汤 沂 园，章 宏 伟，张 杨 波
(浙江省水利水电勘测设计院，浙江 杭州 310002)
摘要：杭州市城西地区地势低洼，上承山水，下受杭嘉湖平原河流水位顶托，为易受洪涝灾害地区。以抵挡2007年“罗莎”台风洪水为目标，根据城西地区水系分布、城市布局，初步提出了洪水外排、湿地调蓄、建圩挡水的排涝布局及10种洪水出路方案。对10个方案从水位、水量、工程投资、对周边地区影响、政策处理等方面进行比较，最终提出以建设西溪湿地至钱塘江的地下排水通道、西溪湿地内部调蓄、分区建圩的组合方案为推荐方案。经分析认为，推荐方案可有效减轻杭州市城西地区的洪涝问题。
关 键 词：洪水出路； 方案比选； 杭州市城西地区
杭州市是浙江省的省会，经济社会持续快速发展，单位面积上的财富剧增，洪涝灾害引起的损失日趋增大。2007年10月，“罗莎”台风登陆杭城，创下新中国成立以来杭州城区最大日降水量记录和最强短历时降雨记录，城区主要交通干道几乎全面瘫痪，城西地区受灾最为严重。2013年10月，受第23号台风(菲特)的影响，杭州城西地区再次出现大面积积水，交通中断，内涝严重，经济损失惨重。
为减轻和预防洪水给杭州城西地区社会经济造成的威胁，有必要探讨杭州市城西地区的洪水出路问题[1-4]。
杭州市城西地区范围西面以东苕溪西险大塘为界，北面以杭州市界为界，东面以京杭运河为界，南面以杭州山区分水岭及钱塘江为界。该区域处在浙西低山丘陵向浙北平原过渡地带，地势由西南向东北倾斜，总面积约579 km2。山区与平原面积比约为1∶3。其中重点易涝区为余杭塘河以南，区域面积220 km2，山区与平原面积比约为1∶1。
城西范围属京杭运河水系，西南为区域的上游，内有上埠河、东穆坞溪等山区性河道；往东北进入流域下游的主要河道湿地有西溪湿地、余杭塘河、沿山河、上埠河、闲林港、五常港、紫金港、冯家河、古新河等，均汇入京杭大运河。研究范围及河道天然流向见图1。
图1 研究范围及河道天然流向示意
杭州城西地区易受洪涝灾害的原因是：① 上游山区面积大，洪水源短流急，山洪直接倾泄入平原区；② 城区地势低洼，河道坡降缓；③ 下游受京杭运河水位顶托，排水通道不畅；④ 城区排水能力不足；⑤ 河道束窄，可调蓄容(面)积迅速萎缩；⑥ 未形成有效的骨干排水通道。
防洪排涝的布局有“外排、内蓄、建圩”。“外排”指拓宽河道和建设地下排水通道，将区内洪涝水排至区域以外。“内蓄”指利用区内湿地水面滞洪蓄涝。“建圩”指实施运西地区围圩电排，解决下游地区河网对杭州城区的顶托影响。本文在上述布局的前提下拟定10个方案，具体布置见图2。
图2 防洪排涝方案布置及规划排水方向示意
2.1 外 排
2.1.1 东 排
(1) 拓宽沿山河。沿山河是汇集西部山区洪水的河道，全长18.2 km。现状断面宽6～50 m，多处存在阻水卡口。拓宽沿山河方案拟将闲林港与沿山河交汇口至西溪河与京杭运河交汇口段扩宽至25～40 m，河底高程疏浚至0.5 m。
(2) 建设沿山河地下排水通道。沿着沿山河和天目山路构建地下排水通道，可将洪水直接排至运河。该通道进口拟设于五常港南端，出口设于运河与上塘河交汇口附近，排水流量100 m3/s。地下排水通道长15.9 km。
(3) 拓宽余杭塘河。余杭塘河是西部山区洪水进入平原的主要河道，全长约20 km，现状河面宽度20～50 m。拟拓宽余杭塘河，扩大区域东排能力。拓宽起点设于闲林港与余杭塘河交汇口，终点设于余杭塘河与京杭运河交汇口，全长14 km。东段拓宽至30～40 m，西段拓宽至40～60 m，河底高程疏浚至-0.6 m。
(4) 余杭塘河地下排水通道。沿余杭塘河建地下排水通道至运河，起点设于闲林港与余杭塘交汇口，出口设于余杭塘河与京杭运河交汇口，全长14 km，泵站排水设计流量100 m3 /s。
2.1.2 南 排
(1) 闲林埠-上埠河-钱塘江地下排水通道。构建闲林埠-上埠河-钱塘江地下排水通道，在闲林镇附近和上埠河(浙江省林业科学研究院附近)设置竖井与地面相连，在钱塘江边出口新建200 m3/s排水泵站，将城西洪涝水排至钱塘江。排水通道全长13.1 km。
(2) 钱塘江引水入城隧洞改造。2009年建成的钱塘江引水入城隧洞引水口位于珊瑚沙水库，由分流河接入运西片河网，全长12.5 km，隧洞为城门洞型，设计引水流量35 m3/s，最大引水流量为46 m3/s。
拟将其改造为双向通道，可排放城西洪涝水，需在钱塘江边新建200 m3/s的排水泵站，同时需对原隧洞结构进行论证调整。
(3) 西溪湿地-钱塘江地下排水通道。建设西溪湿地-钱塘江地下排水通道，全长约10 km，在出口新建200 m3/s排水泵站，将西部地区涝水排至钱塘江。
2.1.3 北 排
在绕城公路西侧，利用现有闲林港、余杭塘河、九曲港、毛家洋港、良渚港、栅庄桥港等河道，整治形成自留下至勾庄的主要排水河道，以排泄城西山区洪水。
2.2 内 蓄
西溪湿地原属低地鱼塘农田区，具有天然调蓄作用。整个西溪湿地面积10.08 km2，水面率大，滞洪作用强。拟考虑通过西溪湿地闸门控制调度，发挥其调蓄作用。经调查，目前西溪湿地已参与调蓄调度。
2.3 建 圩
考虑沿重点易涝地区局部建设圩堤圈，具体范围为东以运河为界，北以良渚沿山河-柴家坝港-郁宅河为界，西以东苕溪西险大塘为界，南以山区为界，拟建圩堤长度约28 km，圩内总面积233 km2，节制口门21个，在外河高水位时可关闭闸门，保障圈内河道水位不上涨。
3.1 比选原则
对上述总计10个方案进行筛选，筛选原则为：① 淹没水位降低明显；② 少拆迁、少征地；③ 投资较省；④ 影响较小；⑤ 排水方式多样化。
3.2 排涝计算模型
使用丹麦水资源及水环境研究所(DHI)的MIKE11软件模拟运西地区涝水排泄情况。
(1) 主要河流及闸站。计算范围涵盖运西地区主要河道，包括：京杭运河、沿山河、闲林港、五常港、紫金港、余杭塘河、三墩港、郁宅港、柴家坝港、良渚沿山河、良渚港、古新河、东塘港等，共计145条河道。考虑了西溪湿地周边水闸、余杭塘河沿线船闸、余杭圩区闸站等，总计54座。
(2) 河道断面及调蓄容积。河道断面分析资料采用浙江省水利水电勘测设计院2009年第一季度测量成果，总计713个实测断面。田面调蓄容积根据1∶10 000地形图量算。总计73个调蓄区块。
(3) 糙率取值。采用率定方法并参考以往研究成果确定糙率，一般为0.02～0.035。
(4) 边界条件。山区边界为已知的流量过程，主要包括闲林埠山区来水、上埠河、东穆坞溪；平原各区块产水为已知面源；京杭运河边界为水位过程，包括三堡和塘栖；西湖流域、主城区、运东区域与京杭运河为点源。
(5) 模型验证。选取2007年10月的“罗莎”台风和2013年10月的“菲特”台风，对模型进行校验。校验后，13个验证点的实测水位、计算水位的误差均在0.05 m内，表明模型的概化及参数选择基本合理。
3.3 方案比选
在方案比选中，以“罗莎”台风为基础工况。
(1) 东排，即拓宽沿山河(方案1)及沿山河地下排水通道(方案2)。① 该方案能增加西部山水东排入运河能力，闲林镇附近水位可降低0.15 m(地面拓宽方案)或0.18 m(地下通道方案)，沿山河与上埠河交汇口水位可降低0.38 m(地面拓宽方案)或0.46 m(地下通道方案)。② 抬高了东面河道水位。沿山河教工路口水位抬高了0.05 m，余杭塘河莲花港口抬高了0.03 m。③ 余杭塘河沿线水位下降0.03～0.07 m，余杭塘河以北河网水位降幅更小。
综上，拓宽沿山河方案仅降低了山区与平原交接处的水位，但沿山河经过杭州主城区，拓宽沿山河将涉及大量的征地拆迁，且地下排水通道与地铁1，2号线交叉，建设难度大。
(2) 东排，即拓宽余杭塘河(方案3)及余杭塘河地下排水通道(方案4)。① 由于平原河道水面比降小(约万分之零点二)，故单一拓宽余杭塘河，水位下降效果不明显。② 拓宽余杭塘河或者建设余杭塘河地下通道两方案虽降低了闲林港与余杭塘河交汇口处水位0.17 m，但由于来水直排入京杭运河，将抬高拱宸桥水位0.08 m，增加了运河沿线的防洪风险。
此外，地面拓宽方案涉及大量征地拆迁，而地下通道方案难度大。
(3) 南排，即修建闲林埠-上埠河-钱塘江地下通道(方案5)、引水入城隧洞倒排洪水通道(方案6)、西溪湿地-钱塘江地下排水通道(方案7)。3个南排方案均通过地下隧洞将涝水排入钱塘江。计算结果表明：① 3个方案均能降低西南山区来水对平原河网的影响。闲林埠-上埠河-钱塘江方案可降低闲林镇水位0.34 m、沿山河与上埠河交汇口水位0.87 m、五常港南端水位0.42 m；引水入城隧洞倒排方案可排上埠河、东穆坞溪一带洪水，降低闲林镇水位0.21 m、沿山河与上埠河交汇口水位1.01 m、五常港南端水位0.44 m；西溪湿地-钱塘江方案可降低五常港南端水位约0.5 m。② 3个方案对降低平原河网水位的作用明显。闲林埠-上埠河-钱塘江方案可降低北部平原河网水位0.05～0.10 m；引水入城隧洞倒排工程可降低北部平原河网水位0.04～0.10 m；西溪湿地-钱塘江排水方案可明显降低余杭塘河沿线水位0.19～0.24 m。
3个地下排水方案的主要缺点是最短的隧道线位均需下穿西湖景区，与已建紫之隧道交叉，需进一步论证线位走向对西湖景区虎跑泉等地下水是否存在影响。还有，隧洞出口位于钱塘江边，与钱塘江抗咸工程或有干扰，需进一步论证。此外，钱塘江引水入城隧洞的部分路线与杭州市上泗地区河网相连，倒排洪涝水可能会对上泗河网带来影响。
(4) 北排，即修建城西快速排水通道(方案8)。城西快速排水通道方案，可加速南部洪涝水北排入下游运河水网。① 城西快速排水通道可降低闲林镇附近水位0.51 m，沿山河与上埠河交汇口水位0.12 m，五常港南端水位0.09 m；② 建设城西快速排水通道将抬高余杭塘河以北河网水位，增幅为0.01～0.07 m。
该方案的主要缺点是涉及部分征地拆迁，政策协调有难度，且洪水承泄区仍为运河水系，不能减轻下游杭嘉湖平原的防洪排涝压力。
(5) 中蓄，即利用西溪湿地调蓄洪水(方案9)。西溪湿地占地总面积约10.08 km2，具有较高的调蓄能力。计算结果表明：西溪湿地参与调蓄可降低周围局部地区水位(如降低五常港南端水位0.10 m)，但对整体河网水位下降作用有限，仅降低平原河网水位0.01～0.06 m。
(6) 建圩，即修建分区包围圈(方案10)。建圩方案可保护圩内陆区不受流域性洪水侵袭，但对周边水系影响较大，投资较高。
方案筛选汇总(单项比分排水效果，0～5分；可操作性，0～5分；综合评比，0～10分)如下。
(1) 方案1。拓宽沿山河，外排(东排)。拓宽河面宽至30 m，长度18.2 km，可消除河道卡口，最大降低闲林等局部区域水位0.15 m；征地18.67 hm2，拆迁人数多、难度大；投资匡算37.5亿元。排水效果3分，可操作性2分，综合评比5分。
(2) 方案2，修建沿山河地下排水通道，外排(东排)。需建地下通道长度为15.9 km，出口建100 m3/s泵站。能降低闲林、留下水位0.18～0.22 m。工程量较大，工程与地铁1，2号线交叉，投资匡算24亿元。排水效果3分，可操作性2分，综合评比5分。
(3) 方案3，即拓宽余杭塘河，外排(东排)。拓宽河面宽至30～50 m，长度14 km，可降低余杭塘河水位0.01～0.02 m；征地10 hm2，拆迁人数较多；投资匡算16.5亿元。排水效果3分，可操作性2分，综合评比5分。
(4) 方案4，修建余杭塘河地下排水通道，外排(东排)。需建地下通道长14 km，出口建100 m3/s泵站，可降低余杭塘河水位0.17 m，但略微抬高运河水位；征地拆迁少，但工程量较大；投资匡算26.5亿元。排水效果3分，可操作性2分，无规划。综合评比5分。
(5) 方案5，修建闲林埠-上埠河-钱塘江地下排水通道，外排(南排)。需建地下通道长13.1 km；建200 m3/s泵站，可降低闲林、留下水位0.34～0.42 m；最短线位需穿越西湖风景区，钱塘江出口布置有难度；投资匡算25.7亿元。排水效果4分，可操作性3分。综合评比7分。
(6) 方案6，引钱塘江引水入城隧洞倒排。外排(南排)。需改建、新增200 m3/s泵站，可降低闲林、留下水位0.21～0.44 m；征地拆迁少，工程结构调整有难度；投资匡算19.5亿元。排水效果4分，可操作性3分，综合评比7分。
(7) 方案7，修建西溪湿地-钱塘江地下排水通道，外排(南排)。需修建地下通道长10 km；建200 m3/s泵站，可降低闲林、留下水位0.5～0.51 m，最短线位需穿越西湖风景区，钱塘江出口布置有难度；投资匡算22亿元。排水效果5分，可操作性3分，综合评比8分。
(8) 方案8，修建城西快速排水通道，外排(北排)。需拓宽河面宽至80 m，可降低闲林、留下水位0.09～0.51 m，征地27 hm2，政策协调有难度；投资匡算6.4亿元。排水效果4分，可操作性3分，综合评比7分。
(9) 方案9。利用西溪湿地调蓄，可降低闲林、留下水位0.1～0.10 m，现状已参与调蓄。排水效果3分，可操作性4，综合评比7分。
(10) 方案10。分区建圩。圩堤长度28 km，圩内总面积227 km2，闸门21座，可抵御流域性洪水侵袭，有效防御运河高水位，征地28 hm2，对周边水利格局有一定影响；投资匡算19.1亿元。排水效果4分，可操作性2分，综合评比6分。
4.1 单项工程方案比选结果
(1) 涝水外排3个方向中，东排、北排总计5个方案均为传统排水格局下的治水思路。无论是拓宽现有骨干河道，还是新建地下暗河，其本质都是将来自西南山区的洪水及本地涝水排入京杭大运河。5个方案均能在一定程度上降低杭州城西地区河网的水位，但是涝水依然在流域内，通过京杭大运河与下游的杭嘉湖平原河网相接。因此，东排、北排5个方案仅能解决杭州城西地区经历短历时暴雨对局部地区的影响，若遭遇杭嘉湖平原整体梅汛期，受京杭运河水位升高顶托影响，则排涝效果不大。
(2) 涝水外排的南排方向中包含的3个方案，均是将西南山区的洪水及本地涝水通过穿山隧道强排至钱塘江，经杭州湾入海。南排方案不仅能显著降低入口处的河道水位，还能将涝水直排流域外。经计算，遇“罗莎”台风情况下，余杭塘河以南区域220 km2范围内，闲林埠-上埠河-钱塘江、引水入城隧洞倒排、西溪湿地-钱塘江地下排水通道3个方案最大一日外排水量分别占局部区域总量的32%，24%，35%。其中以西溪湿地-钱塘江地下排水通道方案排水量最大，因此可作为外排方案中的推荐方案。
(3) 內蓄方案能降低西溪湿地附近水位，建圩方案能形成杭州城西封闭的防洪排涝包围圈，宜与南排方案结合布置。
4.2 推荐方案
在实际工程中，为达到工程效果、征地拆迁、工程投资、周边影响、排水方式等各种因素的最优化，可采取几个方案相结合的组合。因此，推荐将南排方案中的西溪湿地-钱塘江地下排水通道方案结合西溪湿地调蓄及分区建圩的组合方案，作为杭州城西防洪排涝的推荐方案。
经计算，组合方案在“罗莎”台风条件下水位最大下降值约0.5 m，位于隧道入口处五常港南端，同时可以降低余杭塘河沿线水位约0.3～0.2 m，防洪排涝效果十分明显。
杭州城西地区位于西南山区和下游平原交接之隙，通常的行洪排涝方式是将山区洪水引往下游。而本文通过对上述10种方案的计算、分析，提出了新建西溪湿地至钱塘江地下排水通道、西溪湿地内部调蓄和分区建圩相结合的防洪排涝方案，克服了地势因素制约，可做到“洪水引得出，涝水蓄得住，外水防得牢”。将洪、涝水引往钱塘江直排入海，工程效果比传统的沿天然水流方向排水更迅速明显，能有效地解决杭州城西洪水的出路问题。
参考文献：
[1] 王亦卿.杭州市防汛形势及防洪对策[J].浙江水利科技，2001(3)：63-64.
[2] 左晓霞,裘骅勇,胡珉.杭州市城市防洪减灾体系建设总体布局初探[J].水利技术监督，2014(3)：30-32.
[3] 方子杰,王卫标.浙江新一轮流域规划及河流治理的思考 [J].人民长江，2016，47(23)：1-4.
[4] 郑雄伟，黄昉，裘骅勇，等.杭州市城市防洪减灾规划(2011-2020年)[R].杭州：浙江省水利水电勘测设计院，2014.
(编辑：常汉生)
TANG Xinyuan, ZHANG Hongwei, ZHANG Yangbo
(Zhejiang Design Institute of Water Conservancy & Hydroelectric Power, Hangzhou 310002, China)
Abstract：The western district of Hangzhou is prone to flood disaster due to its low-lying location where is influenced by upstream mountainous flood and the back water effect of Hangjiahu plain. Taking the flood control of Typhoon Krosa in 2007 as the objective and according to the river system distribution and urban layout in the district, we propose 10 flood control schemes involving flood discharge, wetland regulation & storage and polder construction. The pros and cons of the 10 schemes are compared from the aspects of water level, flood volume, investment, impact on surrounding areas, policy processing etc.. In conclusion, the composite scheme of underground drainage passage from Xixi Wetland to Qiantang River, Xixi Wetland regulation & storage and partitioned polder construction is recommended. The recommended scheme can effectively alleviate flood problems in western Hangzhou.
Key words：flood drainage path; schemes comparison; western district of Hangzhou
收稿日期：2017-01-13
作者简介：汤沂园，女，工程师，硕士，研究方向为水利水电规划。Email：icy_yew@163.com
文章编号：1001-4179(2017)08-0010-05
中图法分类号：TV122
文献标志码：A
DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2017.08.003
联系客服
