地方水利技术实践：配水方案组合表与工程实施

2.2.1　现状河网配水水利计算

采用河网非恒定流计算软件，建立整个规划计算区域内的河网数学模型。即用隐式差分格式求解基维南偏微分方程组：

式中，B为水面宽；z为河道水位；z′为概化湖泊水位；Q为流量；q为旁侧流量；v为断面平均流速；g为重力加速度；F为过水断面面积；K为单位过水断面积的流量模数；W、P、Q′分别为概化湖泊的容积，单位时段内的净雨量、概化湖泊与骨干河网及其他概化湖泊之间交换的流量。

式（1）为连续性方程，式（2）为动力方程。

以四点隐式差分式将上述偏微分方程组化为差分方程组。该差分方程组与河汊、闸汊方程，边界条件及初始条件一起构成一大型的非线性方程组。

根据该地区地形、地势、河流走向等情况，并结合杭州市城市总体规划及规划中可能的工程布局，构成本次模型计算河网概化图。规划区内的主要排水河道有上塘河、备塘河、白石港、和睦港、东新河、大农港等。在上述河段中截取了215个断面，考虑了49个河汊，33个闸汊。钱塘江采用潮位边界，京杭运河、上塘河均采用水位边界。详细分析计算成果如下：

（1）上塘河的过水流量为2.9～8m3/s，流速为0.05～0.20m/s，大部分水流速度接近0.1m/s。本次设计对骨干河道——上塘河，进行了若干断面的实测流速，结果表明，实测断面流速与水利计算成果较吻合。

（2）和睦港的过水流量为1.7～5.1m3/s，流速为0.1～0.5m/s，变化幅度较大；现状河道淤积情况较为严重，河道底高程较高，为1.40～1.80m，低水位以下过水断面偏小。

（3）上塘河以西片（隶属拱墅区）配水河道的过水流量为2.5m3/s，流速为0.03～0.1m/s，配水影响范围较小，基本不能实现河网水体循环。

（4）上塘河以东、备塘河以西配水河道的过水流量一般为0.2～1.2m3/s，流速为0.05～0.15m/s，配水影响范围较小，石桥河、庙桥港等河道水体流动极缓慢。

（5）备塘河以东配水河道的过水流量一般为0.1～1.2m3/s，流速为0.01～0.05m/s，基本不能实现河网水体循环，且配水影响范围较小，机场港、将军河、闸斗门港、三号港、五号港等河道水体均未流动或流动极缓慢。

综上所述，目前需配水区域河网众多，配水量不足，水流流速过缓，部分水流断路，难以形成有效的整体河网水体循环。这说明上塘河流域河网水质的改善仅依靠目前配水设施不能满足需要，故需加大引水量和建设相应的配水设施来改善、提高。水利分析未考虑降雨、蒸发、管道给排水等因素。

2.2.2　上塘河流域河道配水方案

根据上塘河流域河网特性及目前配水存在的问题，本次拟定的方案见表1。(www.xing528.com)

表1　配水枢纽方案组合表

方案一为现状水设施的基础上，实施和睦港河道疏浚工程。

方案二在方案一的基础上，实施上塘河沿线拱墅区、下城区配水枢纽工程。

实施拱墅区配水枢纽工程主要指胜利河船闸、姚家坝闸、蔡家桥闸、皋亭坝闸、神龙桥闸、吴家角港闸和下塘河闸等7座水闸从上塘河直接引水，其中神龙桥河闸、吴家角港闸为新建工程。

实施下城区配水枢纽工程主要指北大河泵站（Q=1.5m3/s）、石桥河泵站（Q=3.0m3/s）、褚家桥泵站（Q=1.0m3/s）、红西河泵站（Q=0.5m3/s）等4座泵站从上塘河提水，其中北大河泵站、石桥河泵站、褚家桥泵站为已建工程，红西河泵站为在建工程。

方案三在方案二的基础上，德胜坝翻水站开足至四台机组（Q=16m3/s）、三堡排灌站开足至4台机组（Q=6m3/s），以及考虑区域内配水枢纽工程。实施区域内配水枢纽工程主要指对区域内将军河闸、陈家闸、二号港闸、笕桥闸等水闸进行适当提闸运行和备塘河泵站开足至两台机组（Q=3m3/s）。

方案一在现状配水设施及和睦港河道疏浚情况下，可以大大改善本流域骨干河道和睦港的过水能力，但是本流域所属下城区的将军河、钱家河及其与江干区之间的闸斗门港、二号港、机场港仍然为静止河道，包括拱墅区在内的其他河道配水流量没有增加，流速较慢，水体循环没有得到改善，水质没有提高。

方案二在方案一基础上，适当开启胜利河船闸、姚家坝闸、蔡家桥闸、皋亭坝闸、神龙桥闸、吴家角港闸和下塘河闸等7座水闸从上塘河分别直接引水0.5m3/s、1.5m3/s、0.2m3/s、0.2m3/s、0.1m3/s、0.1m3/s、0.5m3/s，运行北大河泵站、石桥河泵站、褚家桥泵站和红西河泵站等4座泵站分别从上塘河提水0.3m3/s、0.3m3/s、0.3m3/s、0.15m3/s。通过向拱墅区、下城区配水，增加了拱墅区、下城区的配水总量和流速，进一步改善了配水河道水质。但是，本方案由于受到总配水量的限制，将军河、钱家河、闸斗门港、二号港和机场港等河道仍然为静止河道，从而还无法实现整个河网水体循环。

方案三在方案二基础上，将德胜坝翻水站开足至4台机组（Q=16m3/s）、三堡排灌站开足至4台机组（Q=6m3/s），有效解决了河网配水流量不足，流速慢的问题，水流分布更加均匀，骨干河道上塘河与备塘河的配水流量明显增加，区域内河网的水体循环明显增强，实现了整个河网水体循环，有效改善了河网水质。因此，本次设计推荐方案三。

主要河道现状及规划方案配水效果比较见表2。

表2　主要河道现状及规划方案配水效果比较表

从表2可知，实施推荐方案即方案三后，上塘河、和睦港、备塘河等主要河道的配水流量比现状工况成倍增加，从而使区域内支流流量亦大幅度增加，是现状工况的2～10倍不等，流速基本接近或大于0.05m/s，为实现整个河网水体循环提供了水量与水流动力的保证。