新孟河工程對常州金壇區洪水情勢的影響

潘 杰，夏玉林，費國松，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展的背景下，水利工程作為重要的防洪工程措施，對流域洪水發生的影響越來越大［1-2］。常州金壇區地處太湖流域西北、湖西區腹部，經過多年的治理，全區已建成泵站、節制閘、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——新孟河工程的建設和試運行，區域原有的水文循環格局和洪水情勢將發生改變。

按照新孟河工程規劃設計，在遭遇100 年一遇設計洪水時，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域的洪水情勢，對區域的防洪除澇及水系格局也將產生影響，需要對新孟河所經區域的影響開展細致分析。此外，金壇區正在進行新一輪防洪除澇規劃、防汛抗旱預案的修編，新孟河工程可能產生的影響不可忽視。為此，本研究以臺風“煙花”期間新孟河北排澇水入江為背景，基于新孟河工程運行前后洪水資料，研究了新孟河工程對金壇區洪水情勢的影響，為區域防洪除澇規劃及防洪調度規則修編提供參考。

2 基礎數據和代表站點

2.1 基礎數據

水文數據采用金壇區2個水位站和新孟河沿線8 處流量站數據作為分析基礎，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。水利工程調度資料來源于新孟河、沿江樞紐（諫壁樞紐、九曲河樞紐）臺風“煙花”期間防汛調度數據。

2.2 代表站點

水位監測點分別位于金壇區境內上游、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域水位代表站，王母觀站為區內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、湟里河三號橋站、湟里河二號橋站、北干河湖頭橋站、北干河東安橋、中干河港步橋站為流量代表站。通過對臺風“煙花”期間水位、流量資料的分析并與歷史洪水過程進行比較，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

金壇區地處太湖流域湖西區腹部，區內河網密布，湖蕩眾多?，F主要洪水走向一是通過丹金溧漕河北排入長江，二是經長蕩湖、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河，立交過京杭運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，在與京杭運河交匯處建有奔牛水利樞紐、地涵立交，其中金壇境內河道位于工程末梢，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 號臺風“煙花”于2021 年7 月24 日開始影響江蘇，7 月26 日17 時左右進入江蘇境內，帶來長時間超強風力和暴雨，疊加上游洪水及下游頂托影響，湖西區多地水位發生超警超保［4］。其中，金壇區7月24—28日累計降水量達218.4 mm，金壇區內河道最大過程漲幅為0.99～2.83 m，最大小時漲幅0.06～0.25 m。7月21日沿江口門開啟排水，進行水位預降。7 月24 日首次啟用新孟河工程，調度界牌、奔牛樞紐北排入江，并于29日開啟地涵立交。新孟河工程全線調度期間（7月24日至8 月4 日）累計排洪歷時12 d，外排洪水共計5 500萬m3。

4 研究結果與分析

4.1 對區域水位情勢影響

洪水期常規調度工況下，金壇區上游沿江樞紐諫壁、九曲河樞紐北排洪水入江，區內水位變化受上游沿江樞紐排水、區內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區域水位影響更顯著。臺風“煙花”期間，對沿江樞紐和新孟河工程進行了調度：7月14—28日沿江樞紐開始北排，丹金溧漕河為區域北排唯一通道；7月29日地涵立交同步開啟北排，本區域增加新孟河洪水北排新通道。

4.1.1 對區域水位過程影響

受沿江樞紐排水影響，區域水位發生逆轉，呈南高北低態勢。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，口門進行預排水時其首先受到影響。隨著區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向快速退水過程，由此可見新孟河工程對本區域排洪削峰效果明顯。

4.1.2 對區域洪水漲退水影響

選擇2015—2021 年4 場典型洪水過程為基礎，分析新孟河工程調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，洪水過程線總體呈非正態分布。新孟河工程運行后，丹金閘洪水上漲歷時、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，洪水過程線總體呈正態分布。表明新孟河工程啟用尤其是在地涵立交啟動北排入江，有助于延緩區域水位上漲速率，能夠優化區域水利工程調度。

表1 新孟河工程啟用前后代表站洪水過程

4.2 對區域水流情勢影響

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

4.2.1 地涵立交調度前水流態勢

7月27—28日區域累計降水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、北干河向兩側分流，致使湟里河、北干河在新孟河以西段出現逆流，東出長蕩湖變為西入長蕩湖，實測平均流量分別達到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，新孟河及以西區域降水量30～70 mm，界牌樞紐長江排水流量繼續增加至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，疊加金壇境內入湖河道流量的增加，致使長蕩湖水位快速上漲并達到洪峰5.75 m。長蕩湖水位的上漲導致湟里河、北干河新孟河以西段流態再次逆轉，變為東出長蕩湖，實測流量分別為22.5 m3/s、45.7 m3/s，入湖轉為出湖歷時約28 h，中干河實測流量仍為向東入滆湖。

4.2.2 地涵立交調度后水流態勢

7 月30 日，區域降水減弱且京杭運河地涵立交繼續北排洪水入江。新孟河變為區域第二條排洪通道，大前巷橋處水流轉為向北，實測流量為51 m3/s，流向由向南轉為向北，歷時約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 與歷史洪水對比分析

對比2015—2021 年4 場典型洪水過程，新孟河沿線河道水量態勢，在新孟河工程未實施前，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。而新孟河工程運行后，對金壇區而言，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，對長蕩湖區域防洪造成較大影響，北干河過水能力大大增加。在地涵立交啟動后，新孟河工程將吸納其以西片區大部分洪水排入長江，減少區域洪水入滆湖水量，延緩滆湖水位抬升。

5 結 語

通過新孟河開通前后幾場歷史典型洪水過程對比分析，可知金壇區受新孟河影響變化規律。

（1）新孟河開通后，改變了區域原有的洪水過程態勢，由原來的上漲快、退水緩的非正態分布，變為上漲快、退水快的正態分布過程，對區域尤其是長蕩湖以東片區排洪削峰效果明顯。

（2）受京杭運河地涵立交調度影響，新孟河對處于其末梢的金壇區具有雙重影響。地涵立交未開啟前，新孟河為長蕩湖、滆湖片區的匯水通道，部分洪水分流至長蕩湖，增加了長蕩湖片區的防洪壓力；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的防洪壓力。

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