受水利工程控制下的錫澄地區(qū)水文情勢(shì)分析

陳寅達(dá) 戈禮賓

（江蘇省水文水資源勘測(cè)局無錫分局，江蘇無錫 214031）

1 概述

無錫市錫澄地區(qū)含無錫市區(qū)及江陰市，地處望虞河西側(cè)，北依長(zhǎng)江，南瀕太湖，西部與常州為界，是江蘇省水資源四級(jí)分區(qū)武澄錫虞區(qū)的一部分，面積2169.70 km2。區(qū)域內(nèi)大小河流密布，支流眾多，互相串聯(lián)，互為支流，水量交換頻繁，總體可分為入江河道、入湖河道、內(nèi)部調(diào)節(jié)河道三大類。京杭大運(yùn)河自西北向東南斜貫本區(qū)，并聯(lián)接上述諸多河道，形成縱橫交錯(cuò)、四通八達(dá)的江南水網(wǎng)。

20世紀(jì)90年代以來，區(qū)域內(nèi)先后建設(shè)了犢山水利樞紐、直湖港水利樞紐、沿湖閘站工程、城市防洪大包圍工程、梅梁湖泵站、大渲河泵站、白屈港水利樞紐等大批水利工程。這些水利工程先后在1993年大水，1995年洪澇，1999年太湖大水，2003年汛期，2007 年“7·4”暴雨、“7·8”暴雨，2008年梅雨，2009年莫拉克臺(tái)風(fēng)中發(fā)揮了較大的工程效益。特別是2007年以來，梅梁湖泵站、大渲河泵站結(jié)合望虞河水利樞紐實(shí)施引江濟(jì)太、調(diào)水引流，在抑制太湖藍(lán)藻暴發(fā)，加強(qiáng)水生態(tài)保護(hù)，確保梅梁湖飲用水安全中發(fā)揮了越來越重要的作用。這些水利工程的調(diào)度運(yùn)用，使本區(qū)域水文情勢(shì)發(fā)生了根本上的變化。研究、分析本區(qū)域水文情勢(shì)新的變化規(guī)律，為區(qū)域、流域防洪和水資源調(diào)度提供技術(shù)支撐，是水文部門為無錫市實(shí)現(xiàn)水利現(xiàn)代化服務(wù)面臨的一個(gè)新的課題。

2 工程規(guī)模

（1）長(zhǎng)江防洪工程。經(jīng)過多年的河道整治，并港建閘，目前沿江有桃花港、利港、新溝河、錫澄運(yùn)河、白屈港等12條通江河道。個(gè)別河道在入江前又分岔入江，12條河道共有15個(gè)入江口門，建有12座節(jié)制閘、2個(gè)抽水站、3個(gè)船閘共17座不同類型水工建筑物。一般水情條件下各閘站之間引、排水不統(tǒng)一控制運(yùn)行，只有在洪水期間服從統(tǒng)一調(diào)渡排水。

（2）太湖防洪工程。自1988年起，沿湖陸續(xù)建有犢山水利樞紐、直湖港水利樞紐、梅梁湖泵站、大渲河泵站等重要水利工程，貢湖灣入湖口門均建閘封閉。為保護(hù)梅梁湖飲用水源，除非常情況下，沿湖閘站均不得開閘向太湖排水。

（3）望虞河西岸工程。望虞河西岸沿線支流、浜口眾多，約有58個(gè)口門入望虞河。其中，有33個(gè)口門建有水工建筑物控制，25個(gè)口門呈自流狀態(tài)。

望虞河西控制線（澄錫虞高片、武澄錫低片分界線）又名白屈港控制線，是望虞河工程的配套項(xiàng)目。該控制線無需筑堤，只需在通往望虞河的主要河道上建閘控制?？刂凭€自北向南建有蘆墩浜節(jié)制閘、應(yīng)天河船閘、青祝河船閘、文林船閘、雙涇河節(jié)制閘、九里河船閘、許壩節(jié)制閘、伯瀆港船閘、永安橋套閘等。工程有效地保證了望虞河順利排泄太湖洪水，防止洪水倒灌，保障了錫澄地區(qū)低洼地段的防洪安全。

（4）無錫城市防洪大包圍工程。城市防洪工程以京杭大運(yùn)河為界，分為運(yùn)東、運(yùn)西兩部分。運(yùn)東片實(shí)行“大包圍”防洪，主要包括仙蠡橋、江尖、利民橋、北興塘、九里河、伯瀆港、嚴(yán)埭港、寺頭港等八大水利樞紐，設(shè)計(jì)城市防洪總排澇流量415m3/s。建成后控制圈中心城區(qū)136 km2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。同時(shí)，通過城市防洪工程的合理調(diào)度，可引太湖水或長(zhǎng)江水進(jìn)入城區(qū)，有效改善城區(qū)河道水環(huán)境。

3 影響分析

3.1 特征水位分析

（1）年最高水位。影響區(qū)域內(nèi)各河道年最高水位的主要因素為降水量及降水強(qiáng)度，水利工程引排水能力對(duì)其也有重要的影響。經(jīng)分析，區(qū)域內(nèi)年最高水位自20世紀(jì)80年代以來總體呈上升趨勢(shì)，如圖1所示。

（2）年最低水位。區(qū)域內(nèi)各河道最低水位均出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代以前。20世紀(jì)80年代后，由于區(qū)域內(nèi)水利工程逐步發(fā)揮作用，當(dāng)內(nèi)河水位過低或旱情嚴(yán)重時(shí)，可啟動(dòng)沿江、沿湖各閘站引水調(diào)濟(jì)，使內(nèi)河水位保持在適宜水位而不致過低。區(qū)域內(nèi)各河道年最低水位自20世紀(jì)80年代后呈上升趨勢(shì)，如圖2所示。

圖1 錫澄地區(qū)代表站逐年最高水位過程線

圖2 錫澄地區(qū)代表站逐年最低水位過程線

3.2 水位受工程控制影響分析

（1）沿江工程控制運(yùn)用。沿江一線口門調(diào)度運(yùn)用會(huì)使區(qū)域水位抬高或降低。以錫澄運(yùn)河定波閘為例，經(jīng)統(tǒng)計(jì)、分析，正常情況下，未受降雨影響時(shí)，定波閘單次引水量小于100萬m3時(shí)，錫澄運(yùn)河上游青旸站水位平均上升0.05m；單次排水量小于100萬m3時(shí)，青旸站水位平均下降0.07m。當(dāng)單次引水量超過100萬m3時(shí)，青旸站水位平均上升0.07m；單次排水量超過100萬m3時(shí)，青旸站水位平均下降0.09m。排水影響上游水位下降的幅度比引水使上游水位上升的幅度大。定波閘引水影響到青旸站水位變化的時(shí)間約為1 h，排水影響到青旸站水位變化的時(shí)間則較短，約30 min左右。

當(dāng)白屈港樞紐等工程加大排水力度時(shí)，可改變錫澄地區(qū)東北部河網(wǎng)水流流向，甚至造成張家港鳳凰斷面流向向西；加大引水力度時(shí)，則抬高了望虞河以西河網(wǎng)水位，增加了通過張家港、錫北運(yùn)河?xùn)|排望虞河的水量。

近年來，與錫澄地區(qū)緊臨的蘇州市張家港閘、十一圩港閘引江水量呈增加態(tài)勢(shì)，通過東清河進(jìn)入錫北運(yùn)河的水量相應(yīng)增加，致使錫北運(yùn)河錫北鎮(zhèn)段、東港鎮(zhèn)段水位總體比往年明顯上升，并在錫北運(yùn)河和東清河交界的石村、陳墅附近形成區(qū)域高水位。引水期間，錫北運(yùn)河石村以東，流向向東，錫北運(yùn)河石村以西，流向向西。附近陳墅塘陳墅站2007～2010年年平均水位在降水條件類似的情況下比2000～2006年上升0.27m。

（2）城市防洪工程控制運(yùn)用。無錫市城市防洪工程建成后，為改善區(qū)域水環(huán)境及減輕汛期主城區(qū)防汛壓力，江尖水利樞紐與利民橋水利樞紐泵站將包圍圈內(nèi)水量向大運(yùn)河抽排。2007～2010年江尖水利樞紐泵站、利民橋水利樞紐泵站向大運(yùn)河平均抽排水量2.82億m3。2007年5月太湖藍(lán)藻引發(fā)無錫市供水危機(jī)以后，為保護(hù)梅梁湖飲用水源地安全，實(shí)施了梅梁湖、大渲河泵站調(diào)水工程。2007～2010年梅梁湖泵站平均年調(diào)水7.10億m3，2009～2010年大渲河泵站平均年調(diào)水2.74億m3。

這些水量都直接或間接進(jìn)入大運(yùn)河，使大運(yùn)河無錫段在2007年以后一直保持高水位行水。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大運(yùn)河無錫站2007～2010年多年平均水位比2000～2006年增加0.24m；日平均水位超警戒（警戒水位3.59m，吳淞基面）平均達(dá)4個(gè)半月；無錫上游大運(yùn)河洛社站2007～2010年日平均流量出現(xiàn)逆流的天數(shù)平均為2個(gè)月左右，逆流甚至上溯到常州境內(nèi)橫林大橋斷面；洛社站2007～2010年平均徑流量比2000～2006年少近3億m3。

（3）引江濟(jì)太、調(diào)水引流。以清釋污，改善太湖水動(dòng)力條件，加速太湖水體流動(dòng)，是改善太湖水環(huán)境越來越重要的手段之一。自2002年開始，特別是2007年以來，通過望虞河常熟水利樞紐引長(zhǎng)江水入望虞河，利用望亭立交向太湖注入水量。引江濟(jì)太期間，為使水量滿足入湖需求，實(shí)施沿望虞河?xùn)|岸閘門控制，由此抬高了望虞河及其西岸支流水位，加大了澄錫地區(qū)高片排水阻力。受此頂托，望虞河西岸沿線支流河道產(chǎn)生了逆流或滯流。2007年以前，這部分逆流水量通過伯瀆港、九里河、錫北運(yùn)河等河道倒流到錫澄地區(qū)河網(wǎng)，與上游來水匯合后進(jìn)入大運(yùn)河流向蘇州方向。錫澄北部地區(qū)河流匯入張家港后排入長(zhǎng)江，在張家港閘關(guān)閉的情況下，通過富貝河、青祝河、應(yīng)天河、東橫河向西流入錫澄運(yùn)河進(jìn)長(zhǎng)江，河流流向有了新的變化。引江濟(jì)太期間，望虞河甘露水位一般高于大運(yùn)河無錫水位0.15m左右。

2007年后，由于受無錫城市防洪工程控制的影響，引江濟(jì)太期間，九里河、伯瀆港、錫北運(yùn)河等河道倒流只能到達(dá)包圍圈外，不能直接進(jìn)入大運(yùn)河。同時(shí)，受梅梁湖泵站、大渲河泵站及江尖、利民橋水利樞紐泵站向大運(yùn)河調(diào)水的影響，大運(yùn)河無錫水位一般高于望虞河甘露水位0.10 m左右，有時(shí)也接近或低于0.05m。

3.3 區(qū)域內(nèi)進(jìn)出水量分析

（1）錫澄地區(qū)進(jìn)出水量分析。無錫市錫澄地區(qū)入境水量主要來自四個(gè)方向：一是以大運(yùn)河為主的常州西部方向來水，二是沿江各閘自長(zhǎng)江引水，三是沿太湖梅梁湖泵站、大渲河泵站等自太湖調(diào)水，四是因少數(shù)東西向河流沒有建閘在引江濟(jì)太期間受望虞河水位抬高影響而倒灌的少部分水量。出境水量主要有三個(gè)方向：一是東部邊界向望虞河排水，二是汛期通過沿江各閘向長(zhǎng)江排水，三是通過大運(yùn)河出區(qū)域水量。

自2003年以來，錫澄地區(qū)沿江一線平均年引水12億m3左右，排水4億m3左右；東部邊界出水平均在28億m3左右，西部方向來水平均在16億m3左右；沿湖在2007年以前基本無出湖水量，2007年以后出湖水量維持在8億m3左右，自2006年起基本無進(jìn)湖水量。詳見表1所示。

（2）引江濟(jì)太調(diào)水水量分析。自2002年來，望虞河常熟水利樞紐總引長(zhǎng)江水169億m3，通過望亭立交水利樞紐向太湖注水75億m3，通過錫澄地區(qū)東部河網(wǎng)逆流進(jìn)入無錫市水量約18億m3。在不考慮其它水量損失的情況下，剩余水量進(jìn)入蘇州市河網(wǎng)。入湖水量占44.4%，逆流進(jìn)入無錫市水量占10.6%，進(jìn)入蘇州市水量占45.0%。

以太湖多年平均水位3.11 m，容積 46.87億 m3為限，2002～2010年引江濟(jì)太可交換太湖的水量為4%～27%。詳見表2所示。

表1 無錫市錫澄地區(qū)進(jìn)出水量統(tǒng)計(jì)表 單位：108 m3

表2 望虞河引江濟(jì)太水量分配情況匯總表

4 結(jié)論

（1）為改善區(qū)域水環(huán)境需要，沿江口門近年來引水量總體維持在12億m3左右。由于引水量大，頂托上游來水，使得錫澄地區(qū)西部來水每年維持在16億m3左右，大量引水使東部出水每年在28億m3左右，出水量幾乎為來水量的2倍。沿湖自2006年起，基本無進(jìn)湖水量。2007年后，通過梅梁湖泵站、大渲河泵站每年從梅梁湖調(diào)水維持在8億m3左右。2007年后引江濟(jì)太、調(diào)水引流接近常態(tài)化，常熟樞紐每年引長(zhǎng)江水維持在20億m3左右，40%左右水量注入太湖。

（2）區(qū)域內(nèi)代表站年最高水位均出現(xiàn)在1991年7月2～3日內(nèi)大范圍普降暴雨之后，年最低水位均出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代以前。自20世紀(jì)80年代后，區(qū)域內(nèi)各河道年最高水位、最低水位總體呈上升趨勢(shì)。某種程度上一方面反映了區(qū)域防汛抗風(fēng)險(xiǎn)的能力得到提高，另一方面也反映了區(qū)域水利工程控制運(yùn)用對(duì)水位變化有著直接的影響。

（3）沿江口門一般情況下不同時(shí)引水，但遇大水時(shí)則服從統(tǒng)一調(diào)度排水。引水與排水都會(huì)對(duì)錫澄地區(qū)河網(wǎng)水位產(chǎn)生一定影響。不考慮降雨影響，單口門單次引水量小于100萬m3時(shí)，可使其內(nèi)河上游水位上升0.05m左右；單次排水量小于100萬m3時(shí)，可使其內(nèi)河上游水位下降0.07 m左右。隨著引排水量的增大，其內(nèi)河上游水位變化也隨之增大，但引水使內(nèi)河水位上漲的幅度明顯小于排水使內(nèi)河水位下降的幅度。

近年來，蘇州市境內(nèi)張家港閘、十一圩港閘引水量呈加大趨勢(shì)。錫澄地區(qū)高片地勢(shì)北高南低，由北向南傾斜，張家港閘、十一圩港閘引水期間，造成一定程度上的河網(wǎng)水位南壓，使錫北運(yùn)河錫北鎮(zhèn)、東港鎮(zhèn)段水位比往年明顯上升，并在錫北運(yùn)河和東清河交界的石村、陳墅附近形成區(qū)域高水位。引水期間，錫北運(yùn)河石村以東，流向向東；錫北運(yùn)河石村以西，流向向西。白屈港泵站等工程加大排水力度時(shí)，可改變錫澄地區(qū)東部河網(wǎng)水流流向，造成張家港鳳凰斷面流向向西；加大引水力度時(shí)，則會(huì)抬高望虞河以西河網(wǎng)水位。

（4）梅梁湖泵站、大渲河泵站調(diào)水及無錫市城市防洪工程的運(yùn)用，每年有近10億m3的水量進(jìn)入大運(yùn)河，使大運(yùn)河無錫段保持高水位行水。大運(yùn)河無錫站2007～2010年多年平均水位比2000～2006年增加0.24 m左右；2007年后每年日平均水位超警戒達(dá)4個(gè)半月左右；大運(yùn)河上游洛社站2007年后日平均流量出現(xiàn)逆流的天數(shù)在2個(gè)月左右，在汛期無疑是增加了大運(yùn)河的行洪壓力。

（5）引江濟(jì)太、調(diào)水引流，通過常熟水利樞紐利用長(zhǎng)江高潮自引、低潮泵引長(zhǎng)江水，實(shí)施望虞河?xùn)|岸工程控制，啟用望亭立交向太湖注入水量。2007年以前引江濟(jì)太期間，望虞河甘露水位一般高于大運(yùn)河無錫水位0.15m左右，造成部分水量逆流進(jìn)入錫澄地區(qū)河網(wǎng)。2007年后，由于受無錫城市防洪工程控制的影響，引江濟(jì)太期間，九里河、伯瀆港、錫北運(yùn)河等河道逆流只能到達(dá)包圍圈外，不能直接進(jìn)入大運(yùn)河。同時(shí)，受梅梁湖泵站、大渲河泵站及江尖、利民橋水利樞紐泵站向大運(yùn)河調(diào)水的影響，大運(yùn)河無錫水位一般高于望虞河甘露水位0.10m左右，有時(shí)也接近或低于0.05m。