杭州三堡排澇工程績效研究

張 洋

（杭州市城市規(guī)劃設(shè)計研究院，浙江杭州 310012）

0 前言

擴(kuò)大杭嘉湖南排工程是《太湖流域水環(huán)境綜合治理總體方案》中，提高太湖流域水環(huán)境容量的引排通道與河網(wǎng)綜合治理工程之一，也是《太湖流域防洪規(guī)劃》推薦的流域骨干防洪工程之一。工程位于浙江省杭嘉湖平原東部，行政上分屬于嘉興市、杭州市和湖州市，由長山河排水泵站、三堡排澇工程、八堡排澇工程、長水塘整治工程等組成，共整治河道長度163.9 km，排水泵站設(shè)計總流量700 m3/s。

擴(kuò)大杭嘉湖南排工程涉及杭州市部分為三堡排澇工程和八堡排澇工程。

1 概況

三堡排澇工程位于杭州市江干區(qū)，工程設(shè)計排澇流量200 m3/s，引水流量30 m3/s，由泵站主體、引水箱涵、出水箱涵、排水閘、前池、出水池等建（構(gòu)）筑物組成，見圖1。工程主要作用是將杭州主城區(qū)和上游水系的暴雨迅速地排入錢塘江、杭州灣，顯著降低杭州中心城區(qū)的受澇程度、面積和時間，改善杭州400多萬常住人口的環(huán)境。目前，三堡排澇工程已進(jìn)入施工階段。

圖1 擴(kuò)大南排工程示意圖（太湖流域-杭嘉湖地區(qū)）

三堡排澇工程屬于擴(kuò)大杭嘉湖南排工程的一個子項，現(xiàn)有的績效分析均在杭嘉湖地區(qū)范圍進(jìn)行。本次研究主要針對三堡排澇工程建成后，對杭州市區(qū)范圍的績效影響予以開展，主要如下：

（1）分析三堡工程作為擴(kuò)大杭嘉湖南排工程重要組成部分之一，對杭州市河網(wǎng)水系所發(fā)揮的作用；

（2）分析確定工程排澇、引水功能的影響范圍和程度，作出績效分析；

（3）對工程建成后應(yīng)用效果進(jìn)行評價；提出工程建設(shè)完成后可能存在的問題。

2 排澇功能分析

2.1 杭州市排澇現(xiàn)狀

杭州市城區(qū)的江北地區(qū)，位于杭嘉湖東部平原最上游區(qū)，地勢由西南向東北傾斜，高程在2.0～10 m之間，其中老城區(qū)地勢較高，地面高程在6.5～8.5 m，上塘河片地面高程在3.8～5.5 m，地勢最低為運(yùn)河兩岸及西北和東北地區(qū)，地面高程在2.0～4.0 m。

根據(jù)錢塘江閘口站歷史資料統(tǒng)計分析，閘口站多年平均潮位4.21 m，多年平均低潮位3.93 m、多年平均高潮位4.49 m，遠(yuǎn)高于內(nèi)河平均水位1.2 m。即使是杭州市拱宸橋50 a一遇防洪水位3.25 m和100 a一遇防洪水位3.50 m，也遠(yuǎn)低于閘口站平均低潮位。因此，杭州市不具備自流排水入錢塘江能力，現(xiàn)狀主要通過運(yùn)河水系經(jīng)下游湖州和嘉興地區(qū)通過北排、東排和南排三條途徑排出，是流域排澇路徑最長的上游區(qū)。因排水距離長，澇水很難快速排出，易造成城市內(nèi)澇；近年來受東部的黃浦江高潮位頂托、平原圩區(qū)建設(shè)與城市防洪工程建設(shè)造成外港滯蓄能力有所減少等因素的影響，汛期洪水位相應(yīng)有所升高的趨勢。

2.2 排澇影響范圍

杭州主城區(qū)絕大部分地區(qū)屬于運(yùn)河水系。京杭運(yùn)河（杭州段）貫穿杭州市主城區(qū)，自三堡船閘至塘棲長約34 km，河面寬為66 m～170 m。

三堡排澇工程是借用京杭運(yùn)河杭州段作為進(jìn)水河道，利用“京杭運(yùn)河溝通錢塘江工程”形成南排通道，使?jié)乘徒附菖懦觯档褪袇^(qū)積澇水位，減少澇水滯留時間，減輕江北主城區(qū)排洪排澇壓力，并提高杭嘉湖東部平原治澇能力。工程建成后，如遇1999年百年一遇型洪水，可增加太湖流域南排水量2.48億m3，平均降低杭嘉湖東部平原水位10 cm以上。

三堡排澇工程處于東部平原區(qū)，是杭嘉湖流域骨干防洪工程，其防洪保護(hù)范圍為整個杭嘉湖東部平原區(qū)（除上塘河地區(qū)），包括湖州德清縣導(dǎo)流港東部、湖州市區(qū)大部、嘉興市區(qū)全部、杭州市余杭區(qū)及主城區(qū)錢塘江以北運(yùn)河片。上塘河地區(qū)現(xiàn)有談家埭、上塘河兩座排水閘，排水格局上自成體系，不受三堡排澇工程影響。

因此，三堡排澇工程對杭州市澇水排放的影響范圍，涵蓋主城區(qū)及余杭區(qū)內(nèi)的大部分運(yùn)河水系，西以東苕溪為界，北到市界，東到上塘河，南至西湖以北及西部山區(qū)。主城區(qū)影響面積約為235.9 km2，余杭區(qū)影響范圍面積約632.8 km2，見圖2。

圖2 工程建設(shè)后排澇方向和影響范圍圖

2.3 績效分析

實施三堡排澇工程后，就近排除江北主城區(qū)澇水，加快運(yùn)西地區(qū)澇水南排入杭州灣，是減輕太湖流域和杭嘉湖東部平原下游嘉興、江蘇、上海等地區(qū)防洪壓力的有效手段，具有良好的流域防洪減災(zāi)效果。

三堡排澇工程方案水利計算比較見表1。

表1 三堡排澇工程方案水利計算比較表

通過上述相關(guān)分析，三堡排澇工程對杭州市城區(qū)排澇績效如下：

（1）可以增加南排水量0.92億m3，同時減少溇港入湖水量0.20億m3，減少北排太浦河水量0.33億m3，減少東排黃浦江水量0.20億m3，具有良好的流域防洪減災(zāi)效果。

（2）改變杭州市區(qū)排澇方向，澇水由現(xiàn)在主要向北排入杭嘉湖平原，改為南排入錢塘江。

（3）可以降低杭州市拱宸橋水位0.40 m，減少高水位持續(xù)時間120 h；可以降低余杭塘棲水位0.12 m，減少高水位持續(xù)時間29 h；可以降低運(yùn)西地區(qū)中心的德清新市水位0.07 m，減少高水位持續(xù)時間29 h；可以降低嘉興桐鄉(xiāng)水位0.04 m，減少高水位持續(xù)時間11 h。

（4）當(dāng)運(yùn)河及上塘河排澇樞紐工程和圩區(qū)整治工程建設(shè)完成后，20 a一遇洪水位有所降低。

（5）可使杭州市運(yùn)河兩側(cè)的游步道（高程2.50 m），在常遇頻率（2～3 a一遇）洪水下不被淹，見圖3。

3 引水功能分析

3.1 引水分析

考慮到杭州市截污納管工程完善尚需較長一段時間，而污染源排放問題在近期內(nèi)又難以消除，因此，通過加大配水量來促進(jìn)市區(qū)河網(wǎng)水體循環(huán)流動、縮短水體交換周期、提高水體自凈能力，仍是近期改善市區(qū)河網(wǎng)水系水環(huán)境的有效措施之一。

圖3 工程實施前后洪水位等值線圖（20 a一遇）

三堡排澇工程的引水功能是杭州市配水工程的重要組成部分，將與其他引水入城工程一起，通過河網(wǎng)、泵站合理配水調(diào)度，形成錢塘江——城區(qū)河網(wǎng)——運(yùn)河水網(wǎng)——錢塘江的配水路線，完善杭州市區(qū)配水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，提高水環(huán)境質(zhì)量。三堡排澇工程實施建成后將取代三堡船閘輸水通道應(yīng)急工程的引水功能，見圖4。

圖4 現(xiàn)狀引配水格局概化圖

3.2 引水影響范圍

目前杭州市已實施錢塘江引水入城工程。三堡排澇工程實施建成后將取代現(xiàn)狀三堡船閘輸水通道應(yīng)急工程的引水功能。三堡排澇工程設(shè)計引水流量30 m3/s，引錢塘江水通過運(yùn)河進(jìn)行配水，配水范圍主要涵蓋主城區(qū)的運(yùn)東片及上塘河片，以京杭運(yùn)河為界，北到市界及半山地區(qū)，東到和睦港，南至錢塘江。主城區(qū)影響面積約為141.8 km2，見圖5。

圖5 三堡工程引水主要影響范圍示意圖

3.3 引水績效分析

擴(kuò)大杭嘉湖南排杭州三堡排澇工程的引水功能屬三堡輸水通道替代工程，工程實施后功能和對運(yùn)河水質(zhì)的改善程度，基本與現(xiàn)狀三堡輸水通道的作用相當(dāng)。引水水源為錢塘江河口感潮河段，取水方式為自流引水，屬環(huán)境用水。引水僅引取含氯度低于250 g/kg的錢塘江水，引水對運(yùn)河含氯度影響較小，運(yùn)河含氯度能滿足《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》和《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》有關(guān)要求。經(jīng)統(tǒng)計分析，錢塘江同時滿足含沙率低于1%和含氯度小于0.25 g/kg時的可引水時間為全年的64%。本工程引水口上游200 m處為錢塘江杭州飲用水源區(qū)，該處現(xiàn)狀水質(zhì)為Ⅲ類，目標(biāo)水質(zhì)為Ⅱ類。通過以上分析知，按一定調(diào)度原則，工程引水口處水質(zhì)能保證取水水質(zhì)要求。

杭州市一主三副六組團(tuán)范圍內(nèi)，京杭運(yùn)河水系水面面積約為162 km2，其中受三堡排澇工程引水項目影響的主要是運(yùn)東片及上塘河片（主要為拱墅區(qū)、下城區(qū)及江干區(qū)），其水面面積約為17.2 km2，河道總水量估計約為2 580萬m3，三堡排澇工程多年平均引水量2.35億m3，則最終對內(nèi)河的影響為每年換水約9次。

三堡輸水通道通水前后水質(zhì)流量比較見表2。

表2 三堡輸水通道通水前后水質(zhì)流量比較表

4 結(jié)論

（1）功能作用

提高杭嘉湖地區(qū)及杭州市區(qū)城市防洪排澇能力，改善杭州市水環(huán)境。

（2）影響范圍

三堡排澇工程建成后，影響杭州市澇水排放范圍涵蓋主城區(qū)及余杭區(qū)內(nèi)的運(yùn)河片水系，西以東苕溪為界，北到市界，東到上塘河，西至西部山區(qū)。主城區(qū)影響面積約為170.3 km2，余杭區(qū)影響范圍面積約632.8 km2。

三堡排澇工程引30 m3/s錢塘江水進(jìn)入運(yùn)河，配水范圍主要涵蓋主城區(qū)的運(yùn)東片及上塘河片，以京杭運(yùn)河為界，北到市界及半山地區(qū)，東到和睦港，南至錢塘江。主城區(qū)影響面積約為141.8 km2。

（3）排澇績效及評價

通過綜合分析，三堡排澇工程建成后，可以增加南排水量0.92億m3,近9個西湖的水量（西湖蓄水量約1 030萬m3），同時減少溇港入湖水量0.20億m3，減少北排太浦河水量0.33億m3，減少東排黃浦江水量0.20億m3，具有良好的流域防洪減災(zāi)效果。

建設(shè)三堡排澇工程，可以降低杭州市拱宸橋洪水位0.40 m，減少高水位持續(xù)時間120 h（即5 d）；可以降低余杭塘棲洪水位0.12 m，減少高水位持續(xù)時間29 h，本工程實施大幅度地提高了杭州市區(qū)排澇能力，有效地降低受災(zāi)受澇的可能性。

（4）引水效益及評價

工程引水流量30 m3/s，多年平均引水量2.35億m3。工程引水功能的作用是可使運(yùn)河西片地區(qū)內(nèi)河每年換水約9次。

考慮含沙量和含氯度因素可引水的時間保證率為60%，相應(yīng)的引水平均含沙量為0.2 kg/m3。

2007年三堡輸水通道通水后，運(yùn)河氨氮濃度雖仍不能達(dá)到地表水Ⅲ類水質(zhì)要求，但與引水前相比氨氮濃度削減了50%左右，運(yùn)河水質(zhì)有較大改善。三堡排澇工程引水功能的實施，對運(yùn)河水質(zhì)、水量的改善與三堡輸水通道引水功能相當(dāng)，可增加運(yùn)河各斷面流量，改善運(yùn)河?xùn)|片區(qū)水體循環(huán)，降低運(yùn)河及內(nèi)河主要污染物濃度，將對河道水質(zhì)的改善起到很大的作用，

（5）存在問題與建議

a.三堡排澇工程需制定嚴(yán)格的調(diào)度管理制度，避免對京杭運(yùn)河航運(yùn)產(chǎn)生影響。

b.錢塘江在漲潮期間含沙量遠(yuǎn)高于運(yùn)河含沙量，在錢塘江七堡水文站處的含沙量在涌潮到達(dá)0.5 h后為最大,涌潮過后4.5 h出現(xiàn)最低值。故需在漲潮后的4 h內(nèi)不配水，以減少進(jìn)入運(yùn)河的泥沙。

c.正常引水工況下，一、二線船閘引航道口門附近處于回流范圍，回流淤積的年平均淤厚分別為5.0 cm和7.0 cm；三堡船閘4 km范圍內(nèi)的運(yùn)河河段年淤積量為3.24萬m3，年均淤積厚度為17 cm。根據(jù)已有的引水工程實踐經(jīng)驗和估算，船舶的航行攪動將會使這種淤積量更小，這種淤積速率不會引起河床的迅速抬高。針對淤積影響，需定期觀測河床斷面形態(tài)，并給予適量清淤維護(hù)。

d.枯水時，內(nèi)河水位較低，水環(huán)境相對差；同時錢塘江來水量也會減小,需要在保證杭州自來水廠取水、西湖景觀用水等重要環(huán)境用水后，才能對運(yùn)河進(jìn)行引水。對內(nèi)河枯水期的合理引水量需專題研究。

[1]張聃,周蔚,徐海嵐,等.引配水對京杭運(yùn)河杭州段水質(zhì)的改善預(yù)測[J].水資源保護(hù),2010,26(3):45-48.

[2]周蔚,陳雪芹,張飛珍.運(yùn)河(杭州段)引配水含沙量情況探析[J].浙江水利科技,2011,5(3):17-19.