大運(yùn)河無(wú)錫水位站防汛特征水位復(fù)核調(diào)整分析

朱 玲 徐 興 溫海燕 戈 禹

（江蘇省水文水資源勘測(cè)局無(wú)錫分局 無(wú)錫 214031）

1 概述

由于多年來(lái)未結(jié)合工情、水情變化對(duì)河湖防汛特征水位作系統(tǒng)復(fù)核，大運(yùn)河無(wú)錫站防汛特征水位已嚴(yán)重不合理而失去代表性，導(dǎo)致部分水位站經(jīng)常大范圍、長(zhǎng)歷時(shí)水位超警。該站日均水位2007年超警145天，2008年超警128天，2009年超警92天，2010年超警199天，2011年超警100天，2012年超警154天。原防汛特征水位已不能真實(shí)客觀地反映工程實(shí)際防洪能力和防汛形勢(shì)，無(wú)法真正起到應(yīng)有的警示作用，大運(yùn)河作為市區(qū)防洪的重要河道，在防汛抗旱中具有舉足輕重的作用，有必要對(duì)大運(yùn)河無(wú)錫水位站特征水位進(jìn)行重新復(fù)核。

2 無(wú)錫站基本情況

2.1 水系概況

無(wú)錫市南瀕太湖，北枕長(zhǎng)江，地處太湖流域中部。境內(nèi)湖蕩眾多、河網(wǎng)密布，為典型“江南水網(wǎng)”，有大小河道5993條，總長(zhǎng)7024km，其中骨干河道55條，長(zhǎng)893km。分長(zhǎng)江下游干流、太湖湖區(qū)及南溪三大水系。無(wú)錫市區(qū)以京杭運(yùn)河為中樞，分南北兩大區(qū)域。京杭運(yùn)河以北，縱向河道主要有五牧河、太平港、錫澄運(yùn)河、白屈港等，都直接或間接與長(zhǎng)江相通；橫向河道主要有錫北運(yùn)河、九里河、伯瀆港等，向東匯入望虞河，望虞河直接聯(lián)通太湖與長(zhǎng)江，既是太湖的專用泄洪河道，又是“引江濟(jì)太”的清水通道；京杭運(yùn)河以南河道如直湖港、梁溪河、蠡河、大溪港等直接與太湖相通。南北各條河又經(jīng)京杭運(yùn)河互相溝通，統(tǒng)稱通江達(dá)湖河道。河底大都無(wú)坡降，除京杭運(yùn)河常年由西北向東南順流出境，直湖港南流入太湖外，其余河流因降雨的豐枯，隨江、湖水位的差異，或引水灌溉，或換水改善市區(qū)水環(huán)境，或泄洪排澇，河道流向順逆不定。

2.2 河道堤防

2.2.1 河道情況

無(wú)錫站代表片區(qū)主要河道有大運(yùn)河市區(qū)段、梁溪河、曹王涇。主要河道現(xiàn)狀情況見(jiàn)表1。

表1 主要河道現(xiàn)狀情況表

2.2.2 無(wú)錫市城市防洪工程

無(wú)錫市城市防洪工程以蘇南運(yùn)河為界，分為運(yùn)東、運(yùn)西兩部分。運(yùn)東片實(shí)行“大包圍”防洪，主要包括8大水利樞紐、32km堤防和11座口門(mén)建筑物，建成后受益面積達(dá)136km2。無(wú)錫站處于運(yùn)西片，運(yùn)西片主要包括6個(gè)圩區(qū)的達(dá)標(biāo)建設(shè)和山洪防治等內(nèi)容。運(yùn)西片城區(qū)達(dá)到50～200年一遇；城市排澇標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到20年一遇。

2.3 洪水特性

無(wú)錫地區(qū)地勢(shì)低洼，北受長(zhǎng)江高潮威脅，南受太湖洪水侵襲，西受上游客水壓境，極易發(fā)生洪澇災(zāi)害。由于流域各地防洪能力普遍提高，加上近期氣候條件的變化，洪水出現(xiàn)更為頻繁，4.00m以上水位幾乎每1～2年就出現(xiàn)一次。近二十多年來(lái)洪澇災(zāi)害發(fā)生更為頻繁。1990年至今，大運(yùn)河無(wú)錫水位超過(guò)4.00m以上的次數(shù)，由過(guò)去每3年一次發(fā)展到現(xiàn)在的1～2年一次，洪水重現(xiàn)期有明顯縮短的趨勢(shì)。造成無(wú)錫市洪澇災(zāi)害的主要降雨類型有梅雨型洪澇（如1931年、1954年、1991年、1999年）、臺(tái)風(fēng)暴雨型洪澇（如1962年）、對(duì)流雨型洪災(zāi)（如1977年、1992年）等。

3 防汛特征水位分析

3.1 控制斷面警戒水位的分析

3.1.1 測(cè)站基本情況

無(wú)錫水位站于1923年1月設(shè)立，1953年1月1日由江蘇省水文總站設(shè)立為水位站。無(wú)錫水位站監(jiān)測(cè)斷面原位于無(wú)錫市南門(mén)大窯路176號(hào)古運(yùn)河旁，東經(jīng)120°19′10″，北緯31°33′07″。2007年1月，無(wú)錫城市防洪運(yùn)東大包圍基本建成并投入運(yùn)行，同年，無(wú)錫水位站遷至京杭大運(yùn)河與梁溪河交匯處，仙蠡橋南水利樞紐東側(cè)，東經(jīng)120°17′24″，北緯31°33′26″。現(xiàn)為中央報(bào)汛站，觀測(cè)項(xiàng)目：水位、雨量。

無(wú)錫站復(fù)核調(diào)整前警戒水位為3.59m，歷史最高水位4.87m，多年平均水位3.12m，采用資料系列為1954～2010年。

3.1.2 年最高水位頻率分析

各站年最高水位頻率計(jì)算采用PⅢ型頻率曲線法，用期望公式計(jì)算經(jīng)驗(yàn)頻率，選用P-Ⅲ型曲線為理論分布線型，以矩法初估曲線參數(shù)，采用計(jì)算機(jī)目估適線法最終確定參數(shù)。皮爾遜Ⅲ型曲線計(jì)算方法：

式中：Hp—與年頻率對(duì)應(yīng)的水位，m；

Cv—離差系數(shù)；

Cs—偏差系數(shù)；

Kp—與年頻率及年數(shù)有關(guān)的系數(shù)。

通過(guò)計(jì)算Hp年頻率對(duì)應(yīng)的年最高水位，可在年最高水位頻率曲線上查得相應(yīng)水位值。

根據(jù)無(wú)錫水位站1954～2010年歷年最高水位連續(xù)實(shí)測(cè)資料，該站年最高水位頻率計(jì)算成果見(jiàn)圖1和表2。

圖1 無(wú)錫站（1954～2010年）年最高水位頻率曲線圖

表2 大運(yùn)河無(wú)錫站年最高水位頻率分析成果表

3.1.3 警戒水位確定

考慮近年來(lái)大運(yùn)河水位大幅上升，成為高水河道，對(duì)無(wú)錫站不同水位系列（1984～2010年系列和2007～2010年系列）實(shí)測(cè)水位超不同等級(jí)水位超警情況進(jìn)行分析，見(jiàn)表3。

表3 無(wú)錫站超不同等級(jí)水位超警情況表

對(duì)表3分析，原定警戒水位與年最高水位頻率成果比較，重現(xiàn)期為1.3年一遇，1954～2010年系列資料超警天數(shù)34.3天，2007～2010年系列資料超警天數(shù)141.3天，重現(xiàn)期較短，超警天數(shù)明顯偏多?？紤]近年來(lái)大運(yùn)河水位大幅上升，成為高水河道，按提高0.31m考慮，則警戒水位為3.90m，其重現(xiàn)期2年一遇，年均超警天數(shù)1954～2010年系列資料11.1天，2007～2010年系列資料27.5天。

3.2 控制斷面保證水位的分析

3.2.1 保證水位取值標(biāo)準(zhǔn)

保證水位是保證堤防及其附屬工程安全擋水的上限水位。當(dāng)洪水位低于或到達(dá)這一水位時(shí)，防汛部門(mén)要保證堤防的安全，使工程在度汛方案及防洪調(diào)度上處于安全防御地位。堤防的高度、寬度、坡度及堤身、堤基質(zhì)量已達(dá)到規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的河段，其設(shè)計(jì)洪水位即為保證水位。堤防工程尚未達(dá)到規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的河段，可按安全防御相應(yīng)的洪水位確定；如堤防工程防洪能力能夠防御超規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的歷史最高洪水位，保證水位可按歷史最高洪水位確定。

3.2.2 保證水位分析

無(wú)錫站位于京杭大運(yùn)河，代表無(wú)錫城區(qū)、濱湖區(qū)、新區(qū)水位，該區(qū)域內(nèi)主要河道有大運(yùn)河市區(qū)段、梁溪河、曹王涇。根據(jù)相關(guān)《武澄錫虞區(qū)防洪規(guī)劃》，大運(yùn)河無(wú)錫站50年一遇設(shè)計(jì)水位4.53m。目前，區(qū)域防洪能力基本達(dá)到50年一遇，其中大運(yùn)河市區(qū)段堤防高程6.0～6.5m，梁溪河、曹王涇堤防高程5.2～5.5m。無(wú)錫站保證水位擬定4.53m。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)大運(yùn)河無(wú)錫水位站資料系統(tǒng)分析，該站超警戒水位天數(shù)明顯偏多，現(xiàn)警戒水位已不能真實(shí)地反映工程實(shí)際防洪能力和防汛形勢(shì)，難以起到防汛特征水位應(yīng)有的警示作用，有必要適當(dāng)提高。本文總結(jié)其特征和變化趨勢(shì)，結(jié)合水系概況、河道堤防及水情調(diào)度方案等資料，初步復(fù)核無(wú)錫站警戒水位為3.90m，該警戒水位比現(xiàn)警戒水位提高0.31m，重現(xiàn)期為2年一遇，基本符合《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)警戒潮位核定辦法》規(guī)定。

根據(jù)《江蘇省太湖流域河湖防汛特征水位核定技術(shù)指導(dǎo)意見(jiàn)》中保證水位核定要求：“堤防的高度、寬度、坡度及堤身、堤基質(zhì)量已達(dá)到規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的河段，其設(shè)計(jì)洪水位即為保證水位?！备鶕?jù)相關(guān)《武澄錫虞區(qū)防洪規(guī)劃》，大運(yùn)河無(wú)錫站50年一遇設(shè)計(jì)水位4.53m。目前，區(qū)域防洪能力基本達(dá)到50年一遇，無(wú)錫站保證水位擬定4.53m。

由于河道警戒、保證水位的確定非常復(fù)雜，同時(shí)隨著自然條件的改變和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水情工情的變化，水位值還會(huì)發(fā)生變化，有關(guān)研究還有待于今后進(jìn)一步完善■