无锡市水情科学调度的实践与思考

周 吉 季永东 白宁明 张小稳

（1.无锡市防汛防旱指挥部办公室，江苏 无锡 214031；2.无锡市水利局，江苏 无锡 214031）

1 研究背景

近20年来，太湖流域综合治理工程、区域防洪除涝工程、调水引流工程等都取得了丰硕成果。如何科学、合理、精准地调度水利工程，充分发挥其兴水利除水害的作用，具有重要的现实意义和指导意义。结合近年来无锡市水情调度工作的实践经验，笔者针对锡澄地区的水情、雨情、工情进行了初步研究，探索其新特点、新情况，总结其产生原因及对经济社会的影响，并有针对性地提出水情调度工作的建议。

2 基本情况

锡澄地区北依长江，南濒太湖，东有望虞河沟通太湖和长江，江南运河从西北向东南穿城而过，是本地区航运、行洪的大动脉，直接影响着无锡市中心城区的防洪安全。本区水系以江南运河为中枢，分南北两片，区域内河网密布、互相沟通、通江达湖。无锡水位站为本地区的主要代表站点。

2.1 江南运河（无锡段）概况

江南运河沿线途经江苏省镇江、常州、无锡、苏州4 市，其中，无锡段西起洛社（西栅浜口），东讫新安（月城河口），河段全长42.28 km，河口宽度60～140 m，河底高程为-3.0 m（镇江吴淞基面，下同），承担着行洪、排涝、航运、景观等多项功能。

2.2 主要水文站点概况

无锡水位站为锡澄低片河网地区的主要代表站，其他代表站点还有江南运河洛社站，锡澄运河青阳站、望虞河甘露站。笔者研究的对象为无锡站1923年建站以来至2013年间的70年实测资料，其中，建国前仅有15年实测资料，建国后该站水文观测进入常态化，水文实测资料系列长，测验精度高，资料整编情况好，水文资料符合技术规范要求，具有较高的代表性、可靠性和一致性。

2.3 沿线城市防洪工程概况

2003年起，苏州、无锡、常州三市掀起了城市防洪工程建设的高潮，2006～2010年陆续建成投运，防洪标准均为200年一遇，排涝标准均为20年一遇，其中，大运河沿线共建成14座大、中型水利枢纽，总计泵排能力530 m3/s。建成投运以来，城市防洪工程在苏州、无锡、常州三市的中心城区防洪、除涝以及改善景观水环境等方面发挥了巨大作用。

3 近年来雨水情特点

以无锡站1952～2013年水位、降雨资料作为样本，选取1952～2006年、2007～2013年两个时间段进行对比研究。

3.1 年降水量及汛期降水量总体呈水平变化趋势

图1 1952～2013年年降水量

图2 1952～2013年汛期降水量

从年降水量和汛期降水量的趋势（图1、图2）来看，1952～2013年线性回归趋势基本是水平的；8年平均平滑曲线虽有波动，但没有明显的转折点；20 世纪70、80年代总体降水量较少，90年代偏高，1997年以后，降水量基本接近常年平均值。

3.2 年平均水位呈现抬高趋势

年平均水位是一个重要的水文特征指标，能体现该地区河网年均蓄水量的多少，其主要受地区下垫面、水面率、降水量及周边水利工程运用情况的影响。

据统计分析：建国前有水文记载的12年（1923～1936年），无锡站多年平均水位为2.91 m。建国后至2006年的54年（1952～2006年），多年平均水位为3.10 m，较建国前抬高了0.19 m。2007～2013年，无锡站年平均水位为3.51 m，较1952～2006年抬高了0.41 m，较建国前抬高了0.60 m。周边洛社、青阳、陈墅等锡澄地区主要水文站多年平均水位也相应抬高。

从历史情况看，1954年太湖遭遇全流域洪涝，年平均水位达到3.55 m。1991年、1999年太湖流域特大洪涝，年平均水位为3.39 m 和3.35 m，居1952～2006年的第二、三位。2007～2013年，年平均水位均超过3.40 m，其中，2008、2010、2012、2013年超过了3.50 m。特别是2010年，当年无锡站年降雨量、汛期降雨量、梅雨期雨量分别为910.8 mm、469.4 mm、159.6 mm，均低于相应多年平均值1113.8 mm、681.1 mm、242.6 mm，但该年年平均水位达到了3.59 m，超过1954年的3.55 m，跃居本站有资料记载以来的历年之首，随后的2012年也超过1954年，达到了3.56 m。

从年平均水位线性回归趋势来看（见图3），1952～2013年平均水位总体呈升高的趋势；从8年移动平均指数来看，1972年为明显分界点，年平均水位变化趋势出现明显拐点，由下降转为上升。其中，1972～1996年上升较为明显，1996～2002年趋于平缓。2003年以来，上升的趋势更加明显。

3.3 年最高水位抬高的趋势

年最高水位是某地区降雨过程中河道水面率、下垫面、河道行洪能力、水利工程运行情况等因素的综合反应。

从年最高水位线性变化趋势来看（见图4），1952～2013年，年平均水位呈逐年升高的趋势。从8年移动平均指数来看，1972年也是一个明显分界点，年最高水位变化趋势出现拐点，从下降转为上升。2007～2013年，年最高水位平均值为4.54 m，较1952～2006年抬高了0.64 m。2011年年最高水位4.87 m，较1991年的历史最高水位4.88 m 仅低了0.01 m。

3.4 高水位出现的频率增多

图3 1952～2013年无锡站年平均水位

图4 1952～2013年无锡站年最高水位

据记载，公元1121～1999年的878年间，无锡共有373年为洪涝灾年，占总年数的42.4%，1990～2006年，运河无锡站超过4.00 m 以上水位的次数由过去每三年一次发展到一至两年一次，洪水重现期有明显缩短的趋势。2007～2013年，无锡站水位每年超过4.00 m 以上的次数平均为4.86 次，最多为2007年的9 次；每年超过4.40 m 以上的次数平均为1.57次，最多为2009年的4 次。高水位出现频次较过去有了大幅度提高。

3.5 水位上涨“来猛去滞”，持续时间长

2012年8月，受强台风“海葵”影响，锡澄地区遭遇强降雨，面雨量168.6 mm，其中，无锡站雨量205.9 mm。8日9 ∶00，无锡站起涨水位3.44 m；9日3 ∶00 涨至最高水位4.66 m，18 h 水位上涨1.22 m，平均涨幅0.07 m/h。水位回落过程中，截至12日9 ∶00，水位仍在4.00 m 以下，回落速度不足0.01 m/h（见图5）。从洪水过程线来看，洪峰过程“来猛去滞”的特点十分明显，一方面是因为圩区排涝能力增强，但更主要的原因在于河道排涝能力不足。

图5 2012年台风“海葵”期间锡澄地区各站水位过程线

4 出现新特点的原因分析

4.1 城镇化进程加剧了产流汇流速度

城镇化进程减少了水面率，也改变了下势面的条件，对年平均水位、年最高水位、高水位频次以及洪峰峰型都有直接影响。从8年移动平均曲线可以看出（见图3、图4），锡澄地区河网水位的抬高与20 世纪70、80年代以来城镇化进程的加速有密切关系。

4.2 锡澄地区泄洪出路减少

锡澄地区原有北排长江、南泄太湖、东入望虞河和江南运河等四条洪水出路。2007年5月太湖蓝藻爆发引发水源地供水危机后，无锡市沿湖25座水闸常年关闸挡污，江南运河未向太湖排泄洪涝水，使得太湖对无锡地区河网的调蓄功能严重削弱。据统计，2007～2013年，江南运河无锡站平均水位高于太湖平均水位约0.20 m。特别是江南运河高水位行洪时，无锡站水位高出太湖平均水位达到了0.50～1.00 m。如江南运河向太湖泄洪，无锡站水位将大大降低。

4.3 望虞河“引江济太”抬高了基础水位

为改善太湖水环境，太湖局灵活运用现有水利工程，通过望虞河引长江水向太湖补水。“引江济太”期间，望虞河高水位阻断了无锡地区河道东排出路，河水甚至通过西岸众多不设防的口门倒流。“引江济太”多在枯水期或汛期干旱少雨时实施，对年平均水位抬高有直接影响。据统计，2003～2013年，“引江济太”年均引长江水19.89 亿m3，其中，入太湖水量年均9.18 亿m3。

4.4 梅梁湖调水引流抬高江南运河无锡站水位

2007年5月以来，为保护水源地安全，无锡市实施了梅梁湖调水引流，常年以20～30 m3/s 的流量拉动太湖水体。2007～2013年，梅梁湖、大渲河泵站年均调水8.31 亿m3，相当于太湖常年蓄水量的1/5。在拉动梅粱湖水体流动的同时，也抬高了江南运河水位。

4.5 长江沿线水闸、泵站引水

为满足人们对优质水环境的需求，2003年以来，锡澄地区依托沿江优势，加大长江引水力度。2003～2013年期间，锡澄地区年均引水量为15.83亿m3。特别是2005～2007年，年引水量都超过了20 亿m3。

4.6 苏州、无锡、常州城市防洪工程以及低洼地区圩区排水能力增强

汛期，苏州、无锡、常州三市城市防洪工程及各圩区启用后，沿运河泵站向江南运河排泄涝水，对推高年最高水位及洪峰水位有较大影响。无锡地处江南运河的中段，上游有常州客水压境，下游有苏州高水位顶托，下泄不畅，加上受周边圩区外排河道行洪能力不足限制，造成无锡段江南运河洪水“来猛去滞”的新特点。

5 思考与建议

锡澄地区河网水位的新特点表明，人类活动对自然界的影响力越来越大。年平均水位的抬高表明锡澄地区河网蓄水总量增大，可利用的水资源量也相应增加。干旱年份河网水位偏低时，通过科学调度，发挥水利工程的引排作用，将河网水位保持在有利于水生态平衡、水环境改善的水平，可极大地提高人民群众的生活品质。同时，更有利于农业灌溉保丰产。2013年7、8月，锡澄地区发生大旱情，连续45 d 高温少雨，干旱程度不亚于1978年。通过沿江引水、“引江济太”等一系列措施，使锡澄地区河网水位始终保持在3.0 m 以上，取得了大旱之年无大灾的重大胜利，获得了巨大的社会效益。

另一方面，高水位行洪频率加剧、持续时间延长以及洪峰峰值抬高，不利于区域防洪安全。为进一步优化水情调度，发挥水利工程兴利除害的作用，笔者提出以下建议。

5.1 统筹兼顾防洪与调水，调水服从于防洪

增强水利工程的调控能力是兴利除害硬实力的提升，提高科学调度水平则是软实力的体现。水文气象部门要加强预测预报的精准度，水情调度部门要制定切实可行的水情调度方案。当预报有强降雨时，特别是要在台风等突发气象灾害前，提早预降河网水位，增加调蓄库容，削减洪峰水位。汛期还要特别关注旱涝急转的现象发生。在水情调度中应坚决执行调水服从于防洪的原则。

5.2 科学调度城市防洪工程，避免江南运河水位上涨过猛

对江南运河沿线各城市防洪工程的控制运用，应当做到统筹兼顾。降雨初期，各市可利用江南运河作为主要行洪通道，预排涝水。强降雨过程中，要控制运用沿线泵站，避免集中排涝造成江南运河水位上涨过猛。

5.3 江南运河高水位行洪时，应适时调整梅梁湖调水引流方案

汛期，江南运河高水位行洪时，运西片梁溪河沿岸地区涝水无出路，甚至面临倒灌危险。此时，梅梁湖调水流量需酌减或者暂停调水。

5.4 依托长江优势，实施“大引大排”

区域排涝能力增强，只是局部防汛压力的转移，遇流域性洪涝灾害时，增强外围河道的行洪能力才是防灾减灾的根本保证。长江和太湖是锡澄地区最重要的外围水环境，在南排太湖受阻及江南运河超负荷行洪的情况下，北排长江和东排望虞河入江是锡澄地区涝水外排的根本出路。建议各级规划部门要加强河道疏浚及沿江泵排能力建设，实施“大引大排”战略。