2015, Vol. 27 
2013年第23号“菲特”台风于10月7日1时15分前后在福建省福鼎市沙埕镇沿海登陆，登陆时中心附近最大风力14级(42 m/s，为强台风)，为1949年以来10月份登陆我国大陆最强的“秋台风”.受之影响，太湖流域普降大暴雨、局部特大暴雨，降雨强度之大、覆盖范围之广为历史罕见(图 1、2). 10月6—8日(台风过程雨量)，太湖流域平均降雨量为204.7mm，位列1951年以来最大3天降雨量第2位，其中杭嘉湖区、浙西区、浦东浦西区过程降雨量均位列1951年以来第1位(表 1)[1].期间，太湖水位过程涨幅达0.60 m，河网水位、沿江沿海潮位普遍超警戒，黄浦江上游米市渡等多个站点水位(潮位)超历史记录.
|
图 1 太湖流域“菲特”台风过程降雨量等值面图 Fig.1 Precipitation distribution over Lake Taihu basin during Typhoon Fitow influence period |
|
图 2 浙闽地区“菲特”台风过程降雨量等值面图 Fig.2 Precipitation distribution in Zhejiang and Fujian regions during Typhoon Fitow influence period |
|
表 1 1951年以来太湖流域及各水利分区最大3天降雨量前5位 Tab.1 Top five maximum three-day precipitation over Lake Taihu basin and its seven sub-areas since 1951 |
本文拟通过“菲特”台风期间太湖流域大量的实测资料统计分析、产汇流模型计算、流域水量平衡计算等方法，分析“菲特”台风造峰期的太湖流域径流量、调蓄量、外排水量，从而阐述“菲特”台风期间的流域洪水运动规律，并与降雨特性较为相似的太湖流域历史最大的梅雨洪水——1999年大水的运动路径相比较，提出流域防洪的蓄泄关系，为水利工程调度以及今后防洪工程布局设计提供参考依据.
文中除径流量由太湖流域产汇流模型计算得到外，其他数据均为“菲特”台风期间水文监测数据.
1 太湖流域降雨径流分析利用太湖流域产汇流模型计算“菲特”台风期间流域的径流量，计算时段为太湖造峰期，即10月6—14日(下同).太湖流域产汇流模型是河海大学1990s开发的，长期以来一直应用于太湖流域防洪规划、水资源综合规划、太湖流域综合规划及实时洪水预报与调度等工作，并不断得到完善，流域下垫面等资料已更新至2005年.随着流域水利工程等情况的变化，模型基础资料也不断进行更新[2-4].该模型在近年来太湖流域洪水预报中得到进一步验证，计算精度较高.
太湖流域产流模型分4种下垫面计算，即水面、水田、旱地、城镇建设用地.水田产流按灌溉制度，由水量平衡计算得到；旱地产水采用新安江模型计算，建设用地产水采用径流系数法计算.模型中将平原分成16个分区，湖西山丘区、浙西山区各分成10个分区进行产流计算.太湖流域4类下垫面资料是根据中国科学院南京地理与湖泊研究所2010年卫片解译结果获得，将全流域划分成1 km×1 km的网格，由每个网格的下垫面资料推求出产流计算分区的4类下垫面资料，然后分别计算产流，由下垫面面积加权法得到各分区的产流量.
根据模型计算结果，“菲特”台风造成的洪水过程，其流域总径流量(洪量)为58.47×108 m3，径流系数达0.80.各水利分区中，杭嘉湖区径流量最大，为17.09×108 m3，占流域总径流量的29 %；武澄锡虞区径流量最小，为3.87×108 m3，仅占总流域径流量的7 %，其余各水利分区径流量在4.97×108~11.88×108 m3.径流系数太湖区最大，达0.96，湖西区最小，为0.68(表 2).
|
|
表 2 10月6—14日太湖流域各水利分区径流量统计 Tab.2 Runoff of Lake Taihu basin and its seven sub-areas from 6th to 14th in October |
太湖流域湖库河网调蓄量包括太湖、河网(除下游的浦东浦西区)及流域内8座大型水库的调蓄量.根据时段始末的水位及调蓄面积，计算得到10月6日8：00至15日8：00湖库河网调蓄量为25.27×108 m3，其中，太湖调蓄15.37×108 m3，8座大型水库调蓄1.26×108 m3，河网调蓄8.64×108 m3.
2.1.2 杭嘉湖区滞涝量受“菲特”台风影响，杭嘉湖区降雨强度和降雨量超过其承受能力[5]，导致杭嘉湖区受灾严重，50 %以上农田受淹，其中海宁、海盐、平湖等区域淹没深度在0.50~0.70 m左右，至10月15日8：00，仍有部分水量滞留在农田等低洼地区.根据杭嘉湖区流量监测资料统计分析，10月6—14日，入杭嘉湖区水量为1.20×108 m3，出杭嘉湖区水量为9.75×108 m3，杭嘉湖区径流量为17.09×108 m3，河网调蓄量为2.45×108 m3，由此可得到杭嘉湖区滞涝水量为6.09×108 m3(图 3).
|
图 3 10月6—14日杭嘉湖区洪水运动图(×108 m3) Fig.3 Flood movement in Hangjiahu area from 6th to 14th in October |
太湖流域北排长江水量主要指江苏段沿长江口门排入长江的水量，不包括下游浦西区沿江口门的排水量.北排长江是太湖流域排水出路的重要组成部分[6]，10月6—14日，北排长江总水量为6.25×108 m3，从长江引水0.30×108 m3，净排水量5.95×108 m3.排水量主要集中在苏州市沿江口门，占总排水量的76 %，其次为无锡市沿江口门，占总排水量的22 %.
2.3 太湖流域南排杭州湾水量太湖流域南排杭州湾水量主要指杭嘉湖南排工程和钱塘江沿线杭州段口门向杭州湾的排水量，不包括下游浦东区沿海口门的排水量.10月6—14日，杭嘉湖南排工程排水2.47×108 m3，主要集中在长山闸、南台头闸、盐官枢纽，其中长山闸排水0.89×108 m3，占排水总量的36 %；南台头闸排水0.83×108 m3，占排水总量的34 %；盐官枢纽排水0.57×108 m3，占排水总量的23 %.
另外，钱塘江沿线杭州段口门向杭州湾排水0.04×108 m3，引水入杭嘉湖区水量为0.10×108 m3，因此，杭嘉湖区净排入杭州湾水量为2.41×108 m3.
2.4 太湖流域东出黄浦江水量根据10月6—14日太湖流域水量平衡分析，除浦东浦西区外，径流量为50.58×108 m3，北排长江净排水量为5.95×108 m3，南排净入杭州湾水量为2.41×108 m3，湖库河网调蓄水量为25.27×108 m3，杭嘉湖区滞涝水量为6.09×108 m3，由此推出流域东出黄浦江水量为10.86×108 m3.
2.5 洪水运动格局“菲特”台风影响期间，太湖流域过程雨量达204.7mm，形成径流量(除浦东浦西区外，下同)为50.58×108 m3.太湖流域调蓄量为31.36×108 m3，占台风过程雨量形成径流量的62 %；北排长江、南排杭州湾、东出黄浦江的排水总量共19.22×108 m3，占径流量的38 %.调蓄量中，太湖调蓄量为15.37×108 m3，占调蓄量的49 %.流域排水总量中，东出黄浦江的水量达到一半以上.由此可知，“菲特”台风暴雨形成的径流量，在太湖造峰期间，蓄泄比为6 :4，太湖与区域蓄水比为5 :5，可见太湖的调蓄发挥了重要作用.
3 与典型洪水的比较太湖流域“菲特”台风降雨分布南部大于北部，其中杭嘉湖区、浙西区、浦东浦西区台风过程雨量(10月6—8日)均破1951年以来历史记录，该雨型与1999年太湖流域大水相似[7-8].1999年大水作为太湖流域20世纪有记录以来发生的最大一次洪水，“菲特”台风造峰期洪水运动与其相比(表 3)，主要有以下几个特点：
|
|
表 3 “菲特”台风与1999年大水流域调蓄及外排水量对比1) Tab.3 Comparison of flood storage and discharge between Typhoon Fitow and the 1999 catastrophic flood |
1) 调蓄量占径流量比重增加，但太湖调蓄比重基本不变.
“菲特”台风造峰期，太湖、河网、水库调蓄及杭嘉湖区滞涝水量为31.36×108 m3，占径流量的62 %，其中太湖调蓄量占径流量的30 %；1999年大水太湖造峰期，调蓄量为79.73×108 m3，占径流量的52 %，其中太湖调蓄量占径流量的31 %.与后者相比，前者调蓄量所占比重有所增加，太湖调蓄比重基本不变，主要是本次台风期间杭嘉湖区受淹严重，导致区域调蓄量明显增加.
2) 排水总量占径流量比重减少，但东出黄浦江水量比重变化不大.
“菲特”台风造峰期，太湖流域外排(含北排长江、南排杭州湾)以及东出黄浦江的排水总量为19.22×108 m3，占径流量的38 %，其中东出黄浦江水量占径流量的21 %；1999年大水造峰期，排水总量为72.58×108 m3，占径流量的48 %，其中东出黄浦江水量占径流量的19 %.与后者相比，前者排水总量所占比重有所减少，但东出黄浦江比重变化不大，这主要是因为“菲特”台风造峰期正值农历九月初二至初十(全年仅次于八月十五的大潮讯)，北排长江、南排杭州湾受大潮顶托，排水受阻所致；而1999年大水造峰期为农历四月二十四至五月二十四，处于全年相对较小的潮汛，有利于排水.据实测资料显示，2013年“菲特”台风洪水造峰期与1999年大水造峰期相比，长江口、杭州湾潮位要高0.5~0.6 m左右.
3) 黄浦江泄流量占流域外排水量比重增加明显.
“菲特”台风造峰期，东出黄浦江水量为10.86×108 m3，占流域排水总量的57 %，日均东出水量达1.21×108 m3，大于1999年大水造峰期所占比重和日均东出水量.期间，松浦大桥最大泄流量达2025 m3/s(10月12日)，比1999年大水最大泄流量(1920 m3/s，7月1日)增大105 m3/s[9-10].尽管东出黄浦江水量也受吴淞口潮位影响，但由于松浦大桥离吴淞口80多千米，因此受吴淞口潮位影响相对较小，而受上游洪水影响明显.
4) 若造峰期流域不滞涝，两场洪水蓄泄比、太湖与河网调蓄比均基本相当.
如果流域外排能力进一步提高，假定在洪水造峰期，即当太湖达到最高水位时，区域涝水能全部排出，那么区域滞涝水量应计入流域外排水量中，而流域调蓄量中应扣除区域滞涝量，则“菲特”台风洪水造峰期流域调蓄25.27×108 m3(其中太湖调蓄15.37×108 m3，河网调蓄9.9×108 m3)，外排水量25.31×108 m3，流域调蓄与外排的蓄泄比为1 :1，太湖与河网的调蓄比例为61 :39；1999年大水造峰期流域调蓄为76.28×108 m3(其中太湖调蓄47.44×108 m3，河网调蓄28.84×108 m3)，外排水量76.03×108 m3，流域调蓄与外排的蓄泄比为1 :1，太湖与河网的调蓄比例为62 :38，两场洪水基本相当.
4 结语2013年“菲特”台风雨量大、范围广，流域片多项水文数据打破历史记录，太湖流域杭嘉湖区、浙西区、浦东浦西区台风过程雨量均位列1951年以来第1位，浙江省余姚等8个环杭州湾县区面雨量超历史记录，其中余姚接近百年一遇.受天文大潮汛、强降雨等共同影响，太湖流域米市渡、浙江沿海鳌江站等潮位(水位)超历史记录，其中米市渡站超历史最高潮位0.23 m，鳌江站超历史最高潮位0.42 m.
“菲特”台风影响期间，充分利用太湖调蓄，东导流上的德清大闸进行适时调控分洪，杭嘉湖南排工程及沿江口门全力候潮排涝，上游水库更是全力拦洪，通过拦、蓄、调、分、排等措施，各大水利工程在抗台救灾方面发挥了重要作用，取得了明显的减灾效益.同时，在本次抗台过程中也暴露出太湖流域外排能力明显不足的问题，如“菲特”台风造峰期，太湖流域日均径流量为5.62×108 m3，但北排长江、南排杭州湾日均水量仅为0.93×108 m3，仅占日均径流量的16 %，从而导致流域、特别是杭嘉湖区受灾程度比1999年大水还严重.因此，建议加快太湖流域二轮防洪规划的实施，对太湖调蓄、外排等方面进行科学调度[11-12]，一是进一步提高流域洪水外排能力，减少区域受淹程度，保证在洪水造峰期流域外排水量不少于调蓄量；二是充分利用太湖调蓄能力，太湖与河网的调蓄比应控制在6 :4左右，以最大限度减轻洪涝灾害损失.
| [1] |
"菲特"台风期间太湖流域雨水情总结, 2013.
|
| [2] |
梁瑞驹, 程文辉, 蔡文祥等. 太湖流域水文数学模型. 湖泊科学, 1993, 5(2): 99-107. DOI:10.18307/1993.0201 |
| [3] |
程文辉, 王船海, 朱琰. 太湖流域模型. 南京: 河海大学出版社, 2006.
|
| [4] |
胡彩虹, 王金星. 流域产汇流模型及水文模型. 郑州: 黄河水利出版社, 2010.
|
| [5] |
孙顺才, 赵锐, 毛锐等. 1991年太湖地区洪涝灾害评估与人类活动的影响. 湖泊科学, 1993, 5(2): 108-117. DOI:10.18307/1993.0202 |
| [6] |
王同生. 1993年太湖流域的洪涝灾害及水利工程的作用. 湖泊科学, 1994, 6(3): 193-200. DOI:10.18307/1994.0301 |
| [7] |
吴泰来. 太湖流域1999年特大洪水和对防洪规划的思考. 湖泊科学, 2000, 12(1): 6-11. DOI:10.18307/2000.0102 |
| [8] |
徐雪红. 太湖流域防洪形势及近期治理防洪标准探讨. 湖泊科学, 2000, 12(3): 199-204. DOI:10.18307/2000.0302 |
| [9] |
吴浩云. 1999年太湖流域洪水. 北京: 中国水利水电出版社, 2001, 73-91.
|
| [10] |
虞孝感, 吴泰来, 姜加虎等. 关于1999年太湖流域洪水灾情、成因及流域整治的若干认识和建议. 湖泊科学, 2000, 12(1): 1-5. DOI:10.18307/2000.0101 |
| [11] |
毛锐. 建国以来太湖流域三次大洪水的比较及对今后治理洪涝的意见. 湖泊科学, 2000, 12(1): 12-18. DOI:10.18307/2000.0103 |
| [12] |
林泽新. 太湖流域防洪工程建设及减灾对策. 湖泊科学, 2002, 14(1): 12-18. DOI:10.18307/2002.0102 |