大运河无锡水位站防汛特征水位复核调整分析

朱 玲 徐 兴 温海燕 戈 禹

（江苏省水文水资源勘测局无锡分局 无锡 214031）

1 概述

由于多年来未结合工情、水情变化对河湖防汛特征水位作系统复核，大运河无锡站防汛特征水位已严重不合理而失去代表性，导致部分水位站经常大范围、长历时水位超警。该站日均水位2007年超警145天，2008年超警128天，2009年超警92天，2010年超警199天，2011年超警100天，2012年超警154天。原防汛特征水位已不能真实客观地反映工程实际防洪能力和防汛形势，无法真正起到应有的警示作用，大运河作为市区防洪的重要河道，在防汛抗旱中具有举足轻重的作用，有必要对大运河无锡水位站特征水位进行重新复核。

2 无锡站基本情况

2.1 水系概况

无锡市南濒太湖，北枕长江，地处太湖流域中部。境内湖荡众多、河网密布，为典型“江南水网”，有大小河道5993条，总长7024km，其中骨干河道55条，长893km。分长江下游干流、太湖湖区及南溪三大水系。无锡市区以京杭运河为中枢，分南北两大区域。京杭运河以北，纵向河道主要有五牧河、太平港、锡澄运河、白屈港等，都直接或间接与长江相通；横向河道主要有锡北运河、九里河、伯渎港等，向东汇入望虞河，望虞河直接联通太湖与长江，既是太湖的专用泄洪河道，又是“引江济太”的清水通道；京杭运河以南河道如直湖港、梁溪河、蠡河、大溪港等直接与太湖相通。南北各条河又经京杭运河互相沟通，统称通江达湖河道。河底大都无坡降，除京杭运河常年由西北向东南顺流出境，直湖港南流入太湖外，其余河流因降雨的丰枯，随江、湖水位的差异，或引水灌溉，或换水改善市区水环境，或泄洪排涝，河道流向顺逆不定。

2.2 河道堤防

2.2.1 河道情况

无锡站代表片区主要河道有大运河市区段、梁溪河、曹王泾。主要河道现状情况见表1。

表1 主要河道现状情况表

2.2.2 无锡市城市防洪工程

无锡市城市防洪工程以苏南运河为界，分为运东、运西两部分。运东片实行“大包围”防洪，主要包括8大水利枢纽、32km堤防和11座口门建筑物，建成后受益面积达136km2。无锡站处于运西片，运西片主要包括6个圩区的达标建设和山洪防治等内容。运西片城区达到50～200年一遇；城市排涝标准达到20年一遇。

2.3 洪水特性

无锡地区地势低洼，北受长江高潮威胁，南受太湖洪水侵袭，西受上游客水压境，极易发生洪涝灾害。由于流域各地防洪能力普遍提高，加上近期气候条件的变化，洪水出现更为频繁，4.00m以上水位几乎每1～2年就出现一次。近二十多年来洪涝灾害发生更为频繁。1990年至今，大运河无锡水位超过4.00m以上的次数，由过去每3年一次发展到现在的1～2年一次，洪水重现期有明显缩短的趋势。造成无锡市洪涝灾害的主要降雨类型有梅雨型洪涝（如1931年、1954年、1991年、1999年）、台风暴雨型洪涝（如1962年）、对流雨型洪灾（如1977年、1992年）等。

3 防汛特征水位分析

3.1 控制断面警戒水位的分析

3.1.1 测站基本情况

无锡水位站于1923年1月设立，1953年1月1日由江苏省水文总站设立为水位站。无锡水位站监测断面原位于无锡市南门大窑路176号古运河旁，东经120°19′10″，北纬31°33′07″。2007年1月，无锡城市防洪运东大包围基本建成并投入运行，同年，无锡水位站迁至京杭大运河与梁溪河交汇处，仙蠡桥南水利枢纽东侧，东经120°17′24″，北纬31°33′26″。现为中央报汛站，观测项目：水位、雨量。

无锡站复核调整前警戒水位为3.59m，历史最高水位4.87m，多年平均水位3.12m，采用资料系列为1954～2010年。

3.1.2 年最高水位频率分析

各站年最高水位频率计算采用PⅢ型频率曲线法，用期望公式计算经验频率，选用P-Ⅲ型曲线为理论分布线型，以矩法初估曲线参数，采用计算机目估适线法最终确定参数。皮尔逊Ⅲ型曲线计算方法：

式中：Hp—与年频率对应的水位，m；

Cv—离差系数；

Cs—偏差系数；

Kp—与年频率及年数有关的系数。

通过计算Hp年频率对应的年最高水位，可在年最高水位频率曲线上查得相应水位值。

根据无锡水位站1954～2010年历年最高水位连续实测资料，该站年最高水位频率计算成果见图1和表2。

图1 无锡站（1954～2010年）年最高水位频率曲线图

表2 大运河无锡站年最高水位频率分析成果表

3.1.3 警戒水位确定

考虑近年来大运河水位大幅上升，成为高水河道，对无锡站不同水位系列（1984～2010年系列和2007～2010年系列）实测水位超不同等级水位超警情况进行分析，见表3。

表3 无锡站超不同等级水位超警情况表

对表3分析，原定警戒水位与年最高水位频率成果比较，重现期为1.3年一遇，1954～2010年系列资料超警天数34.3天，2007～2010年系列资料超警天数141.3天，重现期较短，超警天数明显偏多。考虑近年来大运河水位大幅上升，成为高水河道，按提高0.31m考虑，则警戒水位为3.90m，其重现期2年一遇，年均超警天数1954～2010年系列资料11.1天，2007～2010年系列资料27.5天。

3.2 控制断面保证水位的分析

3.2.1 保证水位取值标准

保证水位是保证堤防及其附属工程安全挡水的上限水位。当洪水位低于或到达这一水位时，防汛部门要保证堤防的安全，使工程在度汛方案及防洪调度上处于安全防御地位。堤防的高度、宽度、坡度及堤身、堤基质量已达到规划设计标准的河段，其设计洪水位即为保证水位。堤防工程尚未达到规划设计标准的河段，可按安全防御相应的洪水位确定；如堤防工程防洪能力能够防御超规划设计标准的历史最高洪水位，保证水位可按历史最高洪水位确定。

3.2.2 保证水位分析

无锡站位于京杭大运河，代表无锡城区、滨湖区、新区水位，该区域内主要河道有大运河市区段、梁溪河、曹王泾。根据相关《武澄锡虞区防洪规划》，大运河无锡站50年一遇设计水位4.53m。目前，区域防洪能力基本达到50年一遇，其中大运河市区段堤防高程6.0～6.5m，梁溪河、曹王泾堤防高程5.2～5.5m。无锡站保证水位拟定4.53m。

4 结论

通过对大运河无锡水位站资料系统分析，该站超警戒水位天数明显偏多，现警戒水位已不能真实地反映工程实际防洪能力和防汛形势，难以起到防汛特征水位应有的警示作用，有必要适当提高。本文总结其特征和变化趋势，结合水系概况、河道堤防及水情调度方案等资料，初步复核无锡站警戒水位为3.90m，该警戒水位比现警戒水位提高0.31m，重现期为2年一遇，基本符合《中华人民共和国国家标准警戒潮位核定办法》规定。

根据《江苏省太湖流域河湖防汛特征水位核定技术指导意见》中保证水位核定要求：“堤防的高度、宽度、坡度及堤身、堤基质量已达到规划设计标准的河段，其设计洪水位即为保证水位。”根据相关《武澄锡虞区防洪规划》，大运河无锡站50年一遇设计水位4.53m。目前，区域防洪能力基本达到50年一遇，无锡站保证水位拟定4.53m。

由于河道警戒、保证水位的确定非常复杂，同时随着自然条件的改变和社会经济的发展，水情工情的变化，水位值还会发生变化，有关研究还有待于今后进一步完善■