摘要
“四碰头”台风对太湖流域的影响已成为防灾减灾体系中关注的热点，但其带来的强风、暴雨、高潮、洪水对流域防洪安全产生的风险影响尚不明确。开展“四碰头”典型台风的暴雨洪水运动分析对保障流域水安全具有重要意义。本文以1990年以来“菲特”和“烟花”两个“四碰头”典型台风为样本，以其他“二碰头”“三碰头”台风为参照，基于水文、工情等实测资料，对比分析“四碰头”台风对流域防洪安全的影响。结果表明：（1）“四碰头”台风均造成极端降雨，总量大、范围广，造成的流域平均降雨量较“二碰头”“三碰头”台风均值偏高70%以上，高出部分与2009年“莫拉克”台风造成的流域降雨量基本持平。（2）太湖水位涨幅分别位列1949年以来第2、3位，特别是“烟花”台风期间太湖发生编号洪水，太湖湖面最大倾斜1.00 m以上，地区河网33站最高水（潮）位打破历史极值，高水位持续时间长，严重威胁流域区域防洪安全。（3）太湖流域在“菲特”时期以充分调蓄为主，随后流域骨干工程排水能力显著增强，在“烟花”时期洪水运动格局转变为蓄泄兼筹，蓄泄比由1∶0.6转变为1∶1.1，外排比重提升。（4）在暴雨期间，两场台风流域排水量受天文大潮顶托的制约较为明显，降雨停止并渡过天文大潮后，骨干工程排水量明显增加，以北排长江、东出黄浦江水量增加更为明显。（5）虽然流域骨干工程排水能力显著增强，但在面对“四碰头”台风以及区域洪涝灾害风险转移的情况下，流域排洪能力仍需进一步提升。研究成果可为今后科学防御太湖流域“四碰头”台风提供参考。
Abstract
The impact of “four colliding” typhoons involving a combination of heavy wind, strong storm, high tide and serious flood colliding has become the focus of attention in the disaster prevention and reduction system in the Taihu Basin. However, the impact of the wind, storm, tide and flood on the safety of flood prevention is still unclear. It is important to analyze the rainstorms, floods and their movement caused by the typical “four colliding” typhoons. This study uses the typhoons “Fitow” and “In-Fa” since 1990 as examples and other typhoons with two or three colliding events as references. Based on hydrological and engineering data, the impact of “four colliding” typhoons is compared. The results showed that: (1) All of the “four colliding” typhoons caused extreme rainfall, with a large total amount and wide range. This resulted in rainfall that was more than 70% higher than that caused by two or three colliding typhoons. This was essentially the same as the rainfall caused by typhoon “Morakot” in 2009. (2) The water levels in Lake Taihu have risen to 2nd and 3rd place respectively since 1949. In particular, typhoon “In-Fa” caused numerous floods, with the maximum water level in Lake Taihu rising by more than 1.00 m. The highest water levels recorded at 33 sites in the river network broke historical records, and the high water levels persisted for an extended period, posing a significant threat to regional flood prevention efforts. (3) Storage dominated during “Fitow”, after which the drainage capacity of the backbone projects was significantly enhanced. During “In-Fa”, the flood movement pattern changed to include both storage and drainage. The storage-to-drainage ratio changed from 1∶0.6 to 1∶1.1 and the proportion of drainage increased. (4) During the rainstorms caused by the two typhoons, drainage was obviously restricted by the astronomical spring tide. Once the rainfall had stopped and the spring tide had passed, the drainage capacity of the backbone projects increased significantly, particularly in the Yangtze River to the north and the Huangpu River to the east. (5) Although the drainage capacity of the backbone projects has been significantly strengthened, further improvement is needed in the event of a “four colliding” typhoon or the transfer of regional flood disaster risks. These research results could inform the scientific defence against the ‘four colliding’ typhoons in the Taihu Basin in future.
Keywords
受全球气候变化和人类活动影响，近年来极端天气事件呈现趋多、趋频、趋强、趋广的态势，暴雨洪涝灾害的突发性、反常性愈发明显，突破历史记录的台风暴雨洪水事件频繁出现[1]。据统计，西北太平洋是台风发生频率最高的海区，平均每年约有3.2个台风进入东海区域，且影响华东地区的台风数量呈现趋势性增加，影响不断增强[2-3]。太湖流域位于华东沿海，呈西高东低、以太湖为中心的碟状地形，河湖密布，是典型的平原感潮河网地区[4]。7—10月流域常受台风袭击，对流域造成影响的台风平均每年有2~3个，历时一般1~3 d[5-6]。1949年以来，对流域影响较大的台风有1962年“艾美”、2012年“海葵”、2013年“菲特”、2019年“利奇马”、2021年“烟花”等[6-7]。
对流域产生影响的台风基本具备强风和暴雨（“二碰头”）的特点。当台风发生在天文小潮期，沿江沿海站点的风暴潮增水相对较轻，对流域外排水量影响较小。然而，若同时遭遇冷空气或天文大潮，在强风、暴雨的基础上叠加高潮位等因素[8]，“三碰头”台风易造成流域性或地区河网大范围洪水的发生，下游圩区大量外排区域涝水并迅速归槽入外河，流域洪水与区域涝水均与天文高潮形成顶托[9]，蓄滞在流域下游低洼地区，壅积难消，易积涝成灾[10-11]。因此，强风、暴雨、高潮、洪水“四碰头”对流域、区域造成的危害远高于“二碰头”“三碰头”（后文简称“二、三碰头”）台风。“菲特”“烟花”就是近年来典型的“四碰头”台风，部分学者对此开展了水文分析工作。胡艳等[12]基于水量平衡及数理统计，推求了“菲特”台风期间太湖流域进入上海地区的水量；徐天奕等[13]基于“烟花”台风，利用模型计算了北排长江、南排杭州湾不同预排情景方案下区域代表站最高水位的削峰情况；林荷娟等[14]分析了“菲特”台风期间流域洪水运动规律，并与雨型整体相似的1999年梅雨型洪水进行比较。然而，台风型洪水与梅雨型洪水存在本质区别，流域骨干工程的防洪排涝能力是基于典型梅雨洪水确定的，典型台风造成的太湖及河网高水位过程对流域骨干工程具有较强冲击作用。历史上，太湖流域发生的“四碰头”台风较少且研究不足，当前研究也缺乏“四碰头”与其他“二、三碰头”台风在风、暴、潮、洪方面特性的对比分析，以及在台风生命期的流域洪水运动与蓄泄分析。这些研究对于流域防御典型台风，特别是“四碰头”台风的“四预”（预报、预警、预演、预案）工作十分重要。
本文以“四碰头”的“菲特”和“烟花”台风作为研究对象，基于多场典型“二、三碰头”台风流域水文、工情等数据资料，对比分析“四碰头”台风特性，研究“四碰头”台风流域洪水运动与蓄泄，并对进一步完善流域防洪工程体系提出建议。
1 数据与方法
1.1 数据资料
降雨数据采用1951—2024年太湖流域雨量代表站日降雨量，通过空间插值方法计算得到太湖流域及各水利分区日降雨量，统计1951—2024年太湖流域最大1 d、3 d降雨量；水位数据采用1954—2024年太湖及部分河网代表站水（潮）位实测数据，统计1949—2024年台风影响下太湖水位最大涨幅。浦东浦西区站点水（潮）位为佘山吴淞基面，其他水利分区站点水位为镇江吴淞基面。
1.2 研究方法
1.2.1 “四碰头”特性
梳理1990—2024年（共35年）对太湖流域产生较大影响的典型台风，根据风、暴、潮、洪4种特性统计归类，共有5场“二碰头”风暴台风、5场“三碰头”风暴潮台风、5场“三碰头”风暴洪台风和2场“四碰头”风暴潮洪台风。将“四碰头”台风分别与“二、三碰头”台风对比，分析其水文特性、极端性与危害性（表1）。对比分析“四碰头”台风天气系统、移动路径、暴雨、洪水、潮位、强风与倾斜特性。计算“四碰头”台风造成的特征降雨量、太湖及河网水（潮）位涨幅，分析台风暴雨的极端性及其对流域、区域的造峰情况。统计近年来台风影响期太湖湖面倾斜实测资料，分析强风对太湖湖面倾斜的影响。
表11990—2024年太湖流域典型台风统计*
Tab.1Typical typhoon statistics in Taihu Basin from 1990 to 2024
1.2.2 流域洪水蓄泄
对比分析两场“四碰头”台风流域洪水蓄泄。以流域洪水蓄泄反映洪水运动，体现为台风暴雨形成的径流量中调蓄量和排水量的蓄泄比。文中除流域径流量由太湖流域水文水动力模型计算得到外，其他数据均为水文监测数据。流域调蓄量包括太湖、河网和水库调蓄量，由实测数据统计计算。流域排水量包括北排长江、东出黄浦江、南排杭州湾口门引排水量实测数据。
2 “四碰头”特性
2.1 天气系统与路径
台风的路径与移速直接关系着雨强和落区[15]。两场台风发生时，均结合了特殊的天气系统。2013年，秋台风（9—11月）“菲特”在与“丹娜丝”形成秋季罕见“双台风”效应的影响下，路径西折多变，10月在福建沿海登陆，随后向西偏南方向在福建省内移动。复杂的大气环流为太湖流域台风暴雨提供了稳定的降水背景。台风本体水汽主要来自副高与“菲特”间的东南急流，残留低压与“丹娜丝”东侧急流共同输送水汽，形成东南—偏东双通道。西风槽东移受阻于副高，槽底冷空气的渗透触发对流爆发，加剧了降水系统的复杂性[16-17]。
2021年，夏台风（6—8月）“烟花”7月分别在浙江舟山和嘉兴平湖登陆，为1949年有气象记录以来首个在浙江省内两次登陆的台风。虽没有明显冷空气参与，但副高位置比常年同期异常偏北，导致引导气流很弱，造成台风移速缓慢甚至原地回旋少动，滞留在太湖流域超过24 h，西南季风持续输送水汽，使台风登陆后维持强度，台风西侧云系受侵入影响减弱，但影响时间长达一般台风的2倍[18-19]。
2.2 暴雨
2.2.1 暴雨过程
2013年10月6—8日，受“菲特”台风影响，太湖流域普降暴雨到大暴雨，流域平均累计降雨量204.7 mm，空间分布总体呈东南向西北递减，暴雨中心位于流域南部，以杭嘉湖区、浙西区降雨量最大，浙西区累计降雨量达265.0 mm。2021年7月23—27日，受“烟花”台风影响，太湖流域普降大到暴雨，局地大暴雨，流域平均累计降雨量为224.5 mm。各水利分区中，除太湖区和武澄锡虞区，其他分区累计降雨量均超过200 mm。空间分布上，暴雨覆盖流域南部，以浦东浦西区、浙西区降雨量最大，其中浦东浦西区累计降雨量达322.7 mm（图1）。
2.2.2 暴雨特点
（1）“菲特”单日降雨强，“烟花”降雨总量大。“四碰头”台风降雨总量较“二、三碰头”台风均值偏高70%以上，高出部分与2009年“莫拉克”台风造成的流域降雨量89.7 mm基本持平。“菲特”台风移速快、影响时间短，降雨仅持续3 d，最大单日降雨发生在10月7日，流域平均降雨量达131.6 mm，占过程总量的64%。“烟花”台风移速慢，暴雨历时远高于“二、三碰头”台风，降雨集中在5 d，最大单日降雨量仅为75.0 mm，但降雨总量略高于“菲特”。（2）影响范围广，暴雨空间分布不均。“二、三碰头”台风流域平均降雨量在85.4~175.8 mm之间，对流域局地产生影响较大，而对流域整体影响尚可控。然而，“四碰头”台风对流域整体影响较大，“菲特”台风期间流域200 mm以上暴雨笼罩面积占流域总面积的36%，“烟花”台风期间更是达到56%，暴雨覆盖范围广，远高于“二、三碰头”台风。“四碰头”台风暴雨空间变差系数[20]高于“二、三碰头”台风均值55%，在降雨总量大且空间分布极不均衡的情况下，部分地区易造成严重内涝。（3）对太湖流域均造成了极端降雨事件。“菲特”台风最大1 d、3 d流域平均降雨量均位列1951年以来历史第2位（降雨频率为3%）；流域南部杭嘉湖区、浙西区最大3 d降雨量均位列历史第1位。“烟花”台风流域最大1 d降雨量仅为75.0 mm（暴雨量级），但最大3 d降雨量达181.3 mm，位列历史第3位（降雨频率为4%）；浦东浦西区最大3 d降雨量位列历史第1位（图1、表2）。
图1“四碰头”典型台风的降雨量时空分布
Fig.1Spatial and temporal distribution of rainfall of typical “Four Colliding” typhoons
表2典型台风暴雨指标统计*
Tab.2Statistics of rainstorm indicators of typical typhoons
*表中“二碰头”为5场台风均值；“三碰头”为10场台风（5场风暴潮和5场风暴洪）均值，“四碰头”为台风“菲特”和“烟花”的均值。
2.3 洪水与潮位
2.3.1 洪潮过程
“菲特”台风期间太湖起涨水位为3.21 m，过程最高水位为3.82 m，略超警戒水位（3.80 m）。太湖虽未发生编号洪水，但地区河网水位普遍超过警戒水位，部分站点超过保证水位。“烟花”台风发生在汛期，太湖起涨水位较“菲特”偏高0.26 m，最高水位超警0.41 m（图2）。太湖发生编号洪水，地区河网水位全面超过警戒水位，大面积超过保证水位，单日最多超警站点数达93个，占设有警戒水位站点数的89%，超保站点数达49个，占设有保证水位站点数的49%。
图2太湖流域平均降雨量和太湖水位变化过程
Fig.2Average precipitation of Taihu Basin and Taibu water levelchange process
以常州、无锡（大）、苏州（枫桥）、陈墓、平望、嘉兴站作为河网水位代表站，对比两场台风期间水位变化过程（图3，“菲特”“烟花”台风河网站点水位过程线包围区域分别为超警、超保时段）。上述6站中，常州、嘉兴站在“菲特”和“烟花”时期警戒水位相同，其他4站在“菲特”时期警戒水位普遍比“烟花”时期低0.10~0.31 m；陈墓、嘉兴站在“菲特”和“烟花”时期保证水位相同，苏州（枫桥）、平望站在“菲特”时期保证水位远高于“烟花”时期。“菲特”时期除常州站外，各站水位均大幅超过警戒水位，无锡（大）、苏州（枫桥）站超警历时长，其他站基本在1~9 d之间。“烟花”台风期间，上述6站过程最高水位普遍高于“菲特”台风，其中平望、陈墓站最高水位创历史新高。各站水位超保历时较短，基本在1~5 d之间，超保幅度为0.28~0.62 m。
图3太湖流域降雨量和河网站点水位变化过程：（a）“菲特”台风；（b）“烟花”台风
Fig.3Precipitation of Taihu Basin and water at river network stations process: (a) “Fitow”; (b) “In-Fa”
以黄浦江干流米市渡、入长江口吴淞口站作为潮位代表站，“菲特”台风影响期（10月6—10日）正值天文大潮（农历九月初三前后），黄浦江干流高潮增水0.87~1.25 m[21]，米市渡站共2个高潮位超过当时保证潮位（4.25 m），最大超保幅度为0.34 m，共计超保4 h；吴淞口站最高潮位5.15 m，该站当时没有特征水位，超过5.00 m的潮位仅持续1 h。“烟花”台风影响期（7月24—28日）正值天文大潮（农历六月十八前后），米市渡站连续4 d共5个高潮位超过保证潮位（4.25 m），最大超保幅度为0.54 m，共计超保12 h；吴淞口站连续3 d共4个高潮位超过警戒潮位（4.80 m），最大超警幅度为0.75 m，共计超警10 h[22]（图4）。
图4浦东浦西区小时降雨量和潮位变化过程
Fig.4Hourly variation process of rainfall and tide levels in Pudongpuxi District
2.3.2 洪潮特点
（1）太湖及河网站点最高水（潮）位高、涨幅大。“菲特”和“烟花”台风分别造成太湖水位涨幅0.61和0.74 m（表3），在历史上仅次于1962年“艾美”台风的0.75 m。“四碰头”台风平均造成太湖水位涨幅接近“二、三碰头”台风均值的2倍，最大单日涨幅仅次于2012年“海葵”（0.25 m）和1990年“埃布尔”（0.24 m）。
表3典型台风期间太湖及河网水（潮）位涨幅情况
Tab.3Water (tide) level rise of Lake Taihu and river network during typical typhoons
“四碰头”台风站点最高水（潮）位、累计涨幅均值普遍高于“二、三碰头”台风均值。武澄锡虞区代表站无锡（大）站“烟花”台风最高水位为4.81 m，比“二、三碰头”台风均值高0.38 m，累计涨幅1.41 m，是“二、三碰头”台风均值的1.5倍。阳澄淀泖区代表站苏州（枫桥）站“烟花”台风最高水位为4.59 m，比“二、三碰头”台风均值高0.44 m，位列历史第5位，在历年台风中仅次于2024年的“贝碧嘉”。太浦河干流控制站平望站受强降雨和两岸汇水影响，“烟花”和“菲特”台风最高水位分别位列历史第1、3位，累计涨幅均高于其他台风，“四碰头”台风最高水位和累计涨幅均值分别比“二、三碰头”台风均值高0.50和0.65 m。杭嘉湖区代表站嘉兴站“菲特”和“烟花”台风最高水位分别位列历史第1、3位，累计涨幅均高于其他台风，“四碰头”台风最高水位和累计涨幅均值分别比“二、三碰头”台风均值高0.51和0.70 m。在“四碰头”台风发生时，黄浦江干流米市渡站和入长江口吴淞口站最高潮位均值分别比“二、三碰头”台风均值高0.58和0.88 m（图5）。
图5流域下游区最高水位等水位线（单位：m）
Fig.5Highest water level contours in the downstream area
（2）多站最高水（潮）位打破历史极值，流域局地发生淹涝。“菲特”和“烟花”台风登陆时均恰逢天文大潮，“菲特”台风期间沿江沿海风暴潮增水在0.60~1.25 m之间，太湖流域有1个河道站、8个浦东浦西区潮位站超过当时历史最高潮位，其中黄浦江干流米市渡、松浦大桥站均超当时历史最高潮位[21]，杭嘉湖区、浦东浦西区沿江沿海地区高水位突出，在外排不畅的情况下造成局地严重内涝[12]，太湖流域及东南诸河受灾严重，直接经济损失大。“烟花”台风期间，沿江沿海出现0.60~1.70 m的风暴潮增水[22]，浦东浦西区潮位基本高于“菲特”时期，黄浦江干流、淀泖片及杭嘉湖运东片等共33站水（潮）位创历史新高[23]，其中，吴淞口站最高潮位位列历史第5位，米市渡站打破“菲特”期间创造的最高纪录[9]，达到历史最高潮位4.79 m，与“菲特”相比受灾程度较轻，仅上海金山局地淹涝严重。
2.4 强风与倾斜
太湖为大型浅水湖泊，平均水深不足2 m，水流主要由风力驱动，属于典型的“风生流”主导型湖泊[24]，风速超过2~3 m/s即可引发明显的水体运动。风向变化会形成不同形态的环流模式，如北风可能导致湖面水体向南堆积，形成逆时针环流，东南风可能驱动顺时针环流。因此，当太湖水位较高且遭遇强风时，湖面大、吹程长造成湖面倾斜，环湖局地水位骤增，威胁环太湖大堤及其附近区域防洪安全。据统计，2005年“麦莎”、2007年“罗莎”、2024年“贝碧嘉”台风造成的最大湖面倾斜均超过1.80 m。
“菲特”台风登陆时中心附近最大风力为14级（强台风级），是当时历史上10月以后登陆中国大陆的最强台风。在残留云系风力风向的作用下，太湖湖面呈现南高、北低的倾斜，因移动路径未经过太湖流域，最大湖面倾斜仅为0.63 m。“烟花”台风是1949年有气象记录以来首个在浙江省内两次登陆的台风，登陆时中心附近最大风力分别为13级（台风级）和10级（强热带风暴级）。第二次登陆后由东南至西北横穿太湖，太湖同样呈现南高、北低的倾斜，最大湖面倾斜达1.03 m，远高于“菲特”。“烟花”台风虽然造成的最大湖面倾斜量适中，但体积大、云系广，在湖面发生最大倾斜时刻，与2012年“海葵”、2022年“梅花”台风的风力均达到12级（台风级），位列第一，比“二、三碰头”台风均值高2.5级，风速超出“二、三碰头”台风均值10 m/s。
3 洪水蓄泄
太湖流域台风暴雨洪水防御工程体系从空间上看，外围以江堤海塘为防洪（潮）屏障，内部以环湖大堤、流域骨干引排通道、上游水库等治太骨干工程为主体，区域以骨干引排通道为补充，重点城市以包围及平原圩区为单元[25]。流域防洪骨干工程体系已初步形成洪水北排长江、东出黄浦江、南排杭州湾，充分利用太湖调蓄形成“蓄泄兼筹、以泄为主”的框架。除黄浦江外，长江和杭州湾沿线已建闸或设泵，防御台风暴雨洪水过程受工程排水能力、防御调度、潮汐顶托等影响明显，上下游、区域间的洪、涝水相互影响。
“菲特”台风涨水期（10月6—14日）蓄泄比为1∶0.6，“烟花”台风涨水期（7月23日—8月2日）蓄泄比为1∶1.1（图6）。与“菲特”相比，“烟花”台风期间流域北排长江、南排杭州湾工程能力增强，外排水量占径流量的比重明显提升。
3.1 流域径流量
“菲特”“烟花”台风太湖涨水期，太湖流域形成径流量分别为50.6×108 m3[14]和56.7×108 m3（均不含浦东浦西区）。
3.2 流域调蓄量
“菲特”台风太湖涨水期，流域调蓄量为31.4×108 m3，占径流量的62%，其中太湖调蓄量占径流量的30%，河网调蓄量占径流量的29%。“烟花”台风太湖涨水期，流域调蓄量为25.9×108 m3，占径流量的46%，其中太湖调蓄量占径流量的30%，河网调蓄量占径流量的14%（图7）。“菲特”台风期间河网调蓄量及其占径流量的比重均明显大于“烟花”时期，流域滞涝水量约占调蓄量的19%，占径流量的12%，杭嘉湖区受淹严重[12，14]。
3.3 流域排水量
“菲特”台风太湖涨水期，流域排水量为19.5×108 m3，占径流量的38%，其中北排长江水量（净排水量，下同）占径流量的12%，南排杭州湾占比为7%，东出黄浦江占比为19%。“烟花”台风太湖涨水期，流域排水量为27.4×108 m3，占径流量的48%，其中北排长江水量占径流量的24%，南排杭州湾占比为11%，东出黄浦江占比为13%（图7）。“烟花”期间流域排水量占径流量的比重较“菲特”期间有所增加，其中北排长江、南排杭州湾占径流量的比重增加，东出黄浦江占径流量的比重减小。
图6流域洪水蓄泄示意图（单位：108 m3） （径流量、调蓄量、外排水量均未包括浦东浦西区。因应急监测、模型计算等产生的误差约为径流量的6%）
Fig.6Schematic diagram of flood regulation and drainage in Taihu Basin
图7流域蓄泄组成对比
Fig.7Comparison of proportion between regulation and drainage components
两场“四碰头”台风在遭遇暴雨时均恰逢天文大潮顶托，北排长江、南排杭州湾虽都全力排水，但外排受阻水量较少，东出黄浦江水量更少。降雨减弱或停止时刚过天文大潮，“菲特”北排长江单日水量增加55%，南排杭州湾单日水量小幅增加，东出黄浦江单日水量增加2倍以上；“烟花”北排长江单日水量倍增，南排杭州湾和东出黄浦江单日水量基本不变或小幅增加（图8）。
图8太湖流域降雨量和骨干工程逐日排水过程：（a）“菲特”台风；（b）“烟花”台风
Fig.8Precipitation of Taihu Basin and daily drainage process of key projects: (a) “Fitow”; (b) “In-Fa”
3.4 工程能力变化
流域骨干工程能力变化主要考虑环太湖的太浦河、望虞河及流域外边界北排长江、南排杭州湾。太浦河、望虞河是太湖骨干排洪通道，“菲特”期间两河总设计流量为980 m3/s，2012—2014年太浦闸除险加固后，“烟花”期间增至1184 m3/s。然而，台风暴雨期间上游集中强降雨造成单日入湖水量较大，“菲特”期间上游最大单日入湖流量为2953 m3/s，“烟花”期间达4163 m3/s，太湖水位易涨难消[26]，且“烟花”较“菲特”时期太湖水位上涨速度更快。
在两场台风影响期间，虽然流域外排骨干工程均实施了全力排水的调度指令，但“烟花”较“菲特”台风时期工程排水能力明显提升。“烟花”时期流域北排长江的闸排、泵排总设计流量较“菲特”时期分别增加约1800和900 m3/s，南排杭州湾的闸排、泵排总设计流量较“菲特”期间分别增加约500和560 m3/s。
3.5 洪水运动与风险变化
“菲特”时期流域排洪能力有限，以充分调蓄为主；“烟花”时期因工程能力整体提升，流域洪水运动格局转变为蓄泄兼筹。与“菲特”相比，“烟花”时期在确保工程安全的前提下，提前调度启用刚完成试运行的新孟河界牌水利枢纽预降太湖及地区河网水位；台风影响期间，启用北排长江的新沟河、新夏港、定波、白屈港和南排杭州湾盐官枢纽、长山河、南台头泵站（抽水站），全力降低区域河网最高水位；待风雨影响结束后，协商开启环太湖的瓜泾口、胥口及上海市蕰藻浜西闸、淀浦河西闸等协助排泄太湖洪水及区域洪涝水，有效缩短了高水位持续时间[27]。
然而，尽管流域北排、南排等工程能力大幅提升，尽力削峰太湖及河网最高水位，但流域外排能力仅达到圩区总排涝动力（“菲特”期间为12000 m3/s，“烟花”期间为15000 m3/s）的25%，现状圩区总排涝动力达22348 m3/s。圩区大规模防洪工程建设提高了区域及低洼地区自保能力，却减少了洪水调蓄空间。同时，流域土地利用等下垫面变化剧烈，2020年建设用地面积较2000年增幅达88%，而水田面积减少了50%，流域产汇流特性发生显著变化，洪水归槽速度加快，圩外地区河网站点水位峰值增加，峰现时间提前，洪水风险由圩内向圩外转移[5，25，27]。
4 讨论
4.1 “四碰头”叠加风险
在狂风、暴雨、高潮位和洪水的叠加作用下，4种因素相互叠加、放大，极易形成复合灾害。狂风持续推动海水堆积，形成的巨浪不断冲击堤防、海岸结构，在天文大潮的背景下，进一步抬高沿江沿海高潮位；狂风区常与暴雨区重叠，易扩大暴雨影响范围。极端暴雨强度超出流域区域排水能力，在河网等调蓄能力有限的情况下，加剧地表径流，发生区域内涝。在高潮位顶托的影响下，区域排水受阻，大量涝水滞留，重要堤防长时间浸泡可能发生管涌等，易加重内涝并引发洪水风险[28-29]。
“四碰头”台风多灾害叠加分析对流域防灾减灾至关重要，需通过耦合气象—水文—海洋等方面开展数值模拟评估风险与危害，支撑预报调度工作，这也是下一步研究的重点。
4.2 “四碰头”遭遇的可能性
根据气象部门统计数据，西北太平洋（含南海）平均每年生成26个热带气旋，其中7个登陆或影响太湖流域及东南沿海[23]。太湖流域受台风的直接影响频率低于东南沿海，但流域东部靠近东海，若台风路径偏西，流域下游易受风暴潮影响。根据气象数据推求，1990—2024年共有245场台风登陆或影响太湖流域及东南沿海，但“四碰头”台风仅有“菲特”和“烟花”2场，35年间平均发生概率仅为0.82%。
太湖流域遭遇“四碰头”台风的可能性虽然相对较低，但2场台风均发生在近12年。随着气候变暖和海平面上升，尤其在极端天气事件频发的趋势下，“四碰头”台风再次发生的可能性仍较大，甚至可能多发频发。
5 结论与建议
1）“四碰头”台风对流域及区域均造成了极端降雨，降雨总量比“二、三碰头”台风均值偏高70%以上，高出部分与2009年“莫拉克”台风造成的流域降雨量89.7 mm基本持平。流域200 mm以上降雨笼罩面积占流域总面积的36%~56%，空间分布不均匀。其中“菲特”台风路径多变、移速快、单日降雨量大，流域平均最大1 d、3 d降雨量均位列近70年第2位，比“二、三碰头”台风均值偏高70%以上，杭嘉湖区洪涝严重。“烟花”台风横穿太湖流域，移速慢、降雨总量大，流域平均最大3 d降雨量位列近70年第3位。
2）太湖及河网站点的最高水（潮）位普遍高于“二、三碰头”台风均值，太湖水位涨幅分别位列1949年以来第2、3位。特别是在“烟花”台风期间，33站最高水（潮）位突破历史极值，其中多个站点刷新“菲特”时期所创纪录。台风横穿太湖流域时风力风速较强，超过“二、三碰头”台风均值，造成太湖湖面最大倾斜1.00 m以上。
3）太湖流域在“菲特”时期充分调蓄，在“烟花”时期蓄泄兼筹，两场台风流域蓄泄比分别为1∶0.6和1∶1.1。流域骨干工程排水能力增强，使外排比重明显提升，缩短了高水位持续时间，减轻了流域区域防洪压力，但排水能力仍需进一步提升。
4）“四碰头”台风携带的大量降雨造成太湖及河网水位大幅上涨，威胁流域区域防洪安全。建议加快实施吴淞江工程、太浦河后续工程、望虞河拓浚工程等流域骨干工程，提升环太湖和流域外边界的排洪能力，这对太湖及区域河网最高水位削峰具有重要作用，并能快速排泄流域区域洪涝水。为减轻天文大潮和沿江沿海风暴潮对流域排洪的顶托影响，建议推进黄浦江河口挡潮闸建设，在黄浦江低潮位期间开闸趁潮排水，高潮位期间关闸阻止海水上溯，实现沿长江、杭州湾口门全线封闭，增强“四碰头”台风洪涝灾害防御体系韧性。
