無錫城市防洪工程對運東片大包圍內外水文要素影響分析

朱 玲徐 興曹 杰戈 禹

一、自然概況

無錫市地處長江三角洲中部，江蘇省的東南部，北枕長江，南瀕太湖，京杭大運河橫貫其中，河網交織，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。氣候屬亞熱帶季風氣候區，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害的主要降雨類型，通常發生在6～7月，特點是總量大、歷時長、范圍廣，可影響全流域；8～9月間的臺風暴雨，特點是雨強大、歷時短、范圍較小，易給流域造成局部洪澇災害。如汛期久晴不雨，會導致流域嚴重的缺水。

無錫市區地勢低洼，一般地面高程在 3.0～5.0m，最低處甚至低于1.9m，是武澄錫片區傳統的“洪水走廊”，上有客水壓境之險，下有排水不暢之虞，洪澇災害頻發。另外，為順應太湖治理的要求，無重大險情時還不能向太湖泄洪，導致無錫城區片的雨澇無出路，防汛形勢始終處于高危狀態。

二、無錫城市防洪工程建設規模

無錫市城市防洪工程以蘇南運河為界，分為運東、運西兩部分。其中，運東片控制中心城區，實行“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，保護面積136km2，防洪標準達到200年一遇，城市排澇標準達到20年一遇。口門控制建筑物主要由7座總裝機流量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城市防洪工程的合理調度，可引太湖水或長江水進入城區，有效改善城區河道水環境。

三、無錫城市防洪工程建成前后水文情勢年際變化分析

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

1.蘇南運河（無錫段）沿岸水位年際變化過程分析

從水位數據上分析，無錫站年平均水位逐年攀升，1980～2007年無錫站多年平均水位為3.19m，2008～2016年無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 無錫站水位、雨量年際變化過程線圖

2007年以后，因太湖水環境改善的需要，無錫環湖口門長期關閉；加之暴雨期間，北排長江能力不足，圩區與城市防洪工程同時啟用，導致區域和運河水位長期居高不下。

隨著太湖流域城鎮化快速發展、農業結構調整、圩區排澇動力顯著增強，導致區域產流增加、匯流加快；另一方面，因區域水環境改善的需要，長期引水抬升了區域河網底水，同樣的降雨，圩外河道水位更高、漲幅更快。

2.蘇南運河（無錫段）沿岸流量年際變化過程分析

從流量數據上分析，2007年以前，京杭大運河無錫段常年以順流為主，遇臺風或局部大暴雨時產生短時逆流。2007年后，由于梅梁湖泵站、大渲河泵站持續通過梁溪河向大運河調水，同時無錫城市防洪工程開始運行，有部分水量通過江尖、仙蠡橋、利民橋樞紐泵站進入大運河，抬高了大運河水位。洛社站出現逆流天數較多，逆流甚至上溯到常州境內橫林大橋斷面（見圖2）。

圖2 洛社站流量、雨量年際變化過程線圖

四、無錫城市防洪工程運行對無錫地區水位的影響（典型年分析）

1.雨水情情況說明

（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處雨量報汛站點面平均梅雨量543.2mm，是常年的2.25倍，比2015年多84.4%。江陰、宜興和無錫市區的梅雨量分別為576.3mm、584.5mm和505.9mm。梅雨期內，強降雨主要集中在6月21～22日、6月27～28日和7月1～3日。

（2）水情

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

2.無錫城市防洪工程運行情況（2016年梅雨期）

圖3 無錫站梅雨期水位雨量過程線圖

圖4 梅雨期大運河無錫站、南門站水位過程線圖

根據無錫市防汛防旱指揮部發布的調度令，梅雨期內包圍圈沿線泵站累計開機約900.38臺時，排除澇水約4764.7 萬 m3。

3.無錫城市防洪工程梅雨期運行對內外河水位影響分析

（1）城市防洪大包圍對包圍圈外水位的影響

梅雨期內，受強降雨影響，大運河無錫站、青旸站、陳墅站水位出現3次明顯上漲過程。

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

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

受7月1～3日暴雨影響，錫澄地區河道水位快速上漲，1日15:40，大運河無錫站水位4.26m，超過警戒水位0.36m，無錫站水位在3日上午10時出現最高水位為5.28m，超過警戒水位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）。

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，無錫站水位4.16m（超警戒0.26m）。梅雨期內，無錫站共超警戒水位29d。詳見圖3。

（2）城市防洪大包圍對包圍圈內大運河水位的影響

6月22日8時起，大包圍內古運河南門站水位自3.35m起漲，最大漲速0.20m/h，22日11時達到3.62m，最大漲幅0.27m。運東片防洪大包圍工程于22日9時后陸續開啟向外排水，水位在短暫上升后即開始下降，之后，水位一直不高于3.50m，大部分時間控制在3.40m左右。

6月28日3時起，大包圍內古運河南門站水位自3.31m起漲，最大漲速 0.15m/h，22日7時達到 3.64m，最大漲幅0.33m。運東片防洪大包圍工程于28日5時后陸續開啟向外排水，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時起，大包圍內古運河南門站水位自3.31m起漲，最大漲速0.15m/h，22日7時達到3.64m，最大漲幅0.33m。運東片防洪大包圍工程于28日5時后陸續開啟向外排水，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時起，大包圍內古運河南門站水位自3.30m起漲，最大漲速0.14m/h，3日7時達到3.78m，最大漲幅0.48m。運東片防洪大包圍工程于1日14時后陸續開啟向外排水，水位在持續的上升后即開始下降，之后水位一直不高于3.60m。

21日0時，南門站水位3.43m，比警戒水位低0.47m。梅雨期內，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，充分發揮了城市防洪大包圍的作用。

（3）城市防洪大包圍對圈內圈外水位的影響分析對比

2016年，無錫市區梅雨量大、雨日多且降雨時段比較集中，其中6月21日至7月4日累計降雨量412.8mm，降雨強度大并集中分布導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，啟用運東片城市防洪大包圍工程，將包圍圈內古運河南門站最高水位控制在了3.90m以下。包圍圈內、外水位代表站水位雨量過程對照圖如圖4。

由圖4可以看出，梅雨期內，在運東片防洪大包圍的運行下，包圍圈內運河水位控制在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）的時長分別為690h、268h，而包圍圈內水位一直控制在3.90m以下，水位得到了有效控制。

五、結論

（1）運東片防洪大包圍的運行，有效降低了包圍圈內的水位，防洪工程起到了切實有效的作用。

（2）2007年以后，因太湖水環境改善的需要，無錫環湖口門長期關閉，區域防洪排澇格局已發生了一定的變化。暴雨期間，北排長江能力不足（泵排能力僅為145m3/s），圩區與城市防洪工程同時啟用，導致區域和運河水位長期居高不下，增加了防洪壓力。

（3）隨著太湖流域城鎮化快速發展，城市滯水空間縮小，降雨徑流系數增大，匯流時間加快，增加了城市洪水風險。

（4）因區域水環境改善的需要，長期引水明顯抬升了區域河網底水，同樣的降雨，圩外河道水位更高、漲幅更快，增加了城市洪水風險■