“烟花”台风影响特点及其洪水调度

张松达，江伟安， 马 群

(宁波市河道管理中心，浙江 宁波 315100)

姚江流域是甬江支流，流域面积1 934 km2，主要分布于宁波地区余姚市、慈溪市、江北区、海曙区和绍兴地区上虞区等市区，干流全长107 km，出口段为感潮河段，由姚江大闸控制，姚江是浙东沿海地区经济发展的重要区域。流域地势低洼、潮位顶托、排涝困难，历来是洪涝重灾区。尤其是在台风暴雨期间，受灾程度更甚，如2013年“菲特”台风暴雨致使余姚城市遭受了特别重大的洪涝灾害，2021年第6号台风“烟花”是继“菲特”台风以后严重影响流域的又一次超强台风暴雨，但对比两次超强台风对流域的影响和灾害程度，后者却大大降低，主要得益于系统的流域治理和科学的洪水调度[1-4]。

1 “烟花”台风对姚江流域的影响特点

1.1 影响时间长

“烟花”台风于2021年7月18日2时生成，7月22日台风外围开始影响宁波，台风中心紧擦宁波沿海缓慢北移，7月25日12时30分前后才登陆舟山普陀沿海，登陆后一直在舟山本岛徘徊，然后转向进入杭州湾，在杭州湾海域以5 km/h的速度慢行16 h，后在嘉兴平湖沿海再次登陆。台风暴雨对宁波的持续影响时间长达8 d，影响范围覆盖宁波全境，对四明山区影响最大。

1.2 暴雨量级特大

“烟花”台风影响下，降水时程长达4～5 d，姚江全流域普遍出现了强降水，暴雨量打破宁波台风记录和姚江流域历史极值。据统计，姚江流域面雨量达到452 mm，流域内的余姚市面雨量达561.2 mm。暴雨中心出现在余姚市的四明山镇和大岚镇，其中丁家畈雨量站过程雨量达到1 048 mm，创历史极值。姚江流域内超过800 mm的有4个测站，超过500 mm的有39个测站。姚江干流水系见图1，“烟花”台风路径见图2。

图1 姚江干流水系图

图2 “烟花”台风路径图

1.3 风力强，潮位高，风暴潮三碰头

“烟花”台风经过宁波沿海时，沿海海面风力13至15级，12级以上大风持续20 h。其间遭遇天文大潮，强台风引起甬江口台风增水，镇海站最大增水1.4 m，宁波三江口站最大增水1.6 m，创甬江宁波站历史最高潮位。由于特大高潮位顶托，严重影响甬江、姚江和奉化江的排洪。

1.4 姚江流域出现历史最高洪水位

在上游洪水和下游高潮位的共同作用下，姚江干流持续高水位。7月26日9时10分余姚站水位达到3.53 m，比历史最高洪水位高出0.13 m，创余姚站历史最高水位纪录。超保证水位历时达95 h，余姚市又一次受到洪水的严重威胁。7月26日1时45分姚江干流出口姚江大闸站洪水位达到3.38 m，比2013年“菲特”台风最高洪水位高出0.44 m，为姚江大闸高水位历史极值。由此，姚江干流全线出现历史最高洪水位。

1.5 奉化江与姚江出现同频洪水

同处甬江流域的奉化江流域也遭遇特大暴雨，处于奉化江流域暴雨中心的四明山梨洲站雨量达1 005 mm，三天最大暴雨量达780 mm，流域内的周公宅水库面雨量达764 mm，皎口水库面雨量705 mm。处于奉化江干流上的北渡潮位站最高潮位达到4.21 m，超过该站历史最高潮位0.54 m。奉化江流域和姚江流域均出现接近50年一遇洪水，两江流域洪水在宁波三江口汇合，互为影响，进一步加剧了甬江的排水困难。

2 “烟花”台风影响前的流域治理面貌

2013年的“菲特”台风使姚江流域遭遇了特大暴雨洪水的袭击，对宁波市尤其是余姚市造成极其严重的洪涝灾害，宁波全市直接经济损失超过330亿元。此后，为抵御洪水侵袭，宁波全面推进姚江流域洪涝治理“6+1”工程。至2021年6月底，绝大部分已经完成，并已经发挥效益。

2.1 实施流域分洪工程

姚江西排工程于2021年6月全部工程通过验收，并正式投入运行，总投资12.32亿元。姚江西排工程是姚江流域向曹娥江流域排洪的通道，为姚江分洪，提高上虞区四十里河沿岸防洪排涝能力，减轻姚江干流及余姚城区防洪压力。西排工程梁湖枢纽共有5台机组，单机流量33 m3/s，总排涝流量165 m3/s。同时，改造姚江上游的通明闸。

姚江西分工程2017年6月开工，“烟花”台风影响时，瑶街弄调控枢纽姚江挡洪闸已建成，姚江至北排排涝通道和闸泵工程正在施工中，尚未发挥效益。为西分工程配套的余姚北排三期也正在实施中，总投资19.3亿元。该工程主要由瑶街弄调控枢纽、姚江至北排排洪通道和排涝闸泵组成，为姚江向北排分流，总分流规模为150 m3/s。

姚江二通道(慈江)工程主要有慈江闸站、化子闸站、澥浦闸站三级强排泵站和沿线堤防及河道整治工程组成，通过慈江二通道为姚江分洪。慈江闸站、化子闸站、澥浦闸站的排涝流量分别为100，150和250 m3/s。加高堤防30.8 km，整治河道3 km。主体工程已于2020年底完成并发挥效益，但慈江洪塘铁路段还存有卡口，部分限制了设计效益的发挥。

2.2 完善姚江干流堤防挡洪工程

姚江堤防自上而下，分四段全线整治，提升防洪能力。上陈至食禄桥江段堤顶高程3.73～3.63 m，设计防洪标准20年一遇。食禄桥江至蜀山大闸段，即余姚城区段，堤顶高程4.13～3.63 m，设计防洪标准50年一遇。蜀山大闸-绕城高速段，堤顶高程3.63～3.87 m，设计防洪标准20年一遇。该段余姚市堤防比较单薄，标准较低。绕城高速至姚江大闸段，即宁波城区段，堤顶高程3.63 m，设计防洪标准100年一遇。姚江整体防洪加固工程已于2018年底基本完成。宁波城市和余姚城市分别达到100年一遇和50年一遇防洪标准。

2.3 提升干流行洪能力工程

四明湖水库下游河道整治工程于2018年7月完工，已发挥效益。该项目通过对四明湖水库下游上虞段河道3.75 km、余姚段河道0.8 km的整治，堤防加高，使四明湖水库下游河道泄洪能力恢复到80 m3/s流量，实现四明湖水库调度正常运行，并提高两岸平原防洪排涝能力。

甬江清淤工程于2014年开始，甬江全面实施常态清淤工程，三年一轮，每年投资3 000万元。据统计，2014—2019年间，共清淤3.63×106m3，较好地改善了姚江闸下及甬江的排洪能力。

以上工程除了姚江西分工程尚在建设外，其余五大工程均已发挥效益，干流防洪排涝工程能力有了较大的提升。同时，流域内的四明湖水库、陆埠水库、梁辉水库、双溪口水库等“一大三中”水库工程，均已创建完成省级标准化验收，工程运行正常。一系列流域治理工程，为抗御“烟花”台风暴雨洪水奠定了良好的基础。

3 “烟花”台风洪水调度

应对“烟花”台风特大暴雨洪水，主要策略是围绕姚江全流域采取系统分析、突出重点、破解难点，以整体最优的思路开展洪水调度。重点围绕前期预排、顶潮抢排、全力强排、闸泵联排、分流外排、拦洪削峰的流域调度模式展开，在实时调度上科学研判、协同推进、快速决策、智慧运行，为抗御“烟花”台风特大暴雨洪水提供了科学调度方案。

3.1 前期预排

“烟花”台风直接影响前，果断采取应排尽排策略，努力使河网水位降至低水位。姚江大闸从20日12时开始开启全部36孔，实行预排，余姚蜀山大闸同步开启，沿姚江干流水闸也同时开启预排。至23日17时，姚江大闸共预排水量3.731×107m3，姚江大闸水位降至0.65 m，余姚站水位降至0.89 m，干流水位平均降幅0.7 m，姚江干流及内河均处于低水位。流域内的大中型水库提前预泄，提高水库承洪能力。四明湖水库、梁辉水库、陆埠水库和双溪口水库等四座大中型水库分别按预报500 mm暴雨量进行预泄，预排水量达1.877×107m3。四座水库在台风暴雨到来前降至汛限水位蓄量的72%。

3.2 顶潮抢排

姚江大闸是姚江干流排涝的骨干水闸，由于闸下为潮汐河道，受潮位影响，高潮位时需要关闸运行。为了增加排水量，在大闸调度时，采用候潮排水、顶潮抢排的调度策略[5]，即当出现闸下高潮位时，关闭12孔闸门，形成上下游水位差，使剩余24孔继续顶潮排水。通过这一调度措施，在7月25日—7月28日期间，姚江大闸连续排水144 h，有效地增加了排水时间和排水量。至7月30日预警结束，姚江大闸总排水3.56×108m3，最大排涝流量达到1 020 m3/s(7月26日9时45分)，接近水闸校核流量，极大地发挥了姚江大闸排涝作用。

3.3 赋能强排

姚江两岸有100多座排涝站，排涝流量达600 m3/s以上，众多的平原排涝站，将平原和集镇涝水迅速排入干流，从而快速排出甬江发挥了很大的作用。在泵站的调度上，分别采取正常和非常措施。当姚江干流余姚水位在3.13 m以下，且姚江大闸开闸时，两岸排涝站全力强排，争取将平原涝水通过姚江大闸快速排出。当姚江干流余姚水位达到3.13 m以上时，采取非常调度措施，调度指令沿江排涝站全部关闭，为干流洪水错峰，以确保城市和重要堤防安全。“烟花”台风期间采取的关泵措施及时而有力，效果较好。

3.4 闸泵联排

宁波城市三江沿岸分布了50座水闸和排涝站，为宁波中心城区排涝发挥了十分重要的作用。闸泵联合调度确保了中低潮位水闸自排、高潮位气泵强排全程智慧管理[6]，实现了闸泵联排无缝对接。“烟花”台风期间，宁波城区三江沿岸排涝闸站共排出涝水5.4×108m3，有效地保障了城区排涝安全。

3.5 分流外排

姚江干流有西排、西分、姚江二通道等三处分流外排口，“烟花”台风期间，三处分流外排水量达7.222×107m3，为降低姚江干流洪水位和高水位历时发挥了十分重要的作用。

1) 姚江西排工程为姚江分流。7月21日14时，位于上虞梁湖的西排工程开始预排，降低丰惠地区水位。7月25日9时25分开始3台排涝泵站排水，至12时40分开启全部5台排涝泵全力排水，排涝流量165 m3/s。本次台风，姚江西排工程通过梁湖枢纽强排到曹娥江水量达3.53×107m3，其中前期预排水量0.699×107m3。

2) 姚江二通道(慈江)工程排水。7月24日处于姚江二通道进口的慈江水闸和泵站轮换开启为姚江分流。泵站排水流量50 m3/s。据测算，至7月30日关闸，慈江闸站从姚江抽排水量达1.997×107m3/s，姚江二通道通过化子闸站排水5.163×107m3，澥浦闸站外排入海水量1.009×108m3。为减轻姚江流域洪涝压力，也为江北、镇海区域排涝，发挥了重要作用。

3) 姚江经马渚中河通过西横河闸北排。余姚的西分工程尚未发挥效益，但是调度分析河区水位后发现，现有马渚中河通过西横河闸，可以为姚江分流。7月23日14时，马渚中河水位开始高于西上河区水位，进入西上河河区北排为姚江分流调度时刻，即时，姚江干流洪水通过马渚中河进入西上河河区，进而通过陶家路江北排入海，为姚江分流。至29日0时，西横河闸上下游水位持平，分流结束。经测算，共分流1.695×107m3，分流时间130 h，平均流量36.2 m3/s，最大流量60 m3/s。

3.6 拦洪错峰

“烟花”台风暴雨，余姚四明湖水库、梁辉水库、陆埠水库和双溪口水库等四座大中型水库在前期预泄的基础上，充分利用水库承洪能力，全力拦蓄洪水。其间总拦蓄9.265×107m3，其中四明湖水库拦蓄4.512×107m3，梁辉水库拦蓄1.723×107m3，陆埠水库拦蓄1.190×107m3，双溪口水库拦蓄1 840 m3。除了陆埠水库错峰削峰外，其余水库实现了洪水全拦。

4 防御成效

从实际防御“烟花”台风的总体效果看，成效是十分显著的，防洪效益是巨大的，主要体现在以下4个方面：

1) 宁波城区和余姚城区未发生重大内涝。城区沿江堤防较好地挡住了长时间的超高水位和特高潮位带来的洪水风险，未发生2013年“菲特”台风期间洪水漫堤、余姚城区大面积受淹的情况。

2) 姚江干流堤防未出现决口漫堤情况，确保了重要堤防的安全，姚江平原农村未发生严重的内涝。干流和重要支流堤防与平原排涝泵站联合发挥作用，除了局部地区短时间受淹外，沿江平原未出现长时间的内涝。

3) 人员零伤亡。当地政府和防汛指挥部及时对危险区域和险工险段的人员进行转移，尤其是对下姚江河姆渡镇两江之间的所有人员采取果断措施，紧急转移，防止姚江堤防决口造成人员伤亡，确保了人员安全。

4) 水库山塘正常运行。多年来的水库山塘加固改造和标准化建设，安全性能得到了进一步提升。在“烟花”台风高强度、长时间的暴雨洪水情况下，它们发挥了很好的拦洪削峰作用，水库山塘无一出险,有效地保护了水库下游人民生命财产安全。

“烟花”台风防御成功，是姚江流域现代化水利基础设施建设成效的缩影，是全民防御的胜利，是上下游地区通力合作、一致防御的结果，也是水利部门科学调度的成果。

5 思 考

“烟花”台风暴雨洪水的调度实践，取得了科学应对大洪水的调度经验，也发现了一些问题，这些问题的解决将有利于更好的应对今后流域的大洪水。

1) 流域治理重点工程要发挥整体效益，才能实现流域防洪目标[7]。一是余姚西分工程连同北排陶家路江工程应尽快发挥效益。今年“烟花”台风偶遇西上河河区较小的暴雨量，河区水位相对较低，姚江高水位可以通过马渚中河经西横河闸向北排自然分流，如果西上河河区与姚江河区遭遇同频洪水，则需要通过西分工程泵站强排为姚江分流。二是姚江二通道(慈江)工程加快打通慈江洪塘铁路卡口，也是实现设计分洪目标的一个节点。三是姚江蜀山大闸以下的余姚干流堤防应进一步加固堤身。

2) 闸泵联调机制及调度规则尚需进一步完善。沿江闸泵分属市、区、镇三级管理，指挥权限分散，管理力量差异，运行计量不清，监控手段缺乏。为此，建立统一高效的闸泵管理机构，明确管理范围、调度权限、调度规则，建立畅通、高效、一致的调度机制和监控量测的运行监管系统已是当务之急。“烟花”台风调度实践表明，姚江二通道调度规则所确定的闸泵开启与关闭条件在操作上存在许多矛盾，实际运行时往往在超越这些条件下运行的。因此，完善规则也很有必要。

3) 科学应对洪涝矛盾转移问题。2013年“菲特”台风以后，姚江两岸快速建设了许多排涝站，截至目前已达600 m3/s以上的排涝规模，排涝模数已超过2.0 m3/(s·km2)。这些排涝站对提升两岸治涝标准起到了决定性作用，但客观上推高了姚江干流洪水位，增加了干流和城市防洪压力。“烟花”台风暴雨除了姚江大闸排洪外，分流外排了7.0×107m3的洪水，余姚站的最高洪水位仍比“菲特”高出0.13 m；同时，又出现了一个反常的现象，7月25日凌晨有一段时间，下游姚江大闸闸前水位高于上游余姚站水位0.1 m之多。上述现象说明，沿江排涝站对干流洪水位的抬升作用十分明显。笔者建议，姚江干流应严格控制排涝泵站的规划建设，对现有排涝站制定关停运行的干流水位指标和控制条件，建立科学的关停机制，防止涝水集中转移而加剧城市洪水风险和干流堤防危险[8-9]。

4) 完善姚江西排工程控制运行。通明闸关闭时机上建议适当提前，可以考虑在余姚站水位低于3.13 m时提前关闭，减少干流入流；适当降低上虞梁湖枢纽泵站预泄目标水位，排涝气泵水位也可从通明闸水位4.1 m适当下调0.5 m，目的是充分发挥姚江西排工程作用，减轻余姚城市防洪压力。

5) 应用大系统理论分析流域洪涝问题。“烟花”台风姚江与奉化江出现同频大洪水，且又遭遇风暴潮三碰头，姚江在分流外排较多水量的情况下，仍然出现超历史最高洪水位，三江口潮位又创历史纪录，上述问题并非偶然现象。除了暴雨与流域地形因素外，甬江风暴潮的影响至关重要。受高潮位影响，甬江排洪能力受到限制。如果通过人工措施，改善提升姚江、甬江的排洪外边界条件，给甬江或姚江排洪赋能，笔者以为是可行方案。为此建议加快姚江大闸或甬江(姚江)特大排涝泵站的研究进展，以应对流域性特大洪水对宁波城市的袭击。