福建省涝区排涝模数分布规律分析研究

林明财 陈 琼

(福建省水利规划院，福建 福州 350001)

福建省地处东南沿海，台风、暴雨等极端天气频发，是太平洋台风登陆的主要门户之一，受西北太平洋副热带高压带南北跳动导致的雨带移动和武夷山脉抬升的共同影响，暴雨时间较长、强度较大，容易引发洪涝灾害，为全国洪涝灾害易发区，根据暴雨成因，全省可分东部台风暴雨洪涝区和西部非台风暴雨洪涝区。

本文在福建省涝区区划及涝区等级评判方法研究[1]的基础上，对全省2191个六级涝片进行水文水利计算，得出各涝片不同频率的排涝模数，并以18个三级区为研究对象，结合福建省内各涝区的排涝模数及其涝区属性，对排涝模数的分布规律进行统计分析研究，绘制全省涝区排涝模数图，为福建省治涝研究、规划、设计等提供参考。

1 福建省涝区分布

福建省一级涝区2个：珠江三角洲及东南沿海地区、长江中游平原区；二级涝区6个：闽东诸河区、闽江流域涝区、平潭综合实验区涝区、闽南诸河涝区、韩江和赣江；三级涝区18个：闽东诸小河涝区、赛江涝区、霍童溪蕉城涝区、敖江及罗源湾涝区、闽江上游建溪涝区、闽江上游富屯溪涝区、闽江上游沙溪涝区、闽江中下游涝区、福清涝区、木兰溪莆田涝区、晋江流域泉州涝区、厦门涝区、九龙江上游漳平以上涝区、九龙江中下游漳州涝区、韩江上游福建段涝区、梅江福建段涝区、赣江上游福建段涝区、平潭综合实验区涝区[1-2]。三级涝区分布见图1。

图1 福建省三级涝区分布

根据地形地貌特点不同，福建省内涝区可分为滨海潮位顶托区、滨河圩垸区、山丘坡水区及平原坡水区。根据下垫面类型不同，福建省内的涝区类型可分为城镇区、农田区及城乡混合区。

2 排涝模数计算方法及成果

2.1 排涝模数计算方法

采取推理公式法(包括华东地区特小流域法)、瞬时单位线法[3]、城市暴雨强度公式法[4]计算设计涝水流量，排涝模数通过水量平衡法[5]、排模公式法[6]和平均排除法[7]进行推求。

2.2 计算成果

用上述方法对三级涝区下共2191个六级子涝区在不同排涝标准下的排涝模数进行计算，得到的统计结果见表1。

表1 三级涝区排涝模数统计特征 单位:m3/(s·km2)

3 排涝模数空间分布规律

3.1 三级涝区排涝模数空间分布

采用基于ArcGIS环境的数字制图方法，以表1的成果作为制图数据，绘制福建省三级涝区排涝模数的空间分布图(见图2)；以2191个六级子涝区的排涝模数绘制不同排涝标准下的排涝模数分布图(见图3～图5)。

图2 三级区划排涝模数空间分布

图3 5年一遇排涝模数分布

图4 10年一遇排涝模数分布

图5 20年一遇排涝模数分布

由表1和图2可以发现，处于福建省东南部的闽南诸河涝区(含福清涝区、木兰溪莆田涝区、晋江流域泉州涝区、厦门涝区、九龙江上游漳平以上涝区及九龙江中下游漳州涝区)具有较大的排涝模数；处于福建省西北部的闽江流域涝区(含闽江上游建溪涝区、闽江上游富屯溪涝区、闽江上游沙溪涝区及闽江中下游涝区)的排涝模数较小；处于福建省东北部的闽东诸河涝区及处于福建省西南部的韩江涝区，其总体排涝水平在闽南诸河涝区和闽江流域涝区之间。

综合排涝模数分布图和地形图，随着排涝标准的提高，福建省全省各个涝区的排涝模数均有不同程度的提高，5年一遇和10年一遇排涝标准下九龙江中下游漳州涝区的排涝模数均为全省最高，20年一遇排涝标准下赣江上游福建段涝区的排涝模数为全省最高，东南部的排涝模数明显高于西北部，排涝模数大体上呈现出从南向北递减的趋势，与地形地貌分布格局一致。

3.2 不同涝区类别排涝模数分布

根据地形地貌特点不同，福建省涝区分为滨海潮位顶托区、滨河圩垸区、山丘坡水区及平原坡水区4种类别。不同排涝标准下不同涝区类别排涝模数(中位数)统计情况见表2。

表2 不同排涝标准下不同涝区类别排涝模数(中位数)统计情况 单位:m3/(s·km2)

根据各三级区内山丘坡水区和滨河圩垸区20年一遇排涝标准下排涝模数绘制箱型图，见图6、图7；根据20年一遇排涝标准下不同涝区类型的排涝模数中位数绘制空间分布图，见图8。

图6 山丘坡水区20年一遇排涝模数箱型图

图7 滨河圩垸区20年一遇排涝模数箱型图

由图6、图7可知，同一类别涝区在不同三级区内无论是在数值大小或是离散程度上都有极大不同。因此，排涝模数大小与涝区类别之间的关系并不显著。由图8可知，不同类别涝区的排涝模数在空间上的联系同样不显著。综合以上，说明涝区类别对地区(中位数)排涝模数的影响并不明显。

图8 三级区20年一遇排涝模数空间分布(涝区类别)

3.3 不同涝区下垫面类型的排涝模数分布

根据下垫面类型的不同，福建省涝区可分为城镇区、农田区及城乡混合区3种类型。各排涝标准下不同下垫面类型六级涝区排涝模数的中位数统计情况见表3。根据20年一遇排涝标准下不同下垫面类型的排涝模数中位数绘制空间分布图，见图9。

图9 三级区20年一遇排涝模数空间分布(涝区类型)

表3 不同排涝标准下不同下垫面类型排涝模数(中位数)统计情况 单位:m3/(s·km2)

由表3和图9可知，在3种类型的涝区之中，城镇区的排涝模数在极大部分的三级区内均为最大项，而农田区的排涝模数在多数三级区内为最小项，城乡混合区排涝模数介于二者之间。且随着排涝标准的提高，城镇区的排涝模数增长幅度最大，其次是城乡混合区，农田区又次之。但同一涝区类型的排涝模数在不同三级区内依旧存在不小的差别。

4 结 语

综上分析，福建省涝区排涝模数分布与地形地貌分布格局一致，同一排涝标准下涝区类型和下垫面类型对排涝模数均有所影响。通过对全省涝区排涝模数分布规律进行研究，可为福建省治涝研究、规划、设计等提供参考，对福建省水安全和有效降低洪涝灾害损失有重要意义。但由于洪涝灾害致灾机理复杂，排涝模数的影响因子多，特别是福建省水文气象情势复杂、地形地貌复杂，排涝模数分布规律仍需进一步深入研究，建议采用不同方法进行对比分析研究。