休寧縣城區洪水影響調查評價與預警閾值分析

李立州

(黃山水文水資源局，安徽 黃山 245000)

1 背 景

休寧縣位于安徽省最南端，與浙、贛兩省交界，全縣總面積2151km2，轄9鎮12鄉、190個行政村，總人口27.4萬。休寧縣城(海陽鎮)位于縣境東北部，休屯盆地西端。城區地面高程范圍為140～170m，其中心為山丘高地，東、北兩面較高，西、南兩面最低。橫江、夾溪河在縣城西部交匯，縣城具有南臨橫江、西瀕夾溪河、外圍四周群山環抱的山間河谷盆地特點。橫江主河道全長69.8km，流域面積997km2，其中休寧城區以上流域面積869km2，橫江主要支流情況見表1。橫江流經休寧城區，經萬安、梅林、新潭至屯溪與率水交匯注入新安江[1]。

表1 橫江主要支流

歷史上，休寧縣曾多次遭受暴雨洪水的襲擊，給居民生產生活造成很大影響。結合實地調查及萬安壩水文站實測資料統計，近百年來休寧縣發生的大洪水有1898年、1959年、1969年、1996年洪水，其中“1996·6·30”洪水為實測。洪水從大到小的排序為1898年、1969年、1996年、1959年，洪澇災害統計情況見表2。2013年以來，休寧縣政府投入資金對橫江城區段進行了河道綜合治理，左岸建了濱江道及生態護堤，提高了城區防洪標準，城區現有防洪標準基本達到20年一遇。但由于城區內流入橫江的部分支流地勢較低，支流兩岸低洼處建有不少民房，其防洪標準大多在20年一遇以下，休寧城區下游重鎮萬安鎮防洪標準低于20年一遇。休寧城區至今未確定警戒水位，洪水來臨時憑經驗處置。為更好地為休寧城區及下游防洪做好服務，減輕洪水災害帶來的損失，2019年黃山水文局組織力量對休寧縣城區及萬安鎮進行山洪影響調查及預

表2 休寧縣歷史洪澇災害統計

警閾值評價分析，其成果可為防汛決策提供信息支撐。

2020年進入主汛期以來，受連續多輪強降雨影響，長江中下游干流附近及兩湖水系等水位持續暴漲，防汛形勢異常嚴峻，山洪災害防治也顯得格外重要。進行山洪影響調查和預警閾值分析，可以明確受評價對象的現狀防洪能力，并針對可能的山洪災害提前作出預警，避免人員傷亡，減少財產損失。

1.1 水文氣象特征

休寧縣地處中緯度地帶，屬北亞熱帶濕潤季風氣候，氣候溫和，四季分明，熱量豐富，雨量充沛，無霜期長，冷熱季節交替明顯。全年多為東北偏東風，冬季多東北風，夏季為西南風。一般6月中旬進入梅雨季，7月上旬出梅，歷時20多天，多年平均梅雨量364.5mm，年平均氣溫16.2℃，最高氣溫41.3℃,最低氣溫-7.0℃，年平均降雨量1695.0mm，年平均無霜期231天，年平均日照時數為1931h。

休寧橫江洪水主要由降水形成，洪水的季節特點、時空變化與流域降雨特點一致。每年3—5月有洪水發生，但一般峰量不大，6—7月的梅雨季節是該流域的主要洪水季節。由于降水總量大、暴雨強度大、流域坡度大、河流比降大，使流域洪水具有四大、兩快、一短的特征，即洪水的流速大、沖刷力大、含沙量大和破壞力大，洪水過程漲得快、落得快，洪水過程歷時短。漲水歷時短的幾小時，長的十幾小時，洪水總歷時3天左右。

1.2 主要水工建筑物

萬安壩位于橫江休寧縣城段(東經118°11′42″，北緯29°46′41″)，由固定壩、翻板壩和放空閘組成。固定壩壩頂高程139.0m，該壩為水力自控帶液壓輔助同步雙驅翻板閘門，大壩總長206.0m，共布置29扇閘門，每扇高2.5m、寬6.0m，最高蓄水位為141.5m。放空閘1孔，單孔凈寬8.0m，布置1扇高5.5m、寬8.0m的液壓啟閉弧形門?？値烊轂?40.5萬m3，其中興利庫容為125.0萬m3。因萬安壩為休寧縣橫江公園景觀工程的配套項目，正常情況下萬安壩蓄水位保持在正常蓄水位141.5m，只有在汛期需要行洪時才將29扇閘門開啟。

1.3 重要建筑物

萬安古鎮坐落于休寧縣城東側，緊靠橫江，北依慈張公路和皖贛鐵路，交通便利。古鎮建于隋朝末年，曾為古徽州重要的水運碼頭之一，現為萬安鎮人民政府駐地。古鎮中心的萬安老街有人民教育家陶行知先生童年啟蒙館。古鎮東側有建于明嘉靖初年的古城巖(即萬安山)，為安徽省重點文物保護單位，內有“古城塔”“汪王故宮”“朱元璋避難洞”和金聲“煉心石”等遺址，其中古城塔為縣級重點文物保護單位。

2 調查布局

本次調查居民宅基高程以小型飛機航測方式獲取，覆蓋了中心城區全境，后臺依據航拍成果提取每一個建筑物的房屋基礎高程，同時對企事業單位、學校、醫院進行實地校驗，河流縱斷面通過實測橫江獲得。由于休寧縣在近年來對橫江河道進行了綜合治理和濱江道建設，過去沿橫江所建的老建筑拆除較多，歷史洪水遺留痕跡少，調查取證困難。濱江道建設以來，基本未發生超防洪規劃標準的洪水，沿河新建建筑物上留下洪痕極少。本次重點調查了“2017·6·4”洪水和“2019·6·21”洪水?！?017·6·4”洪水采集到洪痕1處；“2019·6·21”洪水未漫過護堤，萬安壩以上區域沒有采集到洪痕，但有休寧(上)水位站實測水位，另在休寧站下游的萬安古鎮調查到的幾處洪痕。同時考慮城市防洪工程實際，測量了沿河堤防軌跡，測量成果見圖1，主要建筑物高程為147.339～166.298m。

圖1 高程測量影像

3 防洪影響評價

3.1 計算代表斷面及水位-流量關系

1987年原徽州地區水文分站在休寧城區萬安壩上游設立萬安壩水文站，觀測至2004年撤銷，收集有13年的水文資料。但由于歷史的變遷，萬安水文站原有的水位-流量關系已與現狀河道行洪條件不符，故不予直接采用。2016年1月，黃山水文局在萬安壩下游設立防汛專用站——休寧水文站，站址在休寧縣城與萬安鎮交界處(東經118°12′14″，北緯29°47′23″)，集水面積869km2，休寧水文站以上流域水系見圖2。該站測驗河段上下游2.3km范圍基本順直，斷面主槽河床質為卵石和巖石，斷面沖淤變化小，水草生長影響小。主槽寬約120m，右岸為自然斜坡，左岸為漿砌塊石防洪護岸?；緮嗝嫦掠?00m處有淺灘，對低水起一定控制作用，下游約400m處有彎道，對中高水起控制作用，水位-流量關系比較單一，故選擇休寧水文站為計算代表斷面。該站2019年測驗河段平面分布見圖3，實測水位-流量關系見圖4。

圖2 休寧水文站以上流域水系

圖3 休寧站測驗河段平面分布

圖4 休寧站水位-流量關系

3.2 水面線

橫江休寧段經過河道綜合治理后未發生過漫堤洪水，未能在建筑物上調查到現狀河道條件下的洪痕，但在萬安壩上、下游分別設立的休寧(上)水位站、休寧水文站，有近幾年現狀河道條件下的自動監測水位資料，記錄有洪水期間的完整水位變化過程，可作為推算城區水面線的依據，休寧水文站和休寧(上)水位站2019年6月1日至8月1日水位過程線見圖5。由圖5可知，平水期休寧主城區水位主要受萬安壩控制，正常蓄水位為141.50m，與此對應的休寧(上)水位為141.75m左右。大水期間，萬安壩翻板閘門全部開啟后，休寧(上)水位與休寧水文站水位落差約為4.60～5.20m，平均4.80m。另據原萬安壩水文站、休寧水文站人工觀測資料分析推算，休寧城區萬安壩以上段水面比降約為0.6‰，萬安壩下游段約為0.9‰。洪水期間休寧城區水面線可以依據休寧水文站、休寧(上)水位站及人工觀測水面比降推算。

圖5 休寧水文站與休寧(上)水位站過程線

3.3 成災水位、警戒水位

基于房屋基礎高程、沿河洪痕投影結果，綜合考量典型洪水“2019·6·21”水面線、河道縱斷面、河道護岸等因素，依照短板效應原則確定成災水面線。計算代表斷面選擇休寧水文站，并以休寧水文站代表斷面確定成災水位。

3.3.1 薄弱點考證

根據實地考察，休寧縣中心城區橫江左岸為石砌防洪墻，防洪墻內為道路及居民住房等，右岸基本為山體、樹林等，兩岸農業耕地極少，產量低，故防洪薄弱點不考慮農業耕地，只對居民住房高程進行分析。

成災水面線可以直接依據房屋基礎高程與洪痕雙投影結果，找出地勢較低會被先淹沒的點再根據洪水水面線確定，指定代表斷面上成災水面線的值即為成災水位。

休寧縣中心城區橫江左岸大部分河段建設了防洪堤，右岸基本為山體,防洪標準相對較高。結合休寧縣中心城區沿岸堤防實際調查情況，休寧水文站下游的萬安古鎮防洪標準較低，防洪薄弱點在防洪墻終點(起點距約8000m處)及下游部分地區。詳細多要素對照圖見圖6。

圖6 休寧中心城區多要素綜合對照

根據實地調查獲知，在休寧水文站下游480m處的古老護堤高程較低，但這里居民住戶房屋基礎高程普遍高于老護堤，此處非防洪薄弱處。其下游河道交匯處為萬安古鎮，沿河河堤、古街、住戶地勢較低，為防洪薄弱點，見圖7，據此河堤高程、住戶房屋高程推算確定警戒水位、成災水位。

圖7 休寧城區堤防薄弱點

經調查，“2017·6·4”洪水漫過護堤，但未淹至居民房屋。根據休寧水文站水位與實測洪痕點，繪制“2017·6·4”洪水水面線、休寧水文站下游左岸護堤示意圖，見圖8。圖中起點距0～480m為新建護堤，起點距480m以下為萬安鎮老街古河堤。

圖8 “2017·6·14”洪水水面線、河堤示意圖

3.3.2 特征水位確定

洪水位到薄弱處堤頂(高程139.00m)開始預警，洪水位到居民房基(高程139.90m)即成災。根據薄弱處的預警水位、成災水位，結合“2017·6·4”洪水水面線，推算確定休寧水文站成災水位為140.50m、警戒水位為139.60m。

休寧水文站2019年實測最高洪水位為139.47m，經調查，本場洪水休寧城區低洼處不僅未受淹沒，且路面比洪水位高出約十幾厘米，低洼處房屋基礎一般又高出路面幾十厘米，說明警戒水位確定為139.60m、成災水位為140.50m比較合理。

3.4 設計暴雨、設計洪水

3.4.1 設計暴雨

休寧縣城以上流域面積較大，設計暴雨計算選取巖前、儒村、蘭田3個長系列雨量站作為代表站進行。分別對其最大1h、最大3h、最大6h、最大12h和最大24h降雨量進行頻率計算，P=10%和P=5%的計算結果見表3。

表3 設計暴雨計算成果 單位：mm

由表3可知，3個雨量站中各時段同頻率雨量儒村較大，巖前較小，但相對誤差很小，因此取3個雨量站平均值作為區域計算成果。10年一遇預警雨量分別為：最大1h降雨量為55.9mm，最大3h降雨量為89.7mm，最大6h降雨量為124.6mm，最大12h降雨量為157.3mm，最大24h降雨量為198.4mm；20年一遇預警雨量分別為：最大1h降雨量為62.3mm，最大3h降雨量為99.1mm，最大6h降雨量為138.8mm，最大12h降雨量為174.9mm，最大24h降雨量為221.3mm。

3.4.2 設計洪水

休寧水文站是新建站點，資料系列短，但在其上游萬安壩處曾設有萬安壩水文站，收集有13年的水文資料?！缎輰幙h橫江海陽段水環境綜合治理工程初設文本》依據實測資料、調查洪水、水文比擬等多種方法進行分析推算，成果見表4。萬安壩水文站與休寧水文站之間沒有區間入流，流域面積相同，本報告中的休寧水文站設計洪水直接采用其成果。

表4 休寧海陽段設計洪水成果

4 風險評價

4.1 預警、成災重現期

由成災水位140.5m、警戒水位139.6m，通過查休寧站水位-流量關系線的方法，得到相應的成災流量、預警流量分別為2770m3/s、2100m3/s,相應洪水重現期分別為20年、10年。

4.2 成災水位合理性分析

根據休寧站成災水位、休寧(上)與休寧水文站水位差，推算休寧(上)相應成災水位約為145.3m，再由萬安壩上游段水面比降推算相應的萬安壩水文站成災水位約為143.8m,與《休寧縣橫江海陽段水環境綜合治理工程初設文本》中萬安壩水文站20年一遇設計洪水位計算成果相一致，成災水位確定合理。

4.3 預警雨量閾值

根據預警流量重現期10年，用3個代表站同頻率設計暴雨平均值作為預警雨量[2]，得各時段預警雨量閾值分別為：1h雨量達到55.9mm時、3h雨量達到89.7mm時、6h雨量達到124.6mm時、12h雨量達到157.3mm時或24h雨量達到198.4mm時。根據預警流量反演臨界雨量為：1h雨量為57.2mm、3h雨量為95.5mm、6h雨量為121.9mm、12h雨量為162.9mm、24h雨量為213.0mm。兩個方法推算成果一致可靠，均可采用。

根據多年降雨量資料統計，巖前、儒村、蘭田雨量站最大1h降雨量、最大3h、最大6h、最大12h和最大24h降雨量全部出現在4—9月之間，且6—7月之間占絕大多數，此時間段基本為梅雨季節，由此可見以上推算的雨量預警閾值大概率會發生在梅雨期。

5 結論與建議

本文借鑒山洪災害調查評價的技術路線與分析方法，開展洪水調查與沿河居住群高程布局調查，建立預警源(水文站)與預警對象人口布局的關聯，開展了預警對象防御能力評價，分析推算了以休寧水文站為計算代表斷面的休寧城區警戒水位、成災水位等防汛特征水位，并依據預警流量重現期分析推算了雨量預警閾值。經綜合分析評價休寧縣中心城區防洪能力為20年一遇，警戒水位為139.6m，成災水位為140.5m；雨量預警閾值為1h雨量達到55.9mm時、3h雨量達到89.7mm時、6h雨量124.6mm時、12h雨量157.3mm時、24h雨量198.4mm時，此結果可供休寧城區防汛規劃參考使用。

根據休寧縣中心城區防洪能力現狀，建議完善橫江左岸萬安古鎮處堤防建設，提高城區防洪能力。在橫江上的全部雨量站都已實現自動在線測報，有關水庫可根據雨量預警閾值，提前進行調度。

1987—2003年曾設萬安壩水文站，已收集13年的降雨徑流及近百場暴雨洪水資料，黃山水文局已據此編制洪水預報方案，洪水預見期5h左右，經驗證洪水預報方案為甲等。同時現狀流域下墊面條件同十幾年相比未發生很大變化，流域上游布設了近10個自動測報雨量站，預報方案仍有較好的適應性，具備開展洪水預報作業的條件。暴雨洪水期間，水文部門除根據短時強降雨發出暴雨預警信息外，還應根據雨情、工情變化情況開展洪水作業預報，為休寧防洪減災提供更加完整、可靠、科學的決策支持信息。