太湖警戒水位研究

林荷娟，程媛華，梅 青，徐家貴

（1.水利部太湖流域管理局水文局（信息中心），200434，上海；2.水利部太湖流域管理局，200434，上海）

警戒水位是指江、河、湖泊水位上漲至堤防可能發(fā)生險情，需要開始加強(qiáng)防守和戒備的水位。太湖水位是指環(huán)太湖望亭太、大浦口、夾浦、小梅口和西山5站水位的算術(shù)平均值，其警戒水位是反映環(huán)湖大堤防洪能力以及太湖防汛形勢的特征水位，是流域防總工作部署的依據(jù)之一。1984年水利部太湖流域管理局成立前就已經(jīng)確定太湖警戒水位3.50 m。據(jù)了解，由于當(dāng)時環(huán)湖大堤尚未建成，3.50 m的太湖警戒水位主要依據(jù)環(huán)湖周邊的地面高程確定，同時用太湖水位反映太湖水情。20世紀(jì)90年代以來，環(huán)湖大堤防洪能力已有顯著提高，3.50 m的太湖警戒水位已不能客觀真實(shí)反映環(huán)湖大堤實(shí)際防洪能力和太湖的防洪形勢，與太湖流域防汛工作實(shí)際也不相適應(yīng)。

一是3.50 m的太湖警戒水位與環(huán)湖大堤的實(shí)際防洪能力不協(xié)調(diào)。環(huán)湖大堤作為防御太湖洪水的重要屏障，經(jīng)歷了由20世紀(jì)50—60年代的無堤到20世紀(jì)80—90年代的土堤再到現(xiàn)在按防御50年一遇洪水設(shè)計的大堤等發(fā)展階段，防洪能力得到了顯著提升。根據(jù)對環(huán)湖周邊地市的調(diào)查情況，太湖水位達(dá)到3.50 m后環(huán)湖大堤基本不會發(fā)生險情，也不需要加強(qiáng)防守和戒備。3.50 m的太湖警戒水位已不能真實(shí)反映環(huán)湖大堤實(shí)際防洪能力，失去了應(yīng)有的警示作用。

二是3.50 m的太湖警戒水位不能客觀反映太湖防汛形勢。根據(jù)1954—2010年太湖水位統(tǒng)計分析，57年中平均1.6年就要出現(xiàn)1次太湖水位超警，超警年份中平均超警天數(shù)達(dá)64天。2002—2010年期間，太湖流域平均降雨量比多年平均偏少3%，屬平偏枯年份，而期間平均每年超警天數(shù)達(dá)29天，超警年份中平均超警天數(shù)達(dá)44天。太湖水位超警年份和平均年超警天數(shù)均過于頻繁，3.50 m的太湖警戒水位不能客觀反映太湖實(shí)際汛情和防汛形勢。

三是社會各界對太湖超警的關(guān)注程度不斷提高，太湖警戒水位設(shè)置更應(yīng)科學(xué)合理。太湖流域經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，太湖及區(qū)域水位超警備受社會公眾及媒體關(guān)注，經(jīng)常成為媒體報道的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)。太湖警戒水位設(shè)置偏低，經(jīng)常出現(xiàn)太湖水位長時間超警的不合理現(xiàn)象，給社會公眾造成誤解，給防汛部門增加了不必要的輿論壓力，也不利于防汛工作的正常開展。

為此，本文根據(jù)警戒水位定義，結(jié)合太湖特點(diǎn)，開展了環(huán)湖大堤防洪能力分析、堤防工程實(shí)際運(yùn)用狀況分析以及太湖水位頻率分析，提出了太湖警戒水位調(diào)整建議。

一、太湖警戒水位確定原則

1.結(jié)合工程現(xiàn)狀，充分預(yù)警

太湖警戒水位應(yīng)綜合考慮環(huán)湖大堤工程現(xiàn)狀、歷史出險情況、洪水災(zāi)害可能造成的威脅等因素。避免太湖警戒水位選取過低，頻繁發(fā)布預(yù)警，導(dǎo)致有警無險，產(chǎn)生松懈麻痹思想，失去警戒作用。

2.結(jié)合工作實(shí)際，合理制定警戒水位

太湖警戒水位確定，應(yīng)結(jié)合流域防汛工作實(shí)際，充分體現(xiàn)防汛應(yīng)急響應(yīng)行動、應(yīng)急值班、巡堤查險的合理性。同時，要兼顧周邊地區(qū)，太湖警戒水位重現(xiàn)期和超警天數(shù)與周邊地區(qū)要相協(xié)調(diào)。

3.充分考慮極端天氣，預(yù)留警戒時間

由于太湖湖面大，吹程長，臺風(fēng)影響期間，往往導(dǎo)致太湖東西、南北兩側(cè)較大的水位差。因此，在制定太湖警戒水位時，要充分考慮臺風(fēng)等極端天氣對太湖水位的影響，預(yù)留足夠的警戒時間，避免太湖警戒水位選取過高，保證水位與警戒水位緊接著出現(xiàn)，使防汛工作措手不及。

二、太湖警戒水位復(fù)核分析

1.環(huán)湖大堤防洪能力分析

環(huán)湖大堤按照原《太湖流域綜合治理總體規(guī)劃方案》中太湖設(shè)計洪水位4.66 m加10級風(fēng)浪爬高和安全超高進(jìn)行設(shè)計，東段為2級堤防，西段為3級堤防。1999年大水后，沿湖各市對環(huán)湖大堤又進(jìn)行了除險加固，部分堤段已達(dá)到1級堤防標(biāo)準(zhǔn)。環(huán)湖大堤后續(xù)工程建設(shè)中，堤防迎水側(cè)基本上全線進(jìn)行拋填石塊固腳，增加擋墻的穩(wěn)定性，大大提高環(huán)湖大堤的防洪能力。經(jīng)調(diào)查，環(huán)湖大堤長興段父子嶺至夾浦港段約7.5 km存在堤身沉降、堤身單薄等問題，是目前環(huán)湖大堤最薄弱的堤段，其堤頂高程6.5 m（另設(shè)0.8 m防浪墻）。鑒于環(huán)湖大堤堤身型式以及長期臨水的特性，按照傳統(tǒng)的“有堤防的大江大河多取決于洪水普遍漫灘或重要堤段水浸堤腳的水位”的定義，難以確定太湖警戒水位，因此尚需結(jié)合環(huán)湖大堤近年防汛出險情況作進(jìn)一步分析。

2.環(huán)湖大堤實(shí)際運(yùn)用狀況

多年防汛實(shí)踐表明，環(huán)湖大堤主要威脅是高水位下遭遇臺風(fēng)襲擊，靜水時大堤出險的可能性較小。1999年太湖流域特大洪水期間，太湖水位高達(dá)4.97 m，浪高達(dá)1～2 m情況下，環(huán)湖大堤湖州段、無錫宜興段雖出現(xiàn)險情，但經(jīng)搶險仍平安度過。近年，環(huán)湖大堤經(jīng)加固建設(shè)后，防風(fēng)浪能力有了顯著提高，總體上環(huán)湖大堤承受太湖高水位和風(fēng)浪的能力較1999年有較大程度的提高。十多年來，環(huán)湖大堤也經(jīng)歷了太湖瞬時最大風(fēng)力達(dá)11級的“麥莎”臺風(fēng)（2005年）和接近12級的“?？迸_風(fēng)（2012 年）考驗，但基本未發(fā)生險情；2009年“莫拉克”臺風(fēng)期間，太湖水位最高達(dá)到4.23 m，為2000年以來太湖最高水位，超過3.80 m的高水位天數(shù)持續(xù)了27天，環(huán)湖大堤也未發(fā)生險情。根據(jù)2013年2月環(huán)湖各市縣填報的環(huán)湖大堤工程情況看，環(huán)湖大堤近10年基本未發(fā)生險情，期間，太湖水位有250多天在3.50～3.90 m。

3.太湖警戒水位重現(xiàn)期確定

目前，警戒水位制定全國還沒有統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，太湖流域各?。ㄖ陛犑校谥贫ň渌粫r均根據(jù)各自的實(shí)際情況確定警戒水位的重現(xiàn)期。據(jù)了解，浙江省制定的警戒水位重現(xiàn)期一般為2年，上海市黃浦江的警戒潮位重現(xiàn)期一般為2.5年，福建省制定的警戒水位重現(xiàn)期為2～2.5年之間。

太湖5站望亭太、大浦口、西山、夾浦和小梅口現(xiàn)狀警戒水位分別為3.50 m、3.60 m、3.60 m、3.70 m 和 3.70 m，對應(yīng)的重現(xiàn)期分別約為1.5年、1.5年、1.8年、2年和2年。由于當(dāng)前環(huán)太湖5站的警戒水位均是數(shù)十年前確定的，當(dāng)時環(huán)湖大堤僅江蘇段個別處有土堤，絕大部分均為無堤狀態(tài)，而目前環(huán)湖大堤是依據(jù)Ⅱ～Ⅲ級堤防標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的，因此，太湖警戒水位的重現(xiàn)期應(yīng)大于2年。

另外，根據(jù)《水文情報預(yù)報規(guī)范》（GB/T 22482—2008）中的洪水等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，洪水要素重現(xiàn)期小于5年的洪水為小洪水。為使太湖警戒水位起到充分預(yù)警作用，但又不頻繁發(fā)生，結(jié)合太湖流域內(nèi)各?。ㄖ陛犑校_定警戒水位的重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)湖大堤實(shí)際防洪能力，以重現(xiàn)期為2～5年的小洪水作為確定太湖警戒水位的依據(jù)較為合適。

4.太湖水位頻率分析

太湖流域?qū)倨皆泳W(wǎng)地區(qū)，河湖綜合交錯，水流四通八達(dá)，太湖水位不僅受太湖上游及湖區(qū)降雨影響，還受周邊區(qū)域河網(wǎng)水位、工程調(diào)度等影響，因此，太湖水位與太湖流域降雨不一定同頻。為更合理地確定太湖警戒水位，本次研究分別開展了太湖水位頻率分析和太湖流域降雨頻率對應(yīng)的太湖水位分析，在太湖年最高水位頻率分析的基礎(chǔ)上，采用降雨頻率對應(yīng)太湖年最高水位分析作為確定太湖警戒水位的補(bǔ)充方法。

（1）太湖年最高水位頻率分析

對1954—2010年太湖年最高水位進(jìn)行了頻率分析，頻率為20%（5年一遇）、30%（3.3年一遇）、40%（2.5 年一遇）和50%（2年一遇）的太湖年最高水位分別為 4.12 m、3.93 m、3.79 m和3.67 m。

（2）降雨頻率對應(yīng)太湖年最高水位分析

根據(jù)1954—2010年太湖水位、太湖流域降雨資料分析，太湖高水位主要由流域上游（含太湖湖區(qū)，下同）降雨形成，造峰時段一般為20～45天，多為30天左右。為此，本次主要分析太湖流域上游區(qū)最大15天、30天、45天降雨不同頻率的降雨年份相應(yīng)的太湖年最高水位及太湖流域上游區(qū)2年一遇～5年一遇小洪水年份對應(yīng)的太湖年最高水位。

表1 不同降雨頻率對應(yīng)的太湖年最高水位匯總表

表2 全年、汛期和非汛期超不同等級水位天數(shù)統(tǒng)計表

①不同降雨頻率對應(yīng)的太湖年最高水位。對1954—2010年太湖流域上游區(qū)最大 15天、30天、45天降雨頻率分別為 20%、30%、40%和50%的年份進(jìn)行統(tǒng)計，分析其對應(yīng)的太湖年最高水位，得到太湖流域上游區(qū)最大30天降雨頻率為20%、30%、40%和50%的發(fā)生年份對應(yīng)太湖年最高水位分別為4.18 m、3.93 m、3.86 m和3.50 m；上游區(qū)最大15天、30天、45天降雨頻率為20%的年份對應(yīng)太湖年最高水位平均為4.10 m，降雨頻率為30%的年份對應(yīng)太湖年最高水位平均為3.90 m，降雨頻率為40%的年份對應(yīng)太湖年最高水位平均為3.76 m，降雨頻率為50%的年份對應(yīng)太湖年最高水位平均為3.57 m，詳見表1。

②小洪水對應(yīng)的太湖年最高水位。對1954—2010年太湖流域上游區(qū)2年一遇～5年一遇小洪水年份進(jìn)行了統(tǒng)計，分析其對應(yīng)的太湖年最高水位，得到太湖流域上游區(qū)最大15天、30天、45天降雨2年一遇～5年一遇的小洪水發(fā)生年份中，太湖年最高水位為3.80～3.82 m。

5.太湖不同等級水位天數(shù)分析

目前，太湖警戒水位為3.50m，因此，本次分析時，太湖水位等級分3.50 m、3.60 m、3.70 m、3.80 m、3.90 m 和 4.00 m 6個級別。對1954—2010年太湖水位進(jìn)行統(tǒng)計，出現(xiàn)不同等級水位的年份頻次及發(fā)生天數(shù)見表2。由表2可知，太湖水位超過 3.50 m、3.60 m、3.70 m、3.80 m、3.90 m和4.00 m的年份發(fā)生頻次分別為 1.6年、1.9年、2.2年、2.5年、3.0年、4.1年，在發(fā)生等級水位的年份中，超過相應(yīng)級別水位的年平均天數(shù)分別為 64天、51天、44天、38天、33天和32天。太湖流域主汛期為6月15日—7月20日，合計36天。當(dāng)太湖警戒水位取3.80～3.90m時，超警年份中平均超警天數(shù)與主汛期天數(shù)接近，較符合平原河網(wǎng)地區(qū)警戒水位特點(diǎn)。另外，由表2中不同等級太湖水位在全年、汛期、非汛期平均出現(xiàn)的年數(shù)可知，當(dāng)太湖水位超過3.90m時，主要發(fā)生在汛期，因此，太湖警戒水位取3.80～3.90m也是符合警戒水位的特點(diǎn)。

三、結(jié)論和建議

太湖警戒水位是指導(dǎo)流域防洪減災(zāi)工作和太湖防總工作部署的重要依據(jù)，不僅是確定環(huán)湖大堤巡堤查險的水位，還是啟動流域防汛應(yīng)急響應(yīng)行動、應(yīng)急值班等的重要依據(jù)，既要充分預(yù)警，確保流域防汛安全，又要避免太湖警戒水位定的過低，失去警戒作用。

根據(jù)以上分析可知，太湖警戒水位重現(xiàn)期2～5年較為合理。根據(jù)水文分析成果，太湖2年一遇～5年一遇年最高頻率水位為3.70～4.10 m，太湖流域上游地區(qū)太湖造峰時段2年一遇～5年一遇頻率降雨對應(yīng)的太湖最高水位為3.60～4.10 m，太湖流域上游地區(qū)小洪水對應(yīng)的太湖最高水位為3.80 m左右；另據(jù)太湖不同等級水位發(fā)生天數(shù)分析，當(dāng)太湖警戒水位確定為3.80～3.90 m時，超警天數(shù)與太湖流域主汛期天數(shù)基本相當(dāng)。綜合考慮環(huán)湖大堤實(shí)際防洪能力、太湖流域防汛工作實(shí)際和水文分析成果，認(rèn)為太湖警戒水位取3.80 m較為合適，其相應(yīng)的重現(xiàn)期為2.5年。

由于環(huán)湖大堤各堤段防洪能力存在差異，當(dāng)太湖警戒水位調(diào)整后，建議沿湖各地市可根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際，相應(yīng)修訂環(huán)湖5站（望亭太、大浦口、夾浦、小梅口和西山）的警戒水位，并明確各站代表堤段，以指導(dǎo)防汛工作。

[1]警戒潮位核定規(guī)范（GB/T 17839—2011）[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[2]胡昌新.黃浦江警戒水位標(biāo)準(zhǔn)的探討[J].上海水利，1997（2）.

[3]莊志偉，史明春.以適當(dāng)提高太湖警戒水位保護(hù)水資源初探[J].江蘇水利，2001（11）.

[4]聞余華，秦伯強(qiáng).9711號臺風(fēng)對太湖水位影響分析[J].湖泊科學(xué)，1998，10（4）.

[5]朱振華，周云.薔薇河警戒水位、保證水位分析[J].江蘇水利，2009（9）.

[6]水文情報預(yù)報規(guī)范（GB/T 22482—2008）[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[7]太湖流域綜合治理總體規(guī)劃（2012—2030 年）[R].2013.