启蒙馆。古镇东侧有建于明嘉靖初年的古城岩(即万安山)，为安徽省重点文物保护单位，内有“古城塔”“汪王故宫”“朱元璋避难洞”和金声“炼心石”等遗址，其中古城塔为县级重点文物保护单位。

2 调查布局

本次调查居民宅基高程以小型飞机航测方式获取，覆盖了中心城区全境，后台依据航拍成果提取每一个建筑物的房屋基础高程，同时对企事业单位、学校、医院进行实地校验，河流纵断面通过实测横江获得。由于休宁县在近年来对横江河道进行了综合治理和滨江道建设，过去沿横江所建的老建筑拆除较多，历史洪水遗留痕迹少，调查取证困难。滨江道建设以来，基本未发生超防洪规划标准的洪水，沿河新建建筑物上留下洪痕极少。本次重点调查了“2017·6·4”洪水和“2019·6·21”洪水。“2017·6·4”洪水采集到洪痕1处；“2019·6·21”洪水未漫过护堤，万安坝以上区域没有采集到洪痕，但有休宁(上)水位站实测水位，另在休宁站下游的万安古镇调查到的几处洪痕。同时考虑城市防洪工程实际，测量了沿河堤防轨迹，测量成果见图1，主要建筑物高程为147.339～166.298m。

图1 高程测量影像

3 防洪影响评价

3.1 计算代表断面及水位-流量关系

1987年原徽州地区水文分站在休宁城区万安坝上游设立万安坝水文站，观测至2004年撤销，收集有13年的水文资料。但由于历史的变迁，万安水文站原有的水位-流量关系已与现状河道行洪条件不符，故不予直接采用。2016年1月，黄山水文局在万安坝下游设立防汛专用站——休宁水文站，站址在休宁县城与万安镇交界处(东经118°12′14″，北纬29°47′23″)，集水面积869km2，休宁水文站以上流域水系见图2。该站测验河段上下游2.3km范围基本顺直，断面主槽河床质为卵石和岩石，断面冲淤变化小，水草生长影响小。主槽宽约120m，右岸为自然斜坡，左岸为浆砌块石防洪护岸。基本断面下游300m处有浅滩，对低水起一定控制作用，下游约400m处有弯道，对中高水起控制作用，水位-流量关系比较单一，故选择休宁水文站为计算代表断面。该站2019年测验河段平面分布见图3，实测水位-流量关系见图4。

图2 休宁水文站以上流域水系

图3 休宁站测验河段平面分布

图4 休宁站水位-流量关系

3.2 水面线

横江休宁段经过河道综合治理后未发生过漫堤洪水，未能在建筑物上调查到现状河道条件下的洪痕，但在万安坝上、下游分别设立的休宁(上)水位站、休宁水文站，有近几年现状河道条件下的自动监测水位资料，记录有洪水期间的完整水位变化过程，可作为推算城区水面线的依据，休宁水文站和休宁(上)水位站2019年6月1日至8月1日水位过程线见图5。由图5可知，平水期休宁主城区水位主要受万安坝控制，正常蓄水位为141.50m，与此对应的休宁(上)水位为141.75m左右。大水期间，万安坝翻板闸门全部开启后，休宁(上)水位与休宁水文站水位落差约为4.60～5.20m，平均4.80m。另据原万安坝水文站、休宁水文站人工观测资料分析推算，休宁城区万安坝以上段水面比降约为0.6‰，万安坝下游段约为0.9‰。洪水期间休宁城区水面线可以依据休宁水文站、休宁(上)水位站及人工观测水面比降推算。

图5 休宁水文站与休宁(上)水位站过程线

3.3 成灾水位、警戒水位

基于房屋基础高程、沿河洪痕投影结果，综合考量典型洪水“2019·6·21”水面线、河道纵断面、河道护岸等因素，依照短板效应原则确定成灾水面线。计算代表断面选择休宁水文站，并以休宁水文站代表断面确定成灾水位。

3.3.1 薄弱点考证

根据实地考察，休宁县中心城区横江左岸为石砌防洪墙，防洪墙内为道路及居民住房等，右岸基本为山体、树林等，两岸农业耕地极少，产量低，故防洪薄弱点不考虑农业耕地，只对居民住房高程进行分析。

成灾水面线可以直接依据房屋基础高程与洪痕双投影结果，找出地势较低会被先淹没的点再根据洪水水面线确定，指定代表断面上成灾水面线的值即为成灾水位。

休宁县中心城区横江左岸大部分河段建设了防洪堤，右岸基本为山体,防洪标准相对较高。结合休宁县中心城区沿岸堤防实际调查情况，休宁水文站下游的万安古镇防洪标准较低，防洪薄弱点在防洪墙终点(起点距约8000m处)及下游部分地区。详细多要素对照图见图6。

图6 休宁中心城区多要素综合对照

根据实地调查获知，在休宁水文站下游480m处的古老护堤高程较低，但这里居民住户房屋基础高程普遍高于老护堤，此处非防洪薄弱处。其下游河道交汇处为万安古镇，沿河河堤、古街、住户地势较低，为防洪薄弱点，见图7，据此河堤高程、住户房屋高程推算确定警戒水位、成灾水位。

图7 休宁城区堤防薄弱点

经调查，“2017·6·4”洪水漫过护堤，但未淹至居民房屋。根据休宁水文站水位与实测洪痕点，绘制“2017·6·4”洪水水面线、休宁水文站下游左岸护堤示意图，见图8。图中起点距0～480m为新建护堤，起点距480m以下为万安镇老街古河堤。

图8 “2017·6·14”洪水水面线、河堤示意图

3.3.2 特征水位确定

洪水位到薄弱处堤顶(高程139.00m)开始预警，洪水位到居民房基(高程139.90m)即成灾。根据薄弱处的预警水位、成灾水位，结合“2017·6·4”洪水水面线，推算确定休宁水文站成灾水位为140.50m、警戒水位为139.60m。

休宁水文站2019年实测最高洪水位为139.47m，经调查，本场洪水休宁城区低洼处不仅未受淹没，且路面比洪水位高出约十几厘米，低洼处房屋基础一般又高出路面几十厘米，说明警戒水位确定为139.60m、成灾水位为140.50m比较合理。

3.4 设计暴雨、设计洪水

3.4.1 设计暴雨

休宁县城以上流域面积较大，设计暴雨计算选取岩前、儒村、兰田3个长系列雨量站作为代表站进行。分别对其最大1h、最大3h、最大6h、最大12h和最大24h降雨量进行频率计算，P=10%和P=5%的计算结果见表3。

表3 设计暴雨计算成果 单位：mm

由表3可知，3个雨量站中各时段同频率雨量儒村较大，岩前较小，但相对误差很小，因此取3个雨量站平均值作为区域计算成果。10年一遇预警雨量分别为：最大1h降雨量为55.9mm，最大3h降雨量为89.7mm，最大6h降雨量为124.6mm，最大12h降雨量为157.3mm，最大24h降雨量为198.4mm；20年一遇预警雨量分别为：最大1h降雨量为62.3mm，最大3h降雨量为99.1mm，最大6h降雨量为138.8mm，最大12h降雨量为174.9mm，最大24h降雨量为221.3mm。

3.4.2 设计洪水

休宁水文站是新建站点，资料系列短，但在其上游万安坝处曾设有万安坝水文站，收集有13年的水文资料。《休宁县横江海阳段水环境综合治理工程初设文本》依据实测资料、调查洪水、水文比拟等多种方法进行分析推算，成果见表4。万安坝水文站与休宁水文站之间没有区间入流，流域面积相同，本报告中的休宁水文站设计洪水直接采用其成果。

表4 休宁海阳段设计洪水成果

4 风险评价

4.1 预警、成灾重现期

由成灾水位140.5m、警戒水位139.6m，通过查休宁站水位-流量关系线的方法，得到相应的成灾流量、预警流量分别为2770m3/s、2100m3/s,相应洪水重现期分别为20年、10年。

4.2 成灾水位合理性分析

根据休宁站成灾水位、休宁(上)与休宁水文站水位差，推算休宁(上)相应成灾水位约为145.3m，再由万安坝上游段水面比降推算相应的万安坝水文站成灾水位约为143.8m,与《休宁县横江海阳段水环境综合治理工程初设文本》中万安坝水文站20年一遇设计洪水位计算成果相一致，成灾水位确定合理。

4.3 预警雨量阈值

根据预警流量重现期10年，用3个代表站同频率设计暴雨平均值作为预警雨量[2]，得各时段预警雨量阈值分别为：1h雨量达到55.9mm时、3h雨量达到89.7mm时、6h雨量达到124.6mm时、12h雨量达到157.3mm时或24h雨量达到198.4mm时。根据预警流量反演临界雨量为：1h雨量为57.2mm、3h雨量为95.5mm、6h雨量为121.9mm、12h雨量为162.9mm、24h雨量为213.0mm。两个方法推算成果一致可靠，均可采用。

根据多年降雨量资料统计，岩前、儒村、兰田雨量站最大1h降雨量、最大3h、最大6h、最大12h和最大24h降雨量全部出现在4—9月之间，且6—7月之间占绝大多数，此时间段基本为梅雨季节，由此可见以上推算的雨量预警阈值大概率会发生在梅雨期。

5 结论与建议

本文借鉴山洪灾害调查评价的技术路线与分析方法，开展洪水调查与沿河居住群高程布局调查，建立预警源(水文站)与预警对象人口布局的关联，开展了预警对象防御能力评价，分析推算了以休宁水文站为计算代表断面的休宁城区警戒水位、成灾水位等防汛特征水位，并依据预警流量重现期分析推算了雨量预警阈值。经综合分析评价休宁县中心城区防洪能力为20年一遇，警戒水位为139.6m，成灾水位为140.5m；雨量预警阈值为1h雨量达到55.9mm时、3h雨量达到89.7mm时、6h雨量124.6mm时、12h雨量157.3mm时、24h雨量198.4mm时，此结果可供休宁城区防汛规划参考使用。

根据休宁县中心城区防洪能力现状，建议完善横江左岸万安古镇处堤防建设，提高城区防洪能力。在横江上的全部雨量站都已实现自动在线测报，有关水库可根据雨量预警阈值，提前进行调度。

1987—2003年曾设万安坝水文站，已收集13年的降雨径流及近百场暴雨洪水资料，黄山水文局已据此编制洪水预报方案，洪水预见期5h左右，经验证洪水预报方案为甲等。同时现状流域下垫面条件同十几年相比未发生很大变化，流域上游布设了近10个自动测报雨量站，预报方案仍有较好的适应性，具备开展洪水预报作业的条件。暴雨洪水期间，水文部门除根据短时强降雨发出暴雨预警信息外，还应根据雨情、工情变化情况开展洪水作业预报，为休宁防洪减灾提供更加完整、可靠、科学的决策支持信息。