淺論太湖在太湖流域防洪中的作用

章杭惠

(太湖流域管理局水利發(fā)展研究中心,上海 200434)

1 問題的提出

太湖流域地處長江三角洲南緣,濱江臨海,是我國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)、城市化程度最高、發(fā)展最具活力的地區(qū)之一。流域內(nèi)有特大城市上海、大中城市杭州、蘇州、無錫、常州、鎮(zhèn)江、嘉興、湖州及迅速發(fā)展的眾多小城市和建制鎮(zhèn),已形成等級齊全、群體結(jié)構(gòu)日趨合理的城鎮(zhèn)體系,城鎮(zhèn)化率達(dá)72.6%。太湖是流域內(nèi)最大湖泊,也是我國第三大淡水湖泊。太湖是流域防洪的調(diào)蓄中心,通過蓄滯上游山丘區(qū)洪澇水,減輕對下游的防洪壓力;同時對流域水生態(tài)、水環(huán)境、航運(yùn)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游等均具有重要作用。隨著流域經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展和對太湖的進(jìn)一步開發(fā)、利用和治理,太湖作為流域洪水調(diào)蓄中心的作用愈發(fā)明顯。

2 太湖概述

2.1 太湖概況

太湖,古稱震澤、五湖、具區(qū)、笠澤,是長江水系四大淡水湖泊之一。在中國最古老的地理著作 《禹貢》中記有 “三江既入,震澤底定”,公元前2世紀(jì)的 《史記集讠主》中有“震澤,古太湖名”。公元2世紀(jì)的 《越絕書》中有“太湖三萬六千頃”。公元5世紀(jì)的 《水經(jīng)讠主》 中有 “吳為澤國,藪曰具區(qū),又曰震澤,曰笠澤,即今太湖也”。

太湖位于流域中心,地跨江蘇、浙江2省,湖泊水面積2 338 km2,占流域總面積的6%。太湖平均水深1.89 m,最大水深2.60 m,是1個大型淺水湖泊,湖底平均高程1.0 m左右,最低處約0.0 m,岸邊1.5 m左右,平均水深1.89 m,是1座天然調(diào)蓄水庫,正常水位對應(yīng)的容積約44億m3。

2.2 太湖特點

太湖是我國第三大淡水湖泊,具有獨(dú)特的地理位置和特點。

(1)太湖具有鮮明的省際特性。太湖地跨江蘇、浙江2省,根據(jù)2001年2省聯(lián)合勘定的行政區(qū)域界線協(xié)議,絕大部分湖面屬江蘇省,但浙江省享有約1/6湖面的開發(fā)利用權(quán)益及部分管理權(quán)。

(2)太湖是以水為主體的資源綜合體。太湖水面積占流域水面積的42%,擁有岸線資源394 km,島嶼資源51座計90 km2;同時還擁有豐富的漁業(yè)、航運(yùn)、旅游、灘地、砂土等眾多資源。太湖不僅是流域的洪水調(diào)蓄中心,也是水資源調(diào)配中心。

(3)太湖沿岸土地開發(fā)利用程度高、城鎮(zhèn)分布密集。環(huán)太湖有蘇州、無錫、常州、湖州等大城市及城市中心區(qū),有吳江、吳中、相城、武進(jìn)、宜興、濱湖、南潯、長興、吳興等中小城鎮(zhèn),有蘇州高新技術(shù)開發(fā)區(qū)、蘇州太湖國家旅游度假區(qū)、湖州太湖旅游度假區(qū)。此外,環(huán)太湖地方政府、部門、單位和個人開發(fā)利用太湖的活動也非常活躍。

3 流域特點與洪澇出路

3.1 流域地形特點

太湖流域西南部以天目山與錢塘江分水,西部以界嶺與水陽江分水,以茅山與秦淮河分水,北部濱長江,有江堤和海塘保護(hù)。流域地形呈周邊高、中間低的碟狀地形:西部為山丘區(qū),屬天目山、茅山山區(qū)的一部分,中間為平原河網(wǎng)、湖泊及以太湖為中心的洼地,北、東、南受長江和杭州灣泥沙堆積影響,地勢高亢,形成碟邊。其中西部山丘區(qū)約7 338 km2,約占總面積的20%;中東部廣大平原區(qū)約29 557 km2,占總面積的80%,其中1/2以上地面高程低于汛期洪水位,需依靠堤防保護(hù)。

3.2 流域洪澇災(zāi)害

太湖流域的洪澇災(zāi)害主要由降雨造成,一類為發(fā)生在6—7月的梅雨型洪水[1],梅雨雨量較大,約占年降水量的1/3,梅雨期歷時約為30 d,梅雨期降水總量大、歷時長、范圍廣,易形成流域性洪水;另一類發(fā)生在8—9月的臺風(fēng)雨洪水[1],降水強(qiáng)度較大,但歷時較短,易造成嚴(yán)重的地區(qū)性洪災(zāi)。新中國成立以來,太湖流域主要有1954年、1991年和1999年3次梅雨型洪災(zāi),經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。

(1)1954年梅雨帶長期徘徊在江淮流域,梅雨入梅早、雨期長、雨量大、分布廣,長江出現(xiàn)100 a未遇的特大洪水,太湖流域出現(xiàn)了當(dāng)時有記錄以來的最大一次水災(zāi),梅雨自5月上旬開始,一直延續(xù)到7月下旬。由于長期降水,河湖水位并漲,高水持久不退,加之新中國成立初期水利設(shè)施薄弱,流域防洪除澇能力低,災(zāi)情極為嚴(yán)重。

(2)1991年梅雨入梅早、梅雨期長、雨量大,太湖高水位達(dá)到4.79 m,全流域發(fā)生了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。全流域受災(zāi)農(nóng)田達(dá)61.734萬hm2(941萬畝),成災(zāi)41.8萬 hm2(627萬畝),糧食損失1.28億kg,減產(chǎn)8.12億kg,受災(zāi)人口1 182萬,死亡127人,倒塌房屋10.7萬間,沖毀圩堤2 422 km,沖毀橋梁1 940座。全流域當(dāng)年直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)113.9億元。

(3)1999年暴雨集中,主要發(fā)生在6月上旬至7月上旬,太湖高水位達(dá)4.97 m。全流域受災(zāi)人口達(dá)746萬,倒塌房屋3.8萬間,受淹農(nóng)田68.734萬hm2(1 031萬畝),糧食減產(chǎn)超過9.1億kg(不包括上海市),17 552家工礦企業(yè)停產(chǎn),8 133 km江堤、圩堤被損壞。全流域當(dāng)年洪澇災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)141.25億元。

3.3 流域洪澇水出路

太湖流域防洪保護(hù)對象主要是流域平原地區(qū),尤其是諸多城市及城鎮(zhèn)的防洪安全。流域降雨產(chǎn)生地面徑流后,經(jīng)上游河道匯入太湖,太湖水位持續(xù)上漲將使周邊洪澇水匯入太湖難度加大,速度變緩,產(chǎn)生澇災(zāi),同時也將增加太湖周邊及下游地區(qū)的防洪風(fēng)險。自然情況下太湖洪水和地區(qū)澇水在平原匯合,通過河網(wǎng)擴(kuò)散后,3萬km2的平原地區(qū)渾然一片,加上河道坡降較小,水流流速緩慢,外排河道受東海潮汐頂托、地勢低洼和土地利用程度高等原因,外排河道泄水不暢,形成全流域或者局部地區(qū)的洪澇災(zāi)害;且太湖洪水下泄也不可避免地與下游地區(qū)澇水外排爭奪出路,洪澇矛盾突出。

太湖治理自公元前11世紀(jì)起有可靠的傳說和記載。公元前11世紀(jì)周泰伯開無錫東面的伯瀆港,公元前5世紀(jì)越大夫范蠡開蠡瀆,公元前3世紀(jì)楚春申君黃歇在松江地區(qū)開古黃浦,均為當(dāng)?shù)嘏潘こ?。以后?jīng)漢、晉、唐、宋、元、明、清都有水利建設(shè),主要有漢代興建的東苕溪南湖分蓄洪工程等6項。近代太湖治理以1991年開始的治太工程為最。1954年大水以后,經(jīng)30 a規(guī)劃和協(xié)調(diào),1987年國家計委批復(fù)《太湖流域綜合治理總體規(guī)劃》,提出了以防洪除澇為主 (防御 1954年型50 a一遇90 d洪水),兼顧供水和水資源保護(hù),統(tǒng)籌航運(yùn)需要的治太骨干工程。至2002年底,環(huán)湖大堤、望虞河、太浦河、湖西引排、武澄錫引排、東西苕溪防洪、杭嘉湖南排、黃浦江上游防洪、紅旗塘、攔路港、杭嘉湖北排共11項治太骨干工程全面完成,初步形成了利用太湖調(diào)蓄,太湖洪水北排長江、東出黃浦江、南排杭州灣的防洪工程體系,太湖流域的防洪除澇基本得到保障,并成功地抗御了1999年流域特大洪水(見圖1)。

圖1 太湖洪澇水出路示意圖

4 太湖在流域防洪中的地位與作用

在抗御流域洪澇災(zāi)害過程中,太湖利用自身較大的防洪庫容,通過科學(xué)合理的防洪調(diào)度、蓄泄兼籌,攔蓄洪水,在上下游兼顧的原則下,既控制太湖最高水位,保證環(huán)湖大堤的安全,減輕上游地區(qū)的防洪壓力,又有效削減太湖下泄的洪峰流量,減輕下游的洪水壓力,力求把全流域的洪澇災(zāi)害損失降低到最低程度。

4.1 太湖在歷年洪澇災(zāi)害中的蓄泄情況

在歷年的流域大水中,特別是在1954年、1991年和1999年洪水,太湖發(fā)揮了極為重要的蓄洪作用。

(1)1954年洪水梅雨期長達(dá)62 d(6月1日至8月2日),是迄今為止歷史上最長的梅雨期,創(chuàng)下了當(dāng)時太湖歷史上的最高洪水位,造成了20世紀(jì)上半葉最嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。太湖從5月1日3.09 m水位起漲,至7月25日達(dá)最高水位4.65m。86 d太湖漲水期,上游來水入太湖及湖面降水合計入湖洪量83.3億m3,通過太湖調(diào)蓄后下泄洪量43.3億m3,太湖調(diào)蓄洪量40億m3,占入湖洪量的48%,相當(dāng)于這一期間將太湖平均下泄流量削減538 m3/s。

(2)1991年太湖流域60 d平均雨量約60 a一遇,重要災(zāi)區(qū)蘇、錫、常3市降雨相當(dāng)于100～150 a一遇,全流域發(fā)生了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。太湖從6月11日3.44 m水位起漲,7月15日達(dá)到4.79 m,創(chuàng)當(dāng)時歷史最高水位。35 d太湖漲水期,上游來水入太湖及湖區(qū)降水合計入湖洪量48.62億m3,通過太湖調(diào)蓄后下泄洪量僅為16.90億m3,太湖蓄洪量達(dá)31.72億m3[2],占入湖洪水量的65.2%,相當(dāng)于這一期間將太湖平均下泄流量削減了1 049 m3/s。

(3)1999年暴雨集中,全流域平均最大7 d至90 d各統(tǒng)計時段的降雨量均超過了歷史降雨量最大值,其降雨強(qiáng)度、洪水總量和太湖水位均創(chuàng)歷史新高,全流域30 d平均降雨頻率超過100 a一遇。盡管已完成的治太骨干工程在防洪中發(fā)揮了巨大作用,但太湖水位仍創(chuàng)下了歷史新高,達(dá)4.97 m,全流域災(zāi)情十分嚴(yán)重。31 d太湖漲水期,上游來水入太湖及湖面降水合計洪量61.97億m3,通過太湖調(diào)蓄后下泄洪量僅為14.53億m3,而太湖蓄洪量達(dá)47.44億m3,占入湖洪水量的76.6%,相當(dāng)于這一期間將太湖平均下泄流量削減了1 771 m3/s。1999年太湖周邊河道入湖最大流量達(dá)到3 191 m3/s,相應(yīng)下游出湖流量僅637 m3/s,太湖削減洪峰流量達(dá)80%,效果非常明顯。

4.2 太湖在流域防洪中的調(diào)蓄作用

1954,1991,1999年實況洪水,太湖蓄泄情況比較見圖2,由圖可得到以下結(jié)論:

圖2 1954,1991,1999年洪水太湖蓄泄情況比較圖

(1)1954年汛期,由于5—7月降水比較均勻,漲水期歷時比較長,有利于總泄水量的增加,且太湖下游出路還較通暢,太湖漲水期下泄量與調(diào)蓄量約分別占來水的52%和48%,下泄量略大于調(diào)蓄量。

(2)1991年汛期,由于20世紀(jì)50年代以后盲目圍墾湖泊、洼地,以及大量填塞或控制下游河道,河湖水位較高,且流域有網(wǎng)無綱,太湖排水出路嚴(yán)重不足;加上流域綜合治理規(guī)劃尚未付諸實施,流域性骨干防洪工程和地區(qū)性防洪工程大部分均未建設(shè),對洪水的調(diào)控能力較低。此外,1991年暴雨集中,太湖漲水期只有35 d,遠(yuǎn)小于1954年的3個月,其泄水時間和下泄總量減少,下泄量與調(diào)蓄量占太湖來水的比例分別為32%和68%,以太湖調(diào)蓄為主。

(3)1999年汛期,洪水降雨中心在流域下游,下游地區(qū)水位較高、受淹嚴(yán)重[4],太湖充分發(fā)揮了調(diào)蓄作用,超蓄洪水9.8億m3,為流域骨干河道騰出空間搶排地區(qū)澇水創(chuàng)造條件,降低太湖下游河網(wǎng)水位近1 m,最大程度地降低了下游地區(qū)的洪澇災(zāi)害損失。1999年暴雨集中,漲水期短(只有30 d),總下泄量只占太湖來水的23.4%,太湖蓄水量占太湖來水的76.6%,其調(diào)蓄作用進(jìn)一步凸顯。

可見,1954,1991,1999年3次流域大洪水中,特別是在1991年和1999年洪水,由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展,土地已大量開發(fā)利用,加上太湖下游泄洪出路不足,利用太湖調(diào)蓄洪水在流域防洪中起到了決定性作用。

5 太湖的地位與作用展望

5.1 流域防洪形勢展望

近20a來,太湖流域防洪體系建設(shè)雖然已取得重大進(jìn)展,成功抗御了1999年流域特大洪水,流域內(nèi)的防洪除澇條件也得到較大改善。但流域防洪實踐表明,流域防洪工程體系不完善、防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低、洪水蓄泄能力不足等問題依然存在,加上局部地區(qū)不均勻沉降、河道淤積、圩區(qū)無序建設(shè),以及防洪基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不能滿足流域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展等問題,流域防洪形勢不容樂觀。主要表現(xiàn)在以下方面:

(1)太湖流域現(xiàn)狀防洪體系以1954年實際降雨過程為典型,設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇。隨著流域水情發(fā)生較大變化,成災(zāi)暴雨天數(shù)由1954年的90 d縮短為30～60 d。特別是1999年流域特大洪水,最大30 d洪量為1954年的2.2倍,降雨更為集中,防御難度更大。因此,流域現(xiàn)有的防洪體系尚未達(dá)到防御不同降雨典型的50 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn),流域防洪標(biāo)準(zhǔn)仍然偏低。

(2)治太防洪工程體系經(jīng)多年建設(shè)已基本形成,但從防御1999年大水的實踐看,流域防洪體系不夠完備,流域主要堤防環(huán)湖大堤尚有較多薄弱環(huán)節(jié),設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低;太湖泄洪能力不足,蓄滯壓力大;流域骨干排洪通道洪澇矛盾突出,需要進(jìn)一步鞏固和完善。

(3)太湖流域城市、人口、財富高度集中,保護(hù)區(qū)人口密度1 533人/km2,土地開墾率高達(dá)80%,人類活動頻繁,近年來流域下墊面發(fā)生較大變化。主要表現(xiàn)在地下水超采引起地面沉降嚴(yán)重,降低了現(xiàn)有水利工程的防洪能力;城市規(guī)模擴(kuò)大,市區(qū)水面劇減,不透水地面面積增加,洪水峰量加大;平原圩區(qū)無序建設(shè),減少了洪水調(diào)蓄面積,抬高了流域河湖的水位;地區(qū)性排澇河道淤積嚴(yán)重,一般淤積達(dá)0.5～1.0 m,且侵占河道現(xiàn)象時有發(fā)生,河道過水能力減弱,進(jìn)一步加重了區(qū)域防洪壓力;全球氣候變暖,海平面升高,流域防洪的壓力將越來越大。

(4)太湖入湖和出湖口門調(diào)度涉及江蘇、浙江、上海2省1市,歷來是太湖防洪的重點和難點。由于流域、區(qū)域、城市防洪工程的目標(biāo)任務(wù)不盡相同,流域排洪和區(qū)域排澇矛盾突出;難以統(tǒng)籌流域和區(qū)域、防洪與排澇、洪水與水資源水環(huán)境等方面的關(guān)系,充分發(fā)揮工程的綜合效益。

(5)流域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展,對流域防洪安全提出了更高的要求。2008年經(jīng)國務(wù)院批復(fù)的新一輪防洪規(guī)劃提出,流域防洪近期達(dá)到防御不同降雨典型50 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn),重點工程建設(shè)與100 a一遇標(biāo)準(zhǔn)相銜接。同時由于流域內(nèi)土地開發(fā)利用程度高,外排洪水出路安排困難,因此太湖作為流域洪水的調(diào)蓄中心,蓄泄能力亟待提高。

5.2 太湖在流域防洪中的地位與作用展望

新一輪流域防洪規(guī)劃[5]提出了遠(yuǎn)景100 a一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn),在分析研究 “91上游”、“91北部” 和 “99南部”3種不利雨型的基礎(chǔ)上,適當(dāng)提高了太湖防洪設(shè)計水位,增加太湖防洪庫容,減小洪水下泄量;同時也避免了過度增大下游河道斷面,造成大量土地挖壓和居民拆遷帶來的高額工程投資。另一方面,為減輕太湖洪水對環(huán)湖大堤安全的威脅,規(guī)劃也采取了擴(kuò)大和增辟下游排水出路的措施,在降低了環(huán)湖大堤失事和淹沒下游風(fēng)險的同時,減小對太湖上游地區(qū)的回水影響。

3種不利雨型100 a一遇不同統(tǒng)計時段的流域洪水總量、太湖最高水位及太湖蓄泄安排情況如下(見圖3):①“91上游”:太湖漲水期39 d(6月8日至7月16日),流域總洪量179.8億m3,太湖最高水位可達(dá)4.60 m,太湖來水量 (包括上游入湖水量和湖面降雨量)共63.8億m3,太湖蓄洪28.6億m3,蓄洪量占來水量的44.8%;②“91北部”:太湖漲水期39 d(6月8日至7月16日),流域總洪量184.9億m3,太湖最高水位可達(dá)4.59 m,太湖來水量共61.9億m3,太湖蓄洪28.2億m3,蓄洪量占來水量的45.6%;③“99南部”:太湖漲水期30 d(6月7日至 7月6日),流域總洪量159.1億m3,太湖最高水位可達(dá)4.76 m,太湖來水量共55.3億m3,太湖蓄洪39.8億m3,蓄洪量占來水量的72.0%。

圖3 規(guī)劃工程條件下不同年型太湖蓄泄情況圖

由此可見,在新一輪規(guī)劃工程條件下,無論“91上游”年型還是 “99南部”年型洪水,太湖蓄洪量仍占有相當(dāng)大的比例;尤其是“99南部”年型洪水,由于降雨主要集中在下游,為兼顧下游地區(qū)排澇要求,太湖下泄受限,蓄洪量占來水量比例超過70%。因此,太湖對流域洪水的蓄滯、削峰作用,在流域防洪工程體系中仍將占有舉足輕重的地位,發(fā)揮著極其重要的作用。

6 結(jié) 語

太湖在歷年抗御流域洪澇災(zāi)害中起了重要作用,主要體現(xiàn)在利用自身較大的防洪庫容,承擔(dān)著流域洪水的調(diào)蓄和削峰作用。即通過科學(xué)合理的防洪調(diào)度、蓄泄兼籌,在攔蓄上游洪水的同時,削減太湖下泄的洪峰流量,有效減輕上下游的防洪壓力。同時,通過對流域未來防洪形勢的展望,以及規(guī)劃期內(nèi)不利雨型、太湖蓄泄情況的分析,可以看到太湖將繼續(xù)發(fā)揮其調(diào)蓄和削峰的重要作用,為保障流域及區(qū)域防洪安全做出重要貢獻(xiàn)。

另一方面,隨著流域經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展,其水資源供需矛盾日益突出,下階段可進(jìn)一步發(fā)揮太湖在集中暴雨期間的調(diào)蓄作用,實現(xiàn)洪水資源化,發(fā)揮太湖的綜合作用。

[1]吳浩云.太湖流域洪澇災(zāi)害與減災(zāi)對策 [J].中國減災(zāi),1999,9(1):15-18.

[2]吳浩云,管惟慶.1991年太湖流域洪水 [M].北京:中國水利水電出版社,1999.

[3]歐炎倫,吳浩云.1999年太湖流域洪水 [M].北京:中國水利水電出版社,2001.

[4]虞孝感,吳泰來,姜加虎,等.關(guān)于1999年太湖流域洪水災(zāi)情、成因及流域整治的若干認(rèn)識和建議 [J].湖泊科學(xué),2000,12(1):1-5.

[5]水利部太湖流域管理局.太湖流域防洪規(guī)劃[R].上海:水利部太湖流域管理局,2008.