平原河网圩区超标准洪水防御对策研究——以昆山市为例

滕兆明，王永红，班玉龙 ，张 仪，毛 晖

(1.昆山市淀山湖水域综合管理中心，江苏 昆山 215300； 2.昆山市水务局，江苏 昆山 215300)

0 引 言

随着城市化进程的加速，强降雨事件增多，流域性超标准洪水发生概率不断增加。2020年，水利部要求所有大江大河和重要支流、有防洪任务的县级以上城市都要编制超标准洪水的防御预案，预案应理清超标准洪水及洪水演变特征[1]，以避免在面对特大暴雨事件中应急响应不及时、管理指挥体制不完善等问题[2]。目前，超标准洪水风险管理因素(水文、工程结构、水力等)复杂[3]，超标准洪水防御预案的针对性与可操作性不强[4]，应从“控制洪水”向“洪水管理”方向转变[5]。因此，本文以2021年受台风“烟花”影响的昆山市为例，分析平原河网圩区应对超标准洪水存在的不足，提出相应防御对策。

1 洪水概况

昆山市位于太湖下游，南濒淀山湖，北背阳澄湖，娄江、吴淞江横贯中部。全市分为三大片区，即娄江以北的昆北低洼地区，娄江与吴淞江之间的昆中半高田地区，吴淞江以南的昆南半高田和湖荡高田地区，属太湖流域阳澄淀泖水系。昆山市区域内地势低平，河道众多，湖荡密布，水位易涨难消。在历史上因受大气环流、地理位置和地形等因素的影响，昆山市洪涝灾害频发。昆山市区域洪涝灾害的类型分为梅雨型洪涝灾害、台风暴雨型洪涝灾害和短历时强暴雨型洪涝灾害。

1.1 洪水来源

(1) 外来洪水。昆山市所处阳澄淀泖区的外来洪水主要来自外围太湖泄洪通道望虞河、吴淞江及太浦河等。

(2) 内河洪水。内河洪水指的是因雨量较大，区域圩内水位超过圩堤的设防标准，导致漫堤或圩堤溃决引起的洪水。

(3) 区间暴雨引起的内涝。当区域内发生强暴雨时，可能造成圩内圩外河道水位相差较大，为保证圩区安全，可能会停止排涝设施运行，导致圩区发生内涝。

1.2 洪涝灾害特点

(1) 洪涝灾害频繁。根据历史资料统计，昆山市平均 4～5 a发生1次洪涝灾害，历史上数次发生流域性超标准洪水。近几年易受台风影响，风暴潮灾害频繁。

(2) 洪涝灾害经济损失巨大。昆山市所属长三角地区是中国经济最发达的地区之一，人口密度大，经济体量大。引发的洪涝灾害范围广、历时长、受灾经济损失严重。

(3) 防洪压力大。城市建设对产汇流特性产生较大影响，对于大规模区域的圩区建设，造成地区排涝量进一步加大，导致圩外河道水位上涨加快，高水位持续时间延长，加重了区域防洪排涝压力。

1.3 超标准洪水

昆山市中心城区按100 a一遇、非中心城区按50 a一遇的设计防洪标准，昆山市各级河道近期规划水平年 50 a一遇最高水位为 3.93 m(吴淞佘山基面，下同)，100 a一遇最高水位为 4.08 m。圩区排涝标准按20 a一遇最大24 h降雨确保每时段圩内水位不超过最高控制水位[6]。一般来讲，由强降雨所致、超出流域现状防洪工程体系设计防洪标准的流域性洪水，统称之为“流域超标准洪水”。昆山市超标准洪水是指超过防洪工程体系现状防御能力的洪水和超过规划防洪标准的超标准洪水[7]。

1.4 2021年台风“烟花”引发的超标准洪水

受台风“烟花”、上游客水、天文大潮三重影响叠加，2021年7月25～27日，昆山市连续3 d大雨到暴雨，局部大暴雨，全市平均过程总雨量274.4 mm。2021年7月28日，昆山境内国家水位监测站显示，位于中心城区的娄江昆山站水位3.91 m，位于非中心城区的吴淞江张浦周巷站水位4.04 m、锦溪陈墓荡站水位4.06 m，中心城区形成超过防洪工程体系现状防御能力的洪水，非中心城区形成超过50 a一遇防洪标准的洪水。台风“烟花”带来的暴雨造成积水点179处，全市处置各类险情425处，较大险情5处。

2 防洪体系

2.1 水 系

昆山市水系以吴淞江为界，北部为阳澄水系，南部为淀泖水系。南部淀泖区泄洪通道主要为拦路港和淀浦河，北部阳澄水系泄洪通道有七浦塘、杨林塘和浏河。发生洪水时，由于南部泄洪通道少，致使水位不断抬高，水流方向由平时的自北向南改为自南向北，加重昆山市花桥、巴城等中北部区域行洪压力。中部泄洪通道为流域性河道吴淞江，受上海方面设闸控制。昆山市所处水系、骨干河道水系及水文测站示意见图1～2。

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

2.2 圩区防洪排涝工程

昆山市防洪格局基本呈“上游压、下游顶、中间囤”的不利情势。昆山市防洪排涝以圩区防御为主。昆北地区以建设低洼联圩为主，依托该区域连通长江排水。昆中、昆南半高田地区以建设半高田联圩为主，主要向吴淞江、淀山湖排水。堤防、三闸、排涝站是圩区防洪排涝工程的主体。目前昆山市共建有圩区95个，防洪堤防1 145 km，泵站524座，三闸(节制闸、防洪闸、套闸)657座。

3 超标准洪水防御存在的问题

(1) 部分半高田不设圩，洪水外排能力不足。昆山市圩区仍存在一些险工险段堤防、病险闸站及影响水系畅通的围堰坝基。此外，受潮汐影响大，洪水外排受下游顶托严重。北部洪水受长江高潮位影响，自主北排长江能力不足，进而造成腹部区域洪水无法快速外排。20世纪80年代，为应对下游顶托的防洪压力，昆南淀泖区启动茜西、茜东大包圩建设工程，大包圩北部区域以吴淞江以南、淀山湖以北、大直港以东、石浦江以西的范围进行设圩，设圩总面积约2.50万hm2(37.45万亩)，覆盖吴淞江以南2/3地区。大包圩中部区域，部分半高田地区不设防洪标准，达不到50 a一遇防洪要求。2021年台风“烟花”期间，由于昆山市南部排涝出水受阻，南部不设圩的部分半高田区域受淹，高水位导致部分不达标堤防浸堤。

图2 昆山市骨干河道水系及水文测站分布Fig.2 Map of main river system and hydrologic stations in Kunshan City

(2) 下垫面急剧变化，排水管网不够完善。由于昆山市城镇化快速发展，耕地逐步减少，建设用地大幅增加，下垫面变化导致汇流时间大幅缩短。排涝动力扩容导致外河防洪压力增加，大部分农业圩区、混合圩区转成城镇圩区，规模小的圩区不断联圩并圩，排涝模数不断提升，排涝动力也随之增加。由于中心城区部分区域为老城区，城市管网设计标准偏低、排水管网主次不明，加上年久失修、地面沉降、泥浆淤塞，导致地下管网排水不畅，严重影响城市排水防涝。台风“烟花”期间，昆山市外河水倒灌、道路及居民点积水等问题较突出。

(3) 极端气候频发引发雨水情变化，工程调度缺乏足够的水文数据。近年来气候变化引起台风、风暴潮及强降雨等相互叠加，导致河湖水位抬升，特征水位不断变化，超标准洪水发生风险增加。因昆山市缺乏独立水文数据，上游来水流速、流量、流向监测数据不足，导致无法及时掌握不同区域交界水利工程运行情况，防汛决策受到影响。圩区水利工程调度往往需根据河道水位情况进行，防汛指挥决策系统中对工程运行工况数据采集不够，影响科学防汛决策。

(4) 应急响应机制不够完善。非汛期针对超标准洪水的应急演练不足，流域跨界水工程联合调度难度大。面对台风“烟花”带来的严峻汛情，需要多级防汛抗旱指挥部沟通协调，才可对交界水利工程进行调度，及时下泄上游洪水。

(5) 流域洪水风险图不够细化。编制昆山市阳澄淀泖区(苏)防洪保护区洪水风险图时，针对流域范围、昆山区域洪水蓄滞范围及可淹没范围等不够明确；缺乏对经济影响的分析；针对局部区域可能受淹、人员转移等，缺乏科学对策；针对超标准洪水，跨区域交界水工程调度对区域可能潜在风险分析偏少[8]。

4 昆山市超标准洪水防御对策

4.1 总体原则

因设计标准内保护对象的重要性存在差异，应对超标准洪水时要充分利用设计标准内的防洪工程或淹没小部分范围，以发挥工程效益，昆山市超标准洪水应对需遵循如下原则。

(1) 利用现代科技手段，加强洪水预报，及早采取应对措施。

(2) 充分利用已建工程(如堤防超高)的防洪潜力，最大限度地调动抗御洪水的能力，发挥工程的挡洪作用。

(3) 在区域内难以全面确保防洪安全时，应采取有舍有保的原则，即损失小部分，确保大部分和重点地区人民群众生命财产的绝对安全。

4.2 主要对策及措施

(1) 通过圩区防洪堤防安全超高抵御外来洪水。圩区防洪堤防是应对超标准洪水的重要工程措施之一，是利用堤防的安全超高进行挡洪、行洪。昆山在设计标准下防洪保护对象主要为中心城区和涉及镇区、农村在内的平原圩区。部分外河堤防不达标，规划工程实施后，市域堤顶高程的纵向标高将达到 4.50～5.00 m。在规划工况下，对区域1999年类型不同标准洪水(水位3.91 m)的模拟分析发现：100 a一遇和 200 a一遇的市域最高洪水位为4.10 m和4.21 m，利用堤防安全超高加大河道排泄，并通过加高加固圩堤、增加临时排涝设施等，可抵御250 a一遇超标准洪水。全市泄洪通道示意见图3。 建议昆南地区茜东、茜西大包圩骨干外排水系实行二级控制。应充分利用茜西、茜东大包圩二级外河空间，建议外排洪水主要布置在道褐浦沿线，减少千灯浦、大石浦流量。一级圩区防洪控制最高水位4.00 m，起排水位3.60 m。二级外河堤防按不低于4.50 m建设，科学提升大包圩抵御超标准洪水能力。

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

(2) 构建“围+排+蓄”的圩区防洪格局，削减内河洪水。应形成源头削弱、过程控制、末端调蓄雨水的全过程管理，提高排水管网标准，构建“围+排+蓄”圩区防洪格局。昆山市新建、改建项目应按3～5 a设计重现期的标准实施雨水管网建设。实施圩区河道与周边湿地联合调度，提高雨洪调蓄能力，利用河湖水系作为圩区的雨洪调蓄空间，系统提升圩区整体防洪安全。通过实现圩内河道水位科学预降、河道与公共海绵空间的科学调度，基于不同水面率和调蓄能力实现雨期城镇圩区与农业圩区之间的联动调度，圩区排涝实现小雨不外排、大雨少外排的目标，助力缓解圩内防洪压力。

(3) 加快水文中心基础设施建设，提高超标准洪水测报水平。昆山市境内水文测点数量少，布点不完善，无法全面翔实掌握骨干河道流量、流速、流向等实时数据。需要完善境内水文监测体系，升级全市防汛决策指挥信息化系统，提高防汛通信和防洪调度的现代化、自动化程度[9]，同时加强超标准洪水雨情、水情预警建设。昆山市水文中心建设主要包括加密布置骨干河道流量测站、水位站，新建水文气象站，实现降雨量、水位及水量等数据实时监测分析，并根据需求发布预警、水情简报。

(4) 制定超标准洪水应急预案，加强圩区工程调度。研究制定超标准洪水应急预案，预案要做到超标准洪水与标准内洪水防御无缝衔接。当发生标准内洪水时，确保防洪保护区防洪安全。发生超标准洪水时，保障重点地区、重要城市和重要设施防洪安全，最大程度减轻洪灾损失[10]。建议当昆山市洪水位达到 4.00 m 并有继续上涨趋势危及联圩安全时，应严格落实防御责任体系，进一步加强圩区工程调度：① 加强与流域防洪工程协调调度。要以长三角一体化为契机，积极参与推动建立太湖流域防汛一体化工作机制。在浏河、杨林塘、七浦塘等通江河道全力泄洪的基础上，根据区域暴雨预报情况，报请上级防汛指挥机构，请求协调对阳澄淀泖区域洪水实行联合应急调度，根据太湖蓄水能力减少太浦河的下泄水量，并适当打开区域交界的浏河南岸口门和吴淞江下游蕴藻浜蕴西闸等，进一步加大区域排水出路。 ② 圩区停止抽排涝水。区域内圩区的排涝泵站一律停止抽排，以减缓外河水位上涨趋势，同时起到分散滞蓄洪水的作用。

(5) 建立严格的洪水风险管理制度，加强洪水风险管理。细化区域洪水风险图编制，有选择地实行圩区应急滞洪。按超标准洪水的量级情况确定滞洪范围，组织群众撤离，妥善安置撤退群众生活。加强涉水制度建设，规范人为活动，为洪水提供蓄滞场所，科学规避洪水风险[11]。同时注重风险转移，探索制定洪水保险机制，尽快推行洪水保险，降低洪水造成的财产损失风险。

5 结 论

本文以江苏省昆山市为例，分析了平原河网圩区超标准洪水防御中存在的问题,提出了以下超标准洪水防御对策：① 通过运用圩区防洪堤防安全超高，对大包圩外河水系进行二级管控来抵御外来洪水；② 构建“围+排+蓄”的圩区防洪格局，削减内河洪水；③ 加快水文中心基础设施建设，提高超标准洪水测报水平；④ 细化超标准洪水应急预案，加强圩区工程科学调度；⑤ 建立严格洪水风险管理制度，切实降低超标准洪水带来的灾害风险。