平原河網(wǎng)圩區(qū)超標(biāo)準(zhǔn)洪水防御對(duì)策研究
——以昆山市為例

滕兆明，王永紅，班玉龍 ，張 儀，毛 暉

(1.昆山市淀山湖水域綜合管理中心，江蘇 昆山 215300； 2.昆山市水務(wù)局，江蘇 昆山 215300)

0 引 言

隨著城市化進(jìn)程的加速，強(qiáng)降雨事件增多，流域性超標(biāo)準(zhǔn)洪水發(fā)生概率不斷增加。2020年，水利部要求所有大江大河和重要支流、有防洪任務(wù)的縣級(jí)以上城市都要編制超標(biāo)準(zhǔn)洪水的防御預(yù)案，預(yù)案應(yīng)理清超標(biāo)準(zhǔn)洪水及洪水演變特征[1]，以避免在面對(duì)特大暴雨事件中應(yīng)急響應(yīng)不及時(shí)、管理指揮體制不完善等問(wèn)題[2]。目前，超標(biāo)準(zhǔn)洪水風(fēng)險(xiǎn)管理因素(水文、工程結(jié)構(gòu)、水力等)復(fù)雜[3]，超標(biāo)準(zhǔn)洪水防御預(yù)案的針對(duì)性與可操作性不強(qiáng)[4]，應(yīng)從“控制洪水”向“洪水管理”方向轉(zhuǎn)變[5]。因此，本文以2021年受臺(tái)風(fēng)“煙花”影響的昆山市為例，分析平原河網(wǎng)圩區(qū)應(yīng)對(duì)超標(biāo)準(zhǔn)洪水存在的不足，提出相應(yīng)防御對(duì)策。

1 洪水概況

昆山市位于太湖下游，南瀕淀山湖，北背陽(yáng)澄湖，婁江、吳淞江橫貫中部。全市分為三大片區(qū)，即婁江以北的昆北低洼地區(qū)，婁江與吳淞江之間的昆中半高田地區(qū)，吳淞江以南的昆南半高田和湖蕩高田地區(qū)，屬太湖流域陽(yáng)澄淀泖水系。昆山市區(qū)域內(nèi)地勢(shì)低平，河道眾多，湖蕩密布，水位易漲難消。在歷史上因受大氣環(huán)流、地理位置和地形等因素的影響，昆山市洪澇災(zāi)害頻發(fā)。昆山市區(qū)域洪澇災(zāi)害的類(lèi)型分為梅雨型洪澇災(zāi)害、臺(tái)風(fēng)暴雨型洪澇災(zāi)害和短歷時(shí)強(qiáng)暴雨型洪澇災(zāi)害。

1.1 洪水來(lái)源

(1) 外來(lái)洪水。昆山市所處陽(yáng)澄淀泖區(qū)的外來(lái)洪水主要來(lái)自外圍太湖泄洪通道望虞河、吳淞江及太浦河等。

(2) 內(nèi)河洪水。內(nèi)河洪水指的是因雨量較大，區(qū)域圩內(nèi)水位超過(guò)圩堤的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致漫堤或圩堤潰決引起的洪水。

(3) 區(qū)間暴雨引起的內(nèi)澇。當(dāng)區(qū)域內(nèi)發(fā)生強(qiáng)暴雨時(shí)，可能造成圩內(nèi)圩外河道水位相差較大，為保證圩區(qū)安全，可能會(huì)停止排澇設(shè)施運(yùn)行，導(dǎo)致圩區(qū)發(fā)生內(nèi)澇。

1.2 洪澇災(zāi)害特點(diǎn)

(1) 洪澇災(zāi)害頻繁。根據(jù)歷史資料統(tǒng)計(jì)，昆山市平均 4～5 a發(fā)生1次洪澇災(zāi)害，歷史上數(shù)次發(fā)生流域性超標(biāo)準(zhǔn)洪水。近幾年易受臺(tái)風(fēng)影響，風(fēng)暴潮災(zāi)害頻繁。

(2) 洪澇災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失巨大。昆山市所屬長(zhǎng)三角地區(qū)是中國(guó)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，人口密度大，經(jīng)濟(jì)體量大。引發(fā)的洪澇災(zāi)害范圍廣、歷時(shí)長(zhǎng)、受災(zāi)經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。

(3) 防洪壓力大。城市建設(shè)對(duì)產(chǎn)匯流特性產(chǎn)生較大影響，對(duì)于大規(guī)模區(qū)域的圩區(qū)建設(shè)，造成地區(qū)排澇量進(jìn)一步加大，導(dǎo)致圩外河道水位上漲加快，高水位持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)，加重了區(qū)域防洪排澇壓力。

1.3 超標(biāo)準(zhǔn)洪水

昆山市中心城區(qū)按100 a一遇、非中心城區(qū)按50 a一遇的設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)，昆山市各級(jí)河道近期規(guī)劃水平年 50 a一遇最高水位為 3.93 m(吳淞佘山基面，下同)，100 a一遇最高水位為 4.08 m。圩區(qū)排澇標(biāo)準(zhǔn)按20 a一遇最大24 h降雨確保每時(shí)段圩內(nèi)水位不超過(guò)最高控制水位[6]。一般來(lái)講，由強(qiáng)降雨所致、超出流域現(xiàn)狀防洪工程體系設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)的流域性洪水，統(tǒng)稱(chēng)之為“流域超標(biāo)準(zhǔn)洪水”。昆山市超標(biāo)準(zhǔn)洪水是指超過(guò)防洪工程體系現(xiàn)狀防御能力的洪水和超過(guò)規(guī)劃防洪標(biāo)準(zhǔn)的超標(biāo)準(zhǔn)洪水[7]。

1.4 2021年臺(tái)風(fēng)“煙花”引發(fā)的超標(biāo)準(zhǔn)洪水

受臺(tái)風(fēng)“煙花”、上游客水、天文大潮三重影響疊加，2021年7月25～27日，昆山市連續(xù)3 d大雨到暴雨，局部大暴雨，全市平均過(guò)程總雨量274.4 mm。2021年7月28日，昆山境內(nèi)國(guó)家水位監(jiān)測(cè)站顯示，位于中心城區(qū)的婁江昆山站水位3.91 m，位于非中心城區(qū)的吳淞江張浦周巷站水位4.04 m、錦溪陳墓蕩站水位4.06 m，中心城區(qū)形成超過(guò)防洪工程體系現(xiàn)狀防御能力的洪水，非中心城區(qū)形成超過(guò)50 a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)的洪水。臺(tái)風(fēng)“煙花”帶來(lái)的暴雨造成積水點(diǎn)179處，全市處置各類(lèi)險(xiǎn)情425處，較大險(xiǎn)情5處。

2 防洪體系

2.1 水 系

昆山市水系以吳淞江為界，北部為陽(yáng)澄水系，南部為淀泖水系。南部淀泖區(qū)泄洪通道主要為攔路港和淀浦河，北部陽(yáng)澄水系泄洪通道有七浦塘、楊林塘和瀏河。發(fā)生洪水時(shí)，由于南部泄洪通道少，致使水位不斷抬高，水流方向由平時(shí)的自北向南改為自南向北，加重昆山市花橋、巴城等中北部區(qū)域行洪壓力。中部泄洪通道為流域性河道吳淞江，受上海方面設(shè)閘控制。昆山市所處水系、骨干河道水系及水文測(cè)站示意見(jiàn)圖1～2。

圖1 昆山市水系示意Fig.1 River system of Kunshan City

2.2 圩區(qū)防洪排澇工程

昆山市防洪格局基本呈“上游壓、下游頂、中間囤”的不利情勢(shì)。昆山市防洪排澇以圩區(qū)防御為主。昆北地區(qū)以建設(shè)低洼聯(lián)圩為主，依托該區(qū)域連通長(zhǎng)江排水。昆中、昆南半高田地區(qū)以建設(shè)半高田聯(lián)圩為主，主要向吳淞江、淀山湖排水。堤防、三閘、排澇站是圩區(qū)防洪排澇工程的主體。目前昆山市共建有圩區(qū)95個(gè)，防洪堤防1 145 km，泵站524座，三閘(節(jié)制閘、防洪閘、套閘)657座。

3 超標(biāo)準(zhǔn)洪水防御存在的問(wèn)題

(1) 部分半高田不設(shè)圩，洪水外排能力不足。昆山市圩區(qū)仍存在一些險(xiǎn)工險(xiǎn)段堤防、病險(xiǎn)閘站及影響水系暢通的圍堰壩基。此外，受潮汐影響大，洪水外排受下游頂托嚴(yán)重。北部洪水受長(zhǎng)江高潮位影響，自主北排長(zhǎng)江能力不足，進(jìn)而造成腹部區(qū)域洪水無(wú)法快速外排。20世紀(jì)80年代，為應(yīng)對(duì)下游頂托的防洪壓力，昆南淀泖區(qū)啟動(dòng)茜西、茜東大包圩建設(shè)工程，大包圩北部區(qū)域以吳淞江以南、淀山湖以北、大直港以東、石浦江以西的范圍進(jìn)行設(shè)圩，設(shè)圩總面積約2.50萬(wàn)hm2(37.45萬(wàn)畝)，覆蓋吳淞江以南2/3地區(qū)。大包圩中部區(qū)域，部分半高田地區(qū)不設(shè)防洪標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)不到50 a一遇防洪要求。2021年臺(tái)風(fēng)“煙花”期間，由于昆山市南部排澇出水受阻，南部不設(shè)圩的部分半高田區(qū)域受淹，高水位導(dǎo)致部分不達(dá)標(biāo)堤防浸堤。

圖2 昆山市骨干河道水系及水文測(cè)站分布Fig.2 Map of main river system and hydrologic stations in Kunshan City

(2) 下墊面急劇變化，排水管網(wǎng)不夠完善。由于昆山市城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，耕地逐步減少，建設(shè)用地大幅增加，下墊面變化導(dǎo)致匯流時(shí)間大幅縮短。排澇動(dòng)力擴(kuò)容導(dǎo)致外河防洪壓力增加，大部分農(nóng)業(yè)圩區(qū)、混合圩區(qū)轉(zhuǎn)成城鎮(zhèn)圩區(qū)，規(guī)模小的圩區(qū)不斷聯(lián)圩并圩，排澇模數(shù)不斷提升，排澇動(dòng)力也隨之增加。由于中心城區(qū)部分區(qū)域?yàn)槔铣菂^(qū)，城市管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低、排水管網(wǎng)主次不明，加上年久失修、地面沉降、泥漿淤塞，導(dǎo)致地下管網(wǎng)排水不暢，嚴(yán)重影響城市排水防澇。臺(tái)風(fēng)“煙花”期間，昆山市外河水倒灌、道路及居民點(diǎn)積水等問(wèn)題較突出。

(3) 極端氣候頻發(fā)引發(fā)雨水情變化，工程調(diào)度缺乏足夠的水文數(shù)據(jù)。近年來(lái)氣候變化引起臺(tái)風(fēng)、風(fēng)暴潮及強(qiáng)降雨等相互疊加，導(dǎo)致河湖水位抬升，特征水位不斷變化，超標(biāo)準(zhǔn)洪水發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加。因昆山市缺乏獨(dú)立水文數(shù)據(jù)，上游來(lái)水流速、流量、流向監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不足，導(dǎo)致無(wú)法及時(shí)掌握不同區(qū)域交界水利工程運(yùn)行情況，防汛決策受到影響。圩區(qū)水利工程調(diào)度往往需根據(jù)河道水位情況進(jìn)行，防汛指揮決策系統(tǒng)中對(duì)工程運(yùn)行工況數(shù)據(jù)采集不夠，影響科學(xué)防汛決策。

(4) 應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制不夠完善。非汛期針對(duì)超標(biāo)準(zhǔn)洪水的應(yīng)急演練不足，流域跨界水工程聯(lián)合調(diào)度難度大。面對(duì)臺(tái)風(fēng)“煙花”帶來(lái)的嚴(yán)峻汛情，需要多級(jí)防汛抗旱指揮部溝通協(xié)調(diào)，才可對(duì)交界水利工程進(jìn)行調(diào)度，及時(shí)下泄上游洪水。

(5) 流域洪水風(fēng)險(xiǎn)圖不夠細(xì)化。編制昆山市陽(yáng)澄淀泖區(qū)(蘇)防洪保護(hù)區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖時(shí)，針對(duì)流域范圍、昆山區(qū)域洪水蓄滯范圍及可淹沒(méi)范圍等不夠明確；缺乏對(duì)經(jīng)濟(jì)影響的分析；針對(duì)局部區(qū)域可能受淹、人員轉(zhuǎn)移等，缺乏科學(xué)對(duì)策；針對(duì)超標(biāo)準(zhǔn)洪水，跨區(qū)域交界水工程調(diào)度對(duì)區(qū)域可能潛在風(fēng)險(xiǎn)分析偏少[8]。

4 昆山市超標(biāo)準(zhǔn)洪水防御對(duì)策

4.1 總體原則

因設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)保護(hù)對(duì)象的重要性存在差異，應(yīng)對(duì)超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)要充分利用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的防洪工程或淹沒(méi)小部分范圍，以發(fā)揮工程效益，昆山市超標(biāo)準(zhǔn)洪水應(yīng)對(duì)需遵循如下原則。

(1) 利用現(xiàn)代科技手段，加強(qiáng)洪水預(yù)報(bào)，及早采取應(yīng)對(duì)措施。

(2) 充分利用已建工程(如堤防超高)的防洪潛力，最大限度地調(diào)動(dòng)抗御洪水的能力，發(fā)揮工程的擋洪作用。

(3) 在區(qū)域內(nèi)難以全面確保防洪安全時(shí)，應(yīng)采取有舍有保的原則，即損失小部分，確保大部分和重點(diǎn)地區(qū)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)的絕對(duì)安全。

4.2 主要對(duì)策及措施

(1) 通過(guò)圩區(qū)防洪堤防安全超高抵御外來(lái)洪水。圩區(qū)防洪堤防是應(yīng)對(duì)超標(biāo)準(zhǔn)洪水的重要工程措施之一，是利用堤防的安全超高進(jìn)行擋洪、行洪。昆山在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下防洪保護(hù)對(duì)象主要為中心城區(qū)和涉及鎮(zhèn)區(qū)、農(nóng)村在內(nèi)的平原圩區(qū)。部分外河堤防不達(dá)標(biāo)，規(guī)劃工程實(shí)施后，市域堤頂高程的縱向標(biāo)高將達(dá)到 4.50～5.00 m。在規(guī)劃工況下，對(duì)區(qū)域1999年類(lèi)型不同標(biāo)準(zhǔn)洪水(水位3.91 m)的模擬分析發(fā)現(xiàn)：100 a一遇和 200 a一遇的市域最高洪水位為4.10 m和4.21 m，利用堤防安全超高加大河道排泄，并通過(guò)加高加固圩堤、增加臨時(shí)排澇設(shè)施等，可抵御250 a一遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水。全市泄洪通道示意見(jiàn)圖3。 建議昆南地區(qū)茜東、茜西大包圩骨干外排水系實(shí)行二級(jí)控制。應(yīng)充分利用茜西、茜東大包圩二級(jí)外河空間，建議外排洪水主要布置在道褐浦沿線，減少千燈浦、大石浦流量。一級(jí)圩區(qū)防洪控制最高水位4.00 m，起排水位3.60 m。二級(jí)外河堤防按不低于4.50 m建設(shè)，科學(xué)提升大包圩抵御超標(biāo)準(zhǔn)洪水能力。

圖3 昆山市泄洪通道示意Fig.3 Flood channels in Kunshan City

(2) 構(gòu)建“圍+排+蓄”的圩區(qū)防洪格局，削減內(nèi)河洪水。應(yīng)形成源頭削弱、過(guò)程控制、末端調(diào)蓄雨水的全過(guò)程管理，提高排水管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建“圍+排+蓄”圩區(qū)防洪格局。昆山市新建、改建項(xiàng)目應(yīng)按3～5 a設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施雨水管網(wǎng)建設(shè)。實(shí)施圩區(qū)河道與周邊濕地聯(lián)合調(diào)度，提高雨洪調(diào)蓄能力，利用河湖水系作為圩區(qū)的雨洪調(diào)蓄空間，系統(tǒng)提升圩區(qū)整體防洪安全。通過(guò)實(shí)現(xiàn)圩內(nèi)河道水位科學(xué)預(yù)降、河道與公共海綿空間的科學(xué)調(diào)度，基于不同水面率和調(diào)蓄能力實(shí)現(xiàn)雨期城鎮(zhèn)圩區(qū)與農(nóng)業(yè)圩區(qū)之間的聯(lián)動(dòng)調(diào)度，圩區(qū)排澇實(shí)現(xiàn)小雨不外排、大雨少外排的目標(biāo)，助力緩解圩內(nèi)防洪壓力。

(3) 加快水文中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高超標(biāo)準(zhǔn)洪水測(cè)報(bào)水平。昆山市境內(nèi)水文測(cè)點(diǎn)數(shù)量少，布點(diǎn)不完善，無(wú)法全面翔實(shí)掌握骨干河道流量、流速、流向等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。需要完善境內(nèi)水文監(jiān)測(cè)體系，升級(jí)全市防汛決策指揮信息化系統(tǒng)，提高防汛通信和防洪調(diào)度的現(xiàn)代化、自動(dòng)化程度[9]，同時(shí)加強(qiáng)超標(biāo)準(zhǔn)洪水雨情、水情預(yù)警建設(shè)。昆山市水文中心建設(shè)主要包括加密布置骨干河道流量測(cè)站、水位站，新建水文氣象站，實(shí)現(xiàn)降雨量、水位及水量等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析，并根據(jù)需求發(fā)布預(yù)警、水情簡(jiǎn)報(bào)。

(4) 制定超標(biāo)準(zhǔn)洪水應(yīng)急預(yù)案，加強(qiáng)圩區(qū)工程調(diào)度。研究制定超標(biāo)準(zhǔn)洪水應(yīng)急預(yù)案，預(yù)案要做到超標(biāo)準(zhǔn)洪水與標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)洪水防御無(wú)縫銜接。當(dāng)發(fā)生標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)洪水時(shí)，確保防洪保護(hù)區(qū)防洪安全。發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，保障重點(diǎn)地區(qū)、重要城市和重要設(shè)施防洪安全，最大程度減輕洪災(zāi)損失[10]。建議當(dāng)昆山市洪水位達(dá)到 4.00 m 并有繼續(xù)上漲趨勢(shì)危及聯(lián)圩安全時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)防御責(zé)任體系，進(jìn)一步加強(qiáng)圩區(qū)工程調(diào)度：① 加強(qiáng)與流域防洪工程協(xié)調(diào)調(diào)度。要以長(zhǎng)三角一體化為契機(jī)，積極參與推動(dòng)建立太湖流域防汛一體化工作機(jī)制。在瀏河、楊林塘、七浦塘等通江河道全力泄洪的基礎(chǔ)上，根據(jù)區(qū)域暴雨預(yù)報(bào)情況，報(bào)請(qǐng)上級(jí)防汛指揮機(jī)構(gòu)，請(qǐng)求協(xié)調(diào)對(duì)陽(yáng)澄淀泖區(qū)域洪水實(shí)行聯(lián)合應(yīng)急調(diào)度，根據(jù)太湖蓄水能力減少太浦河的下泄水量，并適當(dāng)打開(kāi)區(qū)域交界的瀏河南岸口門(mén)和吳淞江下游蘊(yùn)藻浜蘊(yùn)西閘等，進(jìn)一步加大區(qū)域排水出路。 ② 圩區(qū)停止抽排澇水。區(qū)域內(nèi)圩區(qū)的排澇泵站一律停止抽排，以減緩?fù)夂铀簧蠞q趨勢(shì)，同時(shí)起到分散滯蓄洪水的作用。

(5) 建立嚴(yán)格的洪水風(fēng)險(xiǎn)管理制度，加強(qiáng)洪水風(fēng)險(xiǎn)管理。細(xì)化區(qū)域洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制，有選擇地實(shí)行圩區(qū)應(yīng)急滯洪。按超標(biāo)準(zhǔn)洪水的量級(jí)情況確定滯洪范圍，組織群眾撤離，妥善安置撤退群眾生活。加強(qiáng)涉水制度建設(shè)，規(guī)范人為活動(dòng)，為洪水提供蓄滯場(chǎng)所，科學(xué)規(guī)避洪水風(fēng)險(xiǎn)[11]。同時(shí)注重風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移，探索制定洪水保險(xiǎn)機(jī)制，盡快推行洪水保險(xiǎn)，降低洪水造成的財(cái)產(chǎn)損失風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié) 論

本文以江蘇省昆山市為例，分析了平原河網(wǎng)圩區(qū)超標(biāo)準(zhǔn)洪水防御中存在的問(wèn)題,提出了以下超標(biāo)準(zhǔn)洪水防御對(duì)策：① 通過(guò)運(yùn)用圩區(qū)防洪堤防安全超高，對(duì)大包圩外河水系進(jìn)行二級(jí)管控來(lái)抵御外來(lái)洪水；② 構(gòu)建“圍+排+蓄”的圩區(qū)防洪格局，削減內(nèi)河洪水；③ 加快水文中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高超標(biāo)準(zhǔn)洪水測(cè)報(bào)水平；④ 細(xì)化超標(biāo)準(zhǔn)洪水應(yīng)急預(yù)案，加強(qiáng)圩區(qū)工程科學(xué)調(diào)度；⑤ 建立嚴(yán)格洪水風(fēng)險(xiǎn)管理制度，切實(shí)降低超標(biāo)準(zhǔn)洪水帶來(lái)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。