潘 杰，夏玉林，費(fèi)國松，胡尊樂，朱文杰，汪 姍

（江蘇省水文水資源勘測局常州分局，江蘇常州 213000）

1 概 述

在全球氣候變化和城市化快速發(fā)展的背景下，水利工程作為重要的防洪工程措施，對(duì)流域洪水發(fā)生的影響越來越大［1-2］。常州金壇區(qū)地處太湖流域西北、湖西區(qū)腹部，經(jīng)過多年的治理，全區(qū)已建成泵站、節(jié)制閘、樞紐等各類水利工程，并于2015年建成了城市防洪大包圍圈。但是，隨著太湖流域骨干工程——新孟河工程的建設(shè)和試運(yùn)行，區(qū)域原有的水文循環(huán)格局和洪水情勢將發(fā)生改變。

按照新孟河工程規(guī)劃設(shè)計(jì)，在遭遇100 年一遇設(shè)計(jì)洪水時(shí)，入江水量較原先有所提高［3］。新孟河工程在洪水期北排入江水量的增加勢必影響工程排水區(qū)域的洪水情勢，對(duì)區(qū)域的防洪除澇及水系格局也將產(chǎn)生影響，需要對(duì)新孟河所經(jīng)區(qū)域的影響開展細(xì)致分析。此外，金壇區(qū)正在進(jìn)行新一輪防洪除澇規(guī)劃、防汛抗旱預(yù)案的修編，新孟河工程可能產(chǎn)生的影響不可忽視。為此，本研究以臺(tái)風(fēng)“煙花”期間新孟河北排澇水入江為背景，基于新孟河工程運(yùn)行前后洪水資料，研究了新孟河工程對(duì)金壇區(qū)洪水情勢的影響，為區(qū)域防洪除澇規(guī)劃及防洪調(diào)度規(guī)則修編提供參考。

2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和代表站點(diǎn)

2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

水文數(shù)據(jù)采用金壇區(qū)2個(gè)水位站和新孟河沿線8 處流量站數(shù)據(jù)作為分析基礎(chǔ)，資料均源于江蘇省水文水資源勘測局常州分局，水位站資料系列為2015—2021年，流量站資料系列為2021年。水利工程調(diào)度資料來源于新孟河、沿江樞紐（諫壁樞紐、九曲河樞紐）臺(tái)風(fēng)“煙花”期間防汛調(diào)度數(shù)據(jù)。

2.2 代表站點(diǎn)

水位監(jiān)測點(diǎn)分別位于金壇區(qū)境內(nèi)上游、中部且資料系列較全的丹金溧漕河丹金閘（閘下游站）和王母觀站。丹金溧漕河丹金閘為區(qū)域水位代表站，王母觀站為區(qū)內(nèi)重要湖泊長蕩湖代表站。選擇新孟河沿線新孟河大前巷橋站、堯塘河河北橋站、堯塘河淡村橋站、湟里河三號(hào)橋站、湟里河二號(hào)橋站、北干河湖頭橋站、北干河?xùn)|安橋、中干河港步橋站為流量代表站。通過對(duì)臺(tái)風(fēng)“煙花”期間水位、流量資料的分析并與歷史洪水過程進(jìn)行比較，來研究新孟河工程開通后洪水情勢變化。

3 工程概況和研究背景

3.1 工程概況

金壇區(qū)地處太湖流域湖西區(qū)腹部，區(qū)內(nèi)河網(wǎng)密布，湖蕩眾多。現(xiàn)主要洪水走向一是通過丹金溧漕河北排入長江，二是經(jīng)長蕩湖、滆湖向東南入太湖。新孟河工程北起長江，自大夾江向南新開河道接老新孟河，沿老新孟河拓浚至京杭運(yùn)河，立交過京杭運(yùn)河后新開河道向南延伸至北干河，拓浚北干河連接長蕩湖、滆湖，拓浚太滆運(yùn)河和漕橋河入太湖，工程線路全長116.69 km。工程在入江口處建有界牌水利樞紐，在與京杭運(yùn)河交匯處建有奔牛水利樞紐、地涵立交，其中金壇境內(nèi)河道位于工程末梢，為平底開河，與堯塘河、湟里河、北干河相交，沿線無水利工程控制，于2016年建成。

3.2 研究背景

2021 年6 號(hào)臺(tái)風(fēng)“煙花”于2021 年7 月24 日開始影響江蘇，7 月26 日17 時(shí)左右進(jìn)入江蘇境內(nèi)，帶來長時(shí)間超強(qiáng)風(fēng)力和暴雨，疊加上游洪水及下游頂托影響，湖西區(qū)多地水位發(fā)生超警超保［4］。其中，金壇區(qū)7月24—28日累計(jì)降水量達(dá)218.4 mm，金壇區(qū)內(nèi)河道最大過程漲幅為0.99～2.83 m，最大小時(shí)漲幅0.06～0.25 m。7月21日沿江口門開啟排水，進(jìn)行水位預(yù)降。7 月24 日首次啟用新孟河工程，調(diào)度界牌、奔牛樞紐北排入江，并于29日開啟地涵立交。新孟河工程全線調(diào)度期間（7月24日至8 月4 日）累計(jì)排洪歷時(shí)12 d，外排洪水共計(jì)5 500萬m3。

4 研究結(jié)果與分析

4.1 對(duì)區(qū)域水位情勢影響

洪水期常規(guī)調(diào)度工況下，金壇區(qū)上游沿江樞紐諫壁、九曲河樞紐北排洪水入江，區(qū)內(nèi)水位變化受上游沿江樞紐排水、區(qū)內(nèi)降水匯流及下游溧陽頂托三重因素共同影響，其中沿江樞紐排水對(duì)區(qū)域水位影響更顯著。臺(tái)風(fēng)“煙花”期間，對(duì)沿江樞紐和新孟河工程進(jìn)行了調(diào)度：7月14—28日沿江樞紐開始北排，丹金溧漕河為區(qū)域北排唯一通道；7月29日地涵立交同步開啟北排，本區(qū)域增加新孟河洪水北排新通道。

4.1.1 對(duì)區(qū)域水位過程影響

受沿江樞紐排水影響，區(qū)域水位發(fā)生逆轉(zhuǎn)，呈南高北低態(tài)勢。丹金閘水位較王母觀平均低2 cm，其主要原因是丹金閘距沿江口門（諫壁樞紐、九曲河樞紐）較近，口門進(jìn)行預(yù)排水時(shí)其首先受到影響。隨著區(qū)間降水及上游來水增加，丹金閘、王母觀水位于29日分別上漲至最高水位6.40 m、5.75 m。新孟河工程調(diào)度尤其是地涵立交啟用后，丹金閘、王母觀水位上漲趨緩并開始轉(zhuǎn)向快速退水過程，由此可見新孟河工程對(duì)本區(qū)域排洪削峰效果明顯。

4.1.2 對(duì)區(qū)域洪水漲退水影響

選擇2015—2021 年4 場典型洪水過程為基礎(chǔ)，分析新孟河工程調(diào)度前后的水位變化情況（表1），其中2015—2017 年3 場洪水為新孟河建成試運(yùn)行前洪水過程。新孟河工程建成前，丹金閘3 場洪水平均起漲水位、最高水位、上漲歷時(shí)和上漲速度分別為3.69 m、5.99 m、27 h 和8.1 cm/h，洪水過程呈上漲較快、退水緩慢的特點(diǎn)，洪水過程線總體呈非正態(tài)分布。新孟河工程運(yùn)行后，丹金閘洪水上漲歷時(shí)、上漲速度分別為39 h和6.6 cm/h，洪水過程呈上漲快、退水快的特點(diǎn)，洪水過程線總體呈正態(tài)分布。表明新孟河工程啟用尤其是在地涵立交啟動(dòng)北排入江，有助于延緩區(qū)域水位上漲速率，能夠優(yōu)化區(qū)域水利工程調(diào)度。

表1 新孟河工程啟用前后代表站洪水過程

4.2 對(duì)區(qū)域水流情勢影響

基于新孟河工程調(diào)度對(duì)本區(qū)域影響程度，以7月29 日地涵立交開啟為界，開展工程調(diào)度前后影響分析。

4.2.1 地涵立交調(diào)度前水流態(tài)勢

7月27—28日區(qū)域累計(jì)降水120～250 mm，界牌樞紐長江排水流量由71.0 m3/s增至219 m3/s，地涵立交未開啟北排洪水。新孟河金壇段成為河道沿線主要匯水通道，大前巷橋斷面有137 m3/s流量向南流，并通過湟里河、北干河向兩側(cè)分流，致使湟里河、北干河在新孟河以西段出現(xiàn)逆流，東出長蕩湖變?yōu)槲魅腴L蕩湖，實(shí)測平均流量分別達(dá)到55 m3/s、148 m3/s。湟里河、北干河新孟河以東水流方向則未受影響，與新孟河未連通的中干河一直為東入滆湖。

7月29日，新孟河及以西區(qū)域降水量30～70 mm，界牌樞紐長江排水流量繼續(xù)增加至262 m3/s，地涵立交開啟排水。受雨勢減弱、地涵立交開啟北排洪水入江影響，新孟河金壇段向南流量逐漸減少，大前巷橋斷面僅48.6 m3/s 流量向南流。但下游溧陽209 m3/s 的洪水通過丹金溧漕河倒流入長蕩湖，疊加金壇境內(nèi)入湖河道流量的增加，致使長蕩湖水位快速上漲并達(dá)到洪峰5.75 m。長蕩湖水位的上漲導(dǎo)致湟里河、北干河新孟河以西段流態(tài)再次逆轉(zhuǎn)，變?yōu)闁|出長蕩湖，實(shí)測流量分別為22.5 m3/s、45.7 m3/s，入湖轉(zhuǎn)為出湖歷時(shí)約28 h，中干河實(shí)測流量仍為向東入滆湖。

4.2.2 地涵立交調(diào)度后水流態(tài)勢

7 月30 日，區(qū)域降水減弱且京杭運(yùn)河地涵立交繼續(xù)北排洪水入江。新孟河變?yōu)閰^(qū)域第二條排洪通道，大前巷橋處水流轉(zhuǎn)為向北，實(shí)測流量為51 m3/s，流向由向南轉(zhuǎn)為向北，歷時(shí)約49 h。湟里河、北干河、中干河流向均為向東，新孟河沿線水流趨勢為通過新孟河北排長江與東入滆湖并存。

4.2.3 與歷史洪水對(duì)比分析

對(duì)比2015—2021 年4 場典型洪水過程，新孟河沿線河道水量態(tài)勢，在新孟河工程未實(shí)施前，暴雨洪水期間，堯塘河、湟里河、北干河、中干河均為向東入滆湖。而新孟河工程運(yùn)行后，對(duì)金壇區(qū)而言，新孟河兼具排水通道和匯水通道雙重功能。在地涵立交啟動(dòng)前，新孟河沿線匯水明顯更快更暢，以西湟里河、北干河倒流至長蕩湖，抬升長蕩湖水位，對(duì)長蕩湖區(qū)域防洪造成較大影響，北干河過水能力大大增加。在地涵立交啟動(dòng)后，新孟河工程將吸納其以西片區(qū)大部分洪水排入長江，減少區(qū)域洪水入滆湖水量，延緩滆湖水位抬升。

5 結(jié) 語

通過新孟河開通前后幾場歷史典型洪水過程對(duì)比分析，可知金壇區(qū)受新孟河影響變化規(guī)律。

（1）新孟河開通后，改變了區(qū)域原有的洪水過程態(tài)勢，由原來的上漲快、退水緩的非正態(tài)分布，變?yōu)樯蠞q快、退水快的正態(tài)分布過程，對(duì)區(qū)域尤其是長蕩湖以東片區(qū)排洪削峰效果明顯。

（2）受京杭運(yùn)河地涵立交調(diào)度影響，新孟河對(duì)處于其末梢的金壇區(qū)具有雙重影響。地涵立交未開啟前，新孟河為長蕩湖、滆湖片區(qū)的匯水通道，部分洪水分流至長蕩湖，增加了長蕩湖片區(qū)的防洪壓力；地涵立交開啟后，新孟河為排水通道，將有助于減輕長蕩湖片區(qū)的防洪壓力。

（3）新孟河工程對(duì)其以西區(qū)域湟里河、北干河河道水流態(tài)勢影響明顯，會(huì)出現(xiàn)明顯的流向轉(zhuǎn)變，而對(duì)其以東河道及堯塘河水流態(tài)勢影響較小。北干河過水能力得到增強(qiáng)，新孟河京杭運(yùn)河以南沿線匯水入長蕩湖、滆湖的速度加快，導(dǎo)致長蕩湖與滆湖的洪峰提前，水位漲速和退水速度加快。