上塘河流域反向自流配水可行性探讨

洪荣华，郑秀倩，钱学诚

(杭州市河道管理总站，浙江 杭州 310014)

从2000年起，杭州市利用原有的水利和交通设施，实施河道配水。实践证明河道配水是在短期内改善河道水环境相当有效的手段。2007年3月建成了三堡引水工程，充分利用钱塘江优质水源，加大引配水力度，大幅增加了主城区配水量，运河、上塘河的水质有了显著改善。

1 上塘河流域配水现状

1.1 配水线路

当前，上塘河干流配水线路为：先将钱塘江的水通过三堡引水工程引入运河，然后通过德胜坝翻水站从运河引水，经上塘河—和睦港由七堡配水泵站排入钱塘江，形成上塘河水域河网水体的大循环。配水的水流方向是钱塘江进再由钱塘江出。配水的目的是促进河网有效的水体流动,稀释上塘河流域的污染浓度,提高河网自净能力,恢复该流域的水生态环境，增强人与自然的和谐美丽。[1]

1.2 配水环境

2000年以前，上塘河、运河(杭州段)、和睦港(从德胜坝翻水站到七堡配水泵站段)的水质又黑又臭,毫无生机。近20年来，周边的环境发生了翻天覆地的变化，大小工厂和养殖场搬迁一空，撤村建居和棚户区改造力度和规模空前绝后，截污纳管做到了无死角，同时，流域内的河道综合整治同步推进。如今，河道中水生动植物生机盎然，河道两岸边的游步道、亲水平台等成为了人们休闲的好去处，到处可见垂钓者的身影，运河水质明显提升，河道水环境日益改善[2]。

1.3 2019年配水情况

1.3.1 配水量

2019年从三堡引水工程引入运河的配水量为3.798 3亿 m3，德胜坝翻水站向上塘河的配水量为1.317 5亿 m3，七堡配水泵站向钱塘江排放了2.789 2亿 m3，另外还有江干区及备塘河二级提升泵站的部分配水量，数据来源(见表1)。

表1 2019年德胜坝、备塘河、七堡和运河三堡引、配水统计表 万m3

1.3.2 配水资金投入

德胜坝翻水站、备塘河翻水站、七堡配水泵站3个泵站2018年全年运行电费501万元、运行管理费366万元，三堡配水运行管理费88万元，再加维修保养等费用，1年资金投入近1 000万元。

2 科学合理的上塘河流域配水方式

2.1 适时实施反向配水

合理的配水涉及下游人民的用水安全，根据《2019年5月河道水质监测结果的通报》(杭治水办〔2019〕76号)，余杭区乔司、星桥、南苑、崇贤等有7条河道列入橙色预警名单，我们要把优质的水资源调配给下游河道(运河流域)，特别是解决乔司和临平片区等水资源短缺问题。一旦发现上塘河流域的水质劣于下游和运河流域的水质时，应及时停止或者可以反向配水。比如大雨过后，城市的“洗澡水”会把面源污染、下水管道中的淤结物、污水等一起统统带进了河道，导致河道水质迅速下降。当这样的情况发生，我们可以采用紧急反向配水预案，将七堡配水泵站转向，把配水转换成排水，及时地把上塘河的水外排至钱塘江，同时利用三堡排涝泵站地把运河的水外排至钱塘江，只有及时地把污染源控制在本区域内，不让劣质水流入下游河道，才能做到双重保险，才能使上塘河流域以及运河流域的水质再上一个新台阶。

2.2 科学监测，实现更有效配水

随着社会经济的持续快速增长，现有的水质监测站点数量、布置、监测项目已不能适应变化了的形势需求，难以客观反映本地区水体的水质状况，尤其是供水水源地和干流。因此，可利用现代远程水质监测设备、通讯网络和自动化控制系统，由中央控制室根据监测到的数据，经过对比分析后，发出是否配水、配水的流向和配水量的大小等指令。这样，不仅做到对水质的实时监测，而且能实现科学有效配水。

2.3 严格分析，达到更精准配水

根据上塘河流域自身生态修复能力来制定配水量的多少，做到精准配水。如配水量过小，会导致水体流动性差，稀释程度不够，致使氨氮、总磷等水质主要污染物浓度偏高，造成整体水质下降；如配水量过大，河道水流过快，则水中杂质无法沉淀，如果流速加快到一定值时，会使河床底层沉积物随着水流翻滚，导致水的浊度升高，能见度下降。

同时配水还应该考虑到下游河道承载能力，以及资源节约等问题。精准配水主要应充分发挥上塘河河面宽、河道深等优势，让自身净化能力得到最大的发挥，然后再与适当的配水量相结合[3]。比如西湖配水量为每个月1 000万 m3，相当于一个月更换一次，千岛湖的农夫山泉也是就靠湖水深、时间长、慢慢沉淀自净出来的。我们现在给上塘河流域配水，大约3 d左右更换一次，是否需要现在那么多的配水量，还值得我们继续研究探讨。

3 上塘河反向自流配水的条件

3.1 流域水质大幅提升

反向自流配水的首要条件是流域水质大幅提升。根据《2019年5月河道水质监测结果的通报》(杭治水办〔2019〕76号)，涉及上塘河流域范围的河道，江干区有22条，其中Ⅱ水质1条、Ⅲ类9条、Ⅳ类7条、Ⅴ类3条，另有两条在施工中；下城区有6条，水质都为Ⅲ类。从以上数据分析，上塘河经和睦港至七堡配水泵站，河道水质基本上保持在Ⅲ—Ⅳ类之间，河道水质得到了明显改善。[4]

3.2 阶梯式水位差提供了有利的自然条件

根据2018年七堡配水泵站、德胜坝翻水站水位观测点的记录数据(以中午12点为准),七堡翻水站出水口水位观测点(钱塘江)，全年最高水位5.41 m，最低水位3.15 m，平均水位4.23 m；七堡泵站内河(和睦港)水位观测点，全年最高水位4.23 m，最低水位2.85 m，全年平均水位3.10 m；德胜坝翻水站取水口上水位观测点(运河)，全年最高水位2.44 m，最低水位1.16 m，平均水位1.55 m；2018年月平均水位坐标折线图(见图1)，2018年4月份日平均水位坐标折线图(见图2)，2018年4月15日24小时水位坐标折线图(见图3)。从以上数据的对比分析可以看出，钱塘江与运河二者阶梯式平均水位差在2 m以上。钱塘江水系与运河水系形成较大水位差，有着较好地自流坡降效果，为自流式配水提供有利的自然条件。

图1 2018年中午12点月平均水位坐标线

图2 2018年4月份中午12点日平均水位坐标折线图

图3 2018年4月15日24水位坐标折线图系列1(钱塘江)系列2(和睦港)系列3(运河)

3.3 七堡取水口水质优于德胜坝取水口水质

从三堡水质监测的数据与七堡的监测数据来看，两处取水口的水质相差无几，水质相对较好。[5]德胜坝取水口因过往船只过多，每天多达几百艘，大多数船只都超过500 t级，且河道淤积严重，故德胜坝取水口非常浑浊，同时，由于京杭运河杭州市区段为市区水位最低的水系，还有其他河道水系、市政管网等排放到运河的沉积物排放到运河，水质下降更为严重[6]。经对比分析七堡外江水质明显优于德胜坝取水口的水质。

3.4 七堡反向自流配水的配水量能得到较大提升

德胜坝翻水站站装机容量16.5 m3/s,最大配水量11 m3/s，无法满足大范围的配水需求。但是，七堡自流配水的各项条件具备，如设备、设施和管理人员一应齐全，无需再次投入，且七堡自排闸口门大(宽7.5 m、高3.7 m)，闸门上下游水位差相对较大，有着大流量调水、配水的能力(30～60 m3/s)。同时和睦港和上塘河经过近几年的综合整治，河道流畅，也能够为大流量调水、配水提供有效的保障。

4 反向自流配水的意义和目的

4.1 为运河流域以及太湖流域配水开辟了新渠道

首先，七堡反向自流配水的配水量大，可以达到德胜坝配水量的2～4倍，这样的配水量能够解决当前乔司、星桥、南苑、临平、崇贤和塘栖等余杭区东片区域水资源短缺问题，也能够让余杭区东片区域的河网流动起来，使其内河道水生态环境得到自身修复，使其区域内的水质上一个新台阶。同时也能确保施家桥和德胜坝两个主要口门有一定数量自流量，以及姚家坝、善贤坝、南应加河等小口门的自流量，有效保持上塘河流域整个河网水的流动性，使河道水质再提升。[7]

其次，为太湖流域配水开辟一条新的渠道。太湖流域面积3.69万 km2，多年平均水资源量为162亿 m3，该流域人口较为集中，这里又是长三角城市群的中心，常年人均水资源不到500 m3。而钱塘江流域面积5.555 8万 km2，多年平均水资源量为389亿 m3。钱塘江流域水资源总量是太湖流域水资源总量的2.4倍。钱塘江流域水资源比太湖流域的水资源相对要丰富，钱塘江流域的人口密集度也低于太湖流域，合理的水资源跨流域调配，可以为区域经济发展和长三角协调发展做贡献。[8]

4.2 自流配水符合当今节能环保社会需求

水逆流而上既违反自然流态的规律(水往低处流)，同时又消耗大量资源和劳动力(2018年配水运行管理等费用接近1 000万元)，这不符合当今节能型社会的需要。如果在七堡自排闸门上将钱塘江的优质水源引入上塘河流域，以自流而下的形式配水，每年可以节约很大一笔资金，同时也还能为余杭区东片区域节约泵站配水的运行管理费等。

5 结语

科学合理的配水，惠及人与自然，利国利民。转变一下观念、换一种思路，把多年不变的配水方式，向变量、变向、精准、科学等灵活性、多元化配水方式转变，最重要的是能让优质水源从七堡口门进入上塘河流域以及运河流域，使上塘河流域与运河流域的水质再上一个新台阶。既能减少人力和物力等支出，也能节约开支，同时为国家建设绿色、低碳、节能等可持续发展型社会做贡献。最后还需一提的是，反向自流配水是一种新的配水方式的探索，在探索过程中可以采用新的自流配水方式，可以与现有的配水方式交替使用的方式。