安陽縣山洪災害防治現狀與分析評估

王福玉

(河南省水利勘測設計研究有限公司,河南 鄭州 450016)

安陽縣地形地貌比較復雜，地勢西高東低，呈階梯狀，山地海拔約500 m，山坡坡度一般為30°～50°；山區向東延伸為丘陵區，海拔100～200 m，坡度約20°[1]。安陽縣地處豫北，屬暖溫帶季風氣候，具有華北地區大陸性氣候特征，多年平均降雨量510 mm，因受季風影響，降雨時空極不均勻。年內夏季受東南暖濕氣流影響，降雨較多，一般集中在7—9月，降雨量約占全年降雨量的70%。如此大的地形坡度加上安陽縣地區原本生態脆弱，極易發生山洪災害。較大的短時強降雨，容易形成地表徑流，直接匯流致使溝河洪水猛漲，洪水夾帶的泥沙、石塊順河而下，淤積下游河道和水庫，直接威脅地區生態環境和人民生命財產安全。

1 安陽縣山洪災害防治現狀

1.1 工程措施現狀及存在問題

(1)措施現狀。為了能夠有效地應對山洪暴發造成的破壞影響，自二十世紀八十年代開始，安陽縣開展了一定規模的水利工程建設。到目前為止，具備中型標準的水庫1座，小型標準的水庫33座，沿縣域河道對河堤進行加固，全長65.512 km，對山洪爆發產生的危害起到了一定的防御作用。除此之外，安陽縣政府響應中央可持續發展的戰略布局，積極開展沿河道一定范圍的微小流域綜合治理水土保持工作，開展荒漠種樹種草行動，大力踐行退耕還林、還草政策，使流域的生態環境得到一定的恢復，提高了應對山洪的抗災能力。但是，隨著安陽縣社會經濟的發展，以及工程設施的老化破舊，現有的工程防御措施已不能滿足新時代生態文明建設的總體戰略布局要求。

(2)工程措施存在的問題。一是微小流域工程措施落后。長久以來，安陽縣政府主要集中在縣域內大型河流主干過流區域沿線的治理，卻忽視了一些微小支流監管。這些微小流域多處于山地，暴雨沖刷的洪溝較多，水土流失嚴重，山洪泥石流災害頻發，啃蝕著微小流域地區的生態環境，嚴重制約了安陽縣的經濟發展。二是工程設施陳舊，防洪標準低。二十世紀七八十年代修建的防洪工程標準低，大多為5年一遇至10年一遇的防洪標準，并且工程覆蓋區域狹小，工程設施老化甚至完全不能使用。除此之外，安陽縣山地大多數的河流沒有堤防加固設施，一旦發生暴雨，極易發生泥石流滑坡事故。一些河道對于采砂現象多年以來毫無監管，導致沿線的堤防地基被嚴重掏蝕，堤防破壞嚴重。多數河堤處于無設防狀態[2]。

1.2 管控措施現狀及存在的問題

(1)管控措施現狀。一是落實安陽縣政府對于山洪災害防御相應制度，在各鄉鎮成立防洪領導工作小組，專門監管和應對山洪暴發，同時定期巡查現有的工程設施運行情況，做好記錄并及時上報[3]。二是制定山洪災害防治制度，定期開展山洪災害防治演練，將防御責任落實到個人。三是構建雨情監測系統，布設自動雨量監測站22處，水位站10處，實時監控雨情的發展變化。四是進行山洪災害防治策略宣傳，加強人民群眾保護生態環境的意識，提高植被覆蓋率，減少水土流失。

(2)管控措施存在的問題。一是雨情監測點少，雨情播報不及時，通訊報警設備落后，難以全面的掌握雨量大小并及時采取應對措施。二是山洪防御制度不完善，缺乏有效的監督管理機制，不能及時提示出現的山洪災害情況，以便于后續開展應對工作。三是偏遠落后地區人們山洪災害意識不強，缺乏基本的避災演練行動，而且大肆開荒山林，毀壞樹木和植被，甚至在一些山洪出口處修建房屋，深挖山地坡腳，嚴重阻礙了防洪設施的建設，這些行為加劇了山洪災害發生的頻率。

2 山洪災害分析評估工作

2.1 基礎資料整理

根據《山洪災害分析評價技術要求》[4]和《山洪災害分析評價方法指南》[5]，山洪災害分析評價基于小流域暴雨洪水分析，充分利用全國統一制作的各縣的基礎數據和工作底圖[6]、水文氣象資料以及各地山洪災害調查成果等3個主要方面的資料進行分析。因這些資料來自不同的部門和單位，數據類型多、數量大，所以在開展山洪災害分析評價工作之前，應首先對這些資料進行評估和處理，根據資料的擁有情況，結合河南省無資料山丘區暴雨洪水計算及洪水預報的方法，選擇適合的計算手段，建立模型開展山洪災害分析評價工作。安陽縣本次分析評價對象的確定，是在前期工作以及資料累積的基礎上，綜合考慮了當地防洪減災、地區發展規劃等實際需求，最終確定安陽縣本階段共計有80個村落作為分析評價對象，分析評價對象的位置分布如圖1所示。經處理后可以得到安陽縣涉及小流域共112個，控制流域面積2164 km2。

圖1 安陽縣山洪災害調查及分析評價村落位置

2.2 設計暴雨評估

設計暴雨評估所涉及的內容，主要包括以下幾方面：一是小流域暴雨洪水分析，包括設計暴雨計算、產流(凈雨)計算、匯流計算，其中設計暴雨采用河南省暴雨圖集直接查算。二是設計暴雨參數。涉及不同時段(取10 min、1 h、6 h和24 h)、不同頻率暴雨量及變差系數Cv、偏態系數Cs與變差系數Cv比值(Cs/Cv)、點面折減系數、時段雨量折減系數n2、n3的確定。三是設計暴雨計算。在設計暴雨參數計算基礎上，根據河南省每一時段點雨量均值等值線圖和點雨量等值線圖，得到不同時段對應的變異系數，查《河南省中小流域設計暴雨洪水圖集》(1984年)[6]的“皮爾遜Ⅲ型曲線模比系數值表”，得到安陽縣80個分析評價對象各小流域不同設計時段的設計暴雨成果，以粉紅江流域東店村為例，如表1所示。四是小流域暴雨洪水分析需得出小流域匯流時間對應的雨型和相應的洪水特征值，根據《山洪災害分析評價技術要求》，在設計暴雨計算基礎上，根據河南省24 h典型暴雨雨序圖進行排序得到24 h暴雨時程分配，其他時段的時程分配則根據長短歷時同頻率相包形式選取。以粉紅江流域東店村100年一遇的設計暴雨為例，如圖2 所示100年一遇的24 h設計暴雨時程分配，其他時段例如小流域匯流時間2 h的設計暴雨時程分配則選擇最大雨量值(第14和15個時段)的暴雨作為時程分配。

表1 小流域地區東店村設計暴雨成果 mm

圖2 東店村100年一遇24 h設計暴雨時程分配

2.3 設計洪水評估

設計洪水評估主要包括兩方面的內容：一是典型頻率洪水計算，二是水位流量關系推求。

在典型頻率洪水計算中，由于安陽縣山洪具有歷時短、雨強大的特點，且多發生在河流源頭地區，涉及面積較小，流域坡面和溝道比降均較大，故凈雨分析計算不能簡單按照工程設計洪水計算方法進行。依據經驗，多數情況下較大洪水都是在前期降雨達到流域最大蓄水量的3/4以上時發生，在本項目中按土壤含水量已基本飽和的情況作為洪水計算原則，扣損根據計算時間逐時段扣除降雨損失。因此安陽縣沿河村落設計洪水頻率規定為5種，即5年一遇、10年一遇、20年一遇、50年一遇和100年一遇。典型頻率洪水計算采用暴雨圖集推理公式法和標準化單位線法兩種計算方法，對結果進行比較，分析選出最優結果作為現狀防洪能力和預警指標分析的參數。以粉紅江流域東店村為例采用標準化單位線法計算設計洪水，將設計凈雨成果與標準化單位線進行疊加計算，評價對象的設計洪水過程線結果如圖3所示。

圖3 東店村各頻率設計洪水過程線

對于安陽縣水位流量關系推求采用曼寧公式。首先需要確定的是曼寧公式中比較重要的兩個參數：比降和糙率，對于設計洪水計算成果具有重要影響。二是確定安陽縣水位-人口關系曲線，主要依據山洪災害現場調查匯總成果來確定。分析時應遵循以下兩個要點：一是簡化計算水位-人口關系，二是水位-人口關系中，根據現場調查數據確定間距。

2.4 防洪現狀評估

根據《山洪分析評價技術要求》[4]，防洪現狀評價是在上一步設計洪水計算的基礎上研究小流域村鎮環境的山洪防御，對山洪影響的受災區進行危害等級劃分，以及統計各危險區的人口和固有財產數量，繪制現狀防洪能力圖，為山洪災害防御預案編制、人員轉移、臨時安置等提供支撐。選取的評價方法，一是要確定成災水位對應的洪水頻率。二是對危險區進行等級劃分。三是對安陽縣流域人口和房屋進行統計，得到各頻率洪水淹沒高程下累計人口。以安陽縣東店村為例，基于人口-高程分布關系、測量斷面的實際空間情況以及設計洪水計算成果，確定東店村各頻率洪水淹沒高程下累計人口，得到沿高程人口分布數據如表2所示。

表2 店村沿高程人口房屋統計數據

2.5 危險區圖繪制

沿河村落危險區圖的繪制基于對安陽縣80個沿河村落設計暴雨洪水、現狀防洪能力、危險區等級劃分以及預警指標分析計算得出的成果。由于沒有調查到最高歷史洪水位，以100 年一遇設計洪水位淹沒范圍為初步危險區范圍，結合地形地貌情況，確定安陽縣80個村各級危險區范圍，沿河流域危險區圖繪制流程如下：

(1)審核安陽縣基礎資料中的工作底圖，特別需要關注安陽縣行政區域的劃分、集中居民區的位置和范圍、河流的過流斷面及走向，沿河流域的交通道路情況等信息。

(2)評價山洪災害，主要包括以下四項：一是劃分危險區的相關信息，包括各危險區空間位置和人口數量、房屋位置等信息。二是確認居民轉移安置情況，核實轉移路線。三是設計暴雨洪水和設計成果信息，典型雨型分布，設計洪水主要成果。四是防汛期組織信息，如責任人、聯系方式等。

2.6 分析評價成果現場核查

由于本次安陽縣山洪災害調查評價工作中，調查、河道斷面測量與分析評價分別由不同單位承擔，分析評價人員很少到現場，在分析評價中發現有很多調查數據和分析評價成果存在問題。為了驗證分析評價成果的合理性與可靠性，并把所得成果與縣級防辦等相關業務人員交流，現場訪問沿河村落居民，在分析評價工作完成以后，項目組成員聯合調查單位、測量單位的有關人員進行了現場核查。

3 結 語

對安陽縣80個沿河村落、城鎮和集鎮進行了小流域暴雨洪水特征分析、防洪現狀評估、山洪危險區劃分和危險區圖繪制，進入現場進行實際核查評估，獲得了沿河村落、城鎮和集鎮現狀防洪能力、各級危險區內的人口和房屋、預警指標等信息，為安陽縣山洪災害防治工程提供了新技術方法和工程措施，建立了安陽縣山洪災害分析評價的方法體系。但是，在本次評估的過程中也認識到，山洪災害分析評價非常復雜，影響因素眾多，方法還需要不斷完善；進行山洪災害調查評價的村落多位于山丘區，河道蜿蜒曲折，斷面形態變化大；主河槽雜草多，兩側漫灘多植被；調查給出的成災水位、糙率、歷史洪痕等信息都有一定的不確定性。因此，成果需經多方面檢驗，并不斷修正以符合實際規律，才能逐步應用到實際防汛工作中。