大運河無錫水位站防汛特征水位復核調整分析

朱 玲 徐 興 溫海燕 戈 禹

（江蘇省水文水資源勘測局無錫分局 無錫 214031）

1 概述

由于多年來未結合工情、水情變化對河湖防汛特征水位作系統復核，大運河無錫站防汛特征水位已嚴重不合理而失去代表性，導致部分水位站經常大范圍、長歷時水位超警。該站日均水位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實客觀地反映工程實際防洪能力和防汛形勢，無法真正起到應有的警示作用，大運河作為市區防洪的重要河道，在防汛抗旱中具有舉足輕重的作用，有必要對大運河無錫水位站特征水位進行重新復核。

2 無錫站基本情況

2.1 水系概況

無錫市南瀕太湖，北枕長江，地處太湖流域中部。境內湖蕩眾多、河網密布，為典型“江南水網”，有大小河道5993條，總長7024km，其中骨干河道55條，長893km。分長江下游干流、太湖湖區及南溪三大水系。無錫市區以京杭運河為中樞，分南北兩大區域。京杭運河以北，縱向河道主要有五牧河、太平港、錫澄運河、白屈港等，都直接或間接與長江相通；橫向河道主要有錫北運河、九里河、伯瀆港等，向東匯入望虞河，望虞河直接聯通太湖與長江，既是太湖的專用泄洪河道，又是“引江濟太”的清水通道；京杭運河以南河道如直湖港、梁溪河、蠡河、大溪港等直接與太湖相通。南北各條河又經京杭運河互相溝通，統稱通江達湖河道。河底大都無坡降，除京杭運河常年由西北向東南順流出境，直湖港南流入太湖外，其余河流因降雨的豐枯，隨江、湖水位的差異，或引水灌溉，或換水改善市區水環境，或泄洪排澇，河道流向順逆不定。

2.2 河道堤防

2.2.1 河道情況

無錫站代表片區主要河道有大運河市區段、梁溪河、曹王涇。主要河道現狀情況見表1。

表1 主要河道現狀情況表

2.2.2 無錫市城市防洪工程

無錫市城市防洪工程以蘇南運河為界，分為運東、運西兩部分。運東片實行“大包圍”防洪，主要包括8大水利樞紐、32km堤防和11座口門建筑物，建成后受益面積達136km2。無錫站處于運西片，運西片主要包括6個圩區的達標建設和山洪防治等內容。運西片城區達到50～200年一遇；城市排澇標準達到20年一遇。

2.3 洪水特性

無錫地區地勢低洼，北受長江高潮威脅，南受太湖洪水侵襲，西受上游客水壓境，極易發生洪澇災害。由于流域各地防洪能力普遍提高，加上近期氣候條件的變化，洪水出現更為頻繁，4.00m以上水位幾乎每1～2年就出現一次。近二十多年來洪澇災害發生更為頻繁。1990年至今，大運河無錫水位超過4.00m以上的次數，由過去每3年一次發展到現在的1～2年一次，洪水重現期有明顯縮短的趨勢。造成無錫市洪澇災害的主要降雨類型有梅雨型洪澇（如1931年、1954年、1991年、1999年）、臺風暴雨型洪澇（如1962年）、對流雨型洪災（如1977年、1992年）等。

3 防汛特征水位分析

3.1 控制斷面警戒水位的分析

3.1.1 測站基本情況

無錫水位站于1923年1月設立，1953年1月1日由江蘇省水文總站設立為水位站。無錫水位站監測斷面原位于無錫市南門大窯路176號古運河旁，東經120°19′10″，北緯31°33′07″。2007年1月，無錫城市防洪運東大包圍基本建成并投入運行，同年，無錫水位站遷至京杭大運河與梁溪河交匯處，仙蠡橋南水利樞紐東側，東經120°17′24″，北緯31°33′26″。現為中央報汛站，觀測項目：水位、雨量。

無錫站復核調整前警戒水位為3.59m，歷史最高水位4.87m，多年平均水位3.12m，采用資料系列為1954～2010年。

3.1.2 年最高水位頻率分析

各站年最高水位頻率計算采用PⅢ型頻率曲線法，用期望公式計算經驗頻率，選用P-Ⅲ型曲線為理論分布線型，以矩法初估曲線參數，采用計算機目估適線法最終確定參數。皮爾遜Ⅲ型曲線計算方法：

式中：Hp—與年頻率對應的水位，m；

Cv—離差系數；

Cs—偏差系數；

Kp—與年頻率及年數有關的系數。

通過計算Hp年頻率對應的年最高水位，可在年最高水位頻率曲線上查得相應水位值。

根據無錫水位站1954～2010年歷年最高水位連續實測資料，該站年最高水位頻率計算成果見圖1和表2。

圖1 無錫站（1954～2010年）年最高水位頻率曲線圖

表2 大運河無錫站年最高水位頻率分析成果表

3.1.3 警戒水位確定

考慮近年來大運河水位大幅上升，成為高水河道，對無錫站不同水位系列（1984～2010年系列和2007～2010年系列）實測水位超不同等級水位超警情況進行分析，見表3。

表3 無錫站超不同等級水位超警情況表

對表3分析，原定警戒水位與年最高水位頻率成果比較，重現期為1.3年一遇，1954～2010年系列資料超警天數34.3天，2007～2010年系列資料超警天數141.3天，重現期較短，超警天數明顯偏多。考慮近年來大運河水位大幅上升，成為高水河道，按提高0.31m考慮，則警戒水位為3.90m，其重現期2年一遇，年均超警天數1954～2010年系列資料11.1天，2007～2010年系列資料27.5天。

3.2 控制斷面保證水位的分析

3.2.1 保證水位取值標準

保證水位是保證堤防及其附屬工程安全擋水的上限水位。當洪水位低于或到達這一水位時，防汛部門要保證堤防的安全，使工程在度汛方案及防洪調度上處于安全防御地位。堤防的高度、寬度、坡度及堤身、堤基質量已達到規劃設計標準的河段，其設計洪水位即為保證水位。堤防工程尚未達到規劃設計標準的河段，可按安全防御相應的洪水位確定；如堤防工程防洪能力能夠防御超規劃設計標準的歷史最高洪水位，保證水位可按歷史最高洪水位確定。

3.2.2 保證水位分析

無錫站位于京杭大運河，代表無錫城區、濱湖區、新區水位，該區域內主要河道有大運河市區段、梁溪河、曹王涇。根據相關《武澄錫虞區防洪規劃》，大運河無錫站50年一遇設計水位4.53m。目前，區域防洪能力基本達到50年一遇，其中大運河市區段堤防高程6.0～6.5m，梁溪河、曹王涇堤防高程5.2～5.5m。無錫站保證水位擬定4.53m。

4 結論

通過對大運河無錫水位站資料系統分析，該站超警戒水位天數明顯偏多，現警戒水位已不能真實地反映工程實際防洪能力和防汛形勢，難以起到防汛特征水位應有的警示作用，有必要適當提高。本文總結其特征和變化趨勢，結合水系概況、河道堤防及水情調度方案等資料，初步復核無錫站警戒水位為3.90m，該警戒水位比現警戒水位提高0.31m，重現期為2年一遇，基本符合《中華人民共和國國家標準警戒潮位核定辦法》規定。

根據《江蘇省太湖流域河湖防汛特征水位核定技術指導意見》中保證水位核定要求：“堤防的高度、寬度、坡度及堤身、堤基質量已達到規劃設計標準的河段，其設計洪水位即為保證水位。”根據相關《武澄錫虞區防洪規劃》，大運河無錫站50年一遇設計水位4.53m。目前，區域防洪能力基本達到50年一遇，無錫站保證水位擬定4.53m。

由于河道警戒、保證水位的確定非常復雜，同時隨著自然條件的改變和社會經濟的發展，水情工情的變化，水位值還會發生變化，有關研究還有待于今后進一步完善■