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太湖防洪設計水位對長興平原回水影響及應對

文檔作者：陳竽舟曹升起文檔來源：浙江省水利水電勘測設計院		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年08月29日
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第28卷第6期
2016年12月
浙江水利水電學院學報
J．Zhejiang Univ of Wat．Res＆Electric Pow
V01．28 No．6
Dec．2016
太湖防洪設計水位對長興平原回水影響及應對
陳竽舟，曹升起
(浙江省水利水電勘測設計院，浙江杭州310002)
摘要：太湖是長興平原洪澇水唯一承泄區(qū)，太湖水位變化直接影響長興平原行洪除澇能力．長興平原洪澇災害系
水文、地質、人類多重因素影響而成．通過梳理太湖防洪設計水位變化過程，分析回水影響，建議對骨干泄洪入湖通
道開展綜合整治，通過行洪斷面擴大、兩岸堤防加高加固，支汊河道建閘控制等工程措施，形成防洪閉合圈，使長興
平原達到防御太湖百年一遇洪水的標準．
關鍵詞：太湖；防洪設計水位；回水影響；防洪
中圖分類號：TV87 文獻標志碼：A 文章編號：1008—536X(2016)12—0038·05
Influence and Countermeasures of Design Level for Taihu Lake
Flood Control on Backwater in Changxing Plain
CHEN Yu—zhou，CAO Sheng-qi
(Zhejiang Design Institute of Water Conservancy and Hydro-electric Power，Hangzhou 310002，China)
Abstract：Taihu Lake is the only drainage area in Changxing Plain．The changes of Taihu water level directly affect the con·
trol capacity of flood and water logging in Changxing Plain．The flood disaster in Changxing Plain is caused by multiple fac—
tors，such as hydrology，geology and human beings as well．By analyzing the causes of flood disaster in Changxing Plain，
the changes of design level for flood control in Taihu Lake，and the relevant backwater effect，the comprehensive treatments
are suggested in backbone discharge channel by enlarging flood draining section，heightening and strengthening the em—
bankment and constructing controlled gate
in tributaries，SO as to form a closed circle，enabling Changxing Plain to obtain
the resisting standard of“hundred·year flood”．
Key words：Taihu Lake；design level for flood control；backwater effect；flood control
太湖是流域河湖水系中最大的水體，是流域洪
水和水資源的調蓄中心，是沿湖城市群經濟社會不
斷發(fā)展的基礎保障．環(huán)湖大堤是沿湖平原地區(qū)的重
要防洪屏障，是太湖洪水安全蓄泄的關鍵．依據(jù)“西
敞東控”的布局原則，環(huán)湖大堤分別以直湖港口
(北)、長兜港口(南)為界，分為“西段”和“東段”，
長興平原所處的“西段”入湖口門基本敞開．近年
來，長興平原泄洪、除澇受太湖高水位頂托影響明
顯，2016年入汛以來，太湖流域累積面平均降雨量
較常年同期偏多4成，太湖水位不斷攀升至歷史次
高值，致使長興平原發(fā)生嚴重洪澇災害．太湖是長
興平原洪澇水的唯一承泄區(qū)，太湖水位變化與長興
收稿13期：2016-10—17
作者簡介：陳竽舟(1983一)，男，浙江舟山人，工程師，主要從事
水利規(guī)劃工作．
平原防洪除澇能力密切相關?．本文通過分析太湖
防洪設計水位對長興平原的回水影響，初步研究提
出應對措施，完善長興平原防洪減災體系．
1 長興平原洪澇災害成因
1．1 水文氣象因素
長興平原屬亞熱帶季風氣候區(qū)，季風明顯，由
于地理位置所致，地區(qū)洪澇災害呈現(xiàn)梅雨型和臺風
型洪澇災害特征，其中尤以梅雨型洪澇災害明顯．
鋒面雨常在本區(qū)域上空停留而形成強度較大的梅
雨暴雨，籠罩范圍廣，降雨集中，洪峰流量大，歷時
長，容易遭遇連續(xù)幾次降雨過程，常造成流域性洪
災．建國以來的1957年、1984年、1999年以及2016
年6～7月發(fā)生的洪澇災害均為典型的梅雨型舊1．
萬方數(shù)據(jù)
第6期陳竽舟等：太湖防洪設計水位對長興平原回水影響及應對39
每年的7月底至10月初，天熱雨少蒸發(fā)大，常
出現(xiàn)伏旱，也是臺風集中時期，臺風經沿海登陸浙
北地區(qū)后，受天目山阻擋抬升，暴雨中心集中于天
目山一帶，受臺風外圍影響帶來的強風暴雨，也極
易引發(fā)洪澇災害，2000年以后發(fā)生的“羅莎”、“莫
拉克”、“海葵”、“菲特”等臺風b1，對長興平原同樣
造成了較大損失．
1．2地形地貌因素
長興平原山地多、平原少，山區(qū)面積約占區(qū)域
總面積的60％，已建大中型水庫控制了約43％的集
雨面積，其他山區(qū)受地形地貌所限，缺乏控制性工
程．山峰高程大多在300—500 m，河道上游縱坡陡，
源短流急，暴雨時洪水迅速匯集，形成洪峰，宣泄而
下．進入平原后，又受制于平緩的河道縱坡，較小的
過流斷面，行洪能力無法滿足設防要求．而梅雨期
間，下邊界受太湖高水位頂托，致使洪水外排能力
減弱，高水位持續(xù)時間延長．此外，區(qū)域南側又受西
苕溪洪水侵襲，造成河道洪水位迅速抬高．瀕臨太
湖區(qū)塊地勢低洼，現(xiàn)狀田面高程在1．7 m(85高程，
下同)左右，局部低于1．2 m，現(xiàn)有圩堤高程不足，堤
身單薄，排澇動力欠缺，在持續(xù)高水位運行下，易發(fā)
生倒堤破圩、淹沒農田村莊等險情．
1．3人類活動因素
隨著城鄉(xiāng)一體化建設進程推進，不透水地面面
積不斷增大，使區(qū)域調蓄能力減弱‘41，降雨匯水速
度加快，不可避免地加重了防洪除澇壓力．隨著經
濟社會和城鄉(xiāng)一體化發(fā)展，規(guī)劃建設用地規(guī)模將會
進一步擴大，然而城鎮(zhèn)防洪體系建設普遍滯后于城
鎮(zhèn)建設，大量新建城鎮(zhèn)區(qū)塊沒有防洪工程保護，易
受洪澇水襲擊．再者非法占用河道水域等情況時有
發(fā)生，建設項目水域補償工程實施情況并不樂觀，
進一步增加了區(qū)域防洪風險．
圩區(qū)一直是長興平原低洼區(qū)防洪除澇的有效
措施，擴大圩區(qū)規(guī)模可以縮短防洪堤線，減輕區(qū)域
防洪壓力．但圩區(qū)整治是把雙刃劍，圩區(qū)規(guī)模的擴
大，勢必將一部分圩外河道成為圩內水面，使圩外
可調蓄容積相應減少；同時圩內城鎮(zhèn)化建設和農業(yè)
種植結構調整，對圩區(qū)排澇能力提出了更高的要
求，圩區(qū)外排能力的增加使得同等暴雨條件下圩外
河道洪水位增高，加大了圩外河道的行洪壓力"j．
2 太湖防洪設計水位
新中國成立后，中央和地方十分重視太湖流域
治理，進行了大量的水利基本建設，取得了顯著成
效，為保障太湖流域經濟社會快速發(fā)展發(fā)揮了重要
作用．隨著沿湖城鎮(zhèn)經濟社會、水雨工情的不斷變
化，太湖防洪設計水位在治太過程也進行了相應的
調整．
1987年由原國家計委批復的《太湖流域綜合
治理總體規(guī)劃方案》(以下簡稱《總體規(guī)劃方案》)
對治理標準的闡述為：“選用1954年5～7月降雨
過程作為確定流域性骨干工程規(guī)模的設計標準，
其頻率約為50年一遇”，流域平均雨量合計為
890．8 mm．根據(jù)《總體規(guī)劃方案》對設計典型年洪
澇水的安排，流域洪澇水經太湖容蓄，并擴大外排
能力后，控制太湖最高水位為2．82 m(吳淞
4．66 m、．
在《總體規(guī)劃方案》實施過程中，流域經濟社
會同步高速發(fā)展，對防洪的要求不斷提高；同時，
流域下墊面及水雨工情也發(fā)生了較大變化．20世
紀90年代以來，太湖流域連續(xù)發(fā)生了多次較大洪
澇災害，特別是1991年和1999年的兩場流域洪
水，與1954年降雨相比，對流域防洪更為不利．為
此，流域管理局組織編制了《太湖流域防洪規(guī)劃》
(以下簡稱《防洪規(guī)劃》)，并于2008年由國務院
批復實施．
《防洪規(guī)劃》確定的防洪建設目標為：“近期流
域能防御不同降雨典型的50年一遇洪水，重點工
程建設與防御流域100年一遇洪水的標準相銜
接”．遠期“使流域達到防御不同降雨典型100年一
遇的洪水標準；遇1999年實況洪水，能確保流域重
點保護對象防洪安全”．其中50年一遇，全流域90 d
降雨量為908．1 mm；100年一遇，全流域90 d降雨
量為975．1 mm．鑒于不利降雨典型出現(xiàn)和防洪標準
的提高，太湖防洪設計水位繼續(xù)維持2．82 m較難
實現(xiàn)，因此，《防洪規(guī)劃》確定太湖防洪設計水位抬
高至2．96 m(吳淞4．8 m)．
3 回水影響分析
3．1 擬定分析方案
太湖防洪設計水位的抬高使本就受太湖回水
萬方數(shù)據(jù)
浙江水利水電學院學報第28卷
影響的長興平原防洪壓力進一步增加．為分析太
湖防洪設計水位對長興平原回水影響范圍及影響
程度，采用控制變量法，分別擬定以下兩種分析
方案．
本底方案：長興平原防洪除澇不受太湖防洪設
計水位影響．即在長興平原出現(xiàn)5年一遇降雨時，
下邊界遭遇太湖常水位的方案．根據(jù)2000年至今太
湖(選用夾浦站作為長興段代表站)年均水位統(tǒng)計，
多年平均水位約為1．4 m，故以此作為本方案的下
邊界水位．
對比方案：長興平原防洪除澇受太湖防洪設計
水位影響．即在長興平原出現(xiàn)5年一遇降雨時，下
邊界遭遇的太湖水位過程峰值為防洪設計水位．太
湖湖區(qū)100年一遇防洪設計水位為2．96 m，考慮到
長興段太湖沿岸洪水位高于太湖湖區(qū)平均水位的
因素，同時結合已建工程，長興段太湖防洪設計水
位采用3．1 m，故以此作為本方案的下邊界水位
峰值．
3．2計算分析方法
天然河道回水曲線一般根據(jù)河流的水文、地形
和縱橫斷面等因素，采用分段計算的方法推求¨o．
考慮到長興平原河網(wǎng)縱橫交錯，平原圩區(qū)遍布，受
山水和太湖雙重影響，彼此間水量交換頻繁，水文
情勢十分復雜．因此本文通過建立水力計算數(shù)學模
型開展相關分析工作．
水力計算方法采用河網(wǎng)非恒定流方法?，其基
本方程為圣維南明渠非恒定流偏微分方程組(見式
(1)、式(2))，用隱式差分法化為差分方程，再與邊
界條件及初始條件構成非線性方程組，采用牛頓迭
代及高斯列主元消去法求解，從而得出各計算斷面
的水位和流量過程．模型計算考慮山區(qū)河流、平原
漫灘以及堰、閘、泵等工程對洪流演進的影響，逐時
計算河網(wǎng)的洪水過程．
B絲+鯉：口(1)
dt as
1
專塑Ot+蕓(z+丟)+％警=o c 2， i一+面l z+瓦J+’啄r 2 u ¨’
式中：z一某一時刻t及在某一空間位置S斷面
的水位；
p一某一時刻t及在某一空間位置．s斷面
的流量；
F一某一時刻t及在某一空間位置S斷面
的相應過水斷面積；
"一某一時刻t及在某一空間位置S斷面
的斷面平均流速；
K一某一時刻t及在某一空間位置S斷面
的流量模數(shù)；
q一單位河長旁側人流量．
根據(jù)長興平原河流水系分布，計算模型共概化
骨干排水河道150多條，計算河道斷面802個，概化
河漢129個，閘汊51個，集中人流37個，流量邊界
18個，水位邊界13個，概化湖泊114個．與河網(wǎng)相
連通的大小湖蕩，通過河汊調蓄節(jié)點加以概化．圩
區(qū)等概化為湖泊，概化湖泊和排水河道之間根據(jù)實
際情況，采用排水閘、排水泵站、堰三種形式連接．
模型上邊界人流采用流量過程，下邊界采用水位
過程．
3．3回水影響分析
鑒于長興平原現(xiàn)有橫山港、楊家浦港、長興港、
合溪新港、沉瀆港、夾浦港、常豐澗等多條骨于入湖
河道，其回水影響情況大同小異．限于篇幅，本文以
長興港為例，對上述兩個方案進行計算分析．
(1)對洪水位影響
根據(jù)模型計算成果，長興平原在5年一遇降
雨條件下，太湖防洪設計水位對長興平原的回水
影響可一直上溯至泗安水庫壩下，且無明顯水位
尖滅點．由此初步判斷，太湖防洪設計水位對長興
平原的回水影響涉及整個平原河網(wǎng)地區(qū)．通過繪
制長興港沿程水面線(見圖1)可以看到，太湖防
洪設計水位對長興平原的回水影響程度有所不
同．兩個方案的水面線在楊灣節(jié)點有明顯差異，其
中楊灣至太湖口河段受太湖防洪設計水位影響較
大，為太湖洪水控制河段；而楊灣以上，影響則逐
步減弱，為長興平原本地洪水控制河段．受回水影
響程度較大的河段自太湖口往長興平原內部延伸
約7．2 km．
(2)對洪峰流量影響
洪峰流量方面，長興平原防洪除澇受太湖防洪
設計水位影響的方案，其長興、楊灣、太湖口三個特
征點的洪峰流量分別較不受影響方案下降4．9％、
17．4％、23．O％；洪量方面，在受太湖防洪設計水位
影響情況下，太湖口的七日人湖洪量較不受影響方
案削減52．8％，減少的洪量將大部分滯蓄在平原低
洼區(qū)塊．
萬方數(shù)據(jù)
第6期陳竽舟等：太湖防洪設計水位對長興平原回水影響及應對41
(3)對已建工程影響
長興平原現(xiàn)有防洪工程可大致分為城防和農
防兩部分，其中城防工程主要采用地面抬高形式，
將建城區(qū)地面高程控制在50年一遇洪水位以上，
部分老城區(qū)則采用圍圩筑堤形式，提高防洪能力．
經水力計算，現(xiàn)狀工況長興平原在50年一遇降雨
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條件下，若遭遇太湖防洪設計水位3．1 m，長興站的
洪水位在平原圩區(qū)已大范圍滯蓄的情況下，仍將達
到3．8 m，逼近城防控制的地面高程，主城區(qū)內局部
低洼區(qū)塊將受淹，城市排水系統(tǒng)也將受制于外港的
高水位，排澇能力銳減．
圖1 長興港不同方案沿程水面線
農防工程主要依靠圩區(qū)來抵御外部洪水的侵
襲．據(jù)統(tǒng)計，長興平原現(xiàn)有圩區(qū)229片，總面積約
460 km2，其中洪橋鎮(zhèn)、太湖街道、夾浦鎮(zhèn)等濱湖區(qū)的
圩堤平均高程在3．5 m左右，部分圩堤高程低至
2．5 m，圩堤的平均寬度約2．0 m，最小寬度不足
1．0 m．長興平原在20年一遇降雨條件下，若遭遇
太湖防洪設計水位3．1 m，現(xiàn)狀圩區(qū)的圩堤高程在
扣除安全超高(0．6 m)后，約有60％的圩堤達不到
設防要求；此外，外港超警戒水位的持續(xù)時間也將
相應延長，由此會帶來圩堤決堤風險升高、內澇加
劇、機排時間延長，受災程度及運行成本相應增加
等影響．
4 應對措施研究
依據(jù)已有的流域(區(qū)域)規(guī)劃，長興平原防洪
治理貫徹“上攔、中固、下疏、外擋”的總體布局：
“上攔”部分，定期對域內大中小型水庫開展安全
鑒定工作，并依據(jù)鑒定結果開展水庫除險加固，控
制山水有序下泄；“中固”部分，根據(jù)“嵌套設防、
分級控制”的總體布局，因地制宜的實施圩區(qū)整治
工程，通過加高加固圩堤、改擴建水閘、更新改造
排澇泵站、梳理溝通內部河網(wǎng)，提高平原腹地的防
洪除澇能力；“下疏”部分，統(tǒng)籌區(qū)域防洪減災、水
資源配置、水環(huán)境改善、航運能力提升等綜合利用
需求，開展相應的河道綜合整治工程，通過拓浚河
道、加高加固堤防，提高行洪過流能力，快速導引
區(qū)域洪澇水入太湖；“外擋”部分，依據(jù)流域規(guī)劃確
定的百年一遇堤防設計標準，結合環(huán)湖大堤現(xiàn)狀
及存在問題，實施環(huán)湖大堤長興段加高加固工
程?．
按照環(huán)湖大堤“西敞東控”布局原則，長興平
原骨干入湖河道口門基本處于敞開狀態(tài)，屬太湖
湖區(qū)的一部分，受太湖回水頂托，普遍存在行洪不
暢、底泥淤積、兩岸堤防標準不達標等問題．因此，
“外擋”工程在環(huán)湖大堤加高加固的基礎上，亟需
結合骨干入湖河道綜合整治，興建必要的回水堤
工程，才能有效緩減太湖防洪設計水位對長興平
原的回水影響．結合已有規(guī)劃成果，建議長興平原
保留楊家浦港、長興港、合溪新港、沉瀆港、夾浦
港、常豐澗6條骨干泄洪人湖通道，根據(jù)上文所述
的回水影響分析方法，相應確定各入湖通道受太
湖洪水控制的回水河段．有針對性的開展河道拓
浚、底泥清淤、回水堤建設等工程措施．同時，對骨
干泄洪入湖通道以外的溝通輸水河道，通過新建
萬方數(shù)據(jù)
42 浙江水利水電學院學報第28卷
閘、泵等交叉建筑物，實行全封閉控制．從而形成
防洪閉合圈，使長興平原達到防御太湖百年一遇
洪水的標準．
5 結論
隨著環(huán)湖大堤后續(xù)工程的不斷推進，太湖對水
資源調配、水環(huán)境改善的條件將進一步優(yōu)化，未來
太湖高水位運行頻次也將逐步增加．處于太湖湖區(qū)
的長興平原，受太湖防洪設計水位回水影響較大．
以長興港為例，入湖段(楊灣～太湖口)約7．2 km
河段受太湖洪水控制，亟需采取有效應對措施．結合
已有規(guī)劃成果，本文建議對骨干泄洪人湖通道開展綜
合整治，通過行洪斷面擴大、兩岸堤防加高加固，支汊
河道建閘控制等工程措施，形成防洪閉合圈，使長興
平原達到防御太湖百年一遇洪水的標準．
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(上接第28頁)
4 結論
納革水庫壩址河谷呈不對稱“V”型，建庫河段
呈蛇曲展布，壩址區(qū)地形地質條件復雜，受不良地
質發(fā)育、巖性及巖體風化深度大等因素的影響，水
庫蓄水后土質邊坡表層失穩(wěn)問題嚴重，存在誘發(fā)較
大規(guī)模滑坡的可能性．為確保水庫擋水壩具有較高
安全穩(wěn)定性，提高工程建設投資經濟效益，在樞紐
整體布置和結構計算中進行了詳細論證分析，優(yōu)選
合理的設計方案以降低施工難度和減少建設占地．
(1)公路開挖和水庫蓄水后，土質邊坡土體力
學性能將降低，尤其在水位消落和水頭壓力增大等
工況下，土質邊坡產生滑動的可能性大，必須對庫
首邊坡進行支護處理．壩基(肩)軟弱夾層發(fā)育，對
壩基(肩)抗滑穩(wěn)定影響大，加之右岸山體單薄，導
致抗力巖體單薄，對壩肩抗滑穩(wěn)定不利．
(2)結合壩址區(qū)地形地貌和水文地質條件，兩
河匯合口以下300 m的河谷地段作為建壩河段具
有唯一性．優(yōu)選混凝土面板堆石壩攔河壩工程+右
岸岸邊溢洪道+右岸取水兼放空隧洞等組成的
C25W8混凝土面板堆石壩方案．
(3)結合調洪計算，最終確定壩頂高程1 292．0 m，
防浪墻頂高程1 293．50 m．壩體總共分為6個分區(qū)，
采取深挖回填、固結灌漿、帷幕防滲和庫首邊坡支
護等工程處理措施后，壩址區(qū)具備成庫條件．
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