受水利工程控制下的锡澄地区水文情势分析

陈寅达 戈礼宾

（江苏省水文水资源勘测局无锡分局，江苏无锡 214031）

1 概述

无锡市锡澄地区含无锡市区及江阴市，地处望虞河西侧，北依长江，南濒太湖，西部与常州为界，是江苏省水资源四级分区武澄锡虞区的一部分，面积2169.70 km2。区域内大小河流密布，支流众多，互相串联，互为支流，水量交换频繁，总体可分为入江河道、入湖河道、内部调节河道三大类。京杭大运河自西北向东南斜贯本区，并联接上述诸多河道，形成纵横交错、四通八达的江南水网。

20世纪90年代以来，区域内先后建设了犊山水利枢纽、直湖港水利枢纽、沿湖闸站工程、城市防洪大包围工程、梅梁湖泵站、大渲河泵站、白屈港水利枢纽等大批水利工程。这些水利工程先后在1993年大水，1995年洪涝，1999年太湖大水，2003年汛期，2007 年“7·4”暴雨、“7·8”暴雨，2008年梅雨，2009年莫拉克台风中发挥了较大的工程效益。特别是2007年以来，梅梁湖泵站、大渲河泵站结合望虞河水利枢纽实施引江济太、调水引流，在抑制太湖蓝藻暴发，加强水生态保护，确保梅梁湖饮用水安全中发挥了越来越重要的作用。这些水利工程的调度运用，使本区域水文情势发生了根本上的变化。研究、分析本区域水文情势新的变化规律，为区域、流域防洪和水资源调度提供技术支撑，是水文部门为无锡市实现水利现代化服务面临的一个新的课题。

2 工程规模

（1）长江防洪工程。经过多年的河道整治，并港建闸，目前沿江有桃花港、利港、新沟河、锡澄运河、白屈港等12条通江河道。个别河道在入江前又分岔入江，12条河道共有15个入江口门，建有12座节制闸、2个抽水站、3个船闸共17座不同类型水工建筑物。一般水情条件下各闸站之间引、排水不统一控制运行，只有在洪水期间服从统一调渡排水。

（2）太湖防洪工程。自1988年起，沿湖陆续建有犊山水利枢纽、直湖港水利枢纽、梅梁湖泵站、大渲河泵站等重要水利工程，贡湖湾入湖口门均建闸封闭。为保护梅梁湖饮用水源，除非常情况下，沿湖闸站均不得开闸向太湖排水。

（3）望虞河西岸工程。望虞河西岸沿线支流、浜口众多，约有58个口门入望虞河。其中，有33个口门建有水工建筑物控制，25个口门呈自流状态。

望虞河西控制线（澄锡虞高片、武澄锡低片分界线）又名白屈港控制线，是望虞河工程的配套项目。该控制线无需筑堤，只需在通往望虞河的主要河道上建闸控制。控制线自北向南建有芦墩浜节制闸、应天河船闸、青祝河船闸、文林船闸、双泾河节制闸、九里河船闸、许坝节制闸、伯渎港船闸、永安桥套闸等。工程有效地保证了望虞河顺利排泄太湖洪水，防止洪水倒灌，保障了锡澄地区低洼地段的防洪安全。

（4）无锡城市防洪大包围工程。城市防洪工程以京杭大运河为界，分为运东、运西两部分。运东片实行“大包围”防洪，主要包括仙蠡桥、江尖、利民桥、北兴塘、九里河、伯渎港、严埭港、寺头港等八大水利枢纽，设计城市防洪总排涝流量415m3/s。建成后控制圈中心城区136 km2范围内防洪标准达到200年一遇，城市排涝标准达到20年一遇。同时，通过城市防洪工程的合理调度，可引太湖水或长江水进入城区，有效改善城区河道水环境。

3 影响分析

3.1 特征水位分析

（1）年最高水位。影响区域内各河道年最高水位的主要因素为降水量及降水强度，水利工程引排水能力对其也有重要的影响。经分析，区域内年最高水位自20世纪80年代以来总体呈上升趋势，如图1所示。

（2）年最低水位。区域内各河道最低水位均出现在20世纪80年代以前。20世纪80年代后，由于区域内水利工程逐步发挥作用，当内河水位过低或旱情严重时，可启动沿江、沿湖各闸站引水调济，使内河水位保持在适宜水位而不致过低。区域内各河道年最低水位自20世纪80年代后呈上升趋势，如图2所示。

图1 锡澄地区代表站逐年最高水位过程线

图2 锡澄地区代表站逐年最低水位过程线

3.2 水位受工程控制影响分析

（1）沿江工程控制运用。沿江一线口门调度运用会使区域水位抬高或降低。以锡澄运河定波闸为例，经统计、分析，正常情况下，未受降雨影响时，定波闸单次引水量小于100万m3时，锡澄运河上游青旸站水位平均上升0.05m；单次排水量小于100万m3时，青旸站水位平均下降0.07m。当单次引水量超过100万m3时，青旸站水位平均上升0.07m；单次排水量超过100万m3时，青旸站水位平均下降0.09m。排水影响上游水位下降的幅度比引水使上游水位上升的幅度大。定波闸引水影响到青旸站水位变化的时间约为1 h，排水影响到青旸站水位变化的时间则较短，约30 min左右。

当白屈港枢纽等工程加大排水力度时，可改变锡澄地区东北部河网水流流向，甚至造成张家港凤凰断面流向向西；加大引水力度时，则抬高了望虞河以西河网水位，增加了通过张家港、锡北运河东排望虞河的水量。

近年来，与锡澄地区紧临的苏州市张家港闸、十一圩港闸引江水量呈增加态势，通过东清河进入锡北运河的水量相应增加，致使锡北运河锡北镇段、东港镇段水位总体比往年明显上升，并在锡北运河和东清河交界的石村、陈墅附近形成区域高水位。引水期间，锡北运河石村以东，流向向东，锡北运河石村以西，流向向西。附近陈墅塘陈墅站2007～2010年年平均水位在降水条件类似的情况下比2000～2006年上升0.27m。

（2）城市防洪工程控制运用。无锡市城市防洪工程建成后，为改善区域水环境及减轻汛期主城区防汛压力，江尖水利枢纽与利民桥水利枢纽泵站将包围圈内水量向大运河抽排。2007～2010年江尖水利枢纽泵站、利民桥水利枢纽泵站向大运河平均抽排水量2.82亿m3。2007年5月太湖蓝藻引发无锡市供水危机以后，为保护梅梁湖饮用水源地安全，实施了梅梁湖、大渲河泵站调水工程。2007～2010年梅梁湖泵站平均年调水7.10亿m3，2009～2010年大渲河泵站平均年调水2.74亿m3。

这些水量都直接或间接进入大运河，使大运河无锡段在2007年以后一直保持高水位行水。据统计，大运河无锡站2007～2010年多年平均水位比2000～2006年增加0.24m；日平均水位超警戒（警戒水位3.59m，吴淞基面）平均达4个半月；无锡上游大运河洛社站2007～2010年日平均流量出现逆流的天数平均为2个月左右，逆流甚至上溯到常州境内横林大桥断面；洛社站2007～2010年平均径流量比2000～2006年少近3亿m3。

（3）引江济太、调水引流。以清释污，改善太湖水动力条件，加速太湖水体流动，是改善太湖水环境越来越重要的手段之一。自2002年开始，特别是2007年以来，通过望虞河常熟水利枢纽引长江水入望虞河，利用望亭立交向太湖注入水量。引江济太期间，为使水量满足入湖需求，实施沿望虞河东岸闸门控制，由此抬高了望虞河及其西岸支流水位，加大了澄锡地区高片排水阻力。受此顶托，望虞河西岸沿线支流河道产生了逆流或滞流。2007年以前，这部分逆流水量通过伯渎港、九里河、锡北运河等河道倒流到锡澄地区河网，与上游来水汇合后进入大运河流向苏州方向。锡澄北部地区河流汇入张家港后排入长江，在张家港闸关闭的情况下，通过富贝河、青祝河、应天河、东横河向西流入锡澄运河进长江，河流流向有了新的变化。引江济太期间，望虞河甘露水位一般高于大运河无锡水位0.15m左右。

2007年后，由于受无锡城市防洪工程控制的影响，引江济太期间，九里河、伯渎港、锡北运河等河道倒流只能到达包围圈外，不能直接进入大运河。同时，受梅梁湖泵站、大渲河泵站及江尖、利民桥水利枢纽泵站向大运河调水的影响，大运河无锡水位一般高于望虞河甘露水位0.10 m左右，有时也接近或低于0.05m。

3.3 区域内进出水量分析

（1）锡澄地区进出水量分析。无锡市锡澄地区入境水量主要来自四个方向：一是以大运河为主的常州西部方向来水，二是沿江各闸自长江引水，三是沿太湖梅梁湖泵站、大渲河泵站等自太湖调水，四是因少数东西向河流没有建闸在引江济太期间受望虞河水位抬高影响而倒灌的少部分水量。出境水量主要有三个方向：一是东部边界向望虞河排水，二是汛期通过沿江各闸向长江排水，三是通过大运河出区域水量。

自2003年以来，锡澄地区沿江一线平均年引水12亿m3左右，排水4亿m3左右；东部边界出水平均在28亿m3左右，西部方向来水平均在16亿m3左右；沿湖在2007年以前基本无出湖水量，2007年以后出湖水量维持在8亿m3左右，自2006年起基本无进湖水量。详见表1所示。

（2）引江济太调水水量分析。自2002年来，望虞河常熟水利枢纽总引长江水169亿m3，通过望亭立交水利枢纽向太湖注水75亿m3，通过锡澄地区东部河网逆流进入无锡市水量约18亿m3。在不考虑其它水量损失的情况下，剩余水量进入苏州市河网。入湖水量占44.4%，逆流进入无锡市水量占10.6%，进入苏州市水量占45.0%。

以太湖多年平均水位3.11 m，容积 46.87亿 m3为限，2002～2010年引江济太可交换太湖的水量为4%～27%。详见表2所示。

表1 无锡市锡澄地区进出水量统计表 单位：108 m3

表2 望虞河引江济太水量分配情况汇总表

4 结论

（1）为改善区域水环境需要，沿江口门近年来引水量总体维持在12亿m3左右。由于引水量大，顶托上游来水，使得锡澄地区西部来水每年维持在16亿m3左右，大量引水使东部出水每年在28亿m3左右，出水量几乎为来水量的2倍。沿湖自2006年起，基本无进湖水量。2007年后，通过梅梁湖泵站、大渲河泵站每年从梅梁湖调水维持在8亿m3左右。2007年后引江济太、调水引流接近常态化，常熟枢纽每年引长江水维持在20亿m3左右，40%左右水量注入太湖。

（2）区域内代表站年最高水位均出现在1991年7月2～3日内大范围普降暴雨之后，年最低水位均出现在20世纪80年代以前。自20世纪80年代后，区域内各河道年最高水位、最低水位总体呈上升趋势。某种程度上一方面反映了区域防汛抗风险的能力得到提高，另一方面也反映了区域水利工程控制运用对水位变化有着直接的影响。

（3）沿江口门一般情况下不同时引水，但遇大水时则服从统一调度排水。引水与排水都会对锡澄地区河网水位产生一定影响。不考虑降雨影响，单口门单次引水量小于100万m3时，可使其内河上游水位上升0.05m左右；单次排水量小于100万m3时，可使其内河上游水位下降0.07 m左右。随着引排水量的增大，其内河上游水位变化也随之增大，但引水使内河水位上涨的幅度明显小于排水使内河水位下降的幅度。

近年来，苏州市境内张家港闸、十一圩港闸引水量呈加大趋势。锡澄地区高片地势北高南低，由北向南倾斜，张家港闸、十一圩港闸引水期间，造成一定程度上的河网水位南压，使锡北运河锡北镇、东港镇段水位比往年明显上升，并在锡北运河和东清河交界的石村、陈墅附近形成区域高水位。引水期间，锡北运河石村以东，流向向东；锡北运河石村以西，流向向西。白屈港泵站等工程加大排水力度时，可改变锡澄地区东部河网水流流向，造成张家港凤凰断面流向向西；加大引水力度时，则会抬高望虞河以西河网水位。

（4）梅梁湖泵站、大渲河泵站调水及无锡市城市防洪工程的运用，每年有近10亿m3的水量进入大运河，使大运河无锡段保持高水位行水。大运河无锡站2007～2010年多年平均水位比2000～2006年增加0.24 m左右；2007年后每年日平均水位超警戒达4个半月左右；大运河上游洛社站2007年后日平均流量出现逆流的天数在2个月左右，在汛期无疑是增加了大运河的行洪压力。

（5）引江济太、调水引流，通过常熟水利枢纽利用长江高潮自引、低潮泵引长江水，实施望虞河东岸工程控制，启用望亭立交向太湖注入水量。2007年以前引江济太期间，望虞河甘露水位一般高于大运河无锡水位0.15m左右，造成部分水量逆流进入锡澄地区河网。2007年后，由于受无锡城市防洪工程控制的影响，引江济太期间，九里河、伯渎港、锡北运河等河道逆流只能到达包围圈外，不能直接进入大运河。同时，受梅梁湖泵站、大渲河泵站及江尖、利民桥水利枢纽泵站向大运河调水的影响，大运河无锡水位一般高于望虞河甘露水位0.10m左右，有时也接近或低于0.05m。