太湖流域杭嘉湖區(qū)上海片防洪研究

石正寶 馬 珺 徐云峰

（1.上海市水利工程設(shè)計研究院 上海 200061；2.上海市堤防（泵閘)設(shè)施管理處 上海 200080；3.上海市水務(wù)局 上海 200050)

1 前言

太湖流域分湖西區(qū)、浙西區(qū)、太湖區(qū)、武澄錫虞區(qū)、陽澄淀泖區(qū)、杭嘉湖區(qū)、浦西區(qū)和浦東區(qū)等8個水利分區(qū)。上海市境內(nèi)劃分成浦南西片等14個水利控制片。太湖流域杭嘉湖區(qū)上海片即為上海市浦南西片，浦南西片總面積293km2，片內(nèi)流域分洪河道23條，其中金山區(qū)19條，松江區(qū)9條，公共河道5條，河道總長133km。

2 防洪現(xiàn)狀分析

2.1 上海片防洪現(xiàn)狀

浦南西片地面高程全市最低，一般為2.2～3.5m，最低處不到2.0m。區(qū)域內(nèi)河道寬闊，河網(wǎng)密布，主要河道有大泖港、掘石港、惠高涇、六里塘、茹塘、斜塘港、七仙涇、小泖港、胥浦塘、秀州塘、大茫塘等。浦南西片骨干河道防洪及除澇工程基本上是在1996～2000年間上海西部地區(qū)防洪除澇配套和2001～2004年間低洼圩區(qū)達(dá)標(biāo)項目中實施建成，為確保區(qū)域防洪除澇安全起到了重要作用。防洪堤線涉及319座支河水閘。水閘主要建于20世紀(jì)90年代，且以單孔4m的水閘為主。上海片的現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)為5～10年一遇。大泖港、茹塘先后在2008、2011年實施了應(yīng)急除險加固工程，加固設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)均為50年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)，堤頂高程為5.24m。

2.2 防洪工程存在的主要問題

防洪工程主要存在以下 5個方面的問題：（1)沿線堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)低，嚴(yán)重危及區(qū)域人民生命財產(chǎn)安全；（2)現(xiàn)狀堤防結(jié)構(gòu)單薄，部分岸段損壞較為嚴(yán)重；（3)河道河槽以沖刷為主，部分河道岸段深泓逼岸，危及河道邊坡穩(wěn)定；（4)支河口水閘擋水高度不足，防洪標(biāo)準(zhǔn)低；（5)缺少防汛通道，堤防巡查、抗洪搶險不便。

3 防洪標(biāo)準(zhǔn)研究

3.1 防洪保護(hù)范圍

防洪保護(hù)區(qū)主要為城市圩區(qū)和農(nóng)村圩區(qū)，共35個。圩區(qū)土地面積 229km2，耕地面積1.87萬hm2，分布人口18萬人。防護(hù)區(qū)內(nèi)分布有金山區(qū)的楓涇鎮(zhèn)、朱涇鎮(zhèn)以及松江區(qū)的新浜鎮(zhèn)、泖港鎮(zhèn)政府所在地，并有滬杭鐵路、滬杭高速（A8)、G320國道、A30高速、A6高速、A7高速等穿過。

3.2 防洪標(biāo)準(zhǔn)

3.2.1 流域與區(qū)域防洪標(biāo)準(zhǔn)

近期（2015年)流域能防御不同降雨典型的50年一遇洪水，區(qū)域防洪標(biāo)準(zhǔn)由10～20年一遇提高到20～50年一遇；遠(yuǎn)期（2025年)流域達(dá)到防御不同降雨典型100年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)，除山丘區(qū)等部分區(qū)域以外，有條件的區(qū)域達(dá)到防御50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.2 本工程防洪標(biāo)準(zhǔn)

（1)浦南西片河道行洪標(biāo)準(zhǔn)。防御流域不同降雨典型100年一遇洪水和杭嘉湖區(qū)50年一遇洪水。

（2)圩堤的防洪標(biāo)準(zhǔn)。鎮(zhèn)區(qū)聯(lián)圩或鎮(zhèn)區(qū)所在地防護(hù)堤防，由于常住人口小于 20萬人，城鎮(zhèn)等級為Ⅳ級，防洪標(biāo)準(zhǔn)為 50年重現(xiàn)期，相應(yīng)堤防級別為2級。其余圩堤由于所在圩區(qū)的人口小于20萬人，耕地面積小于2萬hm2，鄉(xiāng)村防護(hù)等級為Ⅳ等，防洪標(biāo)準(zhǔn)為 20年重現(xiàn)期，相應(yīng)堤防級別為4級。

4 防洪水位研究

4.1 設(shè)計暴雨

《太湖流域防洪規(guī)劃》選取了 1954、1991和 1999年作為設(shè)計暴雨典型年，研究提出了流域不同降雨典型50年一遇及100年一遇設(shè)計洪水?！?9南部型”暴雨過程基本保持了1999年實況降雨的時空分布特性，按全流域面平均最大30、60和90日降雨量，分時段與南部降雨中心區(qū)域相應(yīng)時段設(shè)計降雨量進(jìn)行同頻率控制，其他分區(qū)為相應(yīng)降雨過程按實況縮放，對流域下游地區(qū)，尤其是陽澄淀泖區(qū)、杭嘉湖區(qū)的防洪壓力都相對較大。《太湖流域防洪規(guī)劃》100年一遇不同設(shè)計雨型的水利計算成果，“99南部”設(shè)計雨型太湖及淀山湖上、下游地區(qū)的嘉興和米市渡水位均為最高。因此，采用該設(shè)計雨型計算得到的相關(guān)水位、流量等對于下游地區(qū)的工程安全相對更有保障。本文選用“99南部型”100年一遇設(shè)計暴雨作為設(shè)計暴雨?！逗技魏貐^(qū)防洪規(guī)劃》、《太湖流域防洪規(guī)劃》關(guān)于杭嘉湖區(qū)不同重現(xiàn)期雨量詳見表 1。區(qū)域 50年一遇暴雨與流域100年一遇暴雨基本接近。

表1 杭嘉湖區(qū)不同頻率暴雨對比表

4.2 設(shè)計洪水

《杭嘉湖地區(qū)防洪規(guī)劃》、《太湖流域防洪規(guī)劃》關(guān)于杭嘉湖區(qū)不同重現(xiàn)期洪水詳見表2。區(qū)域規(guī)劃與流域規(guī)劃（“99南部型”)關(guān)于杭嘉湖區(qū)洪水量相差12%～22%。

規(guī)劃工況下，遇“99南部”100年一遇設(shè)計洪水，造峰期（6.7～7.6)浙江省入上海市水量為7.86億 m3。根據(jù)杭嘉湖區(qū)五項工程可研復(fù)核成果，在杭嘉湖區(qū)可研工程布局情況下，遇“99南部”100年一遇設(shè)計洪水，造峰期（6.7～7.6)浙江省入上海市水量為7.18億m3。

4.3 設(shè)計洪水位

4.3.1 主要節(jié)點(diǎn)水位推求

流域規(guī)劃工程實施后，遇流域“99南部”100年一遇設(shè)計洪水，浦南西片河道最高瞬時水位見表3。疏河方案與加堤方案相比，骨干河道瞬時水位大部分相同，個別河道最高瞬時水位降低1cm。

4.3.2 潮位頻率分析

本地區(qū)高水位受上游洪水和下游潮汐雙重作用。根據(jù)多年實測資料分析，年最高水位多發(fā)生在風(fēng)暴潮期間。根據(jù)浦南西片水位站多年的實測資料統(tǒng)計分析，本區(qū)域歷年最高水位為4.28m，出現(xiàn)于2005年8月，由2005年第9號熱帶風(fēng)暴“麥莎”引起。

經(jīng)頻率計算，泖港站50、100年一遇最高水位分別為 4.26、4.35m；洙涇站 50、100年一遇最高水位分別為 4.14、4.23m；邱移廟站50、100年一遇最高水位分別為3.98、4.05m；楓圍站50、100年一遇最高水位分別為4.02、4.11m。

表2 杭嘉湖區(qū)不同頻率洪水對比表

表3 杭嘉湖區(qū)上海片部分河道100年一遇最高瞬時水位表

4.3.3 設(shè)計洪水位

實測資料反映了洪水和潮汐的雙重作用，較單一的洪水計算或風(fēng)暴潮影響能反映更多的復(fù)雜因素。頻率水位是一個能較為全面體現(xiàn)自然不確定性的特征參數(shù)，相對也更安全。因此，設(shè)計水位采用頻率統(tǒng)計成果。根據(jù)河道和水文站的相對位置，按“就近、安全”的原則，對頻率成果進(jìn)行插值計算，求得浦南西片河道防洪設(shè)計水位。各河段不同頻率高水位見表4。

表4 杭嘉湖區(qū)上海片部分河道不同頻率水位成果表

5 防洪工程總體方案研究

5.1 方案特性

基于加堤與疏河的不同方法，提出2種防洪總體方案。在整個太湖流域范圍內(nèi)，分析不同方案各主要節(jié)點(diǎn)的水位、流域與區(qū)域的進(jìn)出水量以及對流域與區(qū)域防洪排澇的影響，為防洪工程總體方案提供決策依據(jù)。

方案一：加高加固堤防方案。僅通過加高培厚堤防，新建防汛墻來抵御洪水、風(fēng)浪與船行波，保護(hù)圩區(qū)和城鎮(zhèn)以及重要設(shè)施安全。

方案二：加高加固堤防+局部疏河方案。對河底高程相對較高的河道（段)適當(dāng)疏浚，以期望減少阻水，降低水位。同時加高培厚堤防，新建防汛墻抵御洪水、風(fēng)浪與船行波，保護(hù)圩區(qū)和城鎮(zhèn)以及重要設(shè)施安全。浦南西片河道從西南部向東北部輸水為主，因此，疏浚方案主要考慮對西南部底高程較高的河道浚深至-2.0m高程。疏浚河道包括張文蕩、潮里涇、施家庵港、范塘、后沙港、黃良浦港、三里塘、秀州塘等8條。

5.2 論證方法

根據(jù)《太湖流域防洪規(guī)劃》提出的流域防洪標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)劃工程布局，用太湖流域一維河網(wǎng)水動力學(xué)模型，考慮工程實施安排的各種可能性，設(shè)計流域其他工程與浦南西片河道整治工程不同組合工況，分析浦南西片不同防洪工程方案對流域及工程上下游相關(guān)區(qū)域的作用與影響。

考慮本工程與流域內(nèi)其他規(guī)劃工程先后實施的可能性，本研究擬定了4種計算組合，詳見表5。其中流域內(nèi)其他工程現(xiàn)狀工況指一輪治太完成后的工況；規(guī)劃工況指防洪規(guī)劃、水資源綜合規(guī)劃、綜合規(guī)劃等提出的流域綜合治理骨干工程實施后的工況。組合 1、3采用防洪規(guī)劃現(xiàn)狀調(diào)度，組合2、4采用防洪規(guī)劃規(guī)劃調(diào)度。

5.3 論證結(jié)果

（1)規(guī)劃工況條件下，與流域防洪規(guī)劃要求相比，大泖港及上游河道疏浚工程實施前后，造峰期浙江省入上海市水量較杭嘉湖區(qū)可研工程布局條件下略有增大，滿足流域防洪規(guī)劃要求。

（2)浦南西片部分河道疏浚工程對流域防洪除澇影響極小。

（3)浦南西片河道疏浚工程在流域現(xiàn)狀及規(guī)劃工況下對杭嘉湖區(qū)防洪除澇的影響不一致，但效果均并不明顯。對流域其他地區(qū)基本沒有影響。

表5 計算組合列表

（4)浦南西片河道疏浚工程可增強(qiáng)工程區(qū)域河道輸水能力，但上游來水增加對疏浚段下游部分區(qū)域防洪除澇有一定影響。

5.4 總體方案推薦

工程位于平原區(qū)，設(shè)計洪水經(jīng)黃浦江匯入東海，受潮水位頂托區(qū)域各節(jié)點(diǎn)的水位變幅不大。加高加固堤防+局部疏河方案對太湖流域、杭嘉湖區(qū)及浦南西片相關(guān)河道有一定程度作用或影響，但影響程度均極小。局部疏河后工程范圍內(nèi)的河道堤防仍需進(jìn)行基本同樣程度的加高，并且疏浚河段下游個別河道水位還略有升高。因此，疏浚河道對降低設(shè)計洪水位與設(shè)計堤頂高程幾乎無作用。推薦采用單一的加高加固堤防方案。

6 結(jié)語

（1)目前，浦南西片除大泖港、茹塘堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到50年一遇外，其余均為5～10年一遇。

（2)大泖港及上游開敞河道行洪標(biāo)準(zhǔn)為，防御流域不同降雨典型 100年一遇洪水和杭嘉湖區(qū) 50年一遇洪水。圩堤的防洪標(biāo)為，鎮(zhèn)區(qū)聯(lián)圩防洪標(biāo)準(zhǔn)為 50年一遇，其余農(nóng)村圩區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。

（3)浦南西片開敞式河道防洪水位由潮位控制，50年一遇水位為3.98～4.26m。

（4)疏浚河道對降低設(shè)計洪水位幾乎無作用，本文推薦采用單一的加高加固堤防方案。

1 GB50201—94防洪標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國計劃出版社，1994.

2 GB50286—98堤防工程設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，1998.

3 SL44—2006水利水電工程設(shè)計洪水計算規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社,2006.