固城湖封閉運行后本地降雨的防洪影響分析

姚亞芹，孔雅云，袁 媛，戴 雷

(1.江蘇省南京市高淳區水務局，江蘇 南京 211300；2.江蘇省水文水資源勘測局南京分局，江蘇 南京 210008)

固城湖又名小南湖，位于高淳區南部，為淺水型湖泊。承接胥河等支流來水(茅東閘控制)，通過水碧橋河與干流相通(水碧橋閘控制)，通過官溪河與干流、石臼湖相通(楊灣閘控制)。湖面呈三角形，北寬南窄。1949年前固城湖面積78 km2，南北長10.4 km，東西寬相間8.2 km。湖底高程：大湖區5.60～5.80 m，局部6.00 m，最低5.40 m；小湖區5.90～6.20 m。經過20世紀70年代的圍湖造田、滅螺圍墾，固城湖蓄洪面積減少了60%[1-2]，目前水位12.5 m時，相應湖泊面積31 km2，蓄水容積1.99億m3。

固城湖周邊共有3個水利工程用于控制固城湖水位，分別是胥河上的茅東閘、官溪河上楊灣閘和水碧橋河上的水碧橋閘。茅東閘始建于1958年，1960年8月31竣工運行。2008年汛后，在老閘的上游90 m處，重建新茅東閘于2009年12月工程完工。楊家灣閘始建于1972年，閘門高8.5 m，用于汛后控制固城湖水位，解決固城湖周邊地區和高淳城區的生產生活用水，2010年8月上遷3 300 m移址花奔錢家渡重建，2011年6月建成運行。水碧橋閘始建于2014年，2016年建成運行，主要功能以水資源利用和生態環境保護為主。

根據《長江防總關于印發水陽江洪水調度方案的通知》(長防總〔2018〕37 號)，當水陽江流域遭遇超標準洪水時新河莊水位達到13.5 m，水陽水位超過12.8 m、且固城湖水位低于12.0 m時，水碧橋閘開啟進洪，楊灣閘控制開啟，向外排水；當固城湖水位達到 12.0 m時，水碧橋閘關閉，楊灣閘控制開啟，向外排水。總體而言，近年實施牛耳港封堵、水碧橋閘建設后，可封閉運行，確保汛期固城湖沿線防汛安全，保證高淳人民生產生活安全。

固城湖是水陽江流域主要調蓄湖泊之一，在沒有實現水利工程控制前，固城湖發生洪水主要受到水陽江來水或長江倒灌影響[3]。如1995年、1996年和1999年均是受到水陽江上游山洪影響[4]，1954年和1998年受到長江倒灌影響。

2016年水碧橋建閘后，通過科學合理調度能夠阻止客水對固城湖的影響，減小固城湖的防洪壓力。但實際上，流域發生超標準洪水時，由于本地洪水的影響，固城湖仍然面臨較為嚴峻的防洪形勢。

本文在考慮固城湖在水利工程有效控制以及不受客水影響情況下，重點研究本地降水對固城湖防汛的影響。

1 降水分析

1.1 降水原因

2016年、2020年主汛期，都是由于副高壓偏弱，降水鋒面長期在長江中下游沿線南北擺動，長江中下游以南地區出現了持續強降水。

1.2 降水分析

1.2.1 2016年6月18日至7月20日降水分析

全區共有3次強降水過程，面平均降水量為788.1 mm，降水量分布不均，南多北少，最大站與最小站相差276.5 mm，單站最大日降水量發生在水碧橋站，6月20日為203.0 mm。固城湖相關各站累計降水量見表1。

表1 2016年6月18日至7月20日固城湖相關站累計降水量

以高淳站為代表站分析，2016年高淳站的同期累計降水量777.5 mm，超多年平均值260.1 mm，增幅達199%。以高淳站同期降水量進行頻率計算，結果接近100年一遇。

1.2.2 2020年6月10日至7月31日降水分析

2020年6月10日至7月31日，高淳區共出現7輪降水過程，全區累計面降水量853.4 mm，全區降水分布呈北少南多，最大站與最小站相差284.5 mm，單站最大日降水量發生在漕塘站7月15日為115.5 mm。固城湖周邊各站累計降水量見表2。

表2 2020年6月10日至7月31日固城湖相關站累計降水量

以高淳站為代表站分析，2020年高淳站的同期累計降水量869.0 mm,超多年平均337.0 mm達158%。以高淳站同期降水量進行頻率計算，結果接近100年一遇。

1.2.3 2016年與2020年降水特點

2016年固城湖匯流區主汛期降水特點是降水時間集中，降水強度大，降水量多。2020年固城湖匯流區主汛期降水特點是降水時間長，降水量多，降水強度小。共同特性是降水量多，不同點是2020年的雨強明顯弱于2016年，2016年和2020年各站降水強度見表3。

表3 2016年和2020年各站降水強度 單位：mm

2 洪水過程

2.1 2016年固城湖洪水過程

2016年固城湖洪水主要受本地強降水影響，入汛前全區出現1次強降水過程，使土壤達到飽和。

6月20日8時開始入梅以來第一輪強降水，日面降水量93.9 mm，固城湖高淳站6月20日12:00開始緩慢上漲，6月20日12:00水位8.50 m(吳淞基面，本文中出現水位均采用吳淞基面)，降水期間各圩區向固城湖湖區排澇，固城湖高淳站水位上漲加快，茅東閘6月21日9:00開始開閘排水，出閘流量53.0 m3/s，固城湖高淳站水位上漲減緩，最高漲至9.25 m。

6月24日至6月28日第二輪強降水開始，累計面降水183.1 mm。6月24日至6月26日累計面降水56.0 mm，固城湖高淳站水位上漲緩慢，6月27日至6月28日累計面降水127.1 mm(27日80.7 mm，28日46.4 mm)，周邊圩區向固城湖湖區排澇水量增加，固城湖高淳站水位上漲加快，6月28日15:25超過10.00 m警戒水位，6月30日15:00漲至10.69 m。

6月30日第三輪強降水開始，7月1—2日累計面降水量277.6 mm，6月27日至7月3日面累計面降水量462.0 mm。受本輪強降水及7月2日茅東閘關閘影響，固城湖高淳站水位上漲迅速，最大日漲幅達1.02 m(7月2日)，僅次于1999年1.12 m，7月2日3:00固城湖高淳站水位超過11.00 m，7月3日1:00固城湖高淳站水位超過12.00 m，7月3日8:35楊家灣閘開閘泄洪，略減緩固城湖高淳站水位上漲速度，7月5日0:00固城湖高淳站水位超過13.00 m，7月5日4:00固城湖高淳站水位超過歷史最高水位13.07 m，水位仍緩慢上漲。7月5日強降水結束，同時區防指下達命令，禁止所有排澇站向固城湖湖區排澇，固城湖高淳站水位上漲逐漸趨平，7月6日9:00漲至13.21 m，為最高水位，超過歷史最高水位0.14 m。具體水位特征見表4。

表4 2016年固城湖高淳站洪水期主要特征統計

2.2 2020年固城湖洪水過程

2020年固城湖洪水主要受本地強降水影響，6月10日至7月31日固城湖匯流區面降水量853.4 mm，以高淳站為代表站，6月20至7月31日共有37 d降水日數，7月9—20日出現連續12 d降水日。

6月10日前受降水偏少，蒸發、生產生活用水等影響，固城湖水位持續下降，在沒有工程影響的情況下，固城湖水位持續回落，6月10日固城湖高淳站水位7.23 m。

6月10日至7月31日固城湖匯流區共出現5輪強降水過程。6月10—16日為第一輪強降水過程，累計面降水量94.3 mm，受本輪降水以及楊家灣閘和水碧橋閘開閘引水影響(楊家灣閘6月10日開啟，水碧橋閘6月12日啟)，固城湖水位緩慢上漲，6月17日固城湖高淳站8:00水位8.16 m，6月10—17日楊家灣閘和水碧橋閘共向固城湖引水2 888萬m3，茅東閘排水501.4萬m3。

6月18—24日為第二輪強降水過程，累計面降水量128.9 mm，受本輪降水、楊家灣閘和水碧橋閘引水影響(楊家灣閘6月19日關閘，水碧橋閘6月20日關閘)，固城湖水位緩慢上漲，6月24日固城湖高淳站8:00水位9.03 m，6月18—24日楊家灣閘和水碧橋閘共向固城湖引水1 161萬m3，茅東閘排水1 765萬m3。6月26—29日累計面降水量94.2 mm，本輪強降水沒有造成固城湖水位快速上漲，主要是茅東閘加大了排水，6月25—29日茅東閘共排水1 855萬m3，6月29日固城湖高淳站8:00水位9.27 m。

7月4—6日為第三輪強降水過程，累計面降水量118.6 mm，茅東閘繼續加大排水，固城湖水位緩慢回落，6月30至7月6日茅東閘共排水3 416萬m3，7月6日固城湖高淳站8:00水位8.97 m。

7月10—20日出現最大一輪強降水過程，累計面降水量315.9 mm，茅東閘排水繼續加大，但本輪降水較大，固城湖水位上漲迅速，7月16日7:05固城湖高淳站水位超警戒水位10.40 m(2020年固城湖警戒水位由原10.00 m調至10.40 m),水位繼續上漲,7月20日固城湖高淳站8:00水位12.07 m，7月22日出現2020年固城湖高淳站最高水位12.31 m，其間7月7—20日茅東閘共排水4 577萬m3。

7月23—28日為第五輪強降水過程，累計面降水量91.1 mm，茅東閘繼續加大排水，固城湖水位緩慢回落，7月21—28日茅東閘共排水3 862萬m3，7月28日固城湖高淳站8:00水位11.84 m。6月10日至7月31日，楊家灣閘和水碧橋閘共向固城湖引水5 678萬m3，茅東閘共排水17 740萬m3。

2020年固城湖高淳站洪水期主要特征統計見表5。

表5 2020年固城湖高淳站洪水期主要特征統計

3 水量還原

3.1 2016年固城湖高淳站水量還原

2016年7月6日最高水位出現前，6月18日至7月6日共排水5 740萬m3，折合水深1.44 m。

3.2 2020年固城湖高淳站水量還原

2020年7月22日最高水位出現前，6月10日至7月22日共排水7 064萬m3，折合水深1.77 m。

通過2016年和2020年水量還原計算可知，如果沒有工程措施，固城湖水位仍可能持續上漲。

4 結 論

本研究結合2016年和2020年2個典型大水年，分析了降雨特點和洪水過程，并進行水量還原分析，研究了本地降雨對固城湖防汛影響。

(1)固城湖調蓄能力有限，2016年和2020年本地出現強降水后，水位上漲迅速。固城湖實施控制運用后，本地降雨是固城湖需要重點考慮的防洪不利因素。

(2)牛耳港封堵和水碧橋建閘后能夠有效控制水陽江干流洪水進入，控制工程的應用在本地出現強降雨的情況下，能夠有效減輕固城湖防汛壓力。

(3)雖然固城湖實現了控制運用，但當水陽江干流出現大洪水并遭遇本地強降雨時，依然面臨較大的防洪風險。因此，有必要研究本地強降雨對固城湖防洪的影響，并在此基礎上，提出更加全面的防洪保障措施。