梁溪河防洪排澇調(diào)度的實(shí)踐與思考

(江蘇省無(wú)錫市水利工程管理中心，江蘇 無(wú)錫 214023)

梁溪河又名梁清溪，是無(wú)錫地區(qū)年代最為久遠(yuǎn)的天然河流之一，被譽(yù)為無(wú)錫的母親河，主要位于濱湖區(qū)與梁溪區(qū)境內(nèi)，是無(wú)錫重要的骨干河道之一。梁溪河南起太湖梅梁灣，北至無(wú)錫環(huán)城古運(yùn)河，總長(zhǎng)約8km，連接了太湖、五里湖、京杭大運(yùn)河和無(wú)錫城區(qū)水系，是無(wú)錫城區(qū)主要的引排水通道，為保障無(wú)錫城區(qū)的防洪安全發(fā)揮了極為重要的作用。

1 梁溪河防汛排澇現(xiàn)狀

梁溪河以京杭大運(yùn)河為界，分為南、北兩段。北段從京杭大運(yùn)河河口至環(huán)城古運(yùn)河河口，防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)都較高，防汛壓力不大。南段從京杭大運(yùn)河口至太湖入湖口，是無(wú)錫錫惠山麓以南到五里湖北岸整個(gè)片區(qū)(以下簡(jiǎn)稱為梁溪河片區(qū))的主要排澇通道，本文所指梁溪河主要是該段(見(jiàn)圖1)。梁溪河片區(qū)內(nèi)河道大多與梁溪河相交，主要包括罵蠡港、西新河、東新河、小渲河等[1]。整個(gè)片區(qū)匯水面積約60km2，來(lái)水包括北部錫惠山麓的山洪、梁溪河以南至五里湖北岸片區(qū)的澇水(由于向五里湖排澇受限，五里湖北側(cè)河道澇水主要排往梁溪河)，通過(guò)南北向河道匯集到梁溪河，再通過(guò)梁溪河外排到京杭大運(yùn)河或太湖。

為充分發(fā)揮梁溪河排澇、泄洪和改善水環(huán)境的作用，1991年在梁溪河入湖口建成了犢山防洪控制工程，由兩座節(jié)制閘(凈寬分別為20m、16m)和1座船閘組成，主要作用是防太湖洪水以及排城區(qū)澇水。2004年，在犢山防洪控制工程?hào)|側(cè)建成了梅梁湖泵站樞紐工程，包括1座流量50m3/s泵站和4座雙孔凈寬16m的節(jié)制閘，主要作用是引水改善太湖梅梁湖、五里湖以及無(wú)錫城區(qū)河道的水環(huán)境[2]。2006年，在無(wú)錫運(yùn)東片城市防洪工程建設(shè)中，在梁溪河與京杭大運(yùn)河交匯處建成了仙蠡橋水利樞紐，工程由南、北樞紐和穿運(yùn)地涵組成，分列于京杭大運(yùn)河兩側(cè)梁溪河上，其中北樞紐由1座流量75m3/s泵站和1座凈寬16m的節(jié)制閘組成，南樞紐為1座雙孔每孔凈寬20m的節(jié)制閘，穿運(yùn)地涵連接南北樞紐，溝通了梁溪河南、北兩段水系，設(shè)計(jì)流量30m3/s，主要作用是將水質(zhì)較好的太湖水引入城區(qū)河道，改善城區(qū)河道水環(huán)境。

根據(jù)無(wú)錫市防汛調(diào)度預(yù)案，當(dāng)無(wú)錫站水位低于4.4m時(shí)，仙蠡橋南樞紐開啟節(jié)制閘，梁溪河澇水向京杭大運(yùn)河自流排除；當(dāng)無(wú)錫站水位超過(guò)4.4m，并有持續(xù)上漲趨勢(shì)時(shí)，仙蠡橋南樞紐關(guān)閉雙孔節(jié)制閘，防止京杭大運(yùn)河高水位侵入梁溪河周邊低洼片區(qū)，同時(shí)開啟犢山防洪工程節(jié)制閘，有節(jié)制地向太湖泄洪，保障片區(qū)防洪安全[3]。但若遭遇京杭大運(yùn)河與太湖同時(shí)處于高水位時(shí)，梁溪河澇水必將出現(xiàn)兩頭受阻、沒(méi)有出路的嚴(yán)峻形勢(shì)。此外，根據(jù)2020年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，梁溪河片區(qū)常住人口約30萬(wàn)，有濱湖區(qū)政府等重要機(jī)關(guān)、4A級(jí)景區(qū)蠡園、商業(yè)綜合體萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)以及無(wú)錫重要的新城區(qū)——蠡湖新城。無(wú)論從區(qū)域發(fā)展地位還是現(xiàn)狀情況看，梁溪河片區(qū)的防汛安全都十分重要，不容出現(xiàn)差錯(cuò)。因此，在現(xiàn)有水利工程體系和水系的情況下，為破解梁溪河片區(qū)防汛排澇困局，調(diào)度模式的優(yōu)化就顯得尤為重要。本文以2020年典型工況為例，探討如何優(yōu)化調(diào)度，保障梁溪河片區(qū)防汛安全。

圖1 梁溪河片區(qū)

2 2020年梅雨期梁溪河防洪排澇調(diào)度

2020年無(wú)錫市梅雨期呈現(xiàn)出入梅早、出梅晚、梅雨期長(zhǎng)、梅雨量大、梅雨量分布不均的特點(diǎn)，多項(xiàng)指標(biāo)歷年罕見(jiàn)。6月10日，無(wú)錫正式入梅，隨后迎來(lái)了長(zhǎng)達(dá)42天的超長(zhǎng)梅雨期，梅雨期間累計(jì)雨日39天，全市累計(jì)年平均降雨量711.4mm，是多年平均梅雨量的2.88倍，位列1954年以來(lái)的第2位，5個(gè)單站的梅雨量均超歷史記錄，其中無(wú)錫站達(dá)878.8mm。

2.1 降雨及各河湖水位情況

入梅后，無(wú)錫市經(jīng)歷了多輪強(qiáng)降雨，7月10—20日，又出現(xiàn)連續(xù)11天降雨，日均降雨量28.8mm，累計(jì)降雨量達(dá)316.8mm。強(qiáng)降雨和連續(xù)降雨導(dǎo)致無(wú)錫主要河湖水位快速上漲，并陸續(xù)超警戒。6月15日，京杭大運(yùn)河無(wú)錫站水位超過(guò)警戒水位；7月6日起，持續(xù)超保證水位；7月20日，最高至5.05m，超過(guò)警戒水位1.15m。與此同時(shí)，太湖水位于6月28日超警戒水位；7月17日，超保證水位；7月21日，漲至最高水位4.79m，超警戒水位0.99m，位列歷史高水位第3位(見(jiàn)圖2)。京杭大運(yùn)河及太湖的持續(xù)高水位，導(dǎo)致梁溪河片區(qū)澇水出路受阻，梁溪河水位最高上漲至4.71m，給片區(qū)防汛帶來(lái)了巨大的壓力。為解決梁溪河片區(qū)澇水出路問(wèn)題，無(wú)錫市防指統(tǒng)籌考慮，通過(guò)綜合利用城市防洪工程，聯(lián)合調(diào)度多個(gè)泵站及穿運(yùn)地涵共同運(yùn)行，降低梁溪河水位，緩解梁溪河片區(qū)防汛壓力。

圖2 梅雨期降雨量與水位過(guò)程線

2.2 聯(lián)合調(diào)度過(guò)程

7月13日8時(shí)，當(dāng)大運(yùn)河無(wú)錫站水位達(dá)4.34m時(shí)，根據(jù)預(yù)案，仙蠡橋南樞紐關(guān)閉雙孔節(jié)制閘，梁溪河向京杭大運(yùn)河排水受阻。7月13日19時(shí)，由于持續(xù)降雨，太湖水位達(dá)到4.54m，梁溪河向太湖排水受阻，13日19時(shí)，梁溪河水位已上漲至4.13m，防汛壓力很大。而此時(shí)，城市防洪大包圍通過(guò)全力搶排，水位已降至3.31m(南門水位)。無(wú)錫市防指經(jīng)過(guò)綜合考慮，決定開啟仙蠡橋水利樞紐穿運(yùn)地涵，引梁溪河水入城市防洪大包圍，通過(guò)增加仙蠡橋、利民橋等樞紐泵站排澇流量的方式來(lái)降低梁溪河水位。7月13日晚，仙蠡橋穿運(yùn)地涵先開啟1孔，將梁溪河澇水引入仙蠡橋北樞紐內(nèi)河口，再開啟仙蠡橋北樞紐泵站1臺(tái)機(jī)組，排入京杭大運(yùn)河。經(jīng)過(guò)近12h的調(diào)排試驗(yàn)，梁溪河水位上漲趨勢(shì)得到有效控制，城市防洪大包圍水位情況平穩(wěn)，14日7時(shí)，無(wú)錫市防指再次調(diào)度仙蠡橋地涵增開兩孔，北樞紐增開1臺(tái)機(jī)組，經(jīng)過(guò)35h運(yùn)行，通過(guò)穿運(yùn)地涵排澇246.38萬(wàn)m3，有效緩解了梁溪河片區(qū)防汛壓力。

2.3 聯(lián)合調(diào)度效果

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過(guò)7月13—15日的連續(xù)運(yùn)行，梁溪河水位由4.37m降至3.51m，效果十分顯著。7月17日起的強(qiáng)降雨過(guò)程中，市防指再次調(diào)度仙蠡橋樞紐泵站和利民橋樞紐泵站與穿運(yùn)地涵聯(lián)合運(yùn)行，再次有效遏制了梁溪河水位上漲，至7月24日，聯(lián)合運(yùn)行共計(jì)排除梁溪河片區(qū)澇水近1200萬(wàn)m3，梁溪河水位始終控制在安全范圍內(nèi)，有力地保障了梁溪河片區(qū)的防洪安全。聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行情況見(jiàn)表1。

表1 聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)

3 待解決問(wèn)題

3.1 穿運(yùn)地涵的過(guò)流能力問(wèn)題

仙蠡橋水利樞紐穿運(yùn)地涵設(shè)計(jì)過(guò)水能力為30m3/s(設(shè)計(jì)水位差為0.2m)，梁溪河片區(qū)匯水面積約60km2，按照3h降雨量50mm計(jì)算，需要排除澇水約300萬(wàn)m3，通過(guò)穿運(yùn)地涵排除約需要27h，在匯水過(guò)程中，梁溪河水位仍將不可避免地上漲，當(dāng)基礎(chǔ)水位高時(shí)，梁溪河片區(qū)防汛壓力仍將十分嚴(yán)峻。因此，調(diào)度上可以適當(dāng)增大梁溪河南段一側(cè)與城市防洪大包圍內(nèi)的水位差，在確保穿運(yùn)地涵安全的前提下，盡可能提升穿運(yùn)地涵的過(guò)流能力，盡快排除澇水。運(yùn)行泵站也盡可能使用仙蠡橋泵站，利用泵站進(jìn)水的水位坡降，增大水位差。

3.2 梁溪河水體中的藍(lán)藻問(wèn)題

梁溪河是太湖安全度夏的重要通道，梅梁湖泵站長(zhǎng)期抽引含有藍(lán)藻的太湖水進(jìn)入梁溪河，再由梁溪河排入京杭大運(yùn)河。梅雨時(shí)節(jié)，由于溫度適宜，梁溪河水體中已經(jīng)含有一定濃度的藍(lán)藻，此時(shí)通過(guò)穿運(yùn)地涵排澇時(shí)，水體中的藍(lán)藻也會(huì)隨澇水進(jìn)入城市防洪大包圍內(nèi)主城區(qū)河道，一旦遇到適宜的氣象條件，就會(huì)爆發(fā)性地繁殖，甚至可能出現(xiàn)藍(lán)藻集中暴發(fā)。因此，調(diào)度上可以考慮在梅雨期結(jié)束后立即對(duì)城市防洪大包圍進(jìn)行調(diào)水，通過(guò)引入外圍水質(zhì)較好的水體進(jìn)入主城區(qū)，并通過(guò)仙蠡橋、利民橋等泵站排出，持續(xù)運(yùn)行2～3天，稀釋河水中的藍(lán)藻，降低藍(lán)藻密度，避免造成集中暴發(fā)。

3.3 梁溪河片區(qū)排澇能力問(wèn)題

目前，在太湖和京杭大運(yùn)河均處于高水位時(shí)，梁溪河片區(qū)的排澇只能依靠穿運(yùn)地涵，澇水出路單一，排澇手段單一，這在防洪安全保障上存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，一旦降雨量超過(guò)地涵過(guò)流能力，或者城市防洪大包圍內(nèi)水位由于其他情況必須抬高，就會(huì)造成梁溪河片區(qū)澇水無(wú)法及時(shí)排出，必將導(dǎo)致梁溪河片區(qū)防汛安全出現(xiàn)問(wèn)題。因此，提升梁溪河片區(qū)整體排澇能力十分重要，規(guī)劃上可以考慮在大運(yùn)河沿線如曹王涇、張巷浜等河道上適當(dāng)增加排澇泵站，提升整個(gè)片區(qū)排澇能力。此外，還可以考慮利用五里湖作為城市湖泊的調(diào)蓄作用，在片區(qū)河道水質(zhì)條件允許的前提下，適當(dāng)抬高五里湖水位，存蓄澇水，緩解防汛壓力。

4 結(jié) 語(yǔ)

在太湖、京杭大運(yùn)河同時(shí)高水位的工況下，通過(guò)利用城市防洪工程泵站、穿運(yùn)地涵、節(jié)制閘聯(lián)合調(diào)度，梁溪河水位得到了有效控制，確保了梁溪河片區(qū)的防汛安全。近年來(lái)，隨著極端天氣的增多，梁溪河的防洪排澇形勢(shì)發(fā)生了很大的變化，傳統(tǒng)的調(diào)度模式已逐漸不能適應(yīng)新的工況，而城市化的進(jìn)程又加劇了這一變化。因此，我們必須未雨綢繆、統(tǒng)籌考慮，按照防大汛、抗大險(xiǎn)的標(biāo)準(zhǔn)做好防汛工作，進(jìn)一步加強(qiáng)探索和創(chuàng)新，科學(xué)調(diào)度，確保防汛安全。