广东省公路水文区划研究

公路２００９年４月第４期ＨＩＧＨＷＡＹＡｐｒ．２００９Ｎｏ．４文章编号：０４５１一０７１２（２００９）０４一００６６一０４中圈分类号：Ｐ３４４文献标识码：Ａ广东省公路水文区划研究王钊１”，袁万杰２，方伟振１’２（１．长安大学公路学院西安市７１００６４，２．广东华美加工程顾问有限公司广州市５１０６２７）摘要：广东省公路水文区划以服务广东省公路建设为目的，遵循一般自然区划方法，确定了广东省公路水文区划的原则和分级指标体系，提出了广东省公路水文区划方案。关键词：广东省；公路水文，区划；指标体系公路是直接暴露在自然环境之下，并受自然环的影响，因此，在进行公路水文区划时，要全面考虑境影响的人工建造物。水文条件作为自然环境的一各种水文要素，并分析与它们有紧密联系的自然地种类型，无论对公路路线勘测设计，桥涵、隧道位置理条件、气候和地形特征。在此基础上，分析同一水选择，路基防排水设施设计，公路施工工艺与流程选文现象在不同自然条件下产生的原因，找出对公路择，筑路材料的选用，还是在路基、路面、桥涵与防护建设具有主要影响的因素，通过定量与定性分析，把工程等构造物的安全性、稳定性等方面，都具有直接相似的区域连接在一起。和间接的影响和作用［１］。公路水文区划就是在充分１．２广东省公路水文区划的方法认识水文区域特性的基础上，以服务公路建设为前广东省公路水文区划是以广东省１。２５００００提和目的，结合水文要素对公路的影响，按照符合公地理信息系统数据库作为基础数据平台，采用了地路工程特点的原则和指标，划分成具有公路特色的理信息系统（ＧＩＳ）软件等先进的计算机技术，结合不同水文特性的区域，从而为公路建设提供服务。定性与定量指标，按从上而下的方法进行公路水文广东省位于我国最南部，濒Ｉ临海洋，地势北高南区划的划分。低，地形复杂。境内山脉纵横，沿海岛屿广布，地质１．３广东省公路水文区划指标体系构造复杂，构造运动剧烈，经常受热带季风和海洋性１．３．１一级区划分区指标气候影响，降水充沛，多暴雨和台风，是我国最湿润一级区划应反映广东省总体的、区域的水文特的地区之一。省内河流众多，主要由珠江水系、韩江征。结合广东省独特的自然条件和水文条件，确定水系，以及粤东、粤西沿海等诸小河水系构成，水文采用地理位置和地貌特征这个定性指标作为一级分资源丰富多样。由于受独特的地理位置和气候条件区的主导指标，采用年径流深度作为一级分区的辅等因素的影响，广东省各区域内水文条件差异较大。助指标。前者反映了区域面所处的背景条件，同时因此，开展广东省公路水文区划研究，可为不同水文还考虑了与其相应的气候分布特征；后者主要反映条件下广东省公路建设的规划、设计、施工、养护、运了水量（用径流带表示）分布的特征，它既反映了区营等提供科学依据。域面上的水文条件，又间接地反映了不同区域其他自然环境条件的差异。在全国水文中，是以径流量１广东省公路水文区划的方法（多年平均径流量，用径流深度表示）来判断一个地１．１广东省公路水文区划的原则区水量的多少。因此，根据广东省径流深度的实际公路水文区划要坚持以公路建设服务为目的，情况，把广东省划分为２个径流带：年径流深度大于突出公路建设的实用性。由于降水、水量、河网密或等于９００ｍｍ的丰水带和年径流深度小于９００ｍｍ度、河谷类型等水文要素对公路建设有着不同程度的多水带。基金项目ｔ广东省交通厅科技项目，项目编号２００４３４；交通部西部交通建设科技项目，项目编号２００３３１８８１２３６收稿日期：２００８—０９－－１８万　方数据２００９年第４期王钊等：广东省公路水文区划研究一６７一１．３．２二级区划分区指标二级区划应重点反映公路水文的特征，既具有宏观的指导性，又能具体体现服务性和针对性。考虑到公路工程的各类建筑物，如路基、路面、桥涵、防护工程等，在地表水作用下易产生的各种灾害，以及相关规范对防治这些灾害的相关要求和规定。经分析归纳后可知，对公路工程的各类建筑物影响最大的水文条件是河川径流和坡面径流。（１）河川径流。河川径流是一种最常见的自然水文现象，对公路沿河线的路基、桥、涵等构造物危害大。我国每年不同地区都会因河川径流造成水毁，冲毁路基、桥涵，所以该指标同坡面径流一样，对公路建设具有重要的影响和作用。但由于自然环境及人为因素等突发性因素的影响，河川径流影响因素复杂，而且区域复杂程度不同，因此不适宜用河川径流强度作为公路水文区划的二级分区指标。（２）坡面径流。坡面径流（坡面漫流）也是一种常见的自然水文现象，容易对公路的路基、路面、防护工程等产生危害，或者引起边坡滑塌，产生坡面泥石流等，中断交通，给国家和人民的生命财产带来巨大的损失。对公路工程构造物产生的危害程度，或者造成路基边坡滑塌，或产生坡面泥石流等，与坡面的径流强度有关。影响坡面径流强度的自然要素很多，结合广东省实际情况，最主要的是地面坡度、岩土特性和降水。一①地面坡度。不同的地面坡度对坡面径流或者说对坡面冲刷影响较大，国内外不同部门从不同的角度对此进行了长期的大量的研究，无论从微观的角度，或者宏观的层面，都充分说明了坡度与冲刷、坡度与坡面灾害之间的相互关系［ｚ］。随着坡度增加，径流速度加大，径流在坡面滞留时间相应有减少趋势，坡面入渗减少，坡面的径流强度增大［３］。研究认为在ｏＯ～３５。之间，随着地形坡度的增加，坡面径流强度也随之增大［４３；大于３５。时，坡面上由于受雨面积减少，随着坡度的增大坡面径流有减少趋势。但是结合地形地貌分析，在坡度大于３５。时，一般都在山地，地形地貌复杂，如果考虑同样的坡顶来水量，那么随着坡度增大，坡面径流强度也随之增大。因此，研究认为，随着坡度的增大坡面径流强度增大。根据以上研究成果，结合广东省公路建设多年的实践经验，经过综合分析确定广东省地面坡度对坡面侵蚀强度的敏感度万　方数据程度，对其进行评价并赋予分值，然后进行归一化计算，结果见表１。表ｌ地面坡度敏感度归一化值计算过程敏感程度无极低低中高极高地面坡度／（。）＜２２～５５～１５１５～２５２５～３５＞３５评价分值Ｏ３６８９８归一化值ＯＯ．３３Ｏ．６７０．８９１．ＯＯＯ．８９②岩土类型。岩土类型对坡面径流强度有着非常重要的影响，不同类型的岩土抗冲刷能力不同，降雨入渗程度也不同。抗冲刷能力强、雨水人渗率低的岩土类型，降水容易形成坡面径流；同时，坡面径流对岩土不容易造成冲刷。反之，容易形成坡面冲蚀，进而造成破坏。同时，不同的岩土类型，所孕育的植被类型不同，植被的覆盖程度也不同，这也影响到形成坡面径流的强弱。研究结合公路工程边坡冲蚀的特点，认为应按照不同的岩土类型对岩土进行分类：亲水性强的对坡面径流强度影响大，反之则小。依据广东省多年公路工程建设、养护等方面的实践经验和相关科研成果，对广东省不同岩土（体）对坡面径流强度的影响程度进行了分类，共划分为５大类岩土，结合专家的意见，分别进行评价并赋予分值，然后进行归一化计算，结果见表２。表２不同岩土（体）类型归一化值计算过程砾类土坚硬岩岩土类型粉性土砂类土粘性土软质岩次坚硬岩评价分值５４３２１归一化值１．ｏｏ０．８０Ｏ．６０Ｏ．４０Ｏ．２０③降水。降水是表征坡面径流强度最重要的因素，无降水也就无坡面径流，更不会产生坡面的冲刷和破坏。降水是产生径流的必要条件，它主要从降水量、降水强度等方面决定坡面径流的产生及大小。通常重点是从降水量和降水强度两个方面来考虑降水对坡面径流强度的影响。一般来说，年降水量多的地方，年平均径流量大。但是降水量与径流的相关关系不明显。因为其受到降水强度、土壤、植被和人为等因素的制约。降水是产生径流的先决条件，但并非所有的降水都会产生地表径流，只有降水强度大于人渗强度时才可产生。气象部门通常称日（２４ｈ）降水量在２５～５０ｍｍ一６８一公为大雨。降水日数又可以表征降水历史，同时能够反映降水量。大雨和暴雨对坡面径流强度和坡面冲刷具有典型意义，容易造成公路水毁以及其他灾害的发生。由于广东省地处沿海，经常受热带风暴的影响，虽然全年降水日数多，全年总降水量较大，但是年平均降水强度仍与暴雨时降水强度相差较大，因此，采用广东省年日（２４ｈ）平均降水量大于５０ｍｍ日数，即广东省暴雨日数作为降水指标比较符合实际情况。根据广东省的实际情况，结合专家系统分析，将广东省暴雨日数对坡面径流强度的影响程度共分为３个等级，分别进行评价并赋予分值，然后进行归一化计算，结果见表３。表３暴雨日数敏感度归一化值计算过程敏感程度由高极高日数分级＜６．５６．５～８＞８评价分值１２３归一化值ｏ．３３ｏ．６７１．００④建立计算公式。根据上述影响坡面径流的主要因素，建立具体计算公式如下：Ｐ。＝Ｄ４１＋Ｅ口Ａ２＋磊Ａ３式中：Ｐ。为坡面径流强度指数；Ｄ。为地面坡度敏感度；Ｅ４为岩土类型敏感度；互为降水敏感度；Ａ，、Ａ。、Ａ。为各影响因素权重系数。⑤坡面径流强度指数分级。根据广东省历年来水文资料的统计，并结合专家意见，制定了影响权重，如表４所示。表４各要素影响权重项目地面坡度降水岩土类型权重值０．５０．３５０．１５利用ＧＩＳ技术，把上述权重按照公式进行迭加，对计算结果进行分级。把径流强度按照对公路危害的影响性划分为４个等级（弱、中、强和极强），具体划分情况见表５。表５径流强度分级指标分级弱由强极强径流强度指数＜０．４００．４０～Ｏ．５５Ｏ．５５～０．７０＞０．７０１．４广东省公路水文区划等级系统及命名方法（１）等级系统。万　方数据路２００９年第４期根据一般分级规律，结合自然地理条件以及公路建设的实际情况，公路水文区划采用二级等级单位系统。一级区划反映总体的、区域的水文特征，二级区划重点反映公路水文的特征，从而使等级系统既具有宏观的指导性，又能具体体现服务性和针对性。（２）命名方法。广东省公路水文区划采用三段命名法。一级区划称水文区，命名由３个部分组成，即由地理位置（或地域名称）＋地貌特征、径流带＋区组成，如粤北山地丰水区等。二级区称水文亚区，命名由３个部分组成，即由地理位置（或地域名称）＋径流强度指数＋亚区组成，如佛冈～从化极强径流亚区等。２广东省公路水文区划方案以地理位置和地貌特征为主导指标，以径流深度为辅助指标，将广东省分为５个一级水文区。根据坡面径流强度指标将广东省分为１６个二级水文区，见表６。３结语（１）广东省公路水文区划对广东省的公路建设，无论从规划、设计、施工或控制投资方面，还是从安全、耐久、防水毁灾害等方面，都具有实用性。例如，坡面径流强度指数，可以清楚地反映出哪些地区冲刷严重、哪些地区冲刷不严重。据此，在规划、设计和施工中可以做到心中有数：冲刷严重的地方，增加排水设施或加强防护措施，加大投资成本；在坡面冲刷较弱的地区，可适当减少防排水和支挡防护工程，降低投资成本。（２）提出了广东省公路水文区划的方法、原则、等级系统及区划指标体系。（３）提出了广东省公路水文区划的方案。参考文献：Ｅ１］张小荣．甘肃省公路自然区划及环境参数研究总报告ＥＲ］．２００５．［２］郑粉莉．坡面降雨侵蚀和径流侵蚀研究［Ｊ］．水土保持通报，１９９８，（６）．［３］杨达源．自然地理学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００２．［４］严钦高，曾昭璇．地貌学［Ｍ］．北京：高等教育出版，１９８５．２００９年第４期王钊等：广东省公路水文区划研究一６９一表６广东省公路水文区划一级区划（区）区号二级区划（亚区）区划指标区号ＩＡ区划名称区划名称阳山～南雄中径流亚区清新～连平强径流亚区佛冈～从化极强径流亚区龙门～普宁极强径流亚区和平～饶平强径流亚区蕉蛉～五华中径流亚区粤东沿海弱径流亚区珠江三角洲平原弱径流亚区珠江三角洲边缘台地丘陵弱径区划指标径流强度指数：０．４０～０．５５径流强度指数：０．５５～Ｏ．７０径流强度指数：＞０．７０径流强度指敷：＞０．７０径流强度指数：０．５５～０．７０径流强度指数１０．４０～Ｏ．５５径流强度指数：ｄＯ．４０径流强度指数：ｄＯ．４０地理位置和地貌特征ｚ山地．ｌ粤北山地丰水区年径流深度≥９００咖地理位置和地貌特征：山地、平ＩＩＢＣⅡＡⅡＢ粤东山她及沿海平原丘陵丰Ⅱ原，丘蔹。年径流深度；（１）≥９００（２）＜９００ｍｍ地理位置和地貌特征：平原、台ｒｉＭ－ｐ＿！水、多水区ⅡＣⅡＤⅢＡ珠江三角洲及边缘台地丘陵多ｍ地，丘陵．年径流深度ｌ（１）＜９００（Ｚ）≥９００ｍｍ．地理位置和地貌特征：山地。ⅣＡⅣＢⅣＣＶＡｎｌｌｎ！水，丰水区ⅢＢ流亚区怀集～罗定中径流亚区信宜～新兴强径流亚区天露山极强径流亚区阳西～阳东弱径流亚区高州～廉江弱径流亚区化州～雷州弱径流亚区徐闻弱径流亚区径流强度指数：０．４０～０．５５径流强度指数：０．５５～Ｏ．７０径流强度指数：＞０．７０径流强度指数：ｄＯ．４０径流强度指数：ｄＯ．４０径流强度指数；ｄＯ．４０径流强度指数：ｄＯ．４０径流强度指数，ｄＯ．４０Ⅳ粤西山地丰水、多水区年径流深度｛（１）≥９００姗Ｉ（２）＜９００ｍｍ．Ｖ粤西沿海台地多水区年径流深度：＜９００ｍｍ．ＶＣＶＤ地理位置和地貌特征：台地。ＶＢＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＨｉｇｈｗａｙＨｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌＲｅｇｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＧｕａｎｇｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅＷＡＮＧＺｈａｏ１”，ＹＵＡＮＷａｎ－ｊｉｅ２，ＦＡＮＧＷｅｉ－ｚｈｅｎ１，２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＨｉｇｈｗａｙ，ＣｈａｎｆｆａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎ７１００６４，Ｃｈｉｎａ；２．ＧｕａｎｇｄｏｎｇＣＡＣＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｎｓｕｌｔａｎｔｓＣｏ．．Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６２７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＳｅｒｖｉｎｇＨｉｇｈｗａｙＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＧｕａｎｇｄｏｎｇＰｒｏｖｉｃｅａｓｔｈｅｇｏａｌ，ｆｏｌｌｏｗｉｎｇｔｏｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｍｅｔｈｏｄｒｅ＿ｏｆｐｈｙｓｉｃａｌｒｅｇｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ．ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐａｌａｎｄｇｒａｄｉｎｇｉｎｄｅｘｓｙｓｔｅｍｏｆＧｕａｎｇｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅｈｉｇｈｗａｙｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌｇｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎｗａｒｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＧｕａｎｇｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ；ｈｉｇｈｗａｙｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ；ｒｅｇｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ；ｉｎｄｅｘｓｙｓｔｅｍａｒｅｆｉｘｅｄ．Ａｎｄｔｈｅｎ，ａｐｒｏｊｅｃｔｏｎＧｕａｎｇｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅｈｉｇｈｗａｙｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｇｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎｉｓｐｕｔｆｏｒ—万方数据