杭州三堡排涝工程绩效研究

张 洋

（杭州市城市规划设计研究院，浙江杭州 310012）

0 前言

扩大杭嘉湖南排工程是《太湖流域水环境综合治理总体方案》中，提高太湖流域水环境容量的引排通道与河网综合治理工程之一，也是《太湖流域防洪规划》推荐的流域骨干防洪工程之一。工程位于浙江省杭嘉湖平原东部，行政上分属于嘉兴市、杭州市和湖州市，由长山河排水泵站、三堡排涝工程、八堡排涝工程、长水塘整治工程等组成，共整治河道长度163.9 km，排水泵站设计总流量700 m3/s。

扩大杭嘉湖南排工程涉及杭州市部分为三堡排涝工程和八堡排涝工程。

1 概况

三堡排涝工程位于杭州市江干区，工程设计排涝流量200 m3/s，引水流量30 m3/s，由泵站主体、引水箱涵、出水箱涵、排水闸、前池、出水池等建（构）筑物组成，见图1。工程主要作用是将杭州主城区和上游水系的暴雨迅速地排入钱塘江、杭州湾，显著降低杭州中心城区的受涝程度、面积和时间，改善杭州400多万常住人口的环境。目前，三堡排涝工程已进入施工阶段。

图1 扩大南排工程示意图（太湖流域-杭嘉湖地区）

三堡排涝工程属于扩大杭嘉湖南排工程的一个子项，现有的绩效分析均在杭嘉湖地区范围进行。本次研究主要针对三堡排涝工程建成后，对杭州市区范围的绩效影响予以开展，主要如下：

（1）分析三堡工程作为扩大杭嘉湖南排工程重要组成部分之一，对杭州市河网水系所发挥的作用；

（2）分析确定工程排涝、引水功能的影响范围和程度，作出绩效分析；

（3）对工程建成后应用效果进行评价；提出工程建设完成后可能存在的问题。

2 排涝功能分析

2.1 杭州市排涝现状

杭州市城区的江北地区，位于杭嘉湖东部平原最上游区，地势由西南向东北倾斜，高程在2.0～10 m之间，其中老城区地势较高，地面高程在6.5～8.5 m，上塘河片地面高程在3.8～5.5 m，地势最低为运河两岸及西北和东北地区，地面高程在2.0～4.0 m。

根据钱塘江闸口站历史资料统计分析，闸口站多年平均潮位4.21 m，多年平均低潮位3.93 m、多年平均高潮位4.49 m，远高于内河平均水位1.2 m。即使是杭州市拱宸桥50 a一遇防洪水位3.25 m和100 a一遇防洪水位3.50 m，也远低于闸口站平均低潮位。因此，杭州市不具备自流排水入钱塘江能力，现状主要通过运河水系经下游湖州和嘉兴地区通过北排、东排和南排三条途径排出，是流域排涝路径最长的上游区。因排水距离长，涝水很难快速排出，易造成城市内涝；近年来受东部的黄浦江高潮位顶托、平原圩区建设与城市防洪工程建设造成外港滞蓄能力有所减少等因素的影响，汛期洪水位相应有所升高的趋势。

2.2 排涝影响范围

杭州主城区绝大部分地区属于运河水系。京杭运河（杭州段）贯穿杭州市主城区，自三堡船闸至塘栖长约34 km，河面宽为66 m～170 m。

三堡排涝工程是借用京杭运河杭州段作为进水河道，利用“京杭运河沟通钱塘江工程”形成南排通道，使涝水就近迅捷排出，降低市区积涝水位，减少涝水滞留时间，减轻江北主城区排洪排涝压力，并提高杭嘉湖东部平原治涝能力。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2.48亿m3，平均降低杭嘉湖东部平原水位10 cm以上。

三堡排涝工程处于东部平原区，是杭嘉湖流域骨干防洪工程，其防洪保护范围为整个杭嘉湖东部平原区（除上塘河地区），包括湖州德清县导流港东部、湖州市区大部、嘉兴市区全部、杭州市余杭区及主城区钱塘江以北运河片。上塘河地区现有谈家埭、上塘河两座排水闸，排水格局上自成体系，不受三堡排涝工程影响。

因此，三堡排涝工程对杭州市涝水排放的影响范围，涵盖主城区及余杭区内的大部分运河水系，西以东苕溪为界，北到市界，东到上塘河，南至西湖以北及西部山区。主城区影响面积约为235.9 km2，余杭区影响范围面积约632.8 km2，见图2。

图2 工程建设后排涝方向和影响范围图

2.3 绩效分析

实施三堡排涝工程后，就近排除江北主城区涝水，加快运西地区涝水南排入杭州湾，是减轻太湖流域和杭嘉湖东部平原下游嘉兴、江苏、上海等地区防洪压力的有效手段，具有良好的流域防洪减灾效果。

三堡排涝工程方案水利计算比较见表1。

表1 三堡排涝工程方案水利计算比较表

通过上述相关分析，三堡排涝工程对杭州市城区排涝绩效如下：

（1）可以增加南排水量0.92亿m3，同时减少溇港入湖水量0.20亿m3，减少北排太浦河水量0.33亿m3，减少东排黄浦江水量0.20亿m3，具有良好的流域防洪减灾效果。

（2）改变杭州市区排涝方向，涝水由现在主要向北排入杭嘉湖平原，改为南排入钱塘江。

（3）可以降低杭州市拱宸桥水位0.40 m，减少高水位持续时间120 h；可以降低余杭塘栖水位0.12 m，减少高水位持续时间29 h；可以降低运西地区中心的德清新市水位0.07 m，减少高水位持续时间29 h；可以降低嘉兴桐乡水位0.04 m，减少高水位持续时间11 h。

（4）当运河及上塘河排涝枢纽工程和圩区整治工程建设完成后，20 a一遇洪水位有所降低。

（5）可使杭州市运河两侧的游步道（高程2.50 m），在常遇频率（2～3 a一遇）洪水下不被淹，见图3。

3 引水功能分析

3.1 引水分析

考虑到杭州市截污纳管工程完善尚需较长一段时间，而污染源排放问题在近期内又难以消除，因此，通过加大配水量来促进市区河网水体循环流动、缩短水体交换周期、提高水体自净能力，仍是近期改善市区河网水系水环境的有效措施之一。

图3 工程实施前后洪水位等值线图（20 a一遇）

三堡排涝工程的引水功能是杭州市配水工程的重要组成部分，将与其他引水入城工程一起，通过河网、泵站合理配水调度，形成钱塘江——城区河网——运河水网——钱塘江的配水路线，完善杭州市区配水网络系统，提高水环境质量。三堡排涝工程实施建成后将取代三堡船闸输水通道应急工程的引水功能，见图4。

图4 现状引配水格局概化图

3.2 引水影响范围

目前杭州市已实施钱塘江引水入城工程。三堡排涝工程实施建成后将取代现状三堡船闸输水通道应急工程的引水功能。三堡排涝工程设计引水流量30 m3/s，引钱塘江水通过运河进行配水，配水范围主要涵盖主城区的运东片及上塘河片，以京杭运河为界，北到市界及半山地区，东到和睦港，南至钱塘江。主城区影响面积约为141.8 km2，见图5。

图5 三堡工程引水主要影响范围示意图

3.3 引水绩效分析

扩大杭嘉湖南排杭州三堡排涝工程的引水功能属三堡输水通道替代工程，工程实施后功能和对运河水质的改善程度，基本与现状三堡输水通道的作用相当。引水水源为钱塘江河口感潮河段，取水方式为自流引水，属环境用水。引水仅引取含氯度低于250 g/kg的钱塘江水，引水对运河含氯度影响较小，运河含氯度能满足《农田灌溉水质标准》和《地表水环境质量标准》有关要求。经统计分析，钱塘江同时满足含沙率低于1%和含氯度小于0.25 g/kg时的可引水时间为全年的64%。本工程引水口上游200 m处为钱塘江杭州饮用水源区，该处现状水质为Ⅲ类，目标水质为Ⅱ类。通过以上分析知，按一定调度原则，工程引水口处水质能保证取水水质要求。

杭州市一主三副六组团范围内，京杭运河水系水面面积约为162 km2，其中受三堡排涝工程引水项目影响的主要是运东片及上塘河片（主要为拱墅区、下城区及江干区），其水面面积约为17.2 km2，河道总水量估计约为2 580万m3，三堡排涝工程多年平均引水量2.35亿m3，则最终对内河的影响为每年换水约9次。

三堡输水通道通水前后水质流量比较见表2。

表2 三堡输水通道通水前后水质流量比较表

4 结论

（1）功能作用

提高杭嘉湖地区及杭州市区城市防洪排涝能力，改善杭州市水环境。

（2）影响范围

三堡排涝工程建成后，影响杭州市涝水排放范围涵盖主城区及余杭区内的运河片水系，西以东苕溪为界，北到市界，东到上塘河，西至西部山区。主城区影响面积约为170.3 km2，余杭区影响范围面积约632.8 km2。

三堡排涝工程引30 m3/s钱塘江水进入运河，配水范围主要涵盖主城区的运东片及上塘河片，以京杭运河为界，北到市界及半山地区，东到和睦港，南至钱塘江。主城区影响面积约为141.8 km2。

（3）排涝绩效及评价

通过综合分析，三堡排涝工程建成后，可以增加南排水量0.92亿m3,近9个西湖的水量（西湖蓄水量约1 030万m3），同时减少溇港入湖水量0.20亿m3，减少北排太浦河水量0.33亿m3，减少东排黄浦江水量0.20亿m3，具有良好的流域防洪减灾效果。

建设三堡排涝工程，可以降低杭州市拱宸桥洪水位0.40 m，减少高水位持续时间120 h（即5 d）；可以降低余杭塘栖洪水位0.12 m，减少高水位持续时间29 h，本工程实施大幅度地提高了杭州市区排涝能力，有效地降低受灾受涝的可能性。

（4）引水效益及评价

工程引水流量30 m3/s，多年平均引水量2.35亿m3。工程引水功能的作用是可使运河西片地区内河每年换水约9次。

考虑含沙量和含氯度因素可引水的时间保证率为60%，相应的引水平均含沙量为0.2 kg/m3。

2007年三堡输水通道通水后，运河氨氮浓度虽仍不能达到地表水Ⅲ类水质要求，但与引水前相比氨氮浓度削减了50%左右，运河水质有较大改善。三堡排涝工程引水功能的实施，对运河水质、水量的改善与三堡输水通道引水功能相当，可增加运河各断面流量，改善运河东片区水体循环，降低运河及内河主要污染物浓度，将对河道水质的改善起到很大的作用，

（5）存在问题与建议

a.三堡排涝工程需制定严格的调度管理制度，避免对京杭运河航运产生影响。

b.钱塘江在涨潮期间含沙量远高于运河含沙量，在钱塘江七堡水文站处的含沙量在涌潮到达0.5 h后为最大,涌潮过后4.5 h出现最低值。故需在涨潮后的4 h内不配水，以减少进入运河的泥沙。

c.正常引水工况下，一、二线船闸引航道口门附近处于回流范围，回流淤积的年平均淤厚分别为5.0 cm和7.0 cm；三堡船闸4 km范围内的运河河段年淤积量为3.24万m3，年均淤积厚度为17 cm。根据已有的引水工程实践经验和估算，船舶的航行搅动将会使这种淤积量更小，这种淤积速率不会引起河床的迅速抬高。针对淤积影响，需定期观测河床断面形态，并给予适量清淤维护。

d.枯水时，内河水位较低，水环境相对差；同时钱塘江来水量也会减小,需要在保证杭州自来水厂取水、西湖景观用水等重要环境用水后，才能对运河进行引水。对内河枯水期的合理引水量需专题研究。

[1]张聃,周蔚,徐海岚,等.引配水对京杭运河杭州段水质的改善预测[J].水资源保护,2010,26(3):45-48.

[2]周蔚,陈雪芹,张飞珍.运河(杭州段)引配水含沙量情况探析[J].浙江水利科技,2011,5(3):17-19.