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太湖流域防洪治理實踐與思考

2024-05-20 00:00:00劉克強何爽
人民長江 2024年2期

摘要:太湖流域是典型低洼感潮平原河網地區,一直受洪澇災害威脅。新中國成立后,經過多年建設,太湖流域初步建立了流域防洪減災體系,成功應對了多場次洪水。回顧新中國成立以來太湖流域防洪治理歷程和方略,可分為“分散治水、一輪治太、二輪治太”3個階段,總結了3個階段的人水關系,以及歷經實踐形成的“蓄泄兼籌、洪澇兼治,高低分開、分層設防,引排結合、綜合治理”防洪治理方略。同時,采用水文統計及數學模型模擬等方法,研究了當前流域高度城鎮化和氣候變化背景下面臨的防洪新形勢,剖析了流域防洪面臨的人水地矛盾突出、防洪焦點由太湖轉化為河網、區域短歷時降雨影響加劇和周邊潮位呈波動上升趨勢等新問題,探討了新時期太湖流域韌性防洪減災體系的設想,包括深化人水和諧理念、強化“四個轉變”治理思路、采用“蓄泄兼籌、洪澇并治,分區擴排、兩網統籌,多措協同、智慧管控”治理策略等。研究成果可為新時期太湖流域防洪治理提供參考。

關 鍵 詞:防洪治理; 洪澇災害; 防洪減災體系; 太湖流域

中圖法分類號: TV87 文獻標志碼: A DOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.02.002

0 引 言

太湖流域地處長江三角洲南翼,北抵長江,東臨東海,南濱錢塘江,西以天目山和茅山為界,流域面積約3.7萬km2。太湖流域行政區劃分屬滬、蘇、浙、皖三省一市,是中國經濟最發達、人口最密集、產業最集中、商貿最活躍的地區之一,2022年以全國0.4%的國土面積承載了全國4.8%的人口和9.8%的GDP[1]。流域內有超大城市上海市,特大城市杭州、蘇州市,大中城市無錫、常州、鎮江、嘉興、湖州市及十余個全國百強縣城,正逐步形成世界級城市群。

太湖流域獨有的江南水鄉地理條件為其經濟社會發展提供了優越的自然稟賦,但也極易發生洪澇災害,易影響流域經濟社會平穩安全發展。太湖流域屬典型的平原感潮河網地區,平原區、山丘區面積各占80%和20%。流域地形呈碟狀,周邊高、中間低、地勢平坦,50%以上的平原地面高程低于洪水位。流域內河網如織,湖泊棋布,水面率高達15%,為洪澇災害防御提供了良好條件;但流域內河道比降小,平均坡降約0.005‰~0.01‰,水流流速緩慢,汛期一般僅0.3~0.5 m/s,再加上河道尾閭受潮汐頂托影響,排水困難,洪水位易漲難消。此外,太湖流域屬北亞熱帶季風氣候區,雨量豐沛,造成太湖流域洪澇災害的降雨類型主要有梅雨型和臺風型兩類,6~7月為梅雨期,主梅雨期一般20多天,降水總量大、歷時長、范圍廣,易形成流域性洪水;8~10月為臺風雨,降水強度較大,但歷時較短,一般約3 d,易形成區域性洪澇災害。太湖流域土地資源開發利用強度大,80%的平原區是城市、村鎮和農田等防洪保護區,無法設置蓄滯洪區、洪泛區,給流域洪澇災害防御帶來了很大難度。受獨特的地理氣候條件及人類活動影響,洪澇災害一直是太湖流域的心腹之患,是影響太湖流域經濟社會發展的重要制約因素。本文回顧了新中國成立以來太湖流域防洪治理歷程和方略,同時采用水文統計及數學模型模擬等方法,研究了當前流域高度城鎮化和氣候變化背景下面臨的防洪新形勢,探討了構建新時期韌性防洪減災體系的設想,為新時期太湖流域防洪治理提供參考。

1 太湖流域防洪治理實踐回顧

太湖流域洪澇災害治理伴隨著太湖平原的形成而展開,在解決不同歷史階段人水矛盾中得到發展。新中國成立后至20世紀90年代,水利主要服務于農業生產,洪澇災害是太湖流域治水的主要矛盾。之后,流域水生態環境問題日益凸顯,但洪澇災害問題依然存在。2012年黨的十八大以后,流域進入水環境綜合治理的新時代,邁入追求水利高質量發展的新階段。經過70多年治理,太湖流域基本形成了以洪澇災害治理為主線,向水資源優化配置、水生態環境改善和航運等融合拓展的綜合治水體系。

1.1 治理實踐回顧

新中國成立以來,太湖流域防洪治理實踐大致分為3個階段:

(1) 第一階段,新中國成立至1991年大水,可稱為“分散治水”階段。洪澇災害是該階段流域治水的主要矛盾。流域各地以服務農業生產和保障經濟社會安全為重點,除水害、興水利,改善了水利工程失修的局面。但是,該階段治水各自為戰,未形成系統治理、全流域一盤棋的思想和行動,造成水系有網無綱、太湖洪水出路不通、省際邊界河道堵塞等,泄水不暢,洪澇災害十分嚴重。1954年大水后,經多年協調形成的流域性統一規劃《太湖流域綜合治理總體規劃方案》,于1987年經原國家計委批復,但由于資金缺乏等方面的因素未獲即刻實施。

(2) 第二階段,1991年大水至2012年,可稱為“一輪治太”階段。洪澇災害仍是該階段流域治水的主要矛盾,太湖洪水是矛盾的焦點。1991年大水后,黨中央和國務院決定進一步治理太湖,組織兩省一市實施了《太湖流域綜合治理總體規劃方案》和1997年國務院治淮治太第四次工作會議確定的望虞河、太浦河等11項治太骨干工程(見圖1)。“一輪治太”階段著重解決了太湖洪水出路問題和省際邊界排水出路問題,扭轉了流域水系有網無綱的不利局面,基本形成了“充分利用太湖調蓄,北排長江、東出黃浦江、南排杭州灣”的流域防洪治理布局,初步形成了以一輪治太骨干工程為主體的流域水利工程體系,具備了防汛抗旱、水資源及水環境調度的基礎條件。

(3) 第三階段,2012年至今,進入追求水利高質量發展階段,也稱為“二輪治太”。2007年太湖藍藻暴發,引發了無錫城市供水危機,此后開啟了對太湖流域水環境的綜合治理。太湖藍藻等水生態環境問題成為第三階段治水的焦點,但防洪問題依然存在。該階段治水大力貫徹落實習近平生態文明思想,踐行“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”治水思路和“兩個堅持、三個轉變”的防災減災救災新理念,加快實施國務院批復的《太湖流域水環境綜合治理總體方案》及其修編方案和《太湖流域防洪規劃》確定的21項重點水利工程,深入推進流域河湖系統治理。從防洪角度看,該階段仍以太湖洪水治理為重點,流域規劃防洪治理標準由50 a一遇提高至100 a一遇。目前,21項重點水利工程已大部分實施完成,僅余望虞河拓浚、太浦河后續、吳淞江工程等3項工程正在開展前期工作或建設,流域防洪能力得到進一步提升(見圖2)。

1.2 防洪策略回顧

從歷史上看,防洪方略也在不斷發展。古代太湖流域初步形成了“上殺、中分、下導”“治水治田相結合、塘浦圩田”等防洪方略[2]。這些方略的主張,都是基于當時太湖洪水形勢及當時人們對太湖的認識和經濟科技水平而提出的。新中國成立以來開展的流域防洪治理實踐,充分吸收了古人治水經驗和教訓,在科技和經濟發展的基礎上,因勢利導、因地制宜,形成了“蓄泄兼籌、洪澇兼治,高低分開、分層設防,引排結合、綜合治理”的防洪治理方略,形成的防洪除澇治理工程體系經受住了1999,2016年和2020年等流域性大洪水防御的實踐考驗[3-6]。

1.2.1 蓄泄兼籌,洪澇兼治

太湖水患一直是流域治水的主要矛盾,太湖洪水安全蓄泄是“一輪治太”和“二輪治太”的重點[7-9]。太湖洪水主要來自流域上游地區1.69萬km2的洪水匯入,洪水總量大,是蘇州、常州、無錫、杭州、嘉興、湖州、上海市等下游經濟社會發達地區的重大威脅。為緩解太湖洪水對下游發達地區的威脅,一方面充分發揮太湖調蓄作用,建設環湖大堤工程和下游口門控制工程,盡可能多地把洪水蓄在太湖。另一方面考慮到太湖上游排水需求及太湖調蓄能力有限,堅持蓄泄兼籌、以泄為主的思路,大力增加太湖洪水的出路。但是,在太湖洪水下泄期間,下游地區往往也有強烈的排澇需求,導致洪澇搶道、洪澇矛盾突出。因此,流域治水需統籌太湖洪水蓄泄關系、洪澇關系。

太湖防洪設計水位的確定是統籌太湖洪水蓄泄關系、洪澇關系的關鍵。太湖地處流域水網中心,為流域防洪提供了絕佳的條件,是流域洪水最大、最關鍵的集散地[10]。太湖發揮多大的調蓄作用、確定多高的太湖防洪設計水位,始終是流域多輪治理的焦點。太湖水位過高,會對太湖上游濱湖地區排水造成影響;太湖水位過低,則需要增加太湖洪水排泄,會對下游地區排澇造成影響。經過多輪研究和協調,“一輪治太”按防御1954年(相當于50 a一遇)洪水標準,確定太湖防洪設計水位為4.66 m,太湖洪水蓄泄比為1∶1,兩條行洪通道太浦河、望虞河排泄太湖洪水比例為1∶1,分別東出黃浦江、北排長江。“二輪治太”面對降雨更集中的1999年和1991年不利雨型及提高標準的要求,按防御不同典型降雨100 a一遇洪水標準,抬高太湖防洪設計水位至4.80 m,實施環湖大堤后續工程,進一步發揮太湖調蓄作用,同時擴大太湖洪水出路,將遇“99南部”控制雨型太湖洪水蓄泄比由規劃前的6∶1降為規劃后的2.6∶1,太浦河、望虞河、吳淞江三條行洪通道排泄太湖洪水比例為1∶1.1∶0.5。同時,隨著工程技術的發展,擋潮與排水的矛盾得以平衡,解決了歷史上修筑海塘導致的東南排水出路湮沒淤塞等問題,恢復了明代以來封閉的南排杭州灣出路,奠定了流域洪水北排長江、東出黃浦江、南排杭州灣的三向排水格局。

太湖行洪河道兩岸控制、相機調度是洪澇兼治的關鍵。太湖行洪河道泄水能力是統籌太湖洪水蓄泄的關鍵,但太湖行洪與河道兩岸地區排澇相互影響,往往產生洪澇搶道的問題,洪澇矛盾突出。為解決這個矛盾,太浦河、望虞河、吳淞江3條行洪河道既承擔太湖行洪任務,也承擔地區排澇任務,并對河道兩岸支河口門進行有效控制,太浦閘、望亭立交、瓜涇口閘3個太湖行洪口門按照太湖及下游地區不同水位分級調度,做到洪澇兼顧。一般來講,若流域暴雨中心在北部,北部通道望虞河可多考慮地區排澇需求,南部通道太浦河、吳淞江則多排泄太湖洪水;反之亦然。

1.2.2 高低分開,分層設防

自然情況下約3萬km2的太湖流域平原水網渾然一片,山丘洪水與平原澇水混流、太湖洪水與下游平原澇水混流、平原區之間洪澇相互影響,難以嚴格區分洪災和澇災,每逢暴雨容易造成較大范圍的洪澇災害。若遭遇臺風高潮,下游地區也容易洪、澇、潮混流。新中國成立后,流域治水吸取前人治理經驗教訓,根據地形高差變化、水系分布及洪澇特點等,建立多條高、低水之間控制線,將流域分為太湖區、浙西區、湖西區、武澄錫虞區、陽澄淀泖區、杭嘉湖區、浦西區和浦東區8個水利分區。沿太湖按照西敞東控原則建立太湖控制線,東部自浙江東苕溪起繞太湖東岸向西北至江蘇直湖港建水閘,減少太湖洪水對下游平原地區的影響。沿浙西區東苕溪導流港建立東導流控制線,筑堤并導引東苕溪洪水直接泄入太湖,減少東苕溪山洪東侵對杭嘉湖平原的影響。建立武澄錫虞西控制線,減少湖西區運河高水對武澄錫虞區低洼地區的影響。對太浦河、望虞河、吳淞江3條太湖行洪通道的兩岸支河進行有效控制,避免太湖洪水行泄對兩岸地區的影響。黃浦江兩岸也建閘控制,避免潮水對兩岸地區的影響。

由于太湖流域防洪保護區范圍廣、保護對象眾多、防御標準不一,全流域難以用統一的標準和方案保障各類保護對象防洪安全。太湖流域在8個水利分區的基礎上逐步發展形成流域、區域、城市、圩區分層次設防的模式[11]。流域層次重點防御大范圍的流域性梅雨洪水,以太湖洪水為重要指標,重點打通太湖和省際間的骨干行洪通道,為區域、城市和圩區防洪奠定基礎。區域層次重點防御區域性梅雨和臺風洪水,在流域治理基礎上,各區域根據自身特點,修建水庫、拓浚整治區域骨干行洪通道等,為城市和圩區防洪奠定基礎。城市和圩區層次在流域和區域治理的基礎上,實施包圍圈建設、地面抬高、內部水系連通、排澇泵站增設等措施,提升自保能力。各個層次的防洪治理各有側重,又相互依存、相互影響,共同發展形成了現狀太湖流域防洪除澇治理體系。

1.2.3 引排結合,綜合治理

洪旱并舉、治水與治田相結合、水利與航運相結合,自古以來都是太湖流域治水的理念。新中國成立以來,進一步繼承和發展了該理念。1987年原國家計委批復的《太湖流域綜合治理總體規劃方案》以洪澇災害治理為主線,統籌考慮了供水和水資源保護,兼顧航運。2008年國務院批復的《太湖流域防洪規劃》以提高流域防洪標準為重要任務,結合流域本地水資源不足、水生態環境惡化等日益突出的水資源水環境問題,完善水利工程體系。目前,流域基本形成了“充分利用太湖調蓄,北向長江引排、東出黃浦江供排、南排杭州灣”的流域綜合治理布局,以治太骨干工程為主體的集防洪除澇、水資源配置、水生態環境改善“三位一體”的流域水利工程體系。

已建成的流域水利工程體系在歷次防汛抗旱、供水危機及水生態環境突發事件應對中發揮了巨大的綜合效益。在抗御1999,2016,2020年等流域性大洪水中發揮了重大減災效益,其中1999年累計減災直接經濟效益達156億元,為1999年前治太骨干工程資金投入的2.5倍。自2002年起,實施以望虞河為骨干引水河道的“引江濟太”水資源調度,截至2021年底,望虞河累計調引長江水327.3億m 引水入太湖151.0億m 增加了流域水資源量的有效供給,成功緩解了2003,2011,2013年等流域嚴重旱情;通過太湖調蓄、結合雨洪資源利用,經太浦河累計向下游地區增供水量294.5億m 保障了太湖、太浦河下游等主要飲用水水源地的供水安全,在有效應對2003年黃浦江上游突發燃油污染事故、2007年無錫市供水危機、2014~2017年太浦河銻濃度異常事件、2022年長江口咸潮等事件中發揮了重要作用[12]。同時,大力推動了內河航道的發展,助力全流域形成1.6萬多km航道,在長三角地區內河運輸發展中發揮了重要作用。

2 新時期太湖流域防洪形勢分析

進入21世紀,太湖流域城鎮化快速發展,導致下墊面發生劇烈變化,疊加氣候變化因素影響,人水關系日益復雜,防洪老問題出現新表征[13-16],洪澇災害仍是經濟社會發展的心腹之患。

2.1 高度城鎮化對流域防洪提出新要求

太湖流域城鎮化高速發展,需要更高標準的防洪安全保障,但也極大地加劇了人水爭地的矛盾。2000年以來流域人口、財富不斷聚集,呈現城市集群化、城鄉一體化、區域城鎮化特征,城市、城鎮等重要防洪保護對象由散點狀轉為集群狀。2022年流域城鎮化率超過80%,人口總數達到2000年的1.9倍,GDP增長到2000年的15.8倍,為太湖流域防洪規劃2025年預測值的1.5倍。城市、城鎮等重要防洪保護對象的范圍越來越大,現狀流域建設用地總面積高達1.2萬km2,占全流域防洪保護區的51%,較2000年增幅高達88%,對提高防洪標準的需求越來越強烈[17]。流域現狀防洪能力與經濟社會發展的高要求相比還存在較大差距,僅達到50 a一遇,亟需加快實施“二輪治太”剩余的吳淞江、太浦河后續、望虞河拓浚等工程,加快將流域防洪標準提高至100 a一遇,并做好新時期流域防洪工作頂層設計。然而,隨著城市化不斷發展,土地資源越來越緊張,高速鐵路網及公路網越來越密布,人水爭地的矛盾越來越突出,對水利工程建設的制約越來越嚴重。可見,新時期流域防洪既要面臨提高防洪標準以滿足經濟社會發展要求,又要受土地資源緊缺、穿越高鐵網難度大等因素制約,增加洪水出路十分困難,面臨難以提高標準的窘境。

2.2 劇烈變化的下墊面導致流域防洪面臨新問題 由于太湖流域高度城鎮化發展,土地利用、圩區、航道等下墊面發生劇烈變化,極大地壓縮了洪水蓄滯空間并加劇了洪水歸槽,河網洪水位越來越高成為流域防洪新問題。較2000年,現狀流域建設用地面積增加了88%、水田面積減少了50%,這些土地利用變化改變了產匯流特性,也導致可蓄滯洪水的空間急劇減少。同時,為避免防洪戰線過長和保障低洼地區防洪除澇安全,流域內各省市開展了大規模的聯圩并圩和新建圩區,現狀圩區面積達1.8萬km2,總排澇流量達21 338 m3/s,較2000年增加了一倍。圩區排澇動力的增加,導致圩內洪水更為快速和集中地排入圩外骨干河道;大規模的圩區建設和聯圩并圩,導致許多低洼地區的水面由圩外轉為圩內,現狀圩內水面積增加至河網總水面積的1/3,河網的洪水調蓄作用大幅降低。受下墊面變化影響,流域匯流和水流運動特性發生改變,洪水蓄滯空間減少,河網洪水歸槽加劇,骨干河道洪水位越來越高,出現了京杭運河蘇錫常段“因澇致洪”和蘇州工業園區“因洪致澇”等新情況,進一步加劇了洪澇矛盾。另外,京杭運河等航道也開展了大規模的升級整治,總體上增加了河道斷面規模,但也增加了下游地區防洪壓力。

為分析下墊面變化對流域防洪產生的影響,本文采用水文統計[18-19]和河網水動力模型[11]兩種方法進行了研究。選取2010年以來多個典型場次洪水,對降雨與河網洪水位峰值響應時間進行了分析,研究了下墊面變化后河網匯流時間情況,結果見表1。采用太湖流域河網水動力模型,分析土地利用變化對設計洪水量的影響,以及土地利用、圩區、航道等下墊面變化對太湖及河網最高水位的影響,結果見表2。

經分析,下墊面變化后流域河網匯流時間明顯縮短,河網水位峰值響應時間由原來的雨后3~4 d縮短為雨后1~2 d。土地利用變化增加了洪水期產水量,流域100 a一遇“99南部”30 d洪量增加2.7%。下墊面變化后,若太湖流域防洪規劃工程實施完成,遇流域100 a一遇設計暴雨,太湖最高日均水位變化不大,但河網水位普遍上漲較大,其中常州、無錫、湖州、嘉興等河網最高日均水位上漲高達40~50 cm,河網水位越來越高,甚至抵消了防洪規劃工程實施的效益,河網防洪形勢嚴峻;受河網水位抬高影響,太浦河、望虞河、吳淞江3條太湖骨干行洪通道排水量減少20%,行洪和排澇的矛盾也更加突出。可見,受下墊面變化影響,河網洪水位呈現漲水快、水位越來越高等新特點,河網防洪形勢嚴峻,新時期需要予以重點關注。

2.3 極端天氣增多導致流域洪澇災害防御形勢愈發復雜 氣候變化導致太湖流域局地短歷時強暴雨、風暴潮洪多碰頭等極端天氣增加,再加上外江潮位抬高,洪澇災害的突發性、反常性、不可預見性和嚴重性日益凸顯。

為分析近年來氣候變化引起的極端暴雨變化情況,本文選取1951~2020年和1951~1999年兩個雨量系列資料,采用水文統計的方法[18-19],分析全流域、8個水利分區最大1,3,7,15,30,60,90 d雨量兩個系列的短歷時、長歷時時段雨量變化情況,見表3。太湖流域的流域性洪水主要受長歷時最大30,60,90 d雨量控制,區域性洪水受最大1,3,7,15 d雨量控制。經對比分析,1951~2020年和1951~1999年兩個雨量系列,從長歷時最大30,60,90 d雨量看,100 a一遇全流域雨量變化均在1.1%以下,對流域性洪水影響不大。從短歷時最大1,3,7,15 d雨量看,杭嘉湖區最大1,3 d雨量變化相對較大,增幅分別達10.3%和5.4%;武澄錫虞區、湖西區最大15,7,3 d雨量變化相對較大,其中武澄錫虞區最大15 d雨量增幅達11%;其他分區短歷時雨量變化不大。可見,近年來氣候變化對受長歷時降雨控制的流域性洪水影響不大,但對受短歷時降雨影響的杭嘉湖區、武澄錫虞區、湖西區區域性洪水及地區排澇有較大影響。因此,原有的30,60,90 d長歷時設計暴雨成果仍可作為未來流域設計暴雨,區域設計暴雨需重點關注短歷時強降雨變化因素,合理設計,針對短歷時雨強大、漲水快、水位高的新問題,科學謀劃區域治理布局。

為分析風暴潮洪遭遇和外江潮位變化情況,本文選取鎮江、小河新閘、江陰、滸浦閘、吳淞口、乍浦、澉浦、鹽官和七堡等外江潮位站高潮位資料和流域雨量資料進行了分析[20],見表4和圖3。經分析,梅雨期總體上外江高潮位不高,一般小于2 a一遇;但上游鎮江等站存在遭遇長江大洪水高潮位的可能,如2016年和2020年太湖流域發生流域性洪水,同期長江也發生大洪水,上游沿長江外江潮位相對較高,其中鎮江站重現期超過20 a一遇。近年來,臺風期風暴潮洪多碰頭的事件增加、影響范圍也越來越廣,發生了2005年“麥莎”、2013年“菲特”、2021年“煙花”等臺風,特別是2021年“煙花”出現風、暴、潮、洪“四碰頭”,臺風影響時長達5 d,雨量約220 mm,重現期約20 a一遇,吳淞口站高潮位達5.81 m,重現期為15 a一遇,受高潮頂托、上游洪水行洪、排澇等多重因素影響,流域下游上海黃浦江干流楊思以上各代表站及蘇浙東排地區大范圍出現了超歷史水位情況,省際邊界地區洪澇潮矛盾愈發凸顯,對流域層面的統籌提出了新要求。可見,未來流域梅雨型設計暴雨仍可采用典型年外江潮位作為邊界條件,上游湖西區宜考慮太湖流域洪水與長江洪水遭遇的可能性,可考慮增加2016年暴雨和外江實測潮位作為區域設計暴雨典型年[21]。未來流域設計暴雨研究除采用傳統的梅雨雨型外,可增加2021年“煙花”臺風雨型,統籌協調流域遭遇臺風雨時的上下游、省際間的洪澇潮關系。從外江高潮位變化趨勢看,流域沿長江、杭州灣高潮位總體呈波動上升趨勢,其中鎮江和乍浦等站點變化趨勢明顯,也將對流域相關地區排水條件產生不利影響,未來需加強外江潮位抬高對外江口門排水影響的研究。

3 新時期太湖流域防洪治理策略初探

面對河網防洪問題突出、人水爭地的新形勢,新時期防洪治理可在繼承已有治理方略精髓和工程體系的基礎上加強“四個轉變”,即從以太湖治理為重點向以河網治理為重點轉變,從以傳統的工程措施為主向工程措施和現代化管理措施并重轉變,從大規模的面上治理向精細化精準化治理轉變,從非韌性防洪向韌性防洪轉變,堅持并深化“人水和諧”理念,不斷完善“蓄泄兼籌、洪澇并治,分區擴排、兩網統籌,多措協同、智慧管控”的治理策略,建成與流域經濟社會發展水平相適應的現代化防洪減災體系,遭遇標準內洪水能保障經濟活動和社會生活安全,遭遇超標準洪水有工程韌性并能保障城市及重要基礎設施等重要保護對象防洪安全、經濟社會生產生活不發生動蕩。

3.1 堅持“人水和諧”的理念

治水的歷史經驗教訓反復證明,人類對水的約束越大,洪水對人類的破壞就越強。太湖流域是中國人口密集、產業集中、水土資源開發強度大的低洼平原地區,人水爭地的矛盾十分尖銳。協調人水關系,解決人類生存發展與洪水出路的矛盾,一直是太湖流域防洪面臨的難題。新時期太湖流域防洪應大力貫徹落實習近平生態文明思想,堅持并深化人水和諧的理念,尊重和敬畏平原感潮河網地區的自然特性,科學改造自然,理性規范洪水調控行為,按照上游與下游、太湖與河網、圩內與圩外等各方風險共擔的原則,采取“蓄、泄、滯”等綜合措施,給洪水留出足夠的空間,做到“人給洪水出路,洪水給人安全”。

3.2 完善“蓄泄兼籌、洪澇并治”的策略

新時期防洪可精準化、精細化處理蓄與泄、洪與澇、洪與潮的關系。處理蓄泄關系,可繼承與發展原有的“蓄泄兼籌”治水策略,聚焦高度城鎮化背景下河網防洪問題突出的主要矛盾,重點考慮從以往的太湖治理轉向河網治理,在現有的“充分利用太湖調蓄,北排長江、東出黃浦江、南排杭州灣”蓄泄布局基礎上,精準精細優化蓄泄關系,全力擴大洪水外排的能力,同時也要發揮好太湖及河網調蓄作用。

(1) 蓄,要統籌好太湖與河網的關系,一方面可充分發揮太湖調蓄作用,研究太湖防洪設計水位抬高、全線環太湖大堤加高加固或重要城市堤段加高加固的必要性和可行性。另一方面,也要充分發揮河網調蓄作用,確保圩外水面率不再減少,留足圩外河網洪水調蓄空間,并加快推進外河堤防達標建設。同時要充分認識到腹部低洼地區的平原河網水力坡降小、排水慢的自然特性,考慮氣候變化短歷時強降雨頻發、河網水位上漲快等新特點,在盡可能擴大洪水外排能力的基礎上,研究腹部低洼地區外河堤防防洪能力進一步提升的必要性和可行性。

(2) 泄,既要考慮新增排水通道,也要考慮土地資源緊缺等制約因素,盡可能采取浚深、結合航運拓寬等措施對沿長江、沿杭州灣現有河道挖潛,重點是精準增加城市群及腹部低洼地區的洪水外排能力,盡可能將沿長江、沿杭州灣骨干河道向腹部地區延伸拓浚,為城市群及低洼地區行洪創造條件,同時也為望虞河、吳淞江、太浦河等骨干通道排泄太湖洪水創造條件。處理洪澇關系,可考慮將原有的“洪澇兼治”調整為“洪澇并治”,統籌協調好圩區、城市、區域和流域關系,一方面須處理好因城市及圩區大規模排澇泵站增加、外排出路不匹配的問題,擴大流域及區域洪水外排出路,合理統籌城市及圩區澇水外排需求,精準消除京杭運河蘇錫常段等“因澇致洪”現象,同時也緩解太湖骨干通道行洪與排澇的矛盾。另一方面,要處理好因外河洪水位過高導致地區澇水外排困難的問題,盡可能增加洪水外排能力,降低河網洪水位,為未設圩的半高地和城市雨水管網排水創造條件,精準消除蘇州工業園區等城市敞開片和自排片“因洪致澇”現象。處理洪潮關系,重點可關注2021年“煙花”臺風洪潮遭遇情況,精細優化黃浦江河口建閘方案和調度規則,既要滿足上海市中心城區防潮需求,也要合理考慮上游嘉興和蘇州市行洪訴求,更好地發揮黃浦江河口閘的總體效益。

3.3 完善“分區擴排、兩網統籌”的策略

新時期防洪可精準化精細化統籌流域、區域、城市關系,以及水網與航道網的關系。流域層面可在已有防洪格局基礎上強化精準防洪,重點強化下游區域省際間洪水出路協調,加強長三角區域一體化發展生態綠色示范區、京杭運河等重點區域治理統籌。區域層面可在“高低分開、分層設防”的基礎上,強化精細化防洪,以區內短板為重點,統籌區域、城市及圩區防洪排澇3個需求,以維持各自河網防洪設計水位基本不變為目標,分別擴大北排長江、東出黃浦江和南排杭州灣能力,增加洪澇水出路。湖西區重點針對京杭運河、洮滆低洼平原和宜興城市防洪等問題,擴大洪水北排長江能力,減輕京杭運河洪水對武澄錫虞區及太湖的壓力,并合理安排入太湖河道整治。武澄錫虞區可重點針對無錫、常州城市防洪安全問題,擴大洪水北排長江能力,減輕京杭運河沿線城市防洪壓力,并合理安排入太湖和入望虞河的河道整治,盡可能為望虞河排泄太湖洪水創造條件。陽澄淀泖區可重點針對蘇州市中心城區、工業園區及淀泖片的防洪問題,擴大洪水北排長江能力,盡可能減輕淀泖片防洪壓力。杭嘉湖區可重點針對杭州、嘉興、湖州城市防洪及運西片防洪問題,擴大洪水南排杭州灣能力,盡可能增加運西片洪澇水南排杭州灣,為太浦河排泄太湖洪水創造條件。浙西區可重點針對東苕溪防洪問題,新辟山洪南排杭州灣的出口。水網與航道網層面,可繼承綜合利用的治水策略,統籌好長江三角洲地區高等級航道網建設及海河聯運等航道整治需求,做好水網和航道網的融合發展,充分發揮水利工程的航運、防洪、水資源利用及水生態環境改善等方面的綜合效益。

3.4 完善“多措協同、智慧管控”的策略

堅持傳統工程措施與現代化管理手段并重,重點協同強化圩區管控、水域管理和調度管理等多種非工程措施,實現從控制洪水向管理洪水的轉變,提升流域防洪韌性。圩區管控是提升流域防洪韌性的關鍵措施,必須從流域層面加強圩區管控,必要時充分發揮圩內水面“滯”的作用。一方面要加強新建圩區建設管理,非必要不開展新建圩區和聯圩并圩;另一方面加強現有圩區數字化、智慧化、智能化改造,推進流域、區域層面對圩區調度進行必要的管控,科學地、適時地開展圩區分類分級限排調度。一般情況下圩區調度以滿足自身需求為主,當發生外河河道堤防危急或超標準洪水時,對農業圩、鄉鎮圩、城市圩等不同類型圩區進行限排、停排或臨時開閘納洪,合理發揮圩內水面的洪水滯蓄作用,減輕外河防洪壓力,推動風險共擔,降低整體防洪風險。河湖水面是流域平原區調蓄洪水的關鍵場所,必須加強水域管理,確保河湖水面率不降低,特別是嚴格管控圩外水面率。調度管理是提升流域防洪韌性的重要措施,應堅持統一調度與分級管理相結合,堅持防洪、供水、水環境生態改善、航運等多目標統籌,加強流域、區域、城市、圩區水利工程聯合調度,實現流域整體效益最大化。突出超標準洪水避險避災,制訂可行的超標準洪水防御措施,提升流域洪水風險管理能力。智能化是未來發展的趨勢,應全面深化“智慧太湖”建設,構建覆蓋全要素立體感知體系,完善洪水預報、預警、預演、預案功能,建成覆蓋全精度全領域的數字孿生流域平臺,全面實現各項水利治理管理活動數字化、智慧化、智能化。

4 結 語

新中國成立以來,太湖流域治理歷經70多年的實踐與探索,不斷完善和提升防洪治理方略,基本形成了防洪減災體系,有效保障了流域經濟社會發展。在當前高度城鎮化和氣候變化背景下,下墊面發生劇烈變化,人、水、地關系緊張,洪水蓄滯空間急劇減少,河網洪水位出現漲水快、水位越來越高等新情況,防洪老問題出現新表征,太湖流域防洪面臨新形勢。針對新形勢,太湖流域可繼續堅持并深化“人水和諧”理念,強化“四個轉變”治理思路,精準化、精細化完善“蓄泄兼籌、洪澇并治,分區擴排、兩網統籌,多措并舉、智慧管控”的治理策略,構建與流域經濟社會發展水平相適應的現代化韌性防洪減災體系,保障經濟社會安全和人民生命財產安全。

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(編輯:謝玲嫻)

Review and consideration of flood control and management practice in Taihu Lake BasinLIU Keqiang HE Shuang1,2

(1.Water Conservancy Development Research Center,Taihu Basin Authority of Ministry of Water Resources,Shanghai 200433,China; 2.Key Laboratory of Water Management in Taihu Basin,Taihu Basin Authority of Ministry of Water Resources,Shanghai 200433,China)

Abstract: Taihu Lake Basin is a typical low-lying tidal plain river network area,which is constantly threatened by flood disasters.Since the founding of the People′s Republic of China,Taihu Lake Basin has undergone years of construction,a flood control and disaster reduction system for Taihu Lake Basin has been preliminarily established,and it has successfully fought against several floods.In this paper,we systematically summarized the course and strategies of flood control in Taihu Lake Basin since the founding of P.R.China.It is divided into three stages:decentralized water control,the first round of treatment,and the second round of treatment.We also summarized the human-water relationship in these three stages,and reviewed the flood control strategy of “considering both storage and discharge,treating flood and waterlogging synchronously,separating high floods from low floods,defending flood by different subzones,combining water diversion and drainage,taking comprehensive governance”.Furthermore,we studied the new situation of flood control under the background of high urbanization and climate change using hydrological statistics and mathematical model simulations.We identified new problems in flood control,such as the prominent contradiction between people and water,a shift in flood control focus from Taihu Lake to the river network,the intensifying impact of regional short-duration rainfall,and a fluctuating upward trend in surrounding tidal levels.Suggestions are also proposed for Taihu Lake Basin to implement basin flood control in the new period.Taihu Lake Basin should build resilient flood control and disaster mitigation systems,continue to adhere to the concept of human-water harmony,explore the \"four changes\" governance ideas,and improve management strategies,including comprehensively utilizing storage and discharge,governing flood and inundation together,expanding drainage capacity by every hydraulic subzone,integrating shipping networks with water conservancy networks,implementing multiple measures and intelligent control.The research results can provide a reference for future flood control management in Taihu Lake Basin.

Key words: flood control and management;flood disasters;flood control and disaster reduction system;Taihu Lake Basin

收稿日期:2023-08-21;接受日期:2023-10-18

基金項目:國家重點研發計劃項目(2021YFC3000101)

作者簡介:劉克強,男,正高級工程師,主要從事平原河網地區水利規劃、工程前期、綜合調度及數學模型研發等工作。E-mail:15117438@qq.com

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