設(shè)計洪水下龍門縣城區(qū)防洪排澇工程分析

巫燕玲

（龍門縣縣城河堤管理處，廣東 惠州 516800）

1 流域概況

1.1 自然地理

龍門縣位于廣東省中部偏東，廣州市的東北部，惠州市的北部偏西。縣城區(qū)位于龍城鎮(zhèn)，東南部與河源市毗鄰，西南部與增城市交界，西部與從化市相接，北部與新豐縣接壤。全縣地勢自西北向東南傾斜，形成西北高、東南低的走勢，夾于九連山與羅浮山兩大山系之間。境內(nèi)山巒峰疊，海拔1 000 m 以上的山峰有7 座，最高峰為西南部南昆山的天堂頂。

龍門縣城區(qū)防洪工程位于龍城街道中心，處于西林河（增江）與白沙河匯合口處，分西林河堤段及白沙河堤段，總長28.38 km。其中，西林河堤段左岸上游長演村至下游青溪渡口附近，長7.905 km，右岸上游水頭圍附近至下游井頭村，長7.022 km；白沙河堤段左岸白沙河口至嶺頭山附近，長4.70 km，右岸白沙河口至石龍頭附近，長8.745 km。西林河縣城段已建有西林攔河電站，閘壩以上集雨面積766 km2（含水庫）；樟潭攔河電站，閘壩以上集雨面積1 046 km2。

1.2 水文氣象

龍門縣地處亞熱帶地區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，具有春暖遲、秋涼早的特點。多年平均氣溫20.8℃，極端最高氣溫39.3℃（1980 年7 月），極端最低氣溫-4.4℃（1963 年1 月），日照時數(shù)1 789.1 h，無霜期300 d 以上。年平均相對濕度為82%，月平均相對最大濕度為93%（1975 年5 月），最小濕度為62%（1963 年1 月）。

多年平均蒸發(fā)量1 220.9 mm，多年平均陸地蒸發(fā)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）。降雨量年內(nèi)分配不均，冬旱夏澇，汛期雨量占全年的80%以上。

冬半年盛行偏北風(fēng)，夏半年盛行偏南風(fēng)，平均風(fēng)力1～2 級，最大風(fēng)力8 級，實測記錄NNW 向最大風(fēng)速16 m/s，NNE 向最大風(fēng)速18 m/s。

1.3 流域水系情況

龍門縣城區(qū)位于西林河（屬增江上游段）和白沙河匯合處，縣境內(nèi)主要河流增江，貫通縣境南北。增江是東江三大支流之一，在龍門境內(nèi)叫龍門河，發(fā)源于新豐七星嶺，流經(jīng)新豐、龍門、增城，在增城孫家埔注入東江，總集雨面積3 114 km2，河長205.6 km，在龍門縣城附近的河段稱西林河。增江上游已興建天堂山大（二）型水庫，控制集雨面積461 km2。

白沙河為增江一級支流，發(fā)源于龍門田美鎮(zhèn)北部水尾尖山北麓，經(jīng)新豐古田再折向南流入縣境，至百擔(dān)附近注入增江。白沙河全長32 km，集雨面積176 km2，在上游劉村建有白沙河中型水庫，水庫以下為龍城盆地。

1.4 主要存在問題

（1）現(xiàn)有水利設(shè)施單薄，河道存在被擠占現(xiàn)象，使得城區(qū)部分河段防洪標準較低，尚未達10 年一遇；

（2）天堂山水庫于1993 年興建，較大地調(diào)節(jié)了增江洪水，減輕了城區(qū)的防洪排澇壓力，但水庫現(xiàn)有的防洪調(diào)度原則制定年份較早，主要針對龍門20 年一遇的防護標準，隨著龍門縣經(jīng)濟的發(fā)展，防洪標準需要相應(yīng)提高到50 年一遇，此防洪調(diào)度原則已不滿足要求；

（3）城區(qū)段已建有西林攔河電站和樟潭電站，對城區(qū)的防洪排澇產(chǎn)生一定的不利影響；

（4）管理相對較落后，水情自動測報系統(tǒng)、工程信息化管理系統(tǒng)缺失，水情、工程信息等基礎(chǔ)資料不能有效搜集、整理、存檔管理。

2 設(shè)計洪水

2.1 天堂山水庫洪水

2.1.1 基本情況

天堂山水利樞紐工程是一宗以防洪為主，結(jié)合灌溉、發(fā)電和航運等功能的大（二）型綜合利用工程。樞紐位于龍門縣城西北約14 km 的增江上游天堂山峽谷處，集雨面積461 km2，總庫容2.43 億m3。工程于1976 年10 月完成初步設(shè)計，1978 年11 月動工，1992 年8 月下閘蓄水，10 月發(fā)電。水庫正常蓄水位150 m，設(shè)計洪水標準100 年一遇，校核洪水標準1 000 年一遇。水庫下游防洪對象是龍門縣城，依據(jù)當(dāng)時的實際情況防洪標準采用20 年一遇，水庫防洪調(diào)度原則在此基礎(chǔ)上制定，已運行近十年。

現(xiàn)在情況已有所改變：一是龍門經(jīng)濟已有較大發(fā)展，城區(qū)人口較1993 年有大幅增加，預(yù)計遠期達25萬人口；二是省委、省政府要求水利率先實現(xiàn)現(xiàn)代化，為經(jīng)濟建設(shè)保駕護航，要求城區(qū)防洪標準達50 年一遇。因此，天堂山水庫現(xiàn)有的防洪調(diào)度原則已不符合新形勢下龍城鎮(zhèn)的防護要求，迫切需要改變。

2.1.2 現(xiàn)狀調(diào)度原則及調(diào)洪計算成果

（1）起調(diào)水位150 m；（2）當(dāng)水庫水位在150 m 到20 年一遇洪水位之間時，水庫理想湊泄龍城鎮(zhèn)安全流量700 m3/s；（3）當(dāng)水庫水位未達20 年一遇洪水，而區(qū)間來水等于或大于龍城鎮(zhèn)安全流量時，水庫只放發(fā)電流量47 m3/s；（4）水庫水位在20～50 年一遇之間時，水庫湊泄龍城流量1 600 m3/s；（5）水庫水位在50～100年一遇之間時，水庫湊泄龍城流量2 000 m3/s；（6）當(dāng)水庫水位達到或超過100 年一遇洪水位時，閘門全開；（7）閘門開啟后不再關(guān)小，以使水庫水位盡快降至防洪限制水位；（8）水庫最大泄量不得大于水庫最大來量。水庫調(diào)洪成果見表1。

表1 天堂山水庫調(diào)洪計算成果表（現(xiàn)狀）

2.1.3 規(guī)劃調(diào)度原則及調(diào)洪計算成果

主要論證水庫下游堤防防洪標準50 年一遇要求下，水庫洪水調(diào)度原則的變動方案以及相應(yīng)的龍門縣城的安全流量。擬定水庫錯峰補償調(diào)節(jié)的水庫防洪調(diào)度原則，盡可能降低下游龍門站50 年一遇防洪標準的安全泄量，同時維持水庫的設(shè)計、校核標準。

規(guī)劃調(diào)度原則：（1）起調(diào)水位（汛限）150 m，洪水初期打開閘門排洪，（閘門操作方法：先全開中間1孔，若水位繼續(xù)上升則全開中間3 孔，直至5 孔全開，盡量排泄入庫水量）；（2）當(dāng)水位上升到150.5 m 時（相應(yīng)總出庫流量400 m3/s），關(guān)閉閘門，只放發(fā)電流量；（3）庫水位超過155.10 m 時，開1 孔（中間1 孔）；（4）若關(guān)閉閘門后12 h 庫水位達不到155.10 m，開1 孔；（5）當(dāng)庫水位超過156.61 m，閘門全開；（6）閘門開啟后不再關(guān)小，以使庫水位盡快回落到起調(diào)水位；（7）水庫最大泄量不得大于水庫最大來量。水庫調(diào)洪成果見表2。

表2 天堂山水庫調(diào)洪計算成果表（規(guī)劃）

2.2 白沙河水庫洪水

2.2.1 基本情況

白沙河水庫位于龍門縣城東北面14 km 的龍?zhí)镦?zhèn)社廈村劉村處，白沙河水上游。白沙河水是增江支流，發(fā)源于新豐縣與龍門縣交界的楊柱山，由東北向西南流，在龍門縣城百擔(dān)處注入增江（即西林河）。白沙河水庫是一宗以防洪為主，結(jié)合灌溉與供水的綜合效益工程。白沙河口以上總集雨面積176 km2，河長32 km。水庫集雨面積42.3 km2，干流河長14.5 km，坡降0.020 2，區(qū)間集雨面積133.7 km2，河長23.5 km，坡降0.001。

2.2.2 水庫調(diào)度原則及洪水成果

（1）洪水初期，進行攔蓄控泄，庫內(nèi)水位在109.1～111.5 m 時，兩扇閘門控制開度e=0～1.0 m，控制下泄流量132.0 m3/s（e=1.0 m，相應(yīng)水位111.5 m），即初期洪水來多少泄多少，來水量＞132.0 m3/s，且水位在111.5 m 以下，閘門開啟1.0 m 控制下泄量；（2）當(dāng)庫水位超過111.5 m，且繼續(xù)上漲至112.0 m 時，即水位在111.5～112.0 m 時，兩扇閘門由開度1.0 m～全開（水位111.5 m，開度1.0 m；水位111.6 m，開度1.6 m；水位111.7 m，開度2.4 m；水位111.8 m，開度3.2 m；水位111.9 m，開度4.0 m；水位112.0 m 時，閘門全開），對洪水進行宣泄，以保大壩安全。水庫調(diào)洪成果見表3。

表3 白沙河水庫調(diào)洪計算成果表

2.3 城區(qū)河段設(shè)計洪水

2.3.1 洪水標準

根據(jù)《防洪標準》（GB 50201-2014）《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252-2017）有關(guān)規(guī)定及省委、省政府有關(guān)指示精神，龍門縣城河堤屬3 級堤防，防洪標準采用50 年一遇。

2.3.2 西林河段

西林河段上已建有西林攔河電站和樟潭電站，且中間有白沙河支流匯入。擬分兩段推求西林河段設(shè)計洪水，即樟潭電站至白沙河口段；白沙河口至B12 號段。上游段采用表4 龍門站設(shè)計洪水，下游樟潭電站至白沙河口段設(shè)計流量擬采用面積比擬法求算，公式如下：

表4 龍門站設(shè)計洪水計算表 單位：m3/s

式中：F樟潭區(qū)間——樟潭區(qū)間集雨面積585 km2；

F龍門區(qū)間——龍門區(qū)間集雨面積305 km2；

n——面積類比指數(shù)，根據(jù)《龍門縣河流規(guī)劃復(fù)查報告》，麒麟咀和渡頭站實測洪峰流量選取10 年一遇同場洪水相應(yīng)的洪峰流量進行分析，結(jié)果n 的平均值為0.54，此次計算采用0.54；（見表4）

Q樟潭區(qū)間——樟潭電站至白沙河口段設(shè)計流量，m3/s。

從表4 中可知，西林河樟潭電站至白沙河口段50年一遇設(shè)計流量為1 895 m3/s，20 年一遇為1 525 m3/s，5 年一遇為1 011 m3/s；白沙河口至B12 號段50 年一遇設(shè)計流量為1 347 m3/s，20 年一遇為1 087 m3/s，5 年一遇為811 m3/s。

2.3.3 白沙河段

白沙河段洪水除上游水庫下泄洪水外，尚有區(qū)間133.7 km2的洪水，計算結(jié)果見表5。

表5 白沙河段設(shè)計洪水計算表 單位：m3/s

從表5 中可知，白沙河段50 年一遇設(shè)計流量為1 140 m3/s，20 年一遇為865 m3/s，5 年一遇為612 m3/s。

3 城區(qū)排澇

3.1 排水分區(qū)

堤圍保護范圍總集雨面積108.2 km2，按照城市規(guī)劃，同時根據(jù)區(qū)域的地勢地貌和河道等影響匯流的實際情況，把整個規(guī)劃區(qū)分為9 個排水分區(qū)。

3.2 排澇標準

依據(jù)《廣東省防洪（潮）標準和治澇標準》（1995 年試行）有關(guān)規(guī)定，結(jié)合龍門縣城區(qū)的實際情況，治澇標準：10 年一遇24 h 暴雨產(chǎn)生的徑流量，城鎮(zhèn)和菜地1 d排干。

3.3 治澇分析

城區(qū)受澇的可能性主要是防洪堤修建后，同時遭遇外江洪水和城區(qū)暴雨，使城區(qū)雨水不能及時排除，從而在城區(qū)低洼處形成積水造成內(nèi)澇。但從龍門縣城區(qū)目前和遠景規(guī)劃《龍門縣城區(qū)總體規(guī)劃》看，不存在大的內(nèi)澇問題：

（1）西林河和白沙河位于增江流域中上游，均屬山溪河流，河道比降大，水流較急，洪水暴漲暴落，歷時較短。從圖1 中也可看出，外江5 年一遇水位都比圍內(nèi)各區(qū)控制高程低，排澇基本不受外江影響，無必要設(shè)置專門的排澇渠道和泵站，但需設(shè)置一定尺寸的排水涵閘、管等排水設(shè)施。

圖1 龍門站1974 年6 月實測洪水過程線

（2）龍門縣城區(qū)地勢從西向東，從北向南逐步降低，整體地勢不平坦。結(jié)合城市土地開發(fā)和規(guī)劃建設(shè)，新建城區(qū)的建基面基本上可滿足內(nèi)涌的自排水要求。

（3）西林河和白沙河兩岸為規(guī)劃城區(qū)，目前大部分為農(nóng)田和菜地。據(jù)多年來的洪水漲落情況，除特大洪水外，洪水水面超過兩岸溝渠和來水量，使農(nóng)田淹沒還未有超過1.5 d 現(xiàn)象，現(xiàn)狀大體上滿足排澇要求。因此，規(guī)劃不建專門的排澇泵站，城區(qū)范圍的澇水完全用自排方式解決。根據(jù)區(qū)域內(nèi)各河涌的情況，設(shè)置滿足水力過水要求的排水閘、管等，經(jīng)計算分析，大體上需設(shè)置5 座排水閘、2 座排水涵管。

3.4 排水涵閘、管

各排水區(qū)10 年一遇流量和24 h 洪量用廣東省水利廳推理公式計算，其中10 km2排水區(qū)的洪峰流量仍采用現(xiàn)行的經(jīng)驗公式計算。各區(qū)排水涵閘、管的設(shè)計流量按照10 年一遇24 h 暴雨產(chǎn)生的徑流量1 d 排干的原則，并根據(jù)各區(qū)的實際情況進行計算，據(jù)此進行各水閘、涵管的水力設(shè)計。

4 結(jié)語

龍門縣河流屬山區(qū)河流，河床坡降較陡，山溪水易漲易退，流速大，沖刷力強。要徹底解決龍門縣城的洪澇災(zāi)害，首先要徹底解決開口堤防問題，形成連續(xù)閉合高質(zhì)量堤防，自流出水通道要建設(shè)防洪閘；其次是將流域內(nèi)洪流量較大的水庫下泄洪水直排外江；第三要修建排澇泵站，抽排圍內(nèi)洪水。