东苕溪洪水新出路初步研究

刘立军，吴 益，周雁潭

（1.浙江省水利河口研究院（浙江省海洋规划设计研究院），浙江 杭州 310020；2.浙江省河口海岸重点试验室，浙江 杭州 310020；3.浙江广川工程咨询有限公司，浙江 杭州 310020）

1 问题的提出

东苕溪历来是杭州市主城区防洪保安的重点。历年来，党和政府做出巨大努力，取得显著成效。受特殊水文、地形及水系条件限制，到目前为止，区域防洪压力仍非常大，需要有突破性的思路求得根本性好转。

西险大塘是杭州市苕溪防洪安全关注的重点[1]。西险大塘大致分为3段：一为老余杭至中苕溪口，以老余杭洪水位为控制重点，关注焦点是南苕溪下游的防洪安全问题，实质上是南苕溪的洪水出路安排；二为中苕溪口至瓶窑，以瓶窑洪水位为控制重点，关注焦点是苕溪干流瓶窑段防洪安全，实质上是南苕溪、中苕溪、北苕溪集中汇水与苕溪干流瓶窑段行洪能力不匹配，是中苕溪、北苕溪的洪水出路安排问题；三为瓶窑至德清大闸，以德清大闸洪水位为控制重点，关注焦点是这一段东苕溪干流的防洪安全，实质为苕溪下游行洪能力不足且难以突破，是东苕溪干流洪水出路安排问题。

目前，东苕溪有南湖、北湖共2个滞洪区，总滞洪面积11 km2，总滞蓄容积4 463万m3；七里、永建（仇山、新北塘并入永建）、潘板、澄清、张堰共5个非常滞洪区，总滞洪面积64 km2，总滞蓄容积24 551万m3（见图1）。目前，南湖滞洪区启用标准约10 a一遇，北湖滞洪区启用标准约5 a一遇，七里、永建、潘板、澄清、张堰非常滞洪区启用标准为20～50 a一遇[2]。

图1 东苕溪滞洪区分布图

东苕溪洪水历来是北入太湖、东泄运河水系。以目前的防洪格局，北入太湖能力难以突破，东泄运河水系则祸及杭嘉湖平原。来不及下泄的洪水需要在老余杭至瓶窑一带分滞，除南湖和北湖滞洪区以外，其余5个非常滞洪区有大量人口和耕地，洪水所到之处皆成祸害。而且洪水入太湖后，必将抬高太湖和太浦河水位，反过来又影响杭嘉湖平原的洪水入湖、北排和东排，加大平原区防洪压力。

2020年长历时梅雨，最终导致新安江水库历史上第一次开9孔泄洪，水库洪水位仍然达到历史最高，引起社会高度关注。若该场暴雨降落在东苕溪流域，为保杭州市主城区的安全，东苕溪启用永建、潘板非常滞洪区的可能性极大，启用张堰、澄清非常滞洪区的可能性也不小。

因此，为东苕溪洪水寻找新的出路是必要的。浙江省水利部门曾经研究过东苕溪洪水出路问题，提出了蓄、分、滞、排、挡等措施以缓解防洪压力[3]。

2 东苕溪洪水新出路

南苕溪有青山水库作为控制性防洪工程，针对常遇洪水的防洪压力已显著减轻。但杭州市需要抵御200 a一遇的高标准洪水，按照已有工程及其控制运用方案，青山水库200 a一遇下泄洪水远远超过下游南苕溪河道的行洪能力。为保杭州市安全，南湖滞洪区和七里、永建非常滞洪区就成为必需。青山水库200 a一遇最大24 h洪水总量约1.8亿m3，水库安全蓄洪库容接近1.0亿m3，24 h内为保障下游安全可以下泄的洪量在0.2亿m3以内，实际调度时下泄量甚至可能会少于0.1亿m3。因此，青山水库遭遇200 a一遇洪水时，要保证水库上下游的安全，还有至少0.6亿～0.7亿m3的洪水需要安排出路。即使拟实施的临安区里畈水库扩容工程设置0.2亿m3的防洪库容，仍有至少0.4亿～0.5亿m3的超量洪水。

要解决南苕溪洪水出路，分洪滞洪是首选，可以是流域内滞洪、向流域外分洪。目前，流域内设有南湖滞洪区和七里、永建非常滞洪区，滞洪区的滞洪水深为3～5 m，但单位面积的滞洪能力小，向流域外分洪大致可以有青山水库向富春江分洪和干流向平原区分洪这两种选择。

2.1 青山水库向富春江分洪

2.1.1 分洪需求

青山水库向富春江分洪可以将流域内洪水转移出去，结合青山水库的调控，既可显著削峰，又能大幅减量，对减轻下游防洪压力的作用十分巨大。为解决青山水库调洪能力不足的问题，应考虑从青山水库向富春江分洪。要正确分析分洪效果，一是分洪流量要适宜，二是要深入研究青山水库分洪后的控制运用方案，三是假设的水文条件要符合实际。

青山水库建库以来最大的前10场洪水过程，大部分比较平缓。若将这10场洪水按洪量控制都提高到200 a一遇，经初步分析，按照“中低水位快分快泄、中高水位尽力削峰”的原则优化调度，分洪流量达到500 m3/s。加上南湖滞洪区，结合临安区里畈水库扩容，以及河道整治、堤闸提升改造、涝区强排等常规措施，除部分场次洪水外，南苕溪的安全可以保证。在七里、永建非常滞洪区大幅度缩小规模的情况下仍可以防御200 a一遇洪水，从而彻底扭转南苕溪防洪的被动局面。针对部分场次洪水，若青山水库蓄到100 a一遇洪水位，蓄洪量达到1.2亿m3，仍可总体上保证南苕溪的安全。当然，要解决南苕溪与中苕溪汇合后的下游安全，还需要另有对策。

2.1.2 分洪流量及效果

如果有了分洪工程，青山水库的防洪调度方案应该作相应调整。若有500 m3/s的分洪能力，24 h即可以分洪超过0.4亿m3，约为青山水库100 a一遇最大24 h洪量的1/4。即使遭遇比较恶劣的洪水过程，24 h内的分洪时间只有18 h，也可以解决0.3亿m3超量洪水，相当于青山水库50 a一遇和20 a一遇最大24 h洪量的差值，分洪效果好。

青山水库100 a一遇和50 a一遇最大24 h洪水总量分别约为1.6亿m3和1.4亿m3。若有500 m3/s的分洪能力，加上青山水库50 a一遇洪水位以下约1.0亿m3调蓄库容、临安区里畈水库扩容后的0.2亿m3防洪库容和南湖滞洪区约0.2亿m3滞洪库容，南苕溪防御100 a一遇及以下标准的洪水时就可以不启用永建非常滞洪区，永建非常滞洪区可以大幅度缩小，其启用概率也大幅度降低。

在防洪调度过程中，拦蓄洪水是蓄得越多，风险越大，工程体系和调度决策人员的压力也越大；分洪则相反，分得越多，风险越小，工程体系和调度决策人员的压力也越小。这是分洪与蓄洪的最大差别。东苕溪的防洪，洪量与洪峰都是突出问题，在很难进一步显著提高流域蓄滞能力的当下，应该积极研究分洪措施。

2.1.3 工程及综合效益

分洪可以采取隧洞自流方式实现，进口在青山水库库区内，出口在富阳区富春江北支，隧洞长度约28 km。经初步估算，若分洪措施采用泄洪洞方案，水头差以20 m计，隧洞长以28 km计，全线混凝土内衬，则洞径13.0 m时流量即可达到500 m3/s。类比正在实施的平阳县南湖分洪工程，估计本工程投资约40亿元。

该分洪隧洞宜经过富阳区，并且兼顾富阳区皇天畈北渠流域的分洪需要。目前，皇天畈北渠行洪能力为5 a一遇，遇超标准洪水即需分洪入城，与城区20 a一遇的排涝要求极不适应。尽管富阳城区与东苕溪地理距离相近，同时出现洪水的概率相对较大，但适当兼顾仍可行，也有利于工程实施。当前，富阳区正在研究推进南北渠分洪工程，若能与青山水库向富春江分洪的工程适当结合，则可以显著提高投资效益。

2.2 南湖向平原区分洪

南湖向平原区分洪通道方案可以利用南湖滞洪区的调节能力，并与拟建的杭州城西南排工程结合，通过杭州城西南排工程分洪入钱塘江。从南湖分洪处至杭州城西南排工程进水口距离与通过杭州城西南排工程入钱塘江距离基本相近，均约为11 km。

南湖向平原区分洪通道方案对分洪点上游的影响比较小，只对流域防洪局面略有改善，但不能从根本上扭转防洪形势，且存在东苕溪与杭嘉湖东部平原洪水遭遇概率比较大的问题。

2.3 北湖向钱塘江分洪

2.3.1 分洪需求

瓶窑位于南苕溪、中苕溪、北苕溪汇合口下游，集水面积1 409 km2，其中青山水库、水涛庄水库和四岭水库控制集水面积733 km2，规划有若干新建、扩建水库工程，但基本没有明显的控制性作用。东苕溪瓶窑河段行洪能力远小于上游来水，防洪压力十分突出，即使青山水库向富春江大量分洪，以目前的防洪格局，北湖滞洪区以及潘板、澄清、张堰非常滞洪区仍必不可少。

受自然和社会因素制约，在流域内采取增加上蓄、加高堤防等常规措施难以从根本上改变瓶窑的防洪形势。因此，在努力提高上游调蓄能力的前提下，采取分洪措施将洪水引至流域外，是应该深入研究的方向。

2.3.2 分洪流量及工程

经初步分析，若分洪流量达到800～1 000 m3/s，结合增加上游调蓄能力等常规措施，在潘板、澄清、张堰非常滞洪区规模大幅度缩小的情况下，经科学调度，东苕溪瓶窑上游河段仍可以防御200 a一遇洪水，从而彻底扭转东苕溪在瓶窑上下游的防洪形势。

北湖向钱塘江分洪通道长度约30 km。若采用双洞，单条隧洞长以30 km计，全线钢筋混凝土内衬，洞径13.0 m，进出口水头差达到15 m时，双洞流量即可达到860 m3/s左右。该方案新增土地征用量少，分洪对钱塘江的防洪影响也不大，不存在颠覆性的否决因素。当然，该方案投资约200亿元，需要全面深入论证。

若考虑向流域外分洪，宜采取深隧强排方式实现。进口可以布设在北湖滞洪区以利用北湖的调控能力，出口可以布设在钱塘江九溪珊湖沙水库拟建的杭州城西南排出口下游侧，深隧长度约27 km。强排深隧线路经过杭州市主城区的运河西片，可在沿线适当布置强排泵站，以兼顾运河西片的排洪需要，充分发挥工程效益。

2.4 瓶窑下游干流的洪水出路

东苕溪在瓶窑下游段河道的坡降极其平缓，过流能力低下。即使瓶窑上游通过大规模分洪等措施达到了防洪要求，下游河段在遭遇200 a一遇洪水时仍需要向杭嘉湖平原分洪，从而祸及东部平原区。德清大闸的分洪调度历来是东苕溪及运河水系防汛的主要矛盾焦点。

上牵埠分洪通道方案是分洪入东塘港、古运河，再经八堡二通道入钱塘江，洪水转移路径约50 km[4]。该方案对分洪点上游的影响比较小，洪水转移线路长，对杭州市主城区防洪有比较大的影响，宜审慎决策。

在难以避免东苕溪洪水向杭嘉湖东部平原分洪的情况下，需要深入研究东苕溪分洪与杭嘉湖东部平原泄洪结合的问题，同时需进一步研究杭嘉湖东部平原的洪水新出路。

3 方案实施可行性

方案的限制因素主要有技术、政策和资金等。本文提出的青山水库分洪为山区隧洞，技术上不存在制约因素，主要为政策和资金限制。如果该分洪隧洞兼顾富阳区皇天畈北渠流域的分洪，则可以显著提高投资效益。在经济日益发展的情况下，资金的限制作用将逐渐降低。

南湖、北湖的分洪通道采用平原深隧的方式。目前，杭州、南京、武汉、长沙、济南、芜湖等地都已有洞径超过14.5 m的盾构隧道建成，因此，洞径13.0 m的平原深隧不存在制约性的技术问题。而资金方面，杭嘉湖地区是浙江省主要的社会经济集中区域，区域内经济高度发展，资金敏感性相对较小。平原深隧工程在新加坡、日本东京和美国芝加哥等地已成功应用：东京平原分洪隧洞—首都圈外郭放水路，全长6 km，直径10.6 m，总储水量达到67万m3；新加坡深隧工程为污水隧道，工程长48 km，直径6.0 m，埋深20～55 m；芝加哥深隧工程长176 km，直径2.5～10.0 m，埋深45～106 m[5]。

4 结 语

东苕溪防洪先天条件比较差，洪水出路历来是个大难题。洪水新出路大致可以概括为逐级分洪、以隧代河，上下协同、综合治理，整体谋划、兼顾各方。

青山水库向富春江分洪的投资相对少，效益显著，应优先考虑实施；干流向平原区进一步分洪的投资大，效益相对较差，应进一步研究评估；北湖向钱塘江分洪的效益显著，但投资巨大，可以开展全面深入研究。各方案的优点：可以显著改善区域防洪形势；新增占地量少，极大地避免土地要素制约；大量释放非常滞洪区的国土空间资源，即使这些区域今后仍是乡村，也可以成为城郊的优质乡村，而不是目前在防洪紧急时可能成为滞洪区的乡村。缺点：工程功能单一，除了分洪以外，很难融入其他功能，群众的满足感明显不足。