無錫2017年秋季暴雨洪水分析

無錫市位于江蘇省南部、長江流域中下游地區(qū)，京杭大運(yùn)河穿主城而過，有明顯的夏秋季洪水過程。2017年9月23～25日，無錫市發(fā)生了一次暴雨洪水過程，京杭大運(yùn)河無錫（二）水位站出現(xiàn)超歷史水位、無錫城區(qū)大包圍各泵站排水分流、沿太湖小閘開閘放水。本文介紹了此次洪水發(fā)生和發(fā)展的過程，分析了此次洪水特征，并研究了洪水成因。

一、站網(wǎng)布設(shè)介紹

無錫城市面積1643.88 km2，其中城市建成區(qū)面積332 km2。無錫（二）水位站和無錫雨量站布設(shè)于無錫城區(qū)腹地，負(fù)責(zé)監(jiān)測無錫城區(qū)京杭大運(yùn)河水位和無錫城區(qū)雨量，洛社水文站在其上游14km處，負(fù)責(zé)監(jiān)測京杭大運(yùn)河無錫段流量。無錫地區(qū)水位和雨量從2008年開始，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，所有數(shù)據(jù)均自動(dòng)匯入無錫市水文局機(jī)房采集平臺，通過交換系統(tǒng)匯總上報(bào)。2017年9月23～25日城區(qū)普降暴雨大暴雨，大運(yùn)河水位隨之上漲，形成了一次完整的洪水過程。無錫（二）站、洛社水文站準(zhǔn)確地監(jiān)測到了此次降雨洪水過程。

二、雨情分析

受冷暖氣流的共同影響，從9月23～25日，無錫市普降暴雨。由于短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對流天氣，局部地區(qū)出現(xiàn)大暴雨。此間全市面平均雨量為174.0mm，其中無錫主城區(qū)代表站無錫（二）站降雨量為174.8mm，降雨時(shí)間從9月23日22：45開始，至9月25日21：55結(jié)束。本文主要以無錫雨量站為代表站分析城區(qū)降雨情況（見圖1）。

由于此次降雨受同一氣象因素影響，無錫雨量站代表性強(qiáng)，資料真實(shí)可靠，故采用該站實(shí)際降雨過程作為無錫城區(qū)代表雨型。由圖2可以看出，此次降雨主要集中在9月25日6：25至9月25日17：25，此時(shí)段內(nèi)降雨量為123.2mm，降雨過程為單峰雨，強(qiáng)降雨發(fā)生在9月25日7時(shí)、9時(shí)、12時(shí)和15時(shí)、16時(shí)，小時(shí)雨量均超過10mm。

圖1 無錫市“9.23～9.25”暴雨雨量等值線圖

考慮到城市建成區(qū)雨水管網(wǎng)排水和河道排水的特點(diǎn)，暴雨頻率分析摘選無錫雨量站日降雨過程資料，進(jìn)行頻率分析。通過頻率分析，此次降雨最大日降雨量基本屬于4年一遇，量值超過無錫市市政雨水管網(wǎng)一年一遇的標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 無錫雨量站降雨過程圖

圖3 無錫（二）水位雨量過程線圖

三、水情分析

受連續(xù)幾天降雨影響，京杭大運(yùn)河無錫段有較大程度漲水。無錫（二）站水位由9月23日22：45的3.69m 上漲至9月25日19：05的5.32m（吳淞基面，下同），突破了歷史最高值，無錫城市防洪大包圍啟動(dòng)應(yīng)急排水、沿湖小閘、梅梁湖、大渲河泵站、犢山閘開閘放水，至9月29日20：55 大運(yùn)河水位下落至3.69m，整個(gè)退水過程完成。洛社站9月25日實(shí)測最大流量為155m3/s，為年內(nèi)最大值，列歷史第4位。通過圖3可以看出京杭大運(yùn)河無錫段此次洪水特點(diǎn)：（1）雨洪對應(yīng)，隨著降雨過程的發(fā)生，無錫（二）站水位逐漸上升，尤其無錫地區(qū)9月25日6：25至9月25日17：25大量降雨后，無錫（二）站水位增長迅猛，達(dá)到最大值5.32m。（2）洪水起漲速度快，無錫（二）站水位從9月25日6：25大量降雨后，到9月25日19：05 到達(dá)頂峰5.32m，總用時(shí)13小時(shí)。無錫（二）站降雨量最大時(shí)刻出現(xiàn)在9月25日6：25至17：25，水位最大值出現(xiàn)在9月25日19：05，由此可見，無錫城區(qū)降雨洪水匯流時(shí)間短。

表1 洛社站9月23～29日日平均流量表

表2 無錫市2000年與2016年下墊面情況對比表

圖4 洛社站年最大實(shí)測流量頻率分析圖

四、洪量分析

本文采用洛社站流量進(jìn)行洪量分析。此次洪水來勢迅猛，洪量較大、期間有短期下游頂水現(xiàn)象等特點(diǎn)。此次洪水從2017年9月23日開始，至2017年9月29日結(jié)束，總洪量為7780萬m3，該站于9月25日實(shí)測到最大流量155m3/s，排名歷史第四位。洛社站23日、24日出現(xiàn)逆流，25日流量順逆不定，在25日當(dāng)天分別測得該站年最大瞬時(shí)流量155m3/s及年最小瞬時(shí)流量-47.6m3/s。26～29日，洛社站皆為順流。經(jīng)頻率計(jì)算，洛社站年最大實(shí)測流量重現(xiàn)期為20年一遇，具體見表1及圖4。

五、原因分析

此次降雨無錫（二）站雨量站24h 降雨量基本屬于4年一遇，而最大洪量重現(xiàn)期為20年一遇，無錫（二）站洪水水位超歷史，分析洪水原因，主要有以下幾方面：

1.自然降雨影響

此次降雨時(shí)間短、強(qiáng)度高、降雨時(shí)段較為集中。無錫城區(qū)9月25日6：25 開始集中大量降雨，至6月25日17：25 場次暴雨停止，歷時(shí)11h，場次降雨量為123.2mm，11 h 累計(jì)降雨量占24h 累計(jì)雨量的97.5%，大量自然降雨直接進(jìn)入或通過城市雨水管網(wǎng)和下墊面匯入河道，引起區(qū)域內(nèi)水位上漲。

2.城市下墊面變化

本文采用2000年和2016年下墊面統(tǒng)計(jì)資料，從2000年至2016年，隨著無錫城市人口增加51.59萬，無錫城市建成區(qū)面積增加230.5 km2，道路面積增加5589萬m2。雖然建成區(qū)的綠化率有所提高，但由于建成區(qū)面積增加2 倍以上，對于防洪排澇所起的蓄水能力并不如原生地貌。2000年至今，無錫城市下墊面情況發(fā)生了很大的變化，硬化面積大大增加，城市蓄水功能削弱，匯流時(shí)間減少，產(chǎn)流速度加快（見表2）。

3.水利工程影響

21世紀(jì)初無錫城區(qū)基本沒有現(xiàn)代化水利工程，2003年以來，為了防止無錫城區(qū)內(nèi)澇，提高城區(qū)排水能力，無錫開始建設(shè)城市防洪運(yùn)東大包圍圈，分別建設(shè)了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(dá)136km2。工程建成后，運(yùn)東片（京杭大運(yùn)河以東）控制圈中心城區(qū)136km2范圍內(nèi)防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到200年一遇；城市排澇標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到20年一遇。一旦大量降雨后，城市防洪運(yùn)東大包圍內(nèi)水位達(dá)到限值，各水利樞紐紛紛開始向外排水，受圩內(nèi)來水影響，京杭大運(yùn)河水位短時(shí)間快速抬升。

4.上游來水、下游雍水影響

京杭大運(yùn)河無錫的上游段為常州市，下游段為蘇州段。兩市分別在2014年和2010年建成城市水利工程。區(qū)域大量降雨后，上、下游兩市往往也同時(shí)啟動(dòng)調(diào)度方案，向京杭大運(yùn)河排水，上游來水洶涌，下游有雍水頂托，京杭大運(yùn)河無錫段的水量不易快速下泄，容易引起無錫（二）站水位較長時(shí)間保持高水位。

六、結(jié)論與建議

2017年秋季洪水，是京杭運(yùn)河無錫段有史以來發(fā)生的洪水位最高的秋季洪水，洪峰高、洪量大。最大峰值洪峰水位5.32m，超過無錫（二）站歷史最高值0.04m。洛社站最大洪峰流量為155m3/s，為20年一遇洪峰流量。京杭運(yùn)河無錫段流速快，水面比降大，為歷史罕見。

隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、城市下墊面條件變化和城市水利樞紐的建設(shè)，較大改變了京杭運(yùn)河無錫段原有的防洪情勢。因此，在做工程調(diào)度、防汛決策和水情預(yù)報(bào)等工作時(shí)，要充分考慮這些因素，以便全面提升無錫水資源綜合利用水平和京杭運(yùn)河無錫段整體防洪能力■