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1、上海市引清调度的形成机制研究（阮仁良）上海市引清调度的形成机制研究（阮仁良） http:/时间： 2011-05-20 11:09:00 来源：太湖网 放大缩小打印摘要：引清调度是上海市利用水利工程调度改善河网水质的一种水资源调度方式，作者从自然地理分析和经济技术分析的角度，对上海市引清调度的形成机制进行系统剖析，构建了上海市引清调度的五个基本要素：长期自然演变和人工治理形成的平原河网是开展引清调度的基础； 14 个水利控制片的治理格局和周边的控制性水闸工程为开展引清调度提供了条件；河网水质污染严重是引清调度的需求；外部水域水资源丰沛为区域引清调度提供了可能；现有的社会经济条件和治污的艰巨性使
2、引清调度成为现阶段治污的必要手段。关键词：引清调度 条件 研究 上海市水是自然界的重要组成物质，也是最活跃的环境因子之一，水对地理环境和生态系统的形成与演变具有重大的作用。水的时空分布不均引起的洪涝灾害，大规模的人类活动污染的水体，均严重地影响着区域社会经济的发展。利用水利工程调度改善河网水质的上海市引清调度实践证明，这种水资源调度方式顺应了上海地区过境水资源丰沛、调度工程设施齐全、社会经济尚不发达、河网水动力条件较差、非点源污染负荷巨大的地区的环境需求。作者从自然、环境、经济和社会等诸多方面对上海市引清调度的形成机制进行了长期研究，构建了上海市引清调度的五个基本要素，为其他地区开展流域和区域
3、性引清调度提供借鉴。一、引清调度的基本概念及其形成水资源调度，又称水利调度（water project operation）， 中国大百科全书 定义其为 “运用水利工程的蓄、泄和挡水等功能，对河流水流在时间、空间上按需要重新分配或调节江河湖泊水位。”其目的在于保证水利工程安全，满足国民经济各部门对除害兴利、综合利用水资源的要求。其主要形式有防洪调度、供水调度和环境调度等三类。随着人们对生态环境的重视和环境问题的日益严重，充分利用流域或区域外部水环境容量开展河道水质和生态环境改善的水资源调度工作，日益受到人们的重视。上海从20 世纪 80 年代中期开始利用水利工程进行引清调度的实践，开创了我国利
4、用水利工程调度改善水质的先例，随后福州、苏州、南京、杭州、昆明和太湖流域等地则陆续开展了各类利用水资源调度改善水质的区域性试验研究和实践。上海市在长期的实践中创造性地将这种水资源调度方式称之为“引清调度 ”，并以法规的形式将之固定下来。引清调度是指在保证防汛安全，生产、生活用水，航运及重要区域水环境的前提下，充分利用外河潮汐动力和清水资源，通过水闸、泵站等工程设施的调度，使河网内主要河道水体定向、有序流动，加快水体更新速度，改善内河水质的一种水资源调度方式。引清调度的主要目的是通过改变现有水利工程或拟建水利工程的调度运行方式，发挥水利工程兴利避害的综合功能和综合效益，达到充分利用现有水资源，改
5、善河道水质，实现水生态、水环境和水景观的修复、改善和保护，以确保以水资源的可持续利用保障社会经济的可持续发展。作者认为引清调度是提高现有河网水环境承载能力的一种重要手段，也是国际上流行的最佳实用环境方案（BPEO）在中国的最佳实践，是对最佳可用控制技术这种严格的污染治理政策在现阶段的政策调整，符合我国社会经济发展和环境改善目标的双重要求。二、上海市引清调度的实践上海作为平原感潮河网地区，滨江临海，水量充沛，但在长期的经济发展过程中，因城市污水处理能力严重不足，不得不大量排入河道，而在潮汐的影响下不能及时排出，导致河网水质严重污染，乃至黑臭。上海市自1984 年开展水资源调度以来，已有近20 年
6、的历史，并逐步由单片调度向联合调度发展，调度周期从一周、半月向几个月，甚至日常调度方向发展，调度目的从改善效果向机理探讨方向发展，并取得了许多丰富的资料。同时，自八十年代中期起，松江、闵行、嘉定、宝山、崇明、杨浦、浦东新区等区县水利部门在当地政府的支持下，也多次进行了改善水质的应急调水，取得了一定的效果。实践证明，在污染源没有完全控制的情况下，利用水利工程进行有序的调度，不失为改善区域水质的一项良策。目前，许多区县已将引清调度作为常规的水质改善措施来实施，在一般条件下，在上海地区，乘潮引进清水，落潮抢排污水，定期置换水体，每调度一次，可降低污染物浓度1020%，局部地区甚至改善一个等级，并维持
7、3-6d。三、上海市平原河网的形成过程及其地形地貌特征平原河网是一种十分特殊的地貌形态，往往出现于大河的三角洲地区，其形成主要受河口沉积作用影响，网状河流作为一种特征的河型也受到地貌学家、水利学家和沉积学家的关注。从国内外平原河网的研究分析，平原河网地区自然条件优越，社会经济较为发达，人口相对较多，水往往孕育了区域的文明，也对区域的社会和经济发展形成较大的影响。其主要表现在： 1）水动力是平原河网的主要成因，但人类活动大大改变了平原河网的形态；2）洪涝灾害易发，水资源的治理以防洪为主导；3）区域社会经济发达，环境和生态问题容易引发。1、主要水道的变迁和河网的形成上海市地处太湖蝶形盆地的东部，历
8、史上就是一片水网稠密地区，其西部目前还有湖沼群和沼泽低地存在。从汉代、三国、东晋、南朝、唐代和吴越时期，这一流域开始由初级的筑堤围田，逐步发展到有规格的塘浦圩田系统，并有一套比较完整的治水治田相结合的管理养护制度。到了宋代，水利失修，水旱灾害频繁。由范仲庵提出的“疏河、修圩、筑闸 ”三项治水措施，有效地减轻了灾害损失。太湖排水入海，原有三条主要水道，北为娄江，即现在的浏河；中为松江，即现在的吴淞江(苏州河 )；南为东江，就是黄浦江的前身。禹贡 称“三江既入，震泽底定 ”。明代夏原吉开挖、疏浚了范家浜，形成了现在黄浦江下游段，而吴淞江便成了黄浦江的支流。在岗身西部的湖沼群和沼泽低地，为了灌溉和排
9、水，曾疏浚大量的塘浦，形成“五里一纵浦，十里一横塘”的棋盘式圩田系统。经过河网水系的不断疏浚和治理，基本形成今日上海水系格局和河网形态。可见，上海市平原河网的形成，一方面由于地势低平，形成江南水乡泽国，另一方面由于长期以来广大劳动人民发展灌溉事业、整治疏浚河道的结果。2、地貌特征和平原河网结构形态上海地区属长江河口三角州冲积平原，地处以太湖为中心的蝶形洼地东缘，全境除西南部有天马山（海拔99.83m（吴淞高程，以下同），为上海陆最高点）、佘山等少数孤丘外，整个大陆部分和三个岛屿均地势低平坦荡，起伏变化和缓。陆域地形为东高西低，似向西倾斜的半个碟子。上海地区地面高程在3.93m，以岗身为界，西部
10、平原地势较低，高程一般在 2.53m 左右，最低点不足2m；岗身以东，由于受海潮倒灌影响，地面较以西部分为高，高程一般在 45m 左右。上海市河网水系现有各类河道2.38 万条，总长 2.23104 km，各类湖泊 21 个，总面积 91km2。河网密度 3.41km/1km2。本市河道（湖泊）面积为532.47km2，水面积为405.54 km2，河道（湖泊）面积率为8.4%，水面率为 6.4%。与 80 年相比，河道（湖泊）面积率下降了约2.7 个百分点，若不包括黄浦江、苏州河等外河，各区（县）河道面积率一般在 57%，尤以市区最低，不到2.5%。水面积下降加剧了城市热岛效应和暴雨积水灾害
11、。为防治洪涝灾害，上海市开展了河道分片综合治理，确保了人民生命财产的安全。现有治理片外的河道实测高潮位高于沿岸地面1.02.0m，以市区黄浦公园为例，其多年平均高潮位为 4.47m，每年都在 4.0m 以上，而市中心人民广场地面高程仅3.0m，位于苏州河沿岸的静安、黄浦区地段地面高程最低处仅2.3m。可见，上海的水利分片控制对保障城市安全具有十分重要作用。四、水利分片控制及其功能分析1、水利控制片的规划和形成过程1977 年开始，上海市水利建设进入了统一规划、全面开展时期。从六十年代的水网区建设逐渐向大控制片转化，初步提出了“分片控制，洪、涝、潮、渍、旱、盐、污综合治理”的建议。 1980 年
12、，市水利局编制了 上海郊区水利建设规划（1981 年-1990 年） 草案，正式提出14 个片综合治理格局。其后，有关部门在实施过程中也制定了一系列区域性实施规划。至今14 个片已有 9 个片完成了全线的控制工程，形成了8 个可调度控制片，从而为全市开展区域性水资源引清调度提供基础环境。14 个水利分片合计面积为6158.62km2，控制全市总面积的97.1%。其中商塌片及浦南西片根据流域规划，确定为流域行洪排涝通道不建大控制工程。2、控制片主要调度水闸水利控制片引清调度和排涝的水利设施，主要为水利控制片外围的水闸、泵站（或水利枢纽）。 70 年代初期，沿江沿海主要支流河口，陆续修建起一批规模
13、较大的挡潮排涝节制闸、船闸和水利枢纽工程。上海市目前共有各类水闸1826 座，主要分布在西部低洼地区，松江、金山、青浦三个区共有水闸1434 座，占总数的 78.1。从水利控制片来看，青松片水闸数量最多，有691 座，占 37.8%。一般而言，并非所有水闸均参与日常的控制片引清调度，作者对大陆地区能够进行调度的5 个水利控制片水闸进行全面研究，认为仅有93座水利控制片外围水闸参与了日常调度（见表1），而其他水闸对区域调度不起作用，主要是对圩区小包围内的调度起作用。表 1 主要水利控制片外围主要调度水利设施数量3、“水利控制片 ”功能的分析与评估上海市水利分片综合治理的总体格局，是在配合太湖流域
14、水利规划的前提下形成的。其结合上海市的自然特性，开展区域性的综合治理，既要服从全流域的总体安排，又要确保本地区防洪（潮）、排水、水资源保护与调度，改善内河航运，适应城市的扩大与发展等，系统地考虑城市水利、农田水利与水资源保护与合理开发利用等诸多因素。经对各水利片长期的管理运行数据分析，作者认为水利分片综合治理现阶段的功能排序为：区域排涝、防洪挡潮、农田灌溉、内河航运、环境改善。各主要功能的目标及其实现情况如下：水利分片治理的第一目标是区域排涝。上海市充分利用河网的调蓄作用，实现区域排水和小区排水相结合。区域性排水，按二十年一遇的24 hr 雨量与相应的实测潮位过程组合（ 1963 年），实现二
15、级控制、二级排水，达到“排得出、降得下、不受涝”的目标，控制雨强为 24h200mm。，城市小区排水，一般按照一年一遇小时暴雨强度36mm 进行控制。据计算分析，郊区1116 座排涝泵站中，达到20 年一遇排涝标准的有715 座，占64.1；市区 175 座市政泵站，排水能力为1379.55m3/s。水利分片治理的第二目标是防洪挡潮。根据不同区域，可分为四种类型标准： (1)国家主海塘、江堤。防御50 年至 100 年一遇高潮位加11 级至 12 级风力的正面袭击。主要为 508.27km 海塘护岸。 (2)城市防汛墙。分片外围，防御千年一遇的高潮位，系指吴淞口至千步泾、女儿泾的黄浦江干流段两
16、岸及其支流的闸外河段，总长208km。(3)黄浦江上游干流段及流域排水通道地区。按50 年一遇的高潮位设计。 (4)圩堤，敞开片为50 年一遇的高潮位，控制片内为规划最高水位。圩区排涝泵站排涝能力达到20 年一遇以上标准的有 224 个，占 58.2%，低于 20 年一遇排涝标准的圩区有161 个，占41.8%。水利分片治理的第三目标是农田灌溉。灌溉保证率95%以上。目前，全市共有灌溉泵站 6883 座，配置水泵 9139 台，水泵总流量2163.6 m3/s，有效灌溉面积375.23 万亩，占所在区（县）耕地总面积的96。治理的主要任务就是确保灌溉泵站取水口的最低取水水位。水利分片治理的第四目标是内河航运。目前全市共有内河航道210 条，通航里程2100km（约占全市河道总长的5.4%），其中 VI 级（ 100t 级）以上航道 451km，仅占航道里程的 21.5%，60%以上的航道仅能通航50t 级以下的船舶。目前中心城区为进一步加强水域的景观建设，逐步实施禁航要求。对各水利片内河航运实施归并，以形成“一环
