广州市白坭河流域设计洪水分析

朱婷

摘要： 为做好广州市白坭河流域防洪规划，基于有限的实测水文资料，结合搬家指数法、查算图表法、综合单位线及推理公式等多种方法，对白坭河流域展开设计洪水计算，确定了遭遇100 a一遇洪水时主要控制断面的洪量。结果表明，以本地洪水为主时，鸦岗断面流量较目前防洪标准（20 a一遇）高约900 m/s，有必要提高流域内干支流堤防的防洪标准。研究成果可为该流域的综合规划提供参考。

关键词： 设计洪水分析; 防洪能力评估; 搬家指数法; 白坭河流域

中图法分类号：TV122. 3 文献标志码：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.07.005

文章编号：1006 - 0081（2022）07 - 0033 - 05

0 引 言

受地理位置和气候的影响，白坭河流域在历史上曾是洪涝灾害频繁发生的地区。1949～2015年的67 a里，共发生洪涝灾害29次，平均2.3 a一次，且2000年之后洪涝灾害尤其频繁。近5 a来，主要灾害发生在支流，广州市花都区受灾严重，直接经济损失超过4.8亿元。因此，对白坭河流域进行设计洪水分析具有重要意义。

流域设计洪水计算是防洪规划基础工作之一，且对编制防洪规划及流域综合规划具有决定性控制作用[1]。郭富兴等[2]以运粮河流域为例，介绍了无资料地区洪水计算分析方法。付雯琪等[3]采用削峰影响量法，通过计算上游水库调蓄对下游设计断面天然洪峰的影响量推求设计洪水。胡歆扬等[4]以拟建黄山水库工程为例，对不同频率下设计洪峰流量进行计算，为工程修建提供参考。此外，部分学者采用了不同方法对同一流域开展洪水设计，并比较各种计算方法的优劣性[5-6]。因此，针对不同流域的具体情况，选择合适的方法进行洪水设计非常重要[7-8]。

白坭河流域内水文监测体系尚未完善，水文资料匮乏。本研究针对白坭河流域干流及主要支流的不同洪水组合，采用多种方法推求设计洪水，计算遭遇100 a一遇洪水时主要控制断面的洪量，并与现状基准洪水对比，旨在为该流域的综合规划提供参考。

1 流域概况

白坭河发源于广东清远石角镇扶基头，跨广州、佛山、清远三地。芦苞水闸分洪后由西向东北方向沿三水长歧进入花都，该段又称“九曲河”，流经西莲塘后于白坭圩附近与国泰水汇合，始称“白坭河”（图1）。白坭河和芦苞涌、西南涌（简称“两涌一河”）位于北江大堤的中、下游堤段，是北江的分洪道，流经鸦岗附近汇入广州河道的西航道，“两涌一河”担负着北江大堤的分洪任务。

白坭河流域总面积为1 493 km，干流全长57 km，其中在广州市境内河长约33 km（占比58%），流域面積约718.6 km（占比48%）。白坭河有90条支流，主要支流有国泰水、新街河及天马河等。流域平均年降雨量1 718.4 mm，年均降雨天数约164 d，降雨盛期主要集中在4～9月，其间降雨量约占全年的80%。受地理位置和气候的影响，灾害性气候较多，每年4～8月常出现日降雨量80 mm以上的暴雨，形成洪涝灾害。

2 防洪计算

采用国家GB50201-2014《防洪标准》的分级标准，根据广州市系列规划，2035年白坭河干流中下游，主要支流新街河、天马河防洪标准为100 a一遇;铁山河和铜鼓坑结合上游水库防洪能力，采用堤库结合防洪标准为50 a一遇;田美河、国泰水、大官坑等支流按20 a一遇的标准建设。

2.1 白坭河干流设计洪水

在流域尺度设计洪水计算时，应考虑区间来水和水库闸坝泄水，选定设计洪水组成，计算不同洪水组成条件下各控制断面的洪量，并分析计算成果的合理性[9-10]。白坭河洪水受北江洪水及芦苞闸、西南闸控制的影响，在进行洪水计算分析时，应考虑白坭河流域区间洪水、两闸分洪流量、河涌的电排排涝流量和下游潮汐影响。

2.1.1 洪水组成方案选择

根据洪水实测资料，北江洪水及两闸分洪与流溪河洪峰不遭遇。因此，白坭河设计洪水应该统计北江、两闸分洪、流溪河及白坭河三大支流之间发生洪水的遭遇情况，合理确定防洪计算的洪潮组合。“两涌一河”洪水有两闸分洪为主和本地洪水为主两种情况，在规划水平年的洪水组合如下：

（1） 方案Ⅰ。两闸分洪，区间相应。北江发生100 a一遇洪水，芦苞、西南两闸分别泄洪1 200 m/s和1 100 m/s，堤围区内白坭河的国泰水、新街河、流溪河等支流及芦苞、西南、官窑等河涌的排涝流量相当于5 a一遇，鸦岗水位为组合后流量的相应水位。

（2） 方案Ⅱ。两闸不分洪，本地发洪。根据防护范围内的社会经济情况，两涌整治的堤围设计标准选为100 a一遇洪水。本地洪水以白坭河二大支流（国泰水和新街河）及流溪河P=1%的洪水为主，堤围区内芦苞、西南及官窑等河涌的电排排涝流量相当于10 a一遇，遭遇鸦岗20 a一遇洪潮水位。

为便于将规划水平年的洪水设计成果与现状基准年对比，现状基准年采用初设阶段成果。现状基准年的防洪标准为20 a一遇，对应“两闸分洪，区间相应”（方案I）和“两闸不分洪，本地发洪”（方案II）两种洪水方案。方案（I）与规划水平年相同，方案（II）中两涌整治的堤围设计标准选取为20 a一遇洪水，本地洪水以白坭河的二大支流国泰、新街及流溪河P=5%的洪水为主，其他条件与规划水平年一致。

2.1.2 设计洪水成果

对白坭河流域两大支流（国泰水和新街河）及流溪河设计洪水，并计算堤围内闸排涝流量以及各控制断面流量。

（1） 两大支流及流溪河设计洪水。白坭河干流主要控制断面的设计洪水参考北江大堤加固达标工程初设成果，采用搬家指数法计算，计算公式如下

Q=Q×（A/F） （1）

式中：Q为设计河段控制断面处的设计洪峰流量，m/s;Qm为参证站的设计洪峰流量，m/s;A为设计河段控制断面以上的集水面积，m;F为参证站的集水面积，m。

以流溪河为例，用牛心岭水文站实测最大流量减去水库相应时间放流量，生成区间最大流量系列，其设计洪水作为“两涌一河”山丘区设计洪水计算依据。根据流溪河水库放流量系列的排频成果，流溪河水库放流计算成果见表1。

采用该方法计算国泰水、新街水以及流溪河3个控制断面的设计洪水，见表2。

（2） 堤围内闸排涝流量。除受芦苞水闸、西南水闸影响外，芦苞涌和西南涌还受堤围内的电排排涝流量影响。根据洪水组合方案，按10 a一遇24 h暴雨3 d排干设计，以《广东省暴雨径流查算图表》及《广东省水文图集》为基础，采用“广东省综合单位线法” 和“推理公式法”两种方法推求1 d洪量，设计排涝流量采用《水利动能设计手册治涝分册》的平均排除法，计算结果见表3。

（3） 各控制断面设计洪水成果。表4给出了现状基准年和规划水平年两涌洪水成果。现状基准年采用初设阶段成果，其分洪为主洪水与规划水平年一致，本地洪水为20 a一遇。对比现状基准年与规划水平年设计洪水，方案I分洪为主洪水时，各控制断面流量相同;方案Ⅱ本地洪水为主时，规划水平年鸦岗断面流量较现状基准年高约900 m/s，原因是防洪标准从现状基准年的20 a一遇提高到规划水平年的100 a一遇。

2.2 主要支流设计洪水

由于白坭河流域规劃主要支流（新街河、天马河、田美河等）均无实测洪水资料，根据不同方法的适用范围和各河流情况，分别采用广东省综合单位线、推理公式法计算洪水。各河流上游山区部分均建有水库，对洪水有一定的削峰作用，因此，在计算各河流设计洪水时，分别计算山区（水库集雨区域）和平原区（区间）两部分。

（1） 中型水库调洪成果。白坭河流域主要支流范围内有中型水库2座，分别为芙蓉嶂水库和福源水库。芙蓉嶂水库总库容2 206万m，集水面积22.6 km，水库正常蓄水位45.2 m;设计洪水标准为100 a一遇洪水，设计洪水位47.13 m。福源水库是一座以灌溉为主、结合防洪发电的多年调节中型水库，集雨面积约16 km，总库容1 325万m。根据原设计及水库运行管理资料，两座水库库容曲线见图2。调洪演算结果表明： 洪水频率为1%时，芙蓉嶂水库和福源水库最大入库流量分别为423.6， 274.3 m/s，溢洪道最大泄量分别为90.8， 63.5 m/s。

（2） 设计暴雨。根据2003年广东省水文总局《广东省暴雨参数等值线图》，按暴雨中心分布特征分区确定设计暴雨相关参数，共分为4个片区，见表5。

（3） 洪水设计成果。根据流域内各支流的地理参数、暴雨参数，采用多种方法对各支流进行洪水计算。对于集水面积大于10 km的河流，采用综合单位线计算成果。对于上游建有水库防洪河道，设计洪水计算应考虑水库的调蓄作用，将调蓄后的下泄洪水过程考虑一定的传播时间后与区间洪水过程相叠加。水库调洪计算所需基本资料及调洪原则采用当地提供的相关成果及测量资料，同时结合现场调查。由于这些水库均不承担防洪任务，故按自由泄洪方式进行调洪计算，各支流设计洪水成果见表6。

3 防洪能力评价及建议

白坭河流域内山区暴雨强度大，而小水库、小堤围等小型水利工程建设年代久远，建设标准不高。大布河、胡屋河及大迳河等一大批中小河流尚未得到有效治理，经常发生山洪灾害，抵御山洪、泥石流灾害能力仍有待提高。当地防汛指挥决策支持系统建设基本完成，但基础数据采集和反馈不够及时，城市内涝、风暴潮、重要小流域水雨情监测和山洪灾害等预测预警能力有待提高。

在规划水平年（2035年），白坭河流域的防洪标准需要提升至100 a一遇，但目前白坭河干流堤防等级均按照50 a一遇设计，堤防等级为4级;各级支流最新防洪标准为20～100 a一遇，大部分均需进行达标加固建设。白坭河干流堤防已基本达标，但主要支流堤防仍有28.32 km尚未达标。因此，白坭河流域防洪能力仍需加强，应重点提高干支流堤防的防洪标准。

4 结 语

白坭河流域的区间洪水是广州市白云区及花都区洪涝灾害的主要来源，但流域内积累的水文资料不足。本研究采用多种方法对该流域展开防洪分析计算，确定了遭遇100 a一遇洪水时流域内主要控制断面的流量。结果表明：本地洪水为主时，若防洪标准从20 a一遇提高到100 a一遇，规划水平年鸦岗断面流量较现状基准年高900 m/s左右。根据防洪计算结果，白坭河干流堤防已基本达标，但支流堤防需要进行达标加固建设。因此，本研究计算成果可为白坭河流域综合规划提供参考，采用的洪水计算方法可为其他中小型无资料流域的防洪分析提供借鉴。

参考文献：

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[3] 付雯琪， 安占刚. 无资料地区受上游水库调蓄影响的设计洪水分析研究[J]. 陕西水利，2021（12）：59-61.

[4] 胡歆扬，朱静思，王馨馨，等. 流域内存在大型水库影响的设计洪水计算方法探讨[J]. 治淮，2021（6）：34-35.

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（编辑：唐湘茜）

Calculation of design flood for Baini River Basin， Guangzhou City

ZHU  Ting

（Guangdong Hydropower Planning & Design Institute， Guangzhou 510635， China）

Abstract： In order to better complete the flood control planning of the Baini River Basin in Guangzhou， based on the limited measured hydrological data， combined with the methods of moving index， referring chart and figure， comprehensive unit hydrograph and deducing formulae， the calculation of the design flood was carried out to determine 100-year flood discharge at main control sections. The results indicated that the flood discharge at Yagang is 900 m3/s higher than that in the event of a 20-year flood. Therefore， the flood control standards of main stream and tributaries of the Baini River should be upgraded. This study provides an important reference for the comprehensive planning of the Baini River Basin.

Key words： flood control analysis; capability evaluation of flood control; moving index method; Baini River Basin