无锡2017年秋季暴雨洪水分析

无锡市位于江苏省南部、长江流域中下游地区，京杭大运河穿主城而过，有明显的夏秋季洪水过程。2017年9月23～25日，无锡市发生了一次暴雨洪水过程，京杭大运河无锡（二）水位站出现超历史水位、无锡城区大包围各泵站排水分流、沿太湖小闸开闸放水。本文介绍了此次洪水发生和发展的过程，分析了此次洪水特征，并研究了洪水成因。

一、站网布设介绍

无锡城市面积1643.88 km2，其中城市建成区面积332 km2。无锡（二）水位站和无锡雨量站布设于无锡城区腹地，负责监测无锡城区京杭大运河水位和无锡城区雨量，洛社水文站在其上游14km处，负责监测京杭大运河无锡段流量。无锡地区水位和雨量从2008年开始，实现实时在线监测，所有数据均自动汇入无锡市水文局机房采集平台，通过交换系统汇总上报。2017年9月23～25日城区普降暴雨大暴雨，大运河水位随之上涨，形成了一次完整的洪水过程。无锡（二）站、洛社水文站准确地监测到了此次降雨洪水过程。

二、雨情分析

受冷暖气流的共同影响，从9月23～25日，无锡市普降暴雨。由于短时强降水等强对流天气，局部地区出现大暴雨。此间全市面平均雨量为174.0mm，其中无锡主城区代表站无锡（二）站降雨量为174.8mm，降雨时间从9月23日22：45开始，至9月25日21：55结束。本文主要以无锡雨量站为代表站分析城区降雨情况（见图1）。

由于此次降雨受同一气象因素影响，无锡雨量站代表性强，资料真实可靠，故采用该站实际降雨过程作为无锡城区代表雨型。由图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，此时段内降雨量为123.2mm，降雨过程为单峰雨，强降雨发生在9月25日7时、9时、12时和15时、16时，小时雨量均超过10mm。

图1 无锡市“9.23～9.25”暴雨雨量等值线图

考虑到城市建成区雨水管网排水和河道排水的特点，暴雨频率分析摘选无锡雨量站日降雨过程资料，进行频率分析。通过频率分析，此次降雨最大日降雨量基本属于4年一遇，量值超过无锡市市政雨水管网一年一遇的标准。

图2 无锡雨量站降雨过程图

图3 无锡（二）水位雨量过程线图

三、水情分析

受连续几天降雨影响，京杭大运河无锡段有较大程度涨水。无锡（二）站水位由9月23日22：45的3.69m 上涨至9月25日19：05的5.32m（吴淞基面，下同），突破了历史最高值，无锡城市防洪大包围启动应急排水、沿湖小闸、梅梁湖、大渲河泵站、犊山闸开闸放水，至9月29日20：55 大运河水位下落至3.69m，整个退水过程完成。洛社站9月25日实测最大流量为155m3/s，为年内最大值，列历史第4位。通过图3可以看出京杭大运河无锡段此次洪水特点：（1）雨洪对应，随着降雨过程的发生，无锡（二）站水位逐渐上升，尤其无锡地区9月25日6：25至9月25日17：25大量降雨后，无锡（二）站水位增长迅猛，达到最大值5.32m。（2）洪水起涨速度快，无锡（二）站水位从9月25日6：25大量降雨后，到9月25日19：05 到达顶峰5.32m，总用时13小时。无锡（二）站降雨量最大时刻出现在9月25日6：25至17：25，水位最大值出现在9月25日19：05，由此可见，无锡城区降雨洪水汇流时间短。

表1 洛社站9月23～29日日平均流量表

表2 无锡市2000年与2016年下垫面情况对比表

图4 洛社站年最大实测流量频率分析图

四、洪量分析

本文采用洛社站流量进行洪量分析。此次洪水来势迅猛，洪量较大、期间有短期下游顶水现象等特点。此次洪水从2017年9月23日开始，至2017年9月29日结束，总洪量为7780万m3，该站于9月25日实测到最大流量155m3/s，排名历史第四位。洛社站23日、24日出现逆流，25日流量顺逆不定，在25日当天分别测得该站年最大瞬时流量155m3/s及年最小瞬时流量-47.6m3/s。26～29日，洛社站皆为顺流。经频率计算，洛社站年最大实测流量重现期为20年一遇，具体见表1及图4。

五、原因分析

此次降雨无锡（二）站雨量站24h 降雨量基本属于4年一遇，而最大洪量重现期为20年一遇，无锡（二）站洪水水位超历史，分析洪水原因，主要有以下几方面：

1.自然降雨影响

此次降雨时间短、强度高、降雨时段较为集中。无锡城区9月25日6：25 开始集中大量降雨，至6月25日17：25 场次暴雨停止，历时11h，场次降雨量为123.2mm，11 h 累计降雨量占24h 累计雨量的97.5%，大量自然降雨直接进入或通过城市雨水管网和下垫面汇入河道，引起区域内水位上涨。

2.城市下垫面变化

本文采用2000年和2016年下垫面统计资料，从2000年至2016年，随着无锡城市人口增加51.59万，无锡城市建成区面积增加230.5 km2，道路面积增加5589万m2。虽然建成区的绿化率有所提高，但由于建成区面积增加2 倍以上，对于防洪排涝所起的蓄水能力并不如原生地貌。2000年至今，无锡城市下垫面情况发生了很大的变化，硬化面积大大增加，城市蓄水功能削弱，汇流时间减少，产流速度加快（见表2）。

3.水利工程影响

21世纪初无锡城区基本没有现代化水利工程，2003年以来，为了防止无锡城区内涝，提高城区排水能力，无锡开始建设城市防洪运东大包围圈，分别建设了8 大水利枢纽、32km 堤防和11座口门建筑物，建成后受益面积达136km2。工程建成后，运东片（京杭大运河以东）控制圈中心城区136km2范围内防洪标准达到200年一遇；城市排涝标准达到20年一遇。一旦大量降雨后，城市防洪运东大包围内水位达到限值，各水利枢纽纷纷开始向外排水，受圩内来水影响，京杭大运河水位短时间快速抬升。

4.上游来水、下游雍水影响

京杭大运河无锡的上游段为常州市，下游段为苏州段。两市分别在2014年和2010年建成城市水利工程。区域大量降雨后，上、下游两市往往也同时启动调度方案，向京杭大运河排水，上游来水汹涌，下游有雍水顶托，京杭大运河无锡段的水量不易快速下泄，容易引起无锡（二）站水位较长时间保持高水位。

六、结论与建议

2017年秋季洪水，是京杭运河无锡段有史以来发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，超过无锡（二）站历史最高值0.04m。洛社站最大洪峰流量为155m3/s，为20年一遇洪峰流量。京杭运河无锡段流速快，水面比降大，为历史罕见。

随着经济社会发展、城市下垫面条件变化和城市水利枢纽的建设，较大改变了京杭运河无锡段原有的防洪情势。因此，在做工程调度、防汛决策和水情预报等工作时，要充分考虑这些因素，以便全面提升无锡水资源综合利用水平和京杭运河无锡段整体防洪能力■