胡仕源，李紅仙，鄭芙蓉，金 凱

(浙江省水利水電勘測設(shè)計院有限責任公司，浙江 杭州 310002)

1 研究背景

之江地區(qū)東南面瀕臨錢塘江、富春江，西北側(cè)群山環(huán)繞，與西湖區(qū)的運西地區(qū)隔山相望，總面積156.39km2，域內(nèi)河流屬錢塘江流域，位于錢塘江感潮河段，受自然地理、水文氣象及社會經(jīng)濟等多種因素影響，區(qū)域洪澇災(zāi)害頻發(fā)，尤以轉(zhuǎn)塘街道為甚，2007年“羅莎”臺風期間，轉(zhuǎn)塘街道積水嚴重，普遍積水深達0.3～1.0m，給區(qū)域造成嚴重的經(jīng)濟損失。

2018年，杭州市提出在錢塘江、富春江、浦陽江的交匯處(簡稱“三江匯”)開展未來城市實踐，承擔杭州面向生態(tài)文明、面向未來，貢獻“杭州樣本”的全新展示窗口的重要使命。在打造世界級濱水景觀的要求下，區(qū)域現(xiàn)狀內(nèi)部河網(wǎng)排澇體系及沿江口門建筑物布局更加難以適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展的需求。為有效減輕洪澇災(zāi)害可能造成的巨大損失，確保人民財產(chǎn)安全和經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展，很有必要開展之江地區(qū)防洪排澇格局優(yōu)化研究，為三江匯未來城市實踐區(qū)的建設(shè)提供水利基礎(chǔ)支撐。研究成果可為解決類似城市防洪排澇問題提供參考。

2 排澇現(xiàn)狀及存在的問題

近年來隨著區(qū)域內(nèi)銅鑒湖調(diào)蓄區(qū)工程、四號浦河道整治、團結(jié)浦清淤、三號浦閘前段河道整治，以及新開陳家河和梧桐河等工程的實施，區(qū)域防洪排澇能力得到逐步提升，防洪排澇體系基本遵循“上蓄、中疏、下排”的原則。但在實際運行中，依然存在著以下問題。

(1)排澇閘規(guī)模與河道不匹配，影響排澇效果。根據(jù)水閘工程建設(shè)的實踐經(jīng)驗，參照SL 256—2016《水閘設(shè)計規(guī)范》中推薦的大中型水閘工程閘室凈寬與河道寬度的比值，一般取值為0.60～0.85。目前區(qū)域內(nèi)有九溪閘、四五排澇閘、赤通浦閘和白茅湖閘等4座中型水閘，閘室凈寬與上游河道寬度比值為0.31～0.50，水閘明顯規(guī)模偏小。區(qū)域沿江口門處還散落布置有7座小型水閘，排澇流量僅為18.81m3/s。與此同時，現(xiàn)狀還存在部分建筑物擠占河道水面的，種種因素直接限制和削弱了區(qū)域澇水外排能力。

(2)內(nèi)部河網(wǎng)淤積嚴重，同時存在卡口段。目前，區(qū)域內(nèi)部河網(wǎng)并未系統(tǒng)地開展河道整治工程，部分河道規(guī)模不足且淤積較為嚴重，同時區(qū)域內(nèi)部還存在多處卡口段，造成河網(wǎng)水流不暢，導致洪水期河道蓄洪排澇能力降低，造成內(nèi)澇。

(3)城市下墊面改變，河網(wǎng)調(diào)蓄能力降低。隨著之江地區(qū)功能定位的不斷提升，城市建設(shè)范圍不斷擴張，部分河道水面被填埋，同時原有魚塘與農(nóng)作物種植區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘薪ㄔO(shè)用地，區(qū)域調(diào)蓄容積不斷壓縮，直接降低了平原河網(wǎng)的調(diào)蓄能力，增加了城市內(nèi)澇的風險。

3 排澇格局優(yōu)化調(diào)整方案

基于區(qū)域防洪排澇現(xiàn)狀存在的問題，在原之江地區(qū)水利綜合規(guī)劃基礎(chǔ)上，對防洪排澇格局進行適當優(yōu)化與調(diào)整，采取內(nèi)部河道系統(tǒng)整治、優(yōu)化沿江口門建筑物布局等措施，系統(tǒng)地提高區(qū)域防洪排澇能力，有效解決區(qū)域內(nèi)澇問題。

3.1 加大內(nèi)部河網(wǎng)整治力度，提高河道行洪排澇能力

根據(jù)區(qū)域防洪排澇需要，加快實施上泗沿山河、二號浦、三號浦、四號浦、衛(wèi)星浦等主要骨干及排水河道整治和疏浚工程，充分發(fā)揮沿江排澇水閘的排澇效率。在原之江地區(qū)水利綜合規(guī)劃推薦工程的基礎(chǔ)上，新開北塘河1.1km，寬度15m，溝通新淀山浦河珊瑚沙河；新開沿江河2.7km，溝通四號浦北段、六號浦、八一浦與衛(wèi)星浦，結(jié)合錢塘江臨江景觀帶建設(shè)，控制最小河寬10m；取消老沙浦，擴大東青浦規(guī)模，由原規(guī)劃河寬10～11m調(diào)整為15m，并往東延伸與九號浦連通，長度約1.0km。

3.2 優(yōu)化沿江口門建筑物布局，提高區(qū)塊外排與泄洪能力

結(jié)合未來城市實踐區(qū)建設(shè)及錢塘江高標準海塘建設(shè)要求，對沿江口門布局與規(guī)模進行優(yōu)化調(diào)整，擴建三陽閘，由現(xiàn)狀2孔×3.25m擴寬至2孔×4m，排澇流量增加至10m3/s，四號浦閘由1孔×2m擴寬至1孔×4m，排澇流量由3m3/s增加至9m3/s，新渡埠閘由1孔×2.5m擴寬至1孔×4m，排澇流量由2m3/s增加至8m3/s；新建龍?zhí)侗谜?，排澇流?m3/s，擴大赤通浦泵站，排澇流量由40.5m3/s增加至54m3/s；取消小江閘、八一浦閘和小溝閘；拆除金家弄、張家埭、白鳥等9座沿江機埠，擴建吳家盤頭、老坎盤頭機埠，大刀沙、老盤頭機埠維持現(xiàn)狀規(guī)模不變；實施九溪閘外移擴建。

4 模型構(gòu)建與實施效果

4.1 計算方法

根據(jù)之江地區(qū)河道縱橫、水利設(shè)施形式多樣的特點，計算采用一維非恒定流數(shù)學模型。計算模型考慮了平原河流、橋梁、水閘等工程對洪流演進的影響，逐時計算河網(wǎng)的洪水過程。

一維非恒定流模型的基本方程為圣維南偏微分方程組：

(1)

(2)

式中，z、Q、F、v、K—某一時刻在某一空間位置斷面的水位、流量、相應(yīng)過水斷面積、斷面平均流速、流量模數(shù)；q—單位河長旁側(cè)入流量;g—重力加速度。

4.2 排澇標準

根據(jù)《之江地區(qū)水利綜合規(guī)劃》，之江地區(qū)的排澇標準確定為20年一遇。

4.3 模型概化

模型涉及之江地區(qū)內(nèi)所有河道，主干排澇河道有上泗沿山河、團結(jié)浦、衛(wèi)星浦、二號浦、三號浦、四號浦、周浦沿山南渠等。模型計算截取160個計算斷面、85條河道、18水位邊界、29個河汊、28個閘汊、依據(jù)城建規(guī)劃不同的土地類型設(shè)置17個排水區(qū)間(概化湖泊)。

4.4 模型率定與驗證

通過分析流域歷年來發(fā)生的暴雨洪水情況，并遵循選擇發(fā)生時間相對較近的原則，選擇“19960630”和“2007年16號臺風(羅莎)”的2場洪水作為驗證洪水，分別見表1和表2。

表1 “19960630”洪水驗證計算成果表 單位：m

表2 “2007年16號臺風(羅莎)“洪水驗證計算成果表 單位：m

由表1—2可以看出，“19960630“洪水最高洪水位計算值與調(diào)查值基本相符，誤差0～0.04m；“2007年16號臺風(羅莎)”洪水最高洪水位計算值與調(diào)查值誤差也在0～0.04m之間，其中上泗沿山河上游山洪帶來的雜物堵塞了跨河橋洞，二輕浦下游水位達7.92m，本模型計算值為7.91m，甚為接近。

上述成果說明本次采用的水利計算方法和擬定的參數(shù)是合理的，可用于方案計算。

4.5 實施效果

本次調(diào)整推薦工程實施后，北部山區(qū)河道20年一遇洪水位整體降低0.37～1.0m，效果顯著，大大減輕了區(qū)塊排澇壓力；南部平原河道20年一遇洪水位整體降低0～0.08m，有效緩解了區(qū)塊排澇壓力，局部地區(qū)河道洪水位升高0.02～0.04m，在地面高程達到規(guī)劃高程的情況下，對區(qū)域排澇效益影響有限，南部平原整體防洪排澇標準達到規(guī)劃要求。

工程實施后區(qū)域最高洪水位比較見表3。

表3 工程實施后區(qū)域最高洪水位比較表(20年一遇) 單位：m

5 結(jié)論

根據(jù)上述防洪排澇格局調(diào)整方案研究分析，在原之江地區(qū)水利綜合規(guī)劃推薦防洪排澇工程基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地開展內(nèi)部水系綜合整治和沿江口門建筑物綜合提升改造工程，能夠更加高效地發(fā)揮排澇閘的排澇功能，提高排澇效率和區(qū)域防洪減災(zāi)能力，較好地滿足未來城市實踐區(qū)建設(shè)對水利提出的更高要求，同時可為其他地區(qū)解決類似防洪排澇問題提供參考。但由于提出的新開河道、閘站擴建等項目涉及用地需求，本次暫未考慮用地限制情況，在具體工程設(shè)計過程中，應(yīng)與區(qū)域控規(guī)等專項規(guī)劃充分銜接，確保用地控制需求，更好地推動項目落地，保障區(qū)域防洪安全。