设计洪水下龙门县城区防洪排涝工程分析

巫燕玲

（龙门县县城河堤管理处，广东 惠州 516800）

1 流域概况

1.1 自然地理

龙门县位于广东省中部偏东，广州市的东北部，惠州市的北部偏西。县城区位于龙城镇，东南部与河源市毗邻，西南部与增城市交界，西部与从化市相接，北部与新丰县接壤。全县地势自西北向东南倾斜，形成西北高、东南低的走势，夹于九连山与罗浮山两大山系之间。境内山峦峰叠，海拔1 000 m 以上的山峰有7 座，最高峰为西南部南昆山的天堂顶。

龙门县城区防洪工程位于龙城街道中心，处于西林河（增江）与白沙河汇合口处，分西林河堤段及白沙河堤段，总长28.38 km。其中，西林河堤段左岸上游长演村至下游青溪渡口附近，长7.905 km，右岸上游水头围附近至下游井头村，长7.022 km；白沙河堤段左岸白沙河口至岭头山附近，长4.70 km，右岸白沙河口至石龙头附近，长8.745 km。西林河县城段已建有西林拦河电站，闸坝以上集雨面积766 km2（含水库）；樟潭拦河电站，闸坝以上集雨面积1 046 km2。

1.2 水文气象

龙门县地处亚热带地区，属亚热带季风气候，具有春暖迟、秋凉早的特点。多年平均气温20.8℃，极端最高气温39.3℃（1980 年7 月），极端最低气温-4.4℃（1963 年1 月），日照时数1 789.1 h，无霜期300 d 以上。年平均相对湿度为82%，月平均相对最大湿度为93%（1975 年5 月），最小湿度为62%（1963 年1 月）。

多年平均蒸发量1 220.9 mm，多年平均陆地蒸发量797.7 mm。流域多年平均降雨量2 133.6 mm，最大年降雨量3 673 mm（上坪站1968 年），最小年降雨量1 116 mm（地派站1963 年）。降雨量年内分配不均，冬旱夏涝，汛期雨量占全年的80%以上。

冬半年盛行偏北风，夏半年盛行偏南风，平均风力1～2 级，最大风力8 级，实测记录NNW 向最大风速16 m/s，NNE 向最大风速18 m/s。

1.3 流域水系情况

龙门县城区位于西林河（属增江上游段）和白沙河汇合处，县境内主要河流增江，贯通县境南北。增江是东江三大支流之一，在龙门境内叫龙门河，发源于新丰七星岭，流经新丰、龙门、增城，在增城孙家埔注入东江，总集雨面积3 114 km2，河长205.6 km，在龙门县城附近的河段称西林河。增江上游已兴建天堂山大（二）型水库，控制集雨面积461 km2。

白沙河为增江一级支流，发源于龙门田美镇北部水尾尖山北麓，经新丰古田再折向南流入县境，至百担附近注入增江。白沙河全长32 km，集雨面积176 km2，在上游刘村建有白沙河中型水库，水库以下为龙城盆地。

1.4 主要存在问题

（1）现有水利设施单薄，河道存在被挤占现象，使得城区部分河段防洪标准较低，尚未达10 年一遇；

（2）天堂山水库于1993 年兴建，较大地调节了增江洪水，减轻了城区的防洪排涝压力，但水库现有的防洪调度原则制定年份较早，主要针对龙门20 年一遇的防护标准，随着龙门县经济的发展，防洪标准需要相应提高到50 年一遇，此防洪调度原则已不满足要求；

（3）城区段已建有西林拦河电站和樟潭电站，对城区的防洪排涝产生一定的不利影响；

（4）管理相对较落后，水情自动测报系统、工程信息化管理系统缺失，水情、工程信息等基础资料不能有效搜集、整理、存档管理。

2 设计洪水

2.1 天堂山水库洪水

2.1.1 基本情况

天堂山水利枢纽工程是一宗以防洪为主，结合灌溉、发电和航运等功能的大（二）型综合利用工程。枢纽位于龙门县城西北约14 km 的增江上游天堂山峡谷处，集雨面积461 km2，总库容2.43 亿m3。工程于1976 年10 月完成初步设计，1978 年11 月动工，1992 年8 月下闸蓄水，10 月发电。水库正常蓄水位150 m，设计洪水标准100 年一遇，校核洪水标准1 000 年一遇。水库下游防洪对象是龙门县城，依据当时的实际情况防洪标准采用20 年一遇，水库防洪调度原则在此基础上制定，已运行近十年。

现在情况已有所改变：一是龙门经济已有较大发展，城区人口较1993 年有大幅增加，预计远期达25万人口；二是省委、省政府要求水利率先实现现代化，为经济建设保驾护航，要求城区防洪标准达50 年一遇。因此，天堂山水库现有的防洪调度原则已不符合新形势下龙城镇的防护要求，迫切需要改变。

2.1.2 现状调度原则及调洪计算成果

（1）起调水位150 m；（2）当水库水位在150 m 到20 年一遇洪水位之间时，水库理想凑泄龙城镇安全流量700 m3/s；（3）当水库水位未达20 年一遇洪水，而区间来水等于或大于龙城镇安全流量时，水库只放发电流量47 m3/s；（4）水库水位在20～50 年一遇之间时，水库凑泄龙城流量1 600 m3/s；（5）水库水位在50～100年一遇之间时，水库凑泄龙城流量2 000 m3/s；（6）当水库水位达到或超过100 年一遇洪水位时，闸门全开；（7）闸门开启后不再关小，以使水库水位尽快降至防洪限制水位；（8）水库最大泄量不得大于水库最大来量。水库调洪成果见表1。

表1 天堂山水库调洪计算成果表（现状）

2.1.3 规划调度原则及调洪计算成果

主要论证水库下游堤防防洪标准50 年一遇要求下，水库洪水调度原则的变动方案以及相应的龙门县城的安全流量。拟定水库错峰补偿调节的水库防洪调度原则，尽可能降低下游龙门站50 年一遇防洪标准的安全泄量，同时维持水库的设计、校核标准。

规划调度原则：（1）起调水位（汛限）150 m，洪水初期打开闸门排洪，（闸门操作方法：先全开中间1孔，若水位继续上升则全开中间3 孔，直至5 孔全开，尽量排泄入库水量）；（2）当水位上升到150.5 m 时（相应总出库流量400 m3/s），关闭闸门，只放发电流量；（3）库水位超过155.10 m 时，开1 孔（中间1 孔）；（4）若关闭闸门后12 h 库水位达不到155.10 m，开1 孔；（5）当库水位超过156.61 m，闸门全开；（6）闸门开启后不再关小，以使库水位尽快回落到起调水位；（7）水库最大泄量不得大于水库最大来量。水库调洪成果见表2。

表2 天堂山水库调洪计算成果表（规划）

2.2 白沙河水库洪水

2.2.1 基本情况

白沙河水库位于龙门县城东北面14 km 的龙田镇社厦村刘村处，白沙河水上游。白沙河水是增江支流，发源于新丰县与龙门县交界的杨柱山，由东北向西南流，在龙门县城百担处注入增江（即西林河）。白沙河水库是一宗以防洪为主，结合灌溉与供水的综合效益工程。白沙河口以上总集雨面积176 km2，河长32 km。水库集雨面积42.3 km2，干流河长14.5 km，坡降0.020 2，区间集雨面积133.7 km2，河长23.5 km，坡降0.001。

2.2.2 水库调度原则及洪水成果

（1）洪水初期，进行拦蓄控泄，库内水位在109.1～111.5 m 时，两扇闸门控制开度e=0～1.0 m，控制下泄流量132.0 m3/s（e=1.0 m，相应水位111.5 m），即初期洪水来多少泄多少，来水量＞132.0 m3/s，且水位在111.5 m 以下，闸门开启1.0 m 控制下泄量；（2）当库水位超过111.5 m，且继续上涨至112.0 m 时，即水位在111.5～112.0 m 时，两扇闸门由开度1.0 m～全开（水位111.5 m，开度1.0 m；水位111.6 m，开度1.6 m；水位111.7 m，开度2.4 m；水位111.8 m，开度3.2 m；水位111.9 m，开度4.0 m；水位112.0 m 时，闸门全开），对洪水进行宣泄，以保大坝安全。水库调洪成果见表3。

表3 白沙河水库调洪计算成果表

2.3 城区河段设计洪水

2.3.1 洪水标准

根据《防洪标准》（GB 50201-2014）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2017）有关规定及省委、省政府有关指示精神，龙门县城河堤属3 级堤防，防洪标准采用50 年一遇。

2.3.2 西林河段

西林河段上已建有西林拦河电站和樟潭电站，且中间有白沙河支流汇入。拟分两段推求西林河段设计洪水，即樟潭电站至白沙河口段；白沙河口至B12 号段。上游段采用表4 龙门站设计洪水，下游樟潭电站至白沙河口段设计流量拟采用面积比拟法求算，公式如下：

表4 龙门站设计洪水计算表 单位：m3/s

式中：F樟潭区间——樟潭区间集雨面积585 km2；

F龙门区间——龙门区间集雨面积305 km2；

n——面积类比指数，根据《龙门县河流规划复查报告》，麒麟咀和渡头站实测洪峰流量选取10 年一遇同场洪水相应的洪峰流量进行分析，结果n 的平均值为0.54，此次计算采用0.54；（见表4）

Q樟潭区间——樟潭电站至白沙河口段设计流量，m3/s。

从表4 中可知，西林河樟潭电站至白沙河口段50年一遇设计流量为1 895 m3/s，20 年一遇为1 525 m3/s，5 年一遇为1 011 m3/s；白沙河口至B12 号段50 年一遇设计流量为1 347 m3/s，20 年一遇为1 087 m3/s，5 年一遇为811 m3/s。

2.3.3 白沙河段

白沙河段洪水除上游水库下泄洪水外，尚有区间133.7 km2的洪水，计算结果见表5。

表5 白沙河段设计洪水计算表 单位：m3/s

从表5 中可知，白沙河段50 年一遇设计流量为1 140 m3/s，20 年一遇为865 m3/s，5 年一遇为612 m3/s。

3 城区排涝

3.1 排水分区

堤围保护范围总集雨面积108.2 km2，按照城市规划，同时根据区域的地势地貌和河道等影响汇流的实际情况，把整个规划区分为9 个排水分区。

3.2 排涝标准

依据《广东省防洪（潮）标准和治涝标准》（1995 年试行）有关规定，结合龙门县城区的实际情况，治涝标准：10 年一遇24 h 暴雨产生的径流量，城镇和菜地1 d排干。

3.3 治涝分析

城区受涝的可能性主要是防洪堤修建后，同时遭遇外江洪水和城区暴雨，使城区雨水不能及时排除，从而在城区低洼处形成积水造成内涝。但从龙门县城区目前和远景规划《龙门县城区总体规划》看，不存在大的内涝问题：

（1）西林河和白沙河位于增江流域中上游，均属山溪河流，河道比降大，水流较急，洪水暴涨暴落，历时较短。从图1 中也可看出，外江5 年一遇水位都比围内各区控制高程低，排涝基本不受外江影响，无必要设置专门的排涝渠道和泵站，但需设置一定尺寸的排水涵闸、管等排水设施。

图1 龙门站1974 年6 月实测洪水过程线

（2）龙门县城区地势从西向东，从北向南逐步降低，整体地势不平坦。结合城市土地开发和规划建设，新建城区的建基面基本上可满足内涌的自排水要求。

（3）西林河和白沙河两岸为规划城区，目前大部分为农田和菜地。据多年来的洪水涨落情况，除特大洪水外，洪水水面超过两岸沟渠和来水量，使农田淹没还未有超过1.5 d 现象，现状大体上满足排涝要求。因此，规划不建专门的排涝泵站，城区范围的涝水完全用自排方式解决。根据区域内各河涌的情况，设置满足水力过水要求的排水闸、管等，经计算分析，大体上需设置5 座排水闸、2 座排水涵管。

3.4 排水涵闸、管

各排水区10 年一遇流量和24 h 洪量用广东省水利厅推理公式计算，其中10 km2排水区的洪峰流量仍采用现行的经验公式计算。各区排水涵闸、管的设计流量按照10 年一遇24 h 暴雨产生的径流量1 d 排干的原则，并根据各区的实际情况进行计算，据此进行各水闸、涵管的水力设计。

4 结语

龙门县河流属山区河流，河床坡降较陡，山溪水易涨易退，流速大，冲刷力强。要彻底解决龙门县城的洪涝灾害，首先要彻底解决开口堤防问题，形成连续闭合高质量堤防，自流出水通道要建设防洪闸；其次是将流域内洪流量较大的水库下泄洪水直排外江；第三要修建排涝泵站，抽排围内洪水。