基于GIS技术的西江临时蓄滞洪区选址分析

郭燕红,黄 程

(广东省水利电力勘测设计研究院有限公司，广州 510635)

西江是珠江水系中最大的河流，其径流量占珠江总径流量的75%以上，思贤滘以上的西江流域面积为35.3万km2，占珠江流域总面积的77.8%[1]。当前，西江在广东省防洪工程体系中仍然较为薄弱，主要依靠堤防防洪，中下游沿岸及三角洲地区的防洪压力较大[2]。具体表现在：一是西江流域防洪体系尚未完善，上游大藤峡控制性水利枢纽工程预计2023年建成，广东省西江干流治理工程尚在施工，西江中下游堤防建设相对滞后；二是受西江洪水威胁的位于西江中下游的广州、佛山、珠海、江门、肇庆、中山等城市均是粤港澳大湾区的核心城市，以前制定的防洪标准已无法满足这些城市迅速发展的需求。为缓解中下游沿岸及三角洲地区的防洪压力，一些防御方案陆续提出，比如经国务院批复的《珠江流域防洪规划》(国函〔2007〕40号)提出“在西江干流未建成龙滩、大藤峡水库工程前，如西江出现超50年一遇的大洪水，或龙滩、大藤峡水利枢纽建成后，西江出现超100年一遇的大洪水，且西北江三角洲重点堤围出现重大险情时，拟利用西江下游的联安围和金安围临时滞蓄洪水”。

目前，韩江流域有潮州供水枢纽、韩江南北堤和在建的高陂水利枢纽，北江流域有飞来峡和乐昌峡两大水利枢纽以及北江大堤和潖江蓄滞洪区，东江流域有新丰江、枫树坝及白盆珠3座大型水库，可实现流域洪水防御标准大大提高，保障流域防洪安全，唯独西江流域在广东省没有控制性水利枢纽，缺乏调控大洪水的有效手段，难以解决超标准洪水出路问题[2]。然而，受洪水危害最严重的是经济发达的珠江流域下游及珠江三角洲地区，其洪水灾害近80%由西江洪水造成[3]。蓄滞洪区是一种具有削弱洪水风险的区域，承担着蓄滞流域超额洪水的防洪任务，是保障流域整体防洪安全、减少洪水灾害损失的有效措施和重要手段，又是区内居民赖以生存和发展的基地[4-5]。因此，对西江进行临时蓄滞洪区选址分析具有重要意义。

GIS以强大的空间分析和3D分析功能以及信息叠加、可视化等优势，使其应用于空间选址时具有独特的优势[6]。目前，GIS在选址方面的应用主要表现为：一是单独运用GIS技术进行选址分析[7-9]，二是集成GIS与其他技术或模型进行选址分析[10-12]。本文通过GIS空间分析技术，重点分析研究广东省境内西江流域可能的临时蓄滞洪区选址，并论证其可能性，以期为进一步补齐西江防洪短板提供科学决策依据。

1 广东境内西江流域防洪体系

1.1 防洪工程现状

目前，西江流域地级市堤防标准为50年一遇，大部分县级市堤防标准为20～30年一遇，一般堤防为10年一遇或以下。大藤峡水库建成后，对于全流域型和中上游型洪水，可将地级市防洪标准提高到100年一遇，县级市提高到30～50年一遇。由于大藤峡水库尚未建成，目前流域内大部分防洪对象还未达到防洪保护区规划标准。由于大藤峡水库对于中下游型和晚发型洪水，难以达到将西江中下游段及西北江三角洲地区一般防洪保护区的防洪标准由20～30年一遇提高到30～50年一遇。

西江防洪体系以中上游龙滩、大藤峡水库结合下游沿岸堤防工程组成。堤防是广东省境内西江干流的重要防洪措施，其中景丰联围、樵桑联围、江新联围、中顺大围位列广东省十大堤围。西江广东段沿岸分布有77个防洪保护区，保护这些防洪保护区的堤防共87段，总长为299.6 km，其中干堤为232.2 km，支堤为49.7 km，保护农田14.65万hm2，保护人口约178万人。

1.2 存在的问题

虽然西江流域基本建成具有抗御一定洪水能力的防洪除涝体系，但广东省境内防洪工程体系尚未形成，主要以堤防防洪为主，防洪策略单一，河道泄流能力相对不足，中下游沿岸及三角洲地区存在防洪压力极大等问题[13]，具体表现在：一是堤防工程尚未全部达标，防御能力不能满足防洪要求，防洪形势依然严峻；二是缺乏调控大洪水的有效手段，难以解决超标准洪水出路问题；三是薄弱环节未得到全面系统治理，不能有效应对洪涝灾害；四是缺乏统一的协同调度，非工程措施有待进一步落实。

蓄滞洪区在削峰减洪中起到重要作用，已成为诸多流域防洪体系中不可缺少的组成部分[4]。因此，研究西江临时蓄滞洪区的可能性是必要和迫切的。

2 临时蓄滞洪区选址分析计算

2.1 选址流程

通过分析区域气象、水文、地质、地形、经济等方面的信息，基于GIS技术分析蓄滞洪区的可能选址范围，具体选址流程见图1。

图1 临时蓄滞洪区选址流程示意

2.2 设计洪水

设计洪水采用《珠江流域防洪规划》中西江干流高要站的设计洪水成果(见表1)，洪水过程见图2。当发生超过1%洪水时，采用天然设计洪水，1%～3.33%采用部分归槽洪水，5%及以下则考虑全归槽洪水。

表1 西江干流高要站设计洪水成果

图2 高要站0.2%、1%和2%设计洪水过程线示意

2.3 选址初步分析

鉴于大藤峡水利枢纽尚未建成，采用西江干流50年一遇设计水面线成果进行选址分析。利用GIS空间分析及3D分析，根据西江干流50年一遇设计洪水成果及地形数据进行淹没范围计算，初步划定可能作为蓄滞洪区的分区，分区结果见图3。

由图3可知，蓄滞洪区的可能选址共有9个，主要涉及肇庆市端州区、鼎湖区、高要区、德庆县以及云浮市云安区。根据各分区涉及的镇(街道)进行其经济、人口情况统计(见表2)。

图3 分区位置示意

由表2可知，大湾片涉及大湾围，区内农业总产值为4.7亿元、规上工业总产值为24.8亿元、农用地为0.21万hm2、人口为4.1万人；高要西片涉及连塘围、南岸围和乌榕围，区内农业总产值为23.4亿元、规上工业总产值为240.9亿元、农用地为0.62万hm2、人口为23.1万人；高要东片涉及联安围和金安围，区内农业总产值为50.2亿元、规上工业总产值为524.5亿元、农用地为1.15万hm2、人口为30.0万人；沙浦片涉及沙埔围和东江围，区内农业总产值为4.5亿元、规上工业总产值约为0.4亿元、农用地为0.39万hm2、人口为1.9万人；鼎湖片涉及景丰联围，区内农业总产值为21.6亿元、规上工业总产值为252.9亿元、农用地为0.19万hm2、人口为14.5万人；小湘片涉及上水围、小湘围和上围围，区内农业总产值为6.1亿元、规上工业总产值为53.8亿元、农用地为0.14万hm2、人口为3.9万人；禄步片涉及禄步围，区内农业总产值为9.1亿元、规上工业总产值为58.4亿元、农用地为0.25万hm2、人口为7.5万人；悦城片涉及中地围，区内农业总产值为3.9亿元、规上工业总产值为20.8亿元、农用地为1.33万hm2、人口为3.4万人；都杨片涉及蟠咀围，区内农业总产值为4.7亿元、规上工业总产值为33.8亿元、农用地为0.23万hm2、人口为5.6万人。

表2 各可选分区社会经济基本情况

3 结果分析

分别选取200年一遇和100年一遇设计洪水,计算超50年一遇洪水的洪量，根据各备选分区水位涌容曲线,推求超50年一遇洪水下各分区的蓄滞洪水位和淹没面积(见表3)。

由表3可知：当西江出现200年一遇洪水时，需要分蓄的洪水量为20.19亿m3，只有高要东片满足分洪容量要求；当西江出现100年一遇洪水时，需要分蓄的洪水量为5.29亿m3，高要西片、高要东片、鼎湖片能满足分洪要求。

为进一步分析对比9个分区作为蓄滞洪区的代价大小，从单位涌容影响的人口、产值、农用地等角度进行分析(见表4)。

表4 单位涌容影响的人口、产值、农用地指标值

由表4可知：选择高要东片作为蓄滞洪区能满足西江200年一遇洪水分洪要求，作用最大，而且有法律依据，但目前高要东片区域内经济发展较好、居民地较为密集、人口较多等，作为蓄滞洪区的代价较大；选择鼎湖片作为蓄滞洪区的代价较高要东片小，但同时需要设置其他蓄滞洪区，且鼎湖片位于肇庆鼎湖区，目前正在大开发，城市定位及城区路网已规划，并且广东省十大堤围中的景丰联围位于该区内，作为蓄滞洪区的建设难度较大；沙浦片、大湾片、悦城片作为蓄滞洪区的代价很小，虽然每个片区的涌容较小，但可以考虑组合应用，总滞洪量较大，调度运用灵活，且对云浮、肇庆市和下游珠江三角洲地区的防洪效果较好；高要西片作为蓄滞洪区代价最大；小湘片、禄步片、都杨片作为蓄滞洪区的作用很小，代价较大。

4 结语

西江洪水给中下游沿岸地区，特别是珠江三角洲地区带来了严峻的防洪压力，蓄滞洪区的研究显得尤为重要。本文利用西江超50年一遇洪水成果和流域DEM数据，运用ArcGIS的空间分析和3D分析功能，划分9个蓄滞洪区可能选址。从9个分区的人口、社会、经济等来看，沙浦片作为蓄滞洪区的代价最小，其次是悦城片，再次是大湾片，高要西片代价最大，高要东片的代价较高要西片小，鼎湖片的代价较高要东片小，小湘片、禄步片、都杨片作为蓄滞洪区的代价均较高要东片大。从滞洪效果角度分析，高要东片作用最大，其次是鼎湖片，沙浦片、大湾片、悦城片单独使用作用不大。综合分析，高要东片、鼎湖片可选为蓄滞洪区，沙浦片、大湾片和悦城片可以考虑组合应用，调度运用灵活，对肇庆、云浮市和下游珠江三角洲地区的防洪效果较好。