唐崖土司城世界文化旅游区基础设施建设的洪水影响分析

邹 润，陈好山，王作涛

湖北省恩施州水文水资源勘测局，湖北恩施 445000

咸丰县唐崖土司城世界文化旅游区基础设施建设项目（以下简称土司城项目）位于唐崖镇大石沟村唐崖河畔，西临唐崖河，北至唐崖大道，距唐崖土司城址约1.5 km。项目主要建设内容有博物馆、游客服务中心、综合楼、宿舍楼、配套服务设施、游步道改造、沿河游步道、滚水坝及水上旅游设施、配套智慧系统等。

项目建设区域内有大石沟河，西邻唐崖河朝阳寺水库，依据《中华人民共和国防洪法》规定，在洪泛区、蓄滞洪区内建设非防洪建设项目，应当就洪水对建设项目可能产生的影响和建设项目对防洪可能产生的影响作出评价，编制洪水影响评价报告，提出防御措施。洪水影响评价报告未经有关水行政主管部门审查批准的，建设单位不得开工建设。本研究来源于《咸丰县唐崖土司城世界文化旅游区基础设施建设项目洪水影响评价报告》[1]。

1 基本情况

1.1 项目情况

评价范围为大石沟河出口至唐崖土司城世界文化旅游区基础设施建设大石沟上边界，河段全长300 m左右。遗址博物馆、游客服务（咨询）中心与旅游公厕，建筑设计年限为50年，建筑结构均为混凝土结构，地基基础为桩基础，耐火等级为2级，抗震等级为6度。项目基础设施沿小石沟建设，不改变河道走向。部分停车场采用框架结构建于石沟上，主河沟内无支墩，现状及建设方案见图1。

图1 唐崖土司城设施建设规划图

1.2 河流

唐岩河又名濯河，属乌江上游支流。源头分东西两支，西支长为干流，源出利川市元堡乡浮塘坪，南流毛坝镇至成丰县黄金洞乡、清坪镇、高乐山镇、唐崖镇、朝阳寺镇孙家坝进入重庆市黔江区，于西阳县龚滩入乌江，全长249 km，集水面积5 585 km2。唐岩河在湖北省内长115 km，集水面积2 512 km2，河道坡度2.6%，流域平均高程海拔976 m，河流弯曲系数1.7，河网密度0.3 km/km2。河长5 km以上的支流43条，其中20 km以上支流5条，50 km以上支流1条。

南河为唐岩河一级支流，发源于咸丰县小村乡雷音山，全流域集水面积712 km2，主河长度64.1 km，主河纵坡4.5×10-3，流域平均坡度0.32，流域平均高程922 m，流域形状系数0.16，河网密度0.3，流域平均宽度23.6 km。

1.3 气象

工程所在区域属亚热带大陆性季风湿润气候，时空分布不均，蒸发量小，湿度大。由于山高谷深，主体气候显著，降雨量与气温均随高程变化而变化。年平均气温零下13.5 ℃，极端最高气温37.6 ℃，极端最低气温零下13.0 ℃，年平均降水量1 500 mm。形成暴雨天气系统主要是梅雨锋系，加上区域地形对偏东气流抬升作用，易造成强度较大的暴雨，短时间强降雨为主要灾害天气。

1.4 水文

区域径流来自降雨，径流年内分配与降水基本一致。降水主要集中在4—10月，占全年的84.8%，尤以7月最多。流域内单站最大年降水量为2 363.0 mm，多年平均径流深为9 20.2 mm。3—5月河水涨落比较频繁，洪水量级不高，6、7月多出现历时长、强度大的暴雨（出现年最大洪水次数也最多），8、9月洪水多因局部暴雨形成，洪水过程一般比较“尖瘦”。

1.5 水利工程

工程下游26 km处建有朝阳寺水库电站，属二等（Ⅱ）大型工程，以发电为主，兼有防洪、旅游、水产等综合效益。水库承雨面积2 452 km2，正常蓄水位509.50 m，总库容1.334亿 m3。流域内已建小型水库12座，控制集水面积10.06 km2，总库容573万 m3。

1.6 洪水调度

根据《咸丰县朝阳寺水库大坝安全管理（防汛）应急预案》《咸丰朝阳寺水库汛期调度运用方案》，该水库主要任务是发电且水库下游无防洪要求，故水库调度主要考虑以自身防洪安全为原则。水库洪水调度原则为：洪水期库水位在汛限水位509.50 m以下运行，由闸门控制泄量使其等于来水量，维持509.50 m不变，当来水量大于闸门全开的泄流能力时，采用闸门全开敞泄放方式，以确保大坝安全度汛。

2 洪水影响分析

2.1 水文站网

唐崖河流域在湖北境内设有红椿沟、毛坝、石栏、盛家坝（大吉）、清坪、大河边、小村、白果坝、忠塘、甲马池、朝阳寺共11个雨量站，分布较均匀，除毛坝和石栏为1975年设站外，其余均为20世纪60年代初设站，1962年后有完整的降水资料。

唐岩河干流有朝阳寺水文站，于1958年9月设立，控制集水面积2 452 km2，观测水位和流量，1993年1月因朝阳寺水库下闸蓄水而撤销，自1959—1992年共有径流系列资料34年。

大河边水文站是朝阳寺水文站撤销后上迁新建水文站，控制集水面积1 321 km2，自1993年起收集径流系列资料。

尖山水文站，1998年1月设立，集水面积692 km2，测验项目水位、流量。

2.2 资料来源

朝阳寺、大河边水文站均为国家基本水文站，尖山水文站为工程水文站，测流断面稳定，测量精度高，其水位、流量等项目观测资料完整，整编规范，逐年审查编制刊布，资料具有代表性。

2.3 设计洪水

2.3.1 南河设计洪水 采用尖山水文站1997—2010年实测洪水资料进行设计洪水计算，对洪峰流量实测系列进行经验频率计算并通过P-Ⅲ型曲线适线，其适线成果如下：Qm=933 m3/s，Cv=1.25，Cs=5.09Cv，50年一遇设计洪峰流量为4 676 m3/s，20年一遇设计洪峰流量2 632 m3/s。尖山水文站年最大洪峰流量频率曲线见图2[2]。

图2 尖山水文站最大设计洪峰流量频率曲线图

2.3.2 大石沟河设计洪水 大石沟流域面积1.99 km2，河长2.11 km，河道坡降7.2%，无实测洪水及暴雨资料，采用《湖北省暴雨统计参数查算图集》综合分析设计流域的有关暴雨参数，依据《湖北省暴雨径流查算图表》中的瞬时单位线法进行推算。

（1）设计暴雨。通过《湖北省暴雨统计参数查算图集》，得到1、6、24 h设计点暴雨，设计点暴雨量乘以面深系数即得设计面暴雨量。

（2）设计净雨过程。初损和平均后损率按初损（mm）、后损率（mm/h）公式计算。由于分析断面控制面积小于20 km2计算净雨过程时不扣初损。

（3）综合瞬时单位线的推求。流域汇流计算采用《查算图表》提供的综合瞬时单位线方法。

（4）地面径流汇流计算。由设计地面净雨过程和单位线计算地表径流：

（5）地下径流计算。地下径流过程计算式如下：

式中：Q0=0.021fc1.14F；地下径流与同时段的地表径流相加即得设计洪水过程。

通过计算，大石沟河50年一遇洪峰流量为26.2 m3/s，20年一遇为23.1 m3/s，10年一遇为19.3 m3/s。

2.4 设计洪水淹没线

2.4.1 南河设计洪水位 朝阳寺水库坝址相距尖山水文站26 km，采用《咸丰县朝阳电站扩机增容初步设计报》中P=5%的回水计算成果（表1）。

表1 朝阳寺水库扩建后回水成果表

2.4.2 大石沟设计洪水位 以河口（位于尖山大桥下游300 m）的设计回水位512.50 m，根据大石沟相应设计洪峰流量23.1 m3/s及实测河道断面资料进行计算，采用天然气河道恒定非均匀流渐变流水位沿程变化微分方程[3]。

在求解过程中，下断面的水力要素为已知，通过迭代依次求解上断面水位（表2）。

2.5 占用库容积计算

按停车场基础支柱数量及每根支柱所占体积，分别计算出占用朝阳寺水库调节及调洪库容，通过计算，正常蓄水位及设计洪水位下占用朝阳寺水库34.6 m3，校核洪水位时占用38.0 m3。

2.6 设防水位计算

根据《防洪标准》（GB 50201—2014）规定，该项目为旅游附属设施，根据保护规模，防洪标准取20年一遇的标准。安全超高计算公式如下：

风浪高按官厅公式计算。经过计算，建设河段设计洪水位为512.50 m，设防水位为不应低于513.00 m。

2.7 冲刷计算分析

工程建设河段位于水库库尾，洪水进入建设河段时水流流速变缓，水流夹沙能力变弱，河段总体处于泥沙淤积段，不存在洪水冲刷对项目稳定安全影响。

3 洪水影响评价结论

（1）项目按审批的《咸丰县唐崖镇总体规划（2014—2030）》及《唐崖土司城遗址游客服务中心修建性详细规划》相关规划实施，符合区域发展规划。

（2）对建设裸露区进行生态绿化防护，对河段河势及库岸稳定无影响。

（3）不占用河道行洪断面，对河道行洪安全无影响。

（4）项目部分工程虽然位于朝阳寺库区尾部，在朝阳寺水库正常蓄水位509.50 m时仅占用水库滞洪库容约36.0 m3，所占用库容基本可忽略不计，对调洪运用无影响。

（5）项目建设范围无防洪工程，不存在对防洪工程的影响。

（6）工程建设对朝阳寺水库的经济运行、防洪调度无影响，河道无航运要求，不存在对其他设施影响。

（7）项目设计防洪标准为20年一遇，满足《防洪标准》（GB 50201—2014）相应工程规模及工程等级防洪标准要求。

（8）工程拟建地下停车场、配电房设防高程为512.50 m，地面停车场设防高程521.80 m，广场入口设防高程520.00 m，游客服务中心设防高程521.80 m。因工程建设处20年一遇设计洪水位为512.50 m，建设项目设计标准设防高程为应不低于513.00 m，故地下停车场、配电房设防高程未达到设计标准设防高程要求。建议调整设计方案，提高负一层设防高度，让设防高程不低于513.00 m。