姚江大閘水位控制方案研究

胡靜奎 寧波市河道管理中心

1.工程概況

姚江大閘位于寧波市甬江支流姚江的下游，距寧波市三江口3.3km，是姚江流域最主要的阻咸蓄淡、抗旱排澇骨干水利工程。1959年12月竣工后投入運行至今，期間姚江大閘于2012年10月完成加固改造，基本解決大閘50多年運行后出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)及設(shè)備老化問題，能夠保證姚江大閘阻咸蓄淡、抗旱排澇的根本任務(wù)。按照《水閘設(shè)計規(guī)范》（SL265-2016）中的基本要求來看，姚江大閘最大過閘流量為1042.7m3/s，大閘位于寧波市中心城區(qū)，對于防護對象、水資源和防洪排澇有重要作用。

2.姚江大閘控制運行基本原則要求

姚江大閘的控制運行過程非常重要，需要制定嚴格的操作規(guī)則，并保證四個原則：一是要保證局部和全局充分協(xié)調(diào)，保持統(tǒng)一。姚江大閘水位控制要結(jié)合姚江流域來水情況動態(tài)平衡，防洪控制要與整個流域調(diào)配和控制方案保持一致。同時，興利調(diào)度控制要結(jié)合水資源用戶的需求來做出相應(yīng)的蓄水量策劃安排；二是興利工程要確保滿足防洪為前提，一脈相承。姚江大閘在蓄水作業(yè)期間要服從姚江干流防洪統(tǒng)一指揮行動，首先要確保所蓄水資源在絕對可控范圍，防止洪水倒灌引起災(zāi)害事故；三是要綜合利用水資源，為人民生活提供保障。姚江是當(dāng)前市內(nèi)居民的重要大陸重要的供水水源，保障人民生活起到絕對性保障作用，所以姚江大閘運行水位控制要保障水資源的充足供給；四是上下游互相協(xié)作，科學(xué)調(diào)整。蜀山、姚江兩座大閘是流域上下游兩座宏偉水利工程，要以互相協(xié)作，科學(xué)調(diào)整為指引，讓姚江干流為我市創(chuàng)造最大綜合效益。

3.姚江大閘控制運行水位

自20世紀60年代初開始，姚江大閘的控制運用計劃（蓄水標(biāo)準(zhǔn)），先后按姚江灌區(qū)及專署管理部門、寧波市政府、寧波市水利局批準(zhǔn)的姚江各階段水位控制標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

現(xiàn)階段，經(jīng)寧波市水利局批準(zhǔn)的姚江大閘水位控制標(biāo)準(zhǔn)為：全年0.83～1.33m。

4.姚江大閘控制水位產(chǎn)生的影響以及相應(yīng)的解決方案研究

4.1 對于水資源方面的影響

在制定了幾組姚江水位控制對比方案后發(fā)現(xiàn)，綜合改善水資源利用效率，要從景觀水位的設(shè)定、河網(wǎng)周圍配水情況、供水需求來綜合考慮，而且要注意避免對姚江大閘上下游的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。

寧波連續(xù)多年獲得全國文明城市稱號，為實現(xiàn)“波寧河暢安瀾惠明州、庫連湖通碧水潤甬城”的水利現(xiàn)代化愿景，打造“水清、岸綠、景美、流暢”的親水宜居環(huán)境，需要下姚江保持一定的景觀水位。另一方面，如果水位過低會影響姚江濱水宜居環(huán)境，親水性下降。因此，有必要保持下姚江一定的蓄水水位，以免下姚江長期處于低水位運行。為提高下姚江水資源利用效率，增大興利調(diào)節(jié)庫容，也為增進下姚江親水宜居環(huán)境創(chuàng)造條件和爭創(chuàng)新一輪文明城市作出貢獻。鑒于此，姚江大閘控制水位下限建議不低于0.83m。

需要特別注意，姚江匯聚來水以及干流調(diào)蓄庫容直接關(guān)系到姚江干流的供水能力。當(dāng)水閘控制水位提升時，下游的可調(diào)蓄水庫容變大，相應(yīng)的供水能力也大幅度增強。一般在干流水位達到1.33m后，當(dāng)?shù)氐墓I(yè)水廠、居民用水需求得到滿足，相應(yīng)的農(nóng)業(yè)及生態(tài)環(huán)境供水補給得以滿足，從而大幅度改善流域水資源的庫存用量；但是，當(dāng)水位超過1.33m以上，姚江供水量也在持續(xù)攀升，可是負面影響也隨之顯現(xiàn)出來，比如內(nèi)澇的風(fēng)險大幅度增加。所以，一般情況下，姚江干流水位控制在1.33～1.53m范圍內(nèi)，帶來的綜合效益是較高的。

4.2 對于預(yù)泄方面的影響

一般來說，干流預(yù)泄起排水位在持續(xù)增高后，控制目標(biāo)水位所需排水量變大，也需要消耗更多時間，同時水位增加對下游會產(chǎn)生更嚴重的影響。另一方面，當(dāng)水位增加后，姚江大閘出水流量也會隨著變大，理論上會縮短排水泄放時間。但是姚江為平原性河道，比降不大，線路較長，所以初始水位增高以后，預(yù)泄時間也相應(yīng)延長。舉例來說，姚江大閘預(yù)泄到低水位0.73m大約需要2天時間，而預(yù)泄到0.30m則大約需3天時間。

所以，綜合各種水位控制中姚江干流帶來的預(yù)泄效益和相關(guān)影響，結(jié)合汛期臺風(fēng)登陸帶來的降水情況，測算出姚江干流控制水位維持1.33m時，整個流域防洪風(fēng)險最小且綜合收益可以得到保障。

4.3 對于防洪排澇方面的影響

按照相關(guān)查閱數(shù)據(jù)可知，姚江干流全長102.4km，它的一個重要作用就是整個流域的防洪排澇渠道，保障居民生活的安全穩(wěn)定。以姚江干流實施預(yù)泄作用為例，碰上5年一遇的中小洪水災(zāi)害后，能夠有效降低干流最高水位30cm，有效減少高水位時間最多達12小時；但是當(dāng)出現(xiàn)10年一遇特大洪水災(zāi)害后，能夠有效降低干流最高水位可大約4cm，此時的高水位持續(xù)時間只減少了最多不超過7小時。

也就是說當(dāng)洪水的強度加大后，產(chǎn)生的預(yù)泄作用明顯降低。所以要認真做好洪水期防洪排澇前期的生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作，要密切與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T保持聯(lián)系，跟進氣象信息，一旦發(fā)現(xiàn)潛在重大汛情，要立即組織將干流水位降低到低水位以下，保證安全。

4.4 對于農(nóng)田低洼地方面的影響

隨著姚江干流控制水位的不斷增加，干流兩側(cè)受漬影響的低洼區(qū)域范圍大幅度增加，當(dāng)?shù)氐拿癖娫诔浞诌m應(yīng)這樣的情況后，就會選擇種植茭白、水稻一些比較抗淹的莊稼；但是當(dāng)水位繼續(xù)上升到1.33m后，受漬影響范圍就繼續(xù)加大了，這就必須借助漏水節(jié)制閘，來增強泵站排漬能力，種植業(yè)結(jié)構(gòu)要靈活改善，最大程度的減少受漬加大帶來的負面影響。不過，當(dāng)前很多低洼地塊在持續(xù)填高開發(fā)利用，也就是說受漬影響的問題也在逐步減少，后期隨著技術(shù)的不斷進步，會最終得到令人滿意的受漬問題解決方案。

4.5 對于通航方面的影響

隨著姚江大閘控制水位的增加，姚江河段水面通航將會相應(yīng)地受到一系列影響。不過，姚江航道一直以來是嚴格受控的，姚江船閘的通航船舶數(shù)量不大，都是小型運營船舶，總的來說對下姚江通航影響面不構(gòu)成較大威脅。進一步來說，上姚江河道限定通航水位是1.33m，可以設(shè)法控制下姚江最高控制水位與上姚江通航水位保持一致，這樣就能有效降低過閘頻率，從而有效改善通航綜合效益。

綜合以上多個方面最高控制水位的利弊影響分析結(jié)果來看，如果保證姚江大閘閘上控制水位持續(xù)定格在1.33m刻度，則對整個姚江干流流域各方面產(chǎn)生的負面影響最小并且有最好的綜合收益。

所以，結(jié)合姚江大閘59年以來的運行經(jīng)驗積累來看，如果能夠讓姚江大閘常水位控制在0.83～1.33m，這將為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟效益、社會效益、生態(tài)效益創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)條件。

5.對于改善姚江大閘控制水位工作的相關(guān)建議

5.1 強化責(zé)任意識和前瞻意識，切實抓好預(yù)泄排水技術(shù)準(zhǔn)備工作

一方面要落實主題責(zé)任，當(dāng)?shù)氐暮拥拦芾碇行囊⒁庠诂F(xiàn)場布置防洪防澇通訊室，汛期期間，要制定24小時值班制度并嚴格落實。一定要認真關(guān)注汛情的動態(tài)趨勢；另一方面，要強化前瞻意識，主動聯(lián)系當(dāng)?shù)貧庀蟊O(jiān)管部門，提前關(guān)注氣象信息的走勢。作為當(dāng)班人員要有擔(dān)當(dāng)，嚴肅履職，確保信息傳遞的準(zhǔn)確性和時效性，并且對于水位調(diào)控工作不能松懈，做到調(diào)度合理，科學(xué)有效。

5.2 嚴格按照控運計劃開展運行工作，保持上游的聯(lián)動調(diào)節(jié)機制

嚴格按照《寧波市姚江大閘控制運用計劃》指導(dǎo)文件中的相關(guān)要求來開展工作，一方面要注意安全運營，另一方面要發(fā)揮運營計劃的協(xié)調(diào)作用，使整個姚江大閘運行項目收益水平達到最大化。

而且，姚江大閘和蜀山大閘是姚江流域非常重要的兩道關(guān)口，互為支撐，要加強兩個大閘之間的協(xié)同合作，保證整個姚江流域防洪防澇和水資源調(diào)配的系統(tǒng)化運營。

6.結(jié)語

隨著城市經(jīng)濟水平的不斷提升，姚江流域居民和工業(yè)用水需求持續(xù)增加，姚江水閘同時面臨著水資源供需矛盾、防汛防澇和生態(tài)環(huán)境建設(shè)等一系列重大困難。解決這些困難要從源頭出發(fā)，制定可持續(xù)綠色發(fā)展戰(zhàn)略，最大程度上發(fā)揮姚江大閘的調(diào)控作用，實施姚江兩岸沿線興利、減災(zāi)與生態(tài)協(xié)調(diào)統(tǒng)一的聯(lián)合調(diào)控運行機制。