無(wú)錫城市防洪工程對(duì)運(yùn)東片大包圍內(nèi)外水文要素影響分析

朱 玲徐 興曹 杰戈 禹

一、自然概況

無(wú)錫市地處長(zhǎng)江三角洲中部，江蘇省的東南部，北枕長(zhǎng)江，南瀕太湖，京杭大運(yùn)河橫貫其中，河網(wǎng)交織，湖蕩密布，屬太湖流域。全市總面積4627.47km2，地貌分為山地丘陵及平原兩大類。氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，四季分明，氣候溫和，雨量豐沛。年降雨量為1120mm左右，降雨集中在每年的4～10月，多年平均降雨徑流量137×108mm。梅雨是造成流域洪澇災(zāi)害的主要降雨類型，通常發(fā)生在6～7月，特點(diǎn)是總量大、歷時(shí)長(zhǎng)、范圍廣，可影響全流域；8～9月間的臺(tái)風(fēng)暴雨，特點(diǎn)是雨強(qiáng)大、歷時(shí)短、范圍較小，易給流域造成局部洪澇災(zāi)害。如汛期久晴不雨，會(huì)導(dǎo)致流域嚴(yán)重的缺水。

無(wú)錫市區(qū)地勢(shì)低洼，一般地面高程在 3.0～5.0m，最低處甚至低于1.9m，是武澄錫片區(qū)傳統(tǒng)的“洪水走廊”，上有客水壓境之險(xiǎn)，下有排水不暢之虞，洪澇災(zāi)害頻發(fā)。另外，為順應(yīng)太湖治理的要求，無(wú)重大險(xiǎn)情時(shí)還不能向太湖泄洪，導(dǎo)致無(wú)錫城區(qū)片的雨澇無(wú)出路，防汛形勢(shì)始終處于高危狀態(tài)。

二、無(wú)錫城市防洪工程建設(shè)規(guī)模

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。其中，運(yùn)東片控制中心城區(qū)，實(shí)行“大包圍”防洪，主要包括8大水利樞紐、32km堤防和11座口門建筑物，保護(hù)面積136km2，防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到200年一遇，城市排澇標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到20年一遇?？陂T控制建筑物主要由7座總裝機(jī)流量415m3/s的翻水站組成，城市防洪工程的主要8大水利樞紐建筑物通過(guò)城市防洪工程的合理調(diào)度，可引太湖水或長(zhǎng)江水進(jìn)入城區(qū)，有效改善城區(qū)河道水環(huán)境。

三、無(wú)錫城市防洪工程建成前后水文情勢(shì)年際變化分析

受太湖流域及區(qū)域防洪工程的影響，無(wú)錫地區(qū)防洪能力已有較大提高，同時(shí)無(wú)錫地區(qū)的水情也有了較大變化。為了反映蘇南運(yùn)河（無(wú)錫段）水文情勢(shì)變化的工程影響，選擇位于蘇南運(yùn)河（無(wú)錫段）能夠反映無(wú)錫市區(qū)水文情況的無(wú)錫水位站水位資料和洛社站流量資料進(jìn)行分析。

1.蘇南運(yùn)河（無(wú)錫段）沿岸水位年際變化過(guò)程分析

從水位數(shù)據(jù)上分析，無(wú)錫站年平均水位逐年攀升，1980～2007年無(wú)錫站多年平均水位為3.19m，2008～2016年無(wú)錫站多年平均水位為3.55m，多年平均水位上漲0.36m（見圖1）。

圖1 無(wú)錫站水位、雨量年際變化過(guò)程線圖

2007年以后，因太湖水環(huán)境改善的需要，無(wú)錫環(huán)湖口門長(zhǎng)期關(guān)閉；加之暴雨期間，北排長(zhǎng)江能力不足，圩區(qū)與城市防洪工程同時(shí)啟用，導(dǎo)致區(qū)域和運(yùn)河水位長(zhǎng)期居高不下。

隨著太湖流域城鎮(zhèn)化快速發(fā)展、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、圩區(qū)排澇動(dòng)力顯著增強(qiáng)，導(dǎo)致區(qū)域產(chǎn)流增加、匯流加快；另一方面，因區(qū)域水環(huán)境改善的需要，長(zhǎng)期引水抬升了區(qū)域河網(wǎng)底水，同樣的降雨，圩外河道水位更高、漲幅更快。

2.蘇南運(yùn)河（無(wú)錫段）沿岸流量年際變化過(guò)程分析

從流量數(shù)據(jù)上分析，2007年以前，京杭大運(yùn)河無(wú)錫段常年以順流為主，遇臺(tái)風(fēng)或局部大暴雨時(shí)產(chǎn)生短時(shí)逆流。2007年后，由于梅梁湖泵站、大渲河泵站持續(xù)通過(guò)梁溪河向大運(yùn)河調(diào)水，同時(shí)無(wú)錫城市防洪工程開始運(yùn)行，有部分水量通過(guò)江尖、仙蠡橋、利民橋樞紐泵站進(jìn)入大運(yùn)河，抬高了大運(yùn)河水位。洛社站出現(xiàn)逆流天數(shù)較多，逆流甚至上溯到常州境內(nèi)橫林大橋斷面（見圖2）。

圖2 洛社站流量、雨量年際變化過(guò)程線圖

四、無(wú)錫城市防洪工程運(yùn)行對(duì)無(wú)錫地區(qū)水位的影響（典型年分析）

1.雨水情情況說(shuō)明

（1）雨情

2016年6月19日入梅，7月20日出梅，梅雨期32d，較常年多6d，梅雨量偏多。全市12處雨量報(bào)汛站點(diǎn)面平均梅雨量543.2mm，是常年的2.25倍，比2015年多84.4%。江陰、宜興和無(wú)錫市區(qū)的梅雨量分別為576.3mm、584.5mm和505.9mm。梅雨期內(nèi)，強(qiáng)降雨主要集中在6月21～22日、6月27～28日和7月1～3日。

（2）水情

入梅后，受強(qiáng)降雨及前期底水偏高等因素影響，河、湖水位出現(xiàn)明顯上漲過(guò)程，6月22日起，主要站點(diǎn)普遍超警戒水位；7月3日起，大運(yùn)河無(wú)錫站、大運(yùn)河洛社站及錫澄運(yùn)河青旸站等多個(gè)站點(diǎn)超歷史最高水位0.01～0.24m。至7月21日0時(shí)，大運(yùn)河無(wú)錫站水位仍超警戒。

2.無(wú)錫城市防洪工程運(yùn)行情況（2016年梅雨期）

圖3 無(wú)錫站梅雨期水位雨量過(guò)程線圖

圖4 梅雨期大運(yùn)河無(wú)錫站、南門站水位過(guò)程線圖

根據(jù)無(wú)錫市防汛防旱指揮部發(fā)布的調(diào)度令，梅雨期內(nèi)包圍圈沿線泵站累計(jì)開機(jī)約900.38臺(tái)時(shí)，排除澇水約4764.7 萬(wàn) m3。

3.無(wú)錫城市防洪工程梅雨期運(yùn)行對(duì)內(nèi)外河水位影響分析

（1）城市防洪大包圍對(duì)包圍圈外水位的影響

梅雨期內(nèi)，受強(qiáng)降雨影響，大運(yùn)河無(wú)錫站、青旸站、陳墅站水位出現(xiàn)3次明顯上漲過(guò)程。

受6月21～22日強(qiáng)降雨影響，錫澄地區(qū)河道水位漲幅迅猛，大運(yùn)河無(wú)錫站水位從21日22:10的3.79m開始上漲，22日15:45最高達(dá)到4.53m，超過(guò)警戒水位0.63m，比降雨前上漲0.74m，最大漲速0.20m/h（22日8～9時(shí)）。

受6月27～28日暴雨影響，錫澄地區(qū)河道水位快速上漲，大運(yùn)河無(wú)錫站水位從28日4時(shí)的4.24m開始上漲，15:10最高達(dá)到4.93m，超過(guò)警戒水位1.03m，比降雨前上漲0.69m，最大漲速0.17m/h（28日6～7時(shí)）。

受7月1～3日暴雨影響，錫澄地區(qū)河道水位快速上漲，1日15:40，大運(yùn)河無(wú)錫站水位4.26m，超過(guò)警戒水位0.36m，無(wú)錫站水位在3日上午10時(shí)出現(xiàn)最高水位為5.28m，超過(guò)警戒水位1.38m，比降雨前上漲1.02m，比歷史最高水位5.18m（2016年6月17日）高0.10m，最大漲速0.14m/h（2日3～4時(shí)）。

7月3日后，水位緩慢下降，平均退水速率0.06～0.07m/d。21日0時(shí)，無(wú)錫站水位4.16m（超警戒0.26m）。梅雨期內(nèi)，無(wú)錫站共超警戒水位29d。詳見圖3。

（2）城市防洪大包圍對(duì)包圍圈內(nèi)大運(yùn)河水位的影響

6月22日8時(shí)起，大包圍內(nèi)古運(yùn)河南門站水位自3.35m起漲，最大漲速0.20m/h，22日11時(shí)達(dá)到3.62m，最大漲幅0.27m。運(yùn)東片防洪大包圍工程于22日9時(shí)后陸續(xù)開啟向外排水，水位在短暫上升后即開始下降，之后，水位一直不高于3.50m，大部分時(shí)間控制在3.40m左右。

6月28日3時(shí)起，大包圍內(nèi)古運(yùn)河南門站水位自3.31m起漲，最大漲速 0.15m/h，22日7時(shí)達(dá)到 3.64m，最大漲幅0.33m。運(yùn)東片防洪大包圍工程于28日5時(shí)后陸續(xù)開啟向外排水，水位在短暫的上升后即開始下降，之后，水位一直不高于3.60m；6月28日3時(shí)起，大包圍內(nèi)古運(yùn)河南門站水位自3.31m起漲，最大漲速0.15m/h，22日7時(shí)達(dá)到3.64m，最大漲幅0.33m。運(yùn)東片防洪大包圍工程于28日5時(shí)后陸續(xù)開啟向外排水，水位在短暫的上升后即開始下降，之后水位一直不高于3.60m。

7月1日18時(shí)起，大包圍內(nèi)古運(yùn)河南門站水位自3.30m起漲，最大漲速0.14m/h，3日7時(shí)達(dá)到3.78m，最大漲幅0.48m。運(yùn)東片防洪大包圍工程于1日14時(shí)后陸續(xù)開啟向外排水，水位在持續(xù)的上升后即開始下降，之后水位一直不高于3.60m。

21日0時(shí)，南門站水位3.43m，比警戒水位低0.47m。梅雨期內(nèi)，南門站最高水位3.78m，比警戒水位低0.12m。水位得到了有效的控制，充分發(fā)揮了城市防洪大包圍的作用。

（3）城市防洪大包圍對(duì)圈內(nèi)圈外水位的影響分析對(duì)比

2016年，無(wú)錫市區(qū)梅雨量大、雨日多且降雨時(shí)段比較集中，其中6月21日至7月4日累計(jì)降雨量412.8mm，降雨強(qiáng)度大并集中分布導(dǎo)致了主要排洪河道水位猛漲且退水困難。6月22日～7月20日，啟用運(yùn)東片城市防洪大包圍工程，將包圍圈內(nèi)古運(yùn)河南門站最高水位控制在了3.90m以下。包圍圈內(nèi)、外水位代表站水位雨量過(guò)程對(duì)照?qǐng)D如圖4。

由圖4可以看出，梅雨期內(nèi)，在運(yùn)東片防洪大包圍的運(yùn)行下，包圍圈內(nèi)運(yùn)河水位控制在3.90m以下，平均水位3.46m，較包圍圈外平均水位低0.95m；期間，包圍圈外水位，超警戒水位（3.90m）及保證水位（4.53m）的時(shí)長(zhǎng)分別為690h、268h，而包圍圈內(nèi)水位一直控制在3.90m以下，水位得到了有效控制。

五、結(jié)論

（1）運(yùn)東片防洪大包圍的運(yùn)行，有效降低了包圍圈內(nèi)的水位，防洪工程起到了切實(shí)有效的作用。

（2）2007年以后，因太湖水環(huán)境改善的需要，無(wú)錫環(huán)湖口門長(zhǎng)期關(guān)閉，區(qū)域防洪排澇格局已發(fā)生了一定的變化。暴雨期間，北排長(zhǎng)江能力不足（泵排能力僅為145m3/s），圩區(qū)與城市防洪工程同時(shí)啟用，導(dǎo)致區(qū)域和運(yùn)河水位長(zhǎng)期居高不下，增加了防洪壓力。

（3）隨著太湖流域城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，城市滯水空間縮小，降雨徑流系數(shù)增大，匯流時(shí)間加快，增加了城市洪水風(fēng)險(xiǎn)。

（4）因區(qū)域水環(huán)境改善的需要，長(zhǎng)期引水明顯抬升了區(qū)域河網(wǎng)底水，同樣的降雨，圩外河道水位更高、漲幅更快，增加了城市洪水風(fēng)險(xiǎn)■