三明市碧溪流域防洪规划分析

江秋华

（福建省三明水文水资源勘测分局，福建三明 365000）

摘要：本文对碧溪洪水特性及洪水组成作了分析,推求了碧溪设计洪水、设计洪水水面线，提出修建防洪堤和防洪水库的防洪工程措施,建立洪水预警系统等防洪非工程措施。

关键词：碧溪；洪水特性；防洪规划

1  流域自然地理概况

碧溪为沙溪梅列河段左岸的一大支流，地处梅列区中北部。碧溪主流发源于明溪县夏阳乡境内的际头，由北向东南流经东溪桥、朝鱼底、村头、长溪、南岐、陈大、于碧口注入沙溪。碧溪主河道全长33Km，河道平均坡降6.87‰，河口以上流域面积140Km²。其中梅列区境内主河道长23.3Km，流域面积101.6Km²，占碧溪流域面积的72.6%。

碧溪流域呈狭长型，流域形状系数γ=0.128，流域地处闽西北湿润多林山区，流域内植被覆盖情况良好，具有较好的水土保持条件。

梅列区陈大镇位于三明市西北部。距三明市区约4Km，是梅列区的主要粮食生产基地之一，有丰富的旅游、森林和水力资源，全镇辖8个行政村，1个社区居委会，2002年全镇人口10049人，2002年全镇完成工农业总产值1.6142亿元，其中工业产值达1.1亿元。

碧溪为雨洪河流，年最大洪水一般发生在4~7月份，尤以5、6月份出现的机会较多，经对本流域历年大洪水暴雨天气资料分析，较大洪水多系锋面雨所致。形成碧溪流域暴雨洪水的天气系统主要是切变、低槽、低涡和涡切变等。此外，由于山体滑坡，道路坍塌，人为的弃碴废石无序堆放等造成河床抬高、河道变窄，行洪能力逐年下降，也是造成碧溪河洪涝灾害不断发生的原因。

2  防洪体系现状

    陈大镇规划河段，地处三明市梅列区陈大镇，为沙溪中游梅列区盆地内，规划河段内现有的防洪驳岸及堤防主要为近年来碧溪河干流沿岸的有关部门单位和群众为防止洪水侵害，结合市政道路等建设陆续自建的一些零星防岸、简易堤防设施。这些工程有一定防洪能力，但缺乏统一规划，同时现有护堤分段无闭合，防洪作用十分有限，由于现有堤防标准低且分散，在近年汛期的几次大洪水中大部分冲毁，目前该河段基本无防洪设施。

目前碧溪河流上游已建的水库及水电站规模小，且水电站均为径流开发，因此对沿河两岸的防洪所起的作用很小。

3  洪水分析计算

3.1  洪水成因及往特性

碧溪流域属中亚热带海洋性气候区，形成本流域暴雨的主要天气系统是低槽、切变、低涡和涡切变等。流域3、4月由于西风带槽涡活跃而常出现中小暴雨，5、6月受盛行西南气流控制和地面锋系的频繁影响，易发生持久，面广、强度大的锋面暴雨，7至9月的台风季节，由于本区域距大海较远，又受戴云、玳瑁山脉的屏障作用，一般台风影响不显著，但若强台风与其他天气系统相结合，亦能产生特大暴雨。

碧溪流域多年平均降水量为1732mm，全年按天气成因大致可分为：3~4月春雨,5~6月梅雨，7~9月台风、雷雨，10~2月干季等四个时期，年最大洪水一般发生在4~6月，尤以6月出现机会最多，约占60%，经对本流域历年大洪水的暴雨天气资料分析，较大洪水多系锋面雨所致。

3.2  水文测站基本情况

碧溪流域内1974年1月设立陈大水文站。位于碧溪干流下游，控制流域面积137Km，水文观测项目有水位、流量、降水量。本流域内还有碧溪雨量站、渔溪雨量站、南岐雨量站

3.3  设计洪水

碧溪流域设计洪水采用陈大水文站实测洪水流量频率分析和由暴雨计算洪水的推理公式二种方法进行计算。

3.3.1 陈大站洪水频率分析法

陈大站1974年设站，已有28年最大流量资料，1973年12月调查陈大站1968年洪痕为136.34m；1943年洪水大于1968年。以实测的历年水位流量关系线综合分析，按《水文资料整编规范》的方法延长，定线查算得1968年洪峰流量为546m³／s。

以陈大站1976~2003年年最大流量和历史洪水成果，组成不连续系列，采用皮尔逊-Ⅲ型曲线适线，求得陈大站多年平均洪峰流量Q=153 m³／s ，变差系数Cv=0.75，Cs=4.0Cv，最大流量频率曲线见图 ，陈大站各频率设计洪水成果如表１

表１　　陈大站各频率设计洪水成果表（频率分析法）

频率P（%）	P=1	P=2	P=3.33	P=5	P=10	P=20	P=50
洪峰（m3／s）	617	514	456	383	288	202	109

3.3.2 推理公式法

本流域各历时暴雨参数采用福建省水资源等值线图成果,根据福建省暴雨径流查算图表计算出陈大站各频率设计洪水成果，

表2        陈大站各频率设计洪水成果表（推理公式法）

频率P（%）	P=1	P=2	P=3.33	P=5	P=10
设计洪峰（m3／s）	622	545	509	443	365

经分析比较，两种方法计算洪水在高频率区成果相近，在小频率区其成果存在一些差异，考虑到陈大站实测流量系列长且可靠，为此采用频率分析法的成果。见下表3

表3       陈大站各频率设计洪水计算成果表

计算方法	设计洪峰流量（m3／s）
	P=1	P=2	P=3.33	P=5	P=10
频率分析法	617	514	456	383	288
推理公式法	622	545	509	443	365
采用值	617	514	456	383	288

以陈大站各频率设计洪峰流量，按流域面积比的1次方求得控制河段设计洪水成果

 

3.4 设计洪水水面线计算

3.4.1 断面资料

碧溪河从陈大工模具厂上游弯道至碧湖汇合口河段长5.245Km，按照河道弯道、河道收缩、扩散等河道特点，共布设实测断面34个。

3.4.2 起始水位的确定

以沙溪河碧湖断面各频率设计洪水位为推算碧溪洪水水面线的起始水位，采用《三明市设计洪水水面线分析报告》中的成果，如下表

 

表4    沙溪各频率设计洪水水面线成果表   单位：m

频率	p=2%	p=3.33%	p=5%	p=10%	p=20%
水位（碧湖）	131.26	130.53	129.66	128.4	126.92

 

3.4.3 糙率的确定

2002年6月15和2003年5月16日碧溪河先后发生了大洪水，据陈大水文站实测，2002年6月15日该站洪水位为134.95m，洪峰流量313 m³／s，超10年一遇洪水；2003年5月16日洪水位达135.44m，洪峰流量为391 m³／s，相当于20年一遇洪水。经实地洪水调查，其中从陈大站到农税检查站查得2002.6.15洪痕11个；从汇合口到工模具厂上游弯道查得2003.5.16洪痕18个,洪水调查成果见表。根据实测的两次洪水的洪痕水面线，分析反推河段的糙率，并绘成曲线，供计算时内插使用。该河段河道糙率n在0.025~0.040之间。

3.4.4 洪水组合

沙溪干流在梅列站断面流域面积9545Km²，与碧溪流域面积（汇合口F=140Km²）相差甚大，一般情况下，流域降雨前期沙溪水位较低，碧溪洪水可以自排注入沙溪。当沙溪出现洪峰高水位时，碧溪河洪水退落，且雨峰已过，流域内降小雨或无雨，此时碧溪河水位受沙溪干流洪水位顶托，形成倒灌现象。

经分析，碧溪河洪水水面线采用二种洪水组合进行推算：

1、碧溪河P=2%、P=3.33%、P=5%、P=10%洪水分别与沙溪干流P=20%洪水组合，分别推算碧溪河设计洪水水面线；

2、沙溪干流P=2%、P=3.33%、P=5%、P=10%洪水分别与碧溪河P=50%洪水组合，分别推算碧溪河设计洪水水面线。

3.4.5 水面线计算成果

碧溪河设计洪水水面线采用以上两种洪水组合，分别推求设计洪水水面线，并取其修匀的外包线，作为碧溪河设计洪水水面线成果。碧溪河工模具厂以下河段设计洪水水面线计算成果见表

4 防洪规划

　以《水法》和《防洪法》为指导，贯彻“全面规划、统筹兼顾、标本兼治、综合治理”的原则，根据碧溪河流域的特点，本次流域防洪规划采取“泄蓄兼施、以泄为主、堤库结合、工程与非工程措施结合的指导思想。

本次规划以2001年为基准年，2005年为近期规划水平年，2010年为远景水平年，规划以近期为重点。

４.１河道岸线规划

４.１.１河道岸线规划原则

（１）、根据河流的水文、地形、地质条件及现有河岸的稳定情况，选取河槽宽度和平面形态既能满足行洪要求，符合河床演变规律，又能节省工程投资的最佳岸线。

（２）、选取的岸线应顺从河岸，力求平顺，使堤岸走向尽量符合洪水主流向，保留适当宽度的滩地，并兼顾中、枯水的流向，以减少冲刷和淤积。

（３）岸线选择地势较高，地基工程地质较好，比较稳定的滩岸上，尽可能利用现有堤防及有利地形，尽量做到路堤结合，对规划中沿河修建的建筑群与岸线保持间隔，留出行车宽度，便于管理养护及抗洪抢险。

４.１.２岸线规划成果

根据岸线规划原则并结合河道水面线计算成果，对各规划方案进行经济、技术比较分析，最后确定推荐各河段的规划岸线，规划河段岸线规划成果表述如下：陈大镇河段岸线主要为碧溪河干流沿岸的防洪岸线，起于陈大工模具厂，止于劳教所桥。岸线沿河边漫滩两岸阶地上布置。其中右岸岸线长2367m，左岸岸线长2525m，河段行洪宽度25~42m，需全部新建防洪堤。

４.２防洪水库规划

　碧溪河水量充沛，水力资源较为丰富，开发条件较优越，已开发１座小（二）型水库（库容15.5万m^３），已开发小水电站５座，总装机１４９５Ｋw，目前碧溪河流域上游现有电站均为径流开发没有龙头水库，因此对沿河两岸的防洪所起的作用很小。

根据碧溪干流的地形、地质条件等，经分析研究，拟定在陈大镇南约２.5Km的碧溪河道上修建一中型水库???南岐水库。拟定的陈大南岐水库坝址控制流域面积１０１.5Ｋm²，占碧溪河流域面积的72.5％，水库总库容约１１００万m³，调节库容约３５０万m³，可以通过水库的合理调度，大大提高水库下游陈大镇河段的防洪标准。

 

５．非工程防洪措施

碧溪河流域现有防洪工程极为薄弱，防洪能力低，而且单靠防洪工程措施来防御洪水，很难做到万无一失，这就需要与非工程措施相结合，利用非工程措施的信息和预报，提前采取措施，抗洪抢险，合理调度，最大限度地减小灾害损失。

洪水预警报系统是一种非工程措施，它利用水文、通讯、自动、控制和计算机技术，实用、快速、准确采集代表点的雨情和水情信息，及时传递到有关部门，作出预警、预报，给水库调度、防洪救灾提供决策依据。