姚江大閘水位控制方案研究

胡靜奎 寧波市河道管理中心

1.工程概況

姚江大閘位于寧波市甬江支流姚江的下游，距寧波市三江口3.3km，是姚江流域最主要的阻咸蓄淡、抗旱排澇骨干水利工程。1959年12月竣工后投入運(yùn)行至今，期間姚江大閘于2012年10月完成加固改造，基本解決大閘50多年運(yùn)行后出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)及設(shè)備老化問(wèn)題，能夠保證姚江大閘阻咸蓄淡、抗旱排澇的根本任務(wù)。按照《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265-2016）中的基本要求來(lái)看，姚江大閘最大過(guò)閘流量為1042.7m3/s，大閘位于寧波市中心城區(qū)，對(duì)于防護(hù)對(duì)象、水資源和防洪排澇有重要作用。

2.姚江大閘控制運(yùn)行基本原則要求

姚江大閘的控制運(yùn)行過(guò)程非常重要，需要制定嚴(yán)格的操作規(guī)則，并保證四個(gè)原則：一是要保證局部和全局充分協(xié)調(diào)，保持統(tǒng)一。姚江大閘水位控制要結(jié)合姚江流域來(lái)水情況動(dòng)態(tài)平衡，防洪控制要與整個(gè)流域調(diào)配和控制方案保持一致。同時(shí)，興利調(diào)度控制要結(jié)合水資源用戶的需求來(lái)做出相應(yīng)的蓄水量策劃安排；二是興利工程要確保滿足防洪為前提，一脈相承。姚江大閘在蓄水作業(yè)期間要服從姚江干流防洪統(tǒng)一指揮行動(dòng)，首先要確保所蓄水資源在絕對(duì)可控范圍，防止洪水倒灌引起災(zāi)害事故；三是要綜合利用水資源，為人民生活提供保障。姚江是當(dāng)前市內(nèi)居民的重要大陸重要的供水水源，保障人民生活起到絕對(duì)性保障作用，所以姚江大閘運(yùn)行水位控制要保障水資源的充足供給；四是上下游互相協(xié)作，科學(xué)調(diào)整。蜀山、姚江兩座大閘是流域上下游兩座宏偉水利工程，要以互相協(xié)作，科學(xué)調(diào)整為指引，讓姚江干流為我市創(chuàng)造最大綜合效益。

3.姚江大閘控制運(yùn)行水位

自20世紀(jì)60年代初開(kāi)始，姚江大閘的控制運(yùn)用計(jì)劃（蓄水標(biāo)準(zhǔn)），先后按姚江灌區(qū)及專署管理部門、寧波市政府、寧波市水利局批準(zhǔn)的姚江各階段水位控制標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

現(xiàn)階段，經(jīng)寧波市水利局批準(zhǔn)的姚江大閘水位控制標(biāo)準(zhǔn)為：全年0.83～1.33m。

4.姚江大閘控制水位產(chǎn)生的影響以及相應(yīng)的解決方案研究

4.1 對(duì)于水資源方面的影響

在制定了幾組姚江水位控制對(duì)比方案后發(fā)現(xiàn)，綜合改善水資源利用效率，要從景觀水位的設(shè)定、河網(wǎng)周圍配水情況、供水需求來(lái)綜合考慮，而且要注意避免對(duì)姚江大閘上下游的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。

寧波連續(xù)多年獲得全國(guó)文明城市稱號(hào)，為實(shí)現(xiàn)“波寧河暢安瀾惠明州、庫(kù)連湖通碧水潤(rùn)甬城”的水利現(xiàn)代化愿景，打造“水清、岸綠、景美、流暢”的親水宜居環(huán)境，需要下姚江保持一定的景觀水位。另一方面，如果水位過(guò)低會(huì)影響姚江濱水宜居環(huán)境，親水性下降。因此，有必要保持下姚江一定的蓄水水位，以免下姚江長(zhǎng)期處于低水位運(yùn)行。為提高下姚江水資源利用效率，增大興利調(diào)節(jié)庫(kù)容，也為增進(jìn)下姚江親水宜居環(huán)境創(chuàng)造條件和爭(zhēng)創(chuàng)新一輪文明城市作出貢獻(xiàn)。鑒于此，姚江大閘控制水位下限建議不低于0.83m。

需要特別注意，姚江匯聚來(lái)水以及干流調(diào)蓄庫(kù)容直接關(guān)系到姚江干流的供水能力。當(dāng)水閘控制水位提升時(shí)，下游的可調(diào)蓄水庫(kù)容變大，相應(yīng)的供水能力也大幅度增強(qiáng)。一般在干流水位達(dá)到1.33m后，當(dāng)?shù)氐墓I(yè)水廠、居民用水需求得到滿足，相應(yīng)的農(nóng)業(yè)及生態(tài)環(huán)境供水補(bǔ)給得以滿足，從而大幅度改善流域水資源的庫(kù)存用量；但是，當(dāng)水位超過(guò)1.33m以上，姚江供水量也在持續(xù)攀升，可是負(fù)面影響也隨之顯現(xiàn)出來(lái)，比如內(nèi)澇的風(fēng)險(xiǎn)大幅度增加。所以，一般情況下，姚江干流水位控制在1.33～1.53m范圍內(nèi)，帶來(lái)的綜合效益是較高的。

4.2 對(duì)于預(yù)泄方面的影響

一般來(lái)說(shuō)，干流預(yù)泄起排水位在持續(xù)增高后，控制目標(biāo)水位所需排水量變大，也需要消耗更多時(shí)間，同時(shí)水位增加對(duì)下游會(huì)產(chǎn)生更嚴(yán)重的影響。另一方面，當(dāng)水位增加后，姚江大閘出水流量也會(huì)隨著變大，理論上會(huì)縮短排水泄放時(shí)間。但是姚江為平原性河道，比降不大，線路較長(zhǎng)，所以初始水位增高以后，預(yù)泄時(shí)間也相應(yīng)延長(zhǎng)。舉例來(lái)說(shuō)，姚江大閘預(yù)泄到低水位0.73m大約需要2天時(shí)間，而預(yù)泄到0.30m則大約需3天時(shí)間。

所以，綜合各種水位控制中姚江干流帶來(lái)的預(yù)泄效益和相關(guān)影響，結(jié)合汛期臺(tái)風(fēng)登陸帶來(lái)的降水情況，測(cè)算出姚江干流控制水位維持1.33m時(shí)，整個(gè)流域防洪風(fēng)險(xiǎn)最小且綜合收益可以得到保障。

4.3 對(duì)于防洪排澇方面的影響

按照相關(guān)查閱數(shù)據(jù)可知，姚江干流全長(zhǎng)102.4km，它的一個(gè)重要作用就是整個(gè)流域的防洪排澇渠道，保障居民生活的安全穩(wěn)定。以姚江干流實(shí)施預(yù)泄作用為例，碰上5年一遇的中小洪水災(zāi)害后，能夠有效降低干流最高水位30cm，有效減少高水位時(shí)間最多達(dá)12小時(shí)；但是當(dāng)出現(xiàn)10年一遇特大洪水災(zāi)害后，能夠有效降低干流最高水位可大約4cm，此時(shí)的高水位持續(xù)時(shí)間只減少了最多不超過(guò)7小時(shí)。

也就是說(shuō)當(dāng)洪水的強(qiáng)度加大后，產(chǎn)生的預(yù)泄作用明顯降低。所以要認(rèn)真做好洪水期防洪排澇前期的生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作，要密切與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T保持聯(lián)系，跟進(jìn)氣象信息，一旦發(fā)現(xiàn)潛在重大汛情，要立即組織將干流水位降低到低水位以下，保證安全。

4.4 對(duì)于農(nóng)田低洼地方面的影響

隨著姚江干流控制水位的不斷增加，干流兩側(cè)受漬影響的低洼區(qū)域范圍大幅度增加，當(dāng)?shù)氐拿癖娫诔浞诌m應(yīng)這樣的情況后，就會(huì)選擇種植茭白、水稻一些比較抗淹的莊稼；但是當(dāng)水位繼續(xù)上升到1.33m后，受漬影響范圍就繼續(xù)加大了，這就必須借助漏水節(jié)制閘，來(lái)增強(qiáng)泵站排漬能力，種植業(yè)結(jié)構(gòu)要靈活改善，最大程度的減少受漬加大帶來(lái)的負(fù)面影響。不過(guò)，當(dāng)前很多低洼地塊在持續(xù)填高開(kāi)發(fā)利用，也就是說(shuō)受漬影響的問(wèn)題也在逐步減少，后期隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，會(huì)最終得到令人滿意的受漬問(wèn)題解決方案。

4.5 對(duì)于通航方面的影響

隨著姚江大閘控制水位的增加，姚江河段水面通航將會(huì)相應(yīng)地受到一系列影響。不過(guò)，姚江航道一直以來(lái)是嚴(yán)格受控的，姚江船閘的通航船舶數(shù)量不大，都是小型運(yùn)營(yíng)船舶，總的來(lái)說(shuō)對(duì)下姚江通航影響面不構(gòu)成較大威脅。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，上姚江河道限定通航水位是1.33m，可以設(shè)法控制下姚江最高控制水位與上姚江通航水位保持一致，這樣就能有效降低過(guò)閘頻率，從而有效改善通航綜合效益。

綜合以上多個(gè)方面最高控制水位的利弊影響分析結(jié)果來(lái)看，如果保證姚江大閘閘上控制水位持續(xù)定格在1.33m刻度，則對(duì)整個(gè)姚江干流流域各方面產(chǎn)生的負(fù)面影響最小并且有最好的綜合收益。

所以，結(jié)合姚江大閘59年以來(lái)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)積累來(lái)看，如果能夠讓姚江大閘常水位控制在0.83～1.33m，這將為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)條件。

5.對(duì)于改善姚江大閘控制水位工作的相關(guān)建議

5.1 強(qiáng)化責(zé)任意識(shí)和前瞻意識(shí)，切實(shí)抓好預(yù)泄排水技術(shù)準(zhǔn)備工作

一方面要落實(shí)主題責(zé)任，當(dāng)?shù)氐暮拥拦芾碇行囊⒁庠诂F(xiàn)場(chǎng)布置防洪防澇通訊室，汛期期間，要制定24小時(shí)值班制度并嚴(yán)格落實(shí)。一定要認(rèn)真關(guān)注汛情的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)；另一方面，要強(qiáng)化前瞻意識(shí)，主動(dòng)聯(lián)系當(dāng)?shù)貧庀蟊O(jiān)管部門，提前關(guān)注氣象信息的走勢(shì)。作為當(dāng)班人員要有擔(dān)當(dāng)，嚴(yán)肅履職，確保信息傳遞的準(zhǔn)確性和時(shí)效性，并且對(duì)于水位調(diào)控工作不能松懈，做到調(diào)度合理，科學(xué)有效。

5.2 嚴(yán)格按照控運(yùn)計(jì)劃開(kāi)展運(yùn)行工作，保持上游的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制

嚴(yán)格按照《寧波市姚江大閘控制運(yùn)用計(jì)劃》指導(dǎo)文件中的相關(guān)要求來(lái)開(kāi)展工作，一方面要注意安全運(yùn)營(yíng)，另一方面要發(fā)揮運(yùn)營(yíng)計(jì)劃的協(xié)調(diào)作用，使整個(gè)姚江大閘運(yùn)行項(xiàng)目收益水平達(dá)到最大化。

而且，姚江大閘和蜀山大閘是姚江流域非常重要的兩道關(guān)口，互為支撐，要加強(qiáng)兩個(gè)大閘之間的協(xié)同合作，保證整個(gè)姚江流域防洪防澇和水資源調(diào)配的系統(tǒng)化運(yùn)營(yíng)。

6.結(jié)語(yǔ)

隨著城市經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，姚江流域居民和工業(yè)用水需求持續(xù)增加，姚江水閘同時(shí)面臨著水資源供需矛盾、防汛防澇和生態(tài)環(huán)境建設(shè)等一系列重大困難。解決這些困難要從源頭出發(fā)，制定可持續(xù)綠色發(fā)展戰(zhàn)略，最大程度上發(fā)揮姚江大閘的調(diào)控作用，實(shí)施姚江兩岸沿線興利、減災(zāi)與生態(tài)協(xié)調(diào)統(tǒng)一的聯(lián)合調(diào)控運(yùn)行機(jī)制。