汪院生，柳子豪，展永興，張亞洲，許 強(qiáng)

（江蘇省太湖水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 蘇州 215006）

太湖流域位于長江三角洲南翼，是我國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一。流域內(nèi)水系以太湖為中心，分上游水系和下游水系兩部分，上游主要為西部山丘區(qū)獨(dú)立水系，包括苕溪水系、南溪水系和洮滆水系等；下游水系主要為平原區(qū)河網(wǎng)水系，包括北部沿長江水系、南部杭嘉湖水系和東部黃浦江水系等。流域內(nèi)上游來水經(jīng)太湖調(diào)蓄后，北由望虞河等通江諸河入長江，東由太浦河入黃浦江，南由杭嘉湖諸河入錢塘江，因此太湖與周邊河網(wǎng)水量交換頻繁，是流域洪水和水資源調(diào)蓄的中樞，同時(shí)也是流域重要的水源地［1］。

環(huán)太湖水文巡測工作可以追溯到20世紀(jì)20年代，但有考證的資料始于1966年，且在1986年之前，只在汛期開展水文巡測工作，之后才完整開展了全年的水文巡測工作。因此大部分圍繞環(huán)太湖出、入湖水量變化的分析研究，重點(diǎn)關(guān)注1986年之后環(huán)太湖出、入湖水量的時(shí)空變化特征。而此前關(guān)于環(huán)太湖出、入湖水量變化的相關(guān)研究，大都是從全年角度進(jìn)行的概括性分析，且主要是基于行政區(qū)劃層面來分析不同省市間出、入湖水量的變化，其目的在于解決地區(qū)之間水資源分配上存在的矛盾，以期實(shí)現(xiàn)水資源的合理配置［2-3］。而作為地處長三角一體化發(fā)展背景下的太湖流域，對水資源的統(tǒng)籌規(guī)劃更應(yīng)該從整體出發(fā)，基于水資源分區(qū)的角度進(jìn)行精細(xì)化分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)合理高效的水資源調(diào)度與配置。本次研究基于長時(shí)間序列（1986—2018年）的環(huán)太湖主要河道出、入湖水量資料，以水資源分區(qū)為研究對象，從全年與年內(nèi)水資源調(diào)度期的角度進(jìn)行對比分析，并選擇“太湖水環(huán)境綜合治理”工程啟動的2007年為關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)，對主要水資源分區(qū)出、入湖水量的時(shí)空變化規(guī)律與影響因素開展討論研究，為流域水資源的合理調(diào)度與配置提供科學(xué)支持。

1 研究區(qū)域概況

作為典型的平原河網(wǎng)型湖泊，環(huán)太湖沿岸河道（溇港）數(shù)量眾多。周邊河網(wǎng)的復(fù)雜性使得無法逐一布設(shè)駐測水文站點(diǎn)以控制出、入湖水量，結(jié)合平原河網(wǎng)地區(qū)水文工作的實(shí)際情況，目前環(huán)太湖水文巡測工作主要以基點(diǎn)站和巡測斷面組成的水文駐測與巡測相結(jié)合的方式進(jìn)行。截至2018年，環(huán)太湖巡測控制線共由10個(gè)巡測段和12個(gè)單站組成，共計(jì)130個(gè)進(jìn)、出口門流量監(jiān)測斷面，形成閉合的環(huán)太湖巡測線。其中，按水資源四級分區(qū)原則進(jìn)行劃分，環(huán)太湖水文巡測線從長興浙蘇交界處按逆時(shí)針方向可依次劃分為5個(gè)區(qū)域，分別是浙西區(qū)、杭嘉湖區(qū)、陽澄淀泖區(qū)、武澄錫虞區(qū)和湖西區(qū)。作為環(huán)太湖重要的骨干行洪、引水與供水通道，在本次研究中，將望虞河與太浦河的出、入湖水量進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算。

2 入湖水量變化及成因分析

2.1 環(huán)太湖入湖水量

在1986—2018年期間，環(huán)太湖年均入湖水量為91.8億m3，其中年最大入湖水量為2016年的159.9億m3，年最小入湖水量為1986年的50.7億m3。從歷年變化來看，環(huán)太湖入湖水量總體呈增加趨勢。其中，以“太湖水環(huán)境綜合治理”工程啟動的2007年為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，自2007年以來，入湖水量表現(xiàn)出明顯增加的趨勢，2007—2018年期間環(huán)太湖年均入湖水量為110.9億m3，相較1986—2006年期間年均入湖水量增加29.9億m3，增幅達(dá)37.0%（表1）。

表1 不同階段環(huán)太湖入湖水量統(tǒng)計(jì) （單位：億m3）

水資源調(diào)度期，是指在保證流域內(nèi)水利工程防洪安全的前提下，依據(jù)水資源配置原則，以盡可能滿足用水需求為目標(biāo)，利用水利工程設(shè)施進(jìn)行水資源調(diào)度的時(shí)期。該時(shí)期環(huán)太湖多年平均入湖水量為52.5億m3，占全年入湖水量的57.2%。從歷年變化來看，環(huán)太湖水資源調(diào)度期內(nèi)入湖水量表現(xiàn)出一定增加的趨勢，但相對于全年入湖水量變化而言，增幅并不明顯。以2007年為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，在2007—2018年期間環(huán)太湖水資源調(diào)度期內(nèi)年均入湖水量為52.6億m3，與1986—2006年期間水資源調(diào)度期年均入湖水量（52.5億m3）相持平。

2.2 主要入湖水量來源

按水資源四級分區(qū)劃分，在1986—2018年期間，根據(jù)各水資源分區(qū)年均入湖水量占比來看，環(huán)太湖入湖水量主要來源于湖西區(qū)與浙西區(qū)，分別占入湖水量的54.0%與22.2%。

其中以2007年為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，湖西區(qū)前后2個(gè)時(shí)期入湖水量占比增加顯著，在1986—2006年期間，湖西區(qū)入湖水量占總?cè)牒康?6.6%；而在2007—2018年期間，湖西區(qū)入湖水量占比增加到總?cè)牒康?3.5%。浙西區(qū)入湖水量占比則略有減少，其中2007—2018年期間浙西區(qū)入湖水量占總?cè)牒康?0.7%，較1986—2006年期間減幅2.7%。

2.2.1 湖西區(qū)

湖西區(qū)多年平均入湖水量為49.6億m3，最大入湖水量出現(xiàn)在2016年，最小入湖水量則出現(xiàn)在1986年。2007—2018年期間，湖西區(qū)入湖水量增加顯著，較1986—2006年增加32.6億m3，增幅達(dá)86.1%，是環(huán)太湖入湖水量增加的主要來源，湖西區(qū)入湖水量占全年入湖水量的比例也從1986—2006年的46.6%提高至2007—2018年的63.5%。這期間湖西區(qū)入湖水量的增加，與因下墊面變化而造成降水產(chǎn)水量的增加密切相關(guān)。在2007年之后，流域內(nèi)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快使得區(qū)域內(nèi)不透水面積增加，這在客觀上增大了徑流系數(shù)，導(dǎo)致洪水總量增多，湖西區(qū)入湖水量也因此增加［4］。

在年內(nèi)水資源調(diào)度期，湖西區(qū)多年平均入湖水量為29.1億m3，占湖西區(qū)年均入湖水量的58.7%。從歷年變化來看，該時(shí)期湖西區(qū)入湖水量表現(xiàn)出顯著增加的趨勢，這主要是由于在“引江濟(jì)太”工程啟動以來，除個(gè)別豐水年份外，湖西區(qū)沿江各閘門主要功能轉(zhuǎn)為以引水為主，主要發(fā)生在年內(nèi)的水資源調(diào)度期。以工程啟動的2002年為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，在2002—2018年期間，湖西區(qū)水資源調(diào)度期年均入湖水量為35.2億m3，較1986—2001年期間增幅達(dá)55.8%。

值得注意的是，在“引江濟(jì)太”工程穩(wěn)定運(yùn)行后的2004—2018年期間，該時(shí)期湖西區(qū)水資源調(diào)度期內(nèi)入湖水量變化相對穩(wěn)定，多年平均入湖水量為34.9億m3，但湖西區(qū)全年入湖水量整體仍表現(xiàn)出顯著增加的趨勢，這顯示了該時(shí)期湖西區(qū)入湖水量的增量，更多是來自于年內(nèi)其他時(shí)期入湖水量的增加。此外，相關(guān)研究表明，區(qū)域氣候變化與各項(xiàng)水利工程的建設(shè)運(yùn)行，會使得湖西區(qū)入湖水量增加的同時(shí)，大大縮短湖西區(qū)降水匯入太湖的時(shí)間（降幅可達(dá)33.0%），這也進(jìn)一步增加了流域的防洪風(fēng)險(xiǎn)［5］。

2.2.2 浙西區(qū)

作為環(huán)太湖入湖水量的又一重要來源，浙西區(qū)入湖水量的歷年變化總體上相對穩(wěn)定，多年平均入湖水量為20.4億m3，占環(huán)太湖入湖水量的22.2%。隨著雨情條件的變化，浙西區(qū)入湖水量也表現(xiàn)出年際間波動的特征。在發(fā)生流域性特大洪水事件的1999年和2016年，年內(nèi)降水量都達(dá)到階段性的峰值，這期間浙西區(qū)入湖水量也都超過了40億m3。值得注意的是，在1999年發(fā)生的流域性特大洪水事件中，浙西區(qū)入湖水量歷史性地高于湖西區(qū)入湖水量，這主要是由于該年份的梅雨期暴雨主要集中在太湖南部地區(qū)，且湖西區(qū)在該時(shí)期增加了沿江排水力度以緩解防洪壓力［6］。而在2003年，年降水量僅為795 mm的特枯水年，浙西區(qū)年入湖水量也僅為10.0億m3，這些都反映出浙西區(qū)入湖水量對降水事件的響應(yīng)。

值得注意的是，在浙西區(qū)入湖水量歷年變化相對穩(wěn)定的同時(shí)，該水資源分區(qū)水資源調(diào)度期內(nèi)入湖水量卻表現(xiàn)出相對減少的趨勢。在2007—2018年期間，浙西區(qū)水資源調(diào)度期內(nèi)年均入湖水量僅為6.9億m3，較1986—2006年降幅約21.6%。浙西區(qū)水資源調(diào)度期內(nèi)入湖水量的減少，主要與下游太湖水位的抬升密切相關(guān)，在2002年“引江濟(jì)太”工程常態(tài)化運(yùn)行后，太湖年均水位控制在3.25 m左右，較之前時(shí)期水位抬升0.17 m，特別是在加大引水力度的水資源調(diào)度期，這期間湖水的頂托作用，會在一定程度上阻擋浙西區(qū)來水的入湖。

3 出湖水量變化及成因分析

3.1 環(huán)太湖出湖水量

近年來，隨著環(huán)太湖入湖水量的大幅增加，太湖常水位隨之抬高，出湖水量也相應(yīng)地表現(xiàn)出增加的趨勢［7］。由不同階段環(huán)太湖出湖水量統(tǒng)計(jì)（表2）可知，1986—2018年期間環(huán)太湖年均出湖水量為94.7億m3，其中最大出湖水量發(fā)生在2016年，為167.3億m3；最小出湖水量發(fā)生在1994年，僅為62.5億m3。以“太湖水環(huán)境綜合治理”工程啟動的2007年為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，在2007—2018年期間，環(huán)太湖年均出湖水量為104.8億m3，較1986—2006年期間增加15.8億m3，增幅約18.0%。相對于入湖水量而言，出湖水量的變化幅度要略小。

表2 不同階段環(huán)太湖出湖水量統(tǒng)計(jì) （單位：億m3）

年內(nèi)水資源調(diào)度期內(nèi)環(huán)太湖多年平均出湖水量為54.8億m3，占年內(nèi)出湖水量的55.6%。相對于年內(nèi)出湖水量整體增加的變化趨勢，水資源調(diào)度期內(nèi)出湖水量的歷年變化則表現(xiàn)出一定遞減的趨勢，在2007—2018年水資源調(diào)度期內(nèi)年均出湖水量為51.4億m3，較1986—2006年降幅12.6%，這與水資源調(diào)度期內(nèi)，為提高太湖水環(huán)境容量，改善太湖水環(huán)境而限制出湖水量的水利工程調(diào)控有關(guān)。

3.2 主要出湖水量分布

從各水資源分區(qū)出湖水量的多年平均值來看，在1986—2018年期間，環(huán)太湖出湖水量主要分布在太浦河、陽澄淀泖區(qū)與杭嘉湖區(qū)，分別占出湖水量的33.7%、19.5%與16.0%。

其中，太浦河出湖水量表現(xiàn)出減少的趨勢，在1986—2006年期間，太浦河出湖水量占環(huán)太湖出湖水量的37.3%，而2007—2018年，太浦河出湖水量占比減少至28.5%。與之對應(yīng)的是陽澄淀泖區(qū)、杭嘉湖區(qū)出湖水量占比的增加，2007—2018年陽澄淀泖區(qū)出湖水量占比為23.6%，較上一時(shí)期增幅6.8%。

3.2.1 陽澄淀泖區(qū)

從歷年變化來看，陽澄淀泖區(qū)出湖水量表現(xiàn)出整體增加的趨勢，其中在2007—2018年，年均出湖水量為24.7億m3，較1986—2006年增幅65.0%。

作為流域下游重要的出湖區(qū)域，陽澄淀泖區(qū)主要承接胥湖、東太湖等太湖分屬湖區(qū)的來水。2010年“東太湖綜合整治”工程啟動，工程主要內(nèi)容包括疏浚行洪供水通道33.3 km，退圩還湖0.37萬hm2，生態(tài)清淤22.99 km2等［8］。工程于2013年基本完成，清退了大部分的圍網(wǎng)養(yǎng)殖區(qū)，使得太湖湖區(qū)與陽澄淀泖區(qū)之間的行洪通道更為暢通，明顯提高了東太湖防洪、行洪和水資源配置能力，從而也促使了陽澄淀泖區(qū)出湖水量的增加［9］。

3.2.2 杭嘉湖區(qū)

在2002年“引江濟(jì)太”工程常態(tài)化運(yùn)行后，太湖水位出現(xiàn)抬升趨勢，太湖常水位控制在3.25 m左右，較之前水位（3.08 m）抬高0.17 m，杭嘉湖平原年平均水位則在2.96 m左右。受太湖水位整體抬升的影響，湖水的頂托作用使得杭嘉湖區(qū)入湖水量減少，同時(shí)也使得杭嘉湖區(qū)出湖水量進(jìn)一步增加（圖1）。

圖1 杭嘉湖區(qū)出、入湖水量與水位變化關(guān)系

2007—2018年杭嘉湖區(qū)年均出湖水量為18.9億m3，較1986—2006年增幅44.8%。此外，杭嘉湖平原地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉的需求，也在一定程度上增加了對太湖的引水量，并進(jìn)一步導(dǎo)致杭嘉湖區(qū)出湖水量的增加。

3.2.3 太浦河

作為環(huán)太湖重要的出湖通道，太浦河受到水利工程調(diào)度的嚴(yán)格控制，在“引江濟(jì)太”工程實(shí)施后，太浦河上閘泵調(diào)度從原先的防洪調(diào)度為主，轉(zhuǎn)為防洪、供水及保護(hù)水環(huán)境為一體的綜合調(diào)度，這也增加了太浦河的出湖水量。太浦河出湖水量的整體增加，與為改善向黃浦江上游水源地供水水質(zhì)而加大太浦閘下泄流量的水資源調(diào)度密切相關(guān)。由《太湖流域引江濟(jì)太年報(bào)》可知，在2013年5月“太浦閘除險(xiǎn)加固”工程建設(shè)完成后，至2016年4月1日，太浦閘已向下游增加供水34.8億m3。隨著太浦河金澤水源地于2016年12月開始投入使用，上海市、浙江省從太浦河取水規(guī)模進(jìn)一步增加，供水范圍也大幅擴(kuò)大。2017—2020年太浦閘年均供水量為19.7億m3，較2013—2016年漲幅75.0%。通過太浦閘供水量的增加，也體現(xiàn)在年內(nèi)水資源調(diào)度期太浦閘日均下泄流量的變化上。在青浦金澤水庫投入使用以來，2016—2020年期間，水資源調(diào)度期太浦閘日均下泄流量為109.1 m3/s，較2005—2015年期間水資源調(diào)度期太浦閘日均下泄流量（55.4 m3/s）增幅明顯。

作為開放式、流動性、多功能為一體的水域，太浦河水源地內(nèi)水質(zhì)會受到東太湖來水、周邊地區(qū)支流匯入和潮汐等多方面因素的影響，這需要對太浦閘下泄流量進(jìn)行控制，通過臨時(shí)加大上游來水比例以改善水質(zhì)。其中，在2019年太浦河水質(zhì)預(yù)警聯(lián)動機(jī)制運(yùn)作下，太浦河泵站就先后6次進(jìn)行應(yīng)急調(diào)度，開啟太浦河泵站進(jìn)行應(yīng)急供水，年內(nèi)總開泵時(shí)長495.5 h，最大單日供水流量約250 m3/s，總下泄流量達(dá)1.1億m3，有效保障了長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)飲用水安全。

4 結(jié)語

（1）環(huán)太湖入湖水量歷年變化總體呈增加趨勢，其中在2002年前后，汛期時(shí)環(huán)太湖入湖水量由降水主導(dǎo)為主，逐漸轉(zhuǎn)為受降水產(chǎn)流、沿江口門引水等多因素共同影響。而受太湖水位整體抬升影響，環(huán)太湖出湖水量也表現(xiàn)出相應(yīng)增加的趨勢，但相對于入湖水量而言，出湖水量的變化幅度要略小。

（2）在主要的入湖來源中，湖西區(qū)入湖水量增加顯著，也是環(huán)太湖入湖水量增加的主要來源。湖西區(qū)入湖水量的增加，與沿江口門引水量，以及下墊面變化背景下降水產(chǎn)水量的增加密切相關(guān)。浙西區(qū)入湖水量歷年變化相對穩(wěn)定，同時(shí)表現(xiàn)出隨雨情條件變化的特征。而由于水資源調(diào)度期內(nèi)引水量的增加而導(dǎo)致太湖水位上漲，湖水的頂托作用也使得該時(shí)期浙西區(qū)入湖水量表現(xiàn)出減少的趨勢。

（3）在主要的出湖來源中，流域下游的陽澄淀泖區(qū)、杭嘉湖區(qū)出湖水量增幅明顯，這主要是由于入湖水量增加背景下太湖常水位的抬升，以及東太湖綜合整治工程等一系列水環(huán)境治理相關(guān)工程的建設(shè)實(shí)施。受水資源調(diào)度與供水量變化影響，太浦河出湖水量也表現(xiàn)出整體增加的趨勢，特別是在青浦金澤水源地投入使用以來，該時(shí)期太浦閘年均供水量和水資源調(diào)度期內(nèi)日均下泄流量均漲幅明顯。