海河流域北三河系防洪调度探析

2012-03-18余海艳富可荣王建刚郭胜男

海河水利 2012年4期

余海艳，富可荣，王建刚，郭胜男

（1.水利部海河水利委员会，天津 300170；2.海河水利委员会海河下游管理局，天津 300061）

1 前言

北三河系地处京、津、唐三角地区，是海河流域重要的防洪河系和暴雨洪水多发地区，其防洪调度直接影响北京市、天津市和河北省广大地区人民生命财产的安全。由于近年来河系防洪工程体系、社会经济状况以及治水理念等的变化，防洪调度要求不断提高，其防洪调度策略值得进一步探讨。

2 北三河系概况

北三河系位于海河流域的北部，西界永定河，北倚蒙古高原，东界滦河，南临渤海，由北运河、潮白河、蓟运河组成，分别由运潮减河、青龙湾减河及引泃入潮3条人工河道连接，流域面积35 808 km2，多年平均年降水量约600 mm。区内人口密集，经济发达，交通方便，历史上是水旱灾害频繁发生的地区。

目前，北三河系已建成密云、怀柔、云州、海子、于桥、邱庄6座大型水库，白河堡、十三陵、北台上等20座中型水库，北关、土门楼、吴村等71座拦（跨）河建筑物，785 km干流堤防及大黄铺洼、黄庄洼、青甸洼、盛庄洼4个蓄滞洪区，共同形成了统一的防洪体系。

3 北三河系防洪体系现状评价

北三河系经过历次规划和治理，已初步形成“上蓄、中疏、下排、适当地滞”的防洪体系。上游修建的大中型水库，基本控制了山区洪水，6座大型水库已达到部颁标准；平原疏挖、整治了河道及洼淀，各骨干河道已分流入海，过去上大下小、潮白河无固定入海尾闾的局面已根本改变。北运河、潮白河以及蓟运河部分河段已按原设计20年一遇标准治理，使得北三河抗御洪涝灾害能力得以明显提高。这些防洪工程在过去北三河的防洪、除涝等方面发挥了重要作用，为当地社会经济发展奠定了坚实基础。

但是，现有防洪体系仍存在着投入不足、管理不善、河道淤积、堤防沉陷、高秆作物阻水、工程年久失修等诸多问题。北运河过流能力由原设计1 346 m3/s降至1 000 m3/s，行洪能力降低26%；潮白河过流能力由原设计3 220 m3/s降至2 100 m3/s，行洪能力降低35%；蓟运河阎庄以下过流能力由原设计1 188 m3/s降至300 m3/s，行洪能力降低75%。蓄滞洪区围堤断面标准偏低，洼内避洪、撤退、救生、通讯、预警系统与实际需要相差甚远，蓄滞洪能力亦不断下降。北运河、潮白河规划设计防洪标准50年一遇，现状防洪标准仅为10～20年一遇。蓟运河规划设计防洪标准20年一遇，现状防洪标准江洼口以上不足20年一遇、江洼口以下不足5年一遇。

4 北三河系防洪调度重点

北三河系防洪调度应充分发挥水库的拦洪蓄洪、削峰错峰作用和骨干河道的泄洪能力，合理运用蓄滞洪区，并重点关注以下节点：

4.1 潮白河

密云水库横跨潮、白两河，是一座以防洪、供水为主的多年调节大型水利枢纽工程，控制流域面积15 788 km2，占潮白河总流域面积的88%。密云水库的防洪库容较大，影响洪水调度的主要因素不是洪峰流量大小，而是7 d洪量。为尽量减轻下游防洪压力，汛期怀柔水库应与密云水库联合调度，在确保大坝安全的前提下，充分发挥水库的拦洪错峰作用。

黄庄洼是潮白河的滞洪洼淀，位于潮白新河和蓟运河之间，滞洪容积4.64亿m3。当大刘坡水位达到6.14 m（黄海高程）且继续上涨时，开启黄庄洼分洪闸向黄庄洼分洪。

4.2 北运河

北关枢纽由北关拦河闸和北关分洪闸组成，是北运河安全度汛的关键，关系到北京、河北、天津三省市的防洪安全。当温榆河发生20年一遇以上洪水时，为减轻北运河下游的防洪压力，北关拦河闸控制下泄流量，将一部分洪水通过北关分洪闸分洪，通过运潮减河流入潮白河，确保北京市通州城区防洪安全。

土门楼枢纽包括向青龙湾减河分泄北运河洪水的土门楼泄洪闸和向下游北运河泄流的木厂闸。主要作用是在汛期控制北运河的洪水入青龙湾减河下泄，调节木厂闸以下北运河的行洪流量，以保证两河下游的行洪安全，并达到确保天津市市区防洪安全的目的。

大黄铺洼是北运河的滞洪洼淀，位于青龙湾减河与北京排污河之间，滞洪容积3.22亿m3。当青龙湾减河狼尔窝分洪闸上水位达到6.6 m（黄海高程）且继续上涨时，开启狼尔窝分洪闸向大黄铺洼分洪。

4.3 蓟运河

于桥水库是一座以防洪、灌溉为主的大型水利枢纽工程，控制流域面积2 060 km2，占整个州河流域面积的96%。州河上游洪水主要由于桥水库调蓄后经州河下泄。于桥水库水位不大于24.0 m（85高程）时，适当减少泄量或闭闸为下游错峰，而后相机泄洪，控制入州河流量不超过150 m3/s。

九王庄节制闸是泃、州两河汇合后入蓟运河的一座控制性工程，控制九王庄以下蓟运河干流河道行洪流量，保证蓟运河河道的行洪规模和行洪安全。当九王庄闸上流量大于400 m3/s或水位达到9.0m（大沽高程）且继续上涨时，九王庄闸控泄400 m3/s，其余洪水入青甸洼。

青甸洼是泃河的滞洪洼淀，位于泃河和州河之间，滞洪容积2.56亿m3。当辛撞闸下泃河与鲍邱河洪水遭遇、南周庄分洪闸处河道洪峰流量大于250 m3/s时，开启南周庄分洪闸向青甸洼分洪。

5 北三河系防洪调度难点

5.1 河系重要防洪工程发生变化

北关枢纽于2009年按50年一遇防洪标准改造完毕，新的北关拦河闸设计流量1 766 m3/s、校核流量2 030 m3/s，分洪闸设计流量900 m3/s、校核流量1 200 m3/s。并且，北关拦河闸下移至通惠河汇入口以下，分洪闸下移至原闸位下1 200 m，北关拦河闸和分洪闸闸上水位与流量关系也发生了变化。此外，上游山区大型、中型水库已经基本完成除险加固，杨洼闸、吴村闸、宁车沽防潮闸、蓟运河防潮闸、引泃入潮倒虹吸等水闸工程已经完成改建。如何解决防洪工程变化带来的新问题，是北三河防洪调度的难点之首。

5.2 省际防洪矛盾时有发生

北三河河道纵横，河网较密，水系相互连通，历史上省际防洪矛盾时有发生。蓟运河小河口至江洼口段河道防洪矛盾较为典型。该段河道左岸属河北省，右岸属天津市，主槽靠右堤，津冀两省市在主槽两侧均修建了小埝。在小埝与左堤之间的滩地中，原有河北省6个村庄，常年受水淹，号称 “水六村”。1996年，河北省对小河口裁弯取直。“96·8”洪水时取直渠道下泄洪水加大加快，致使天津市杨木庄段小埝受到威胁，天津市相应加高了小埝，使渠道口束窄，水位雍高，造成河北省“水六村”相继进水。近几年，河北省已将“水六村”逐步迁出，但下段滩区内仍有村庄；天津市虽已将小河口以下滩地村庄整体迁出，但滩地内仍有耕地需保护，该段河道防洪矛盾并未完全消除。因此，在蓟运河洪水调度中如何协调处理好两岸的矛盾，仍是一个很突出的难题。

5.3 橡胶坝易形成人造洪峰

据统计，目前北运河上建有陆湾、曹店2座橡胶坝，潮白河上建有汇合口、河漕村、牛栏山、河南村、柳各庄、苏庄、沮沟、白庙、兴各庄、于辛庄10座橡胶坝。橡胶坝平时可拦蓄河水，有利于周围农业生产和生态环境。但是，若在汛前或汛期集中放水，将加大洪峰流量甚至造成人造洪峰，人为增加了下游河道的防洪压力。如果提闸放水时，上下游信息沟通不畅，还会给下游造成较大损失。协调各橡胶坝汛期调度与运用成为北三河防洪调度的又一难点。

5.4 河道上大下小泄流不畅

北运河下游、蓟运河、青龙湾减河等河道普遍存在河道淤积、堤防超高不足等问题，行洪能力明显下降，河道防洪标准偏低。加之近年来，随着上游北京市城市化水平的提高，北运河支流通惠河、凉水河的涝水流量逐渐增加，并且北京市相继整治了境内北三河的部分河道，而下游天津市和河北省境内河道并未进行大规模整治，造成了北三河河道上大下小、洪水泄流不畅问题突出，不仅增加了下游天津市和河北省的防洪压力，也给洪水调度增加了难度。

6 北三河系防洪调度策略探讨

6.1 充分发挥水库的调蓄作用

北三河系大型水库中对下游防洪影响较大的有密云、于桥水库。目前，两水库均已完成除险加固，密云水库防洪标准为10 000年一遇校核，于桥水库防洪标准为最大可能洪水校核，防洪库容均较大，具备拦洪削峰能力。当下游发生较大洪水时，密云水库可为下游实施错峰调度，于桥水库可为下游错峰闭闸长达7 d。通过水库拦洪蓄洪、削峰错峰，可以减轻下游河道压力，减少蓄滞洪区分洪几率，保证人民生命安全。对于密云水库来说，还可腾出潮白河行洪空间，承泄北运河、蓟运河两河洪水。

6.2 充分发挥骨干河道泄洪能力

从北三河系防洪工程实际情况看，潮白河过流能力远大于北运河和蓟运河过流能力，无论是河系防洪规划还是洪水调度，都是以潮白河为骨干行洪河道。因此，在洪水调度中，应充分发挥潮白河的骨干作用，当北运河、泃河河道达到现状最大安全泄流能力时，尽量运用运潮减河、青龙湾减河和引泃入潮分泄北运河、泃河洪水，充分发挥潮白河和潮白新河的泄洪能力。

6.3 充分考虑防洪工程实际情况

随着防洪规划的逐步实施，河系内防洪工程也将不断变化。洪水调度中，结合防洪工程变化情况，综合分析进行调度。北关枢纽作为北运河的控制性工程，改建后应结合闸下北运河和运潮减河、潮白河河道的现状行洪能力，在保证北关枢纽和潮白河河道行洪安全的情况下，以潮白河为骨干行洪河道，进行调度运用。发生5年一遇洪水时，原则上拦河闸最大下泄310 m3/s，分洪闸最大下泄500 m3/s；10年一遇洪水时，分洪闸最大下泄500 m3/s；20年一遇洪水时，原则上分洪闸控制下泄600 m3/s，最大下泄不超过900 m3/s；50年一遇洪水时，原则上分洪闸控制下泄900 m3/s，视情况适当加大下泄流量；超过50年一遇洪水时，分洪闸、拦洪闸敞闸泄洪。

6.4 妥善处理防洪矛盾

蓟运河小河口裁弯取直工程已成事实，在加强下游安全的前提下，尽量保证河道正常下泄，减小减缓下泄流量；河北省、天津市严格执行《关于蓟运河小河口至江洼口段护麦埝度汛扒口问题的协商纪要》，当蓟运河小河口水位达到6.0 m且继续上涨时，两侧小埝要同时各开18个口门，保证行洪顺畅。同时，各有关省市要加强沟通联系，建立信息通报和共享机制，完善防洪预案，顾全大局，团结治水，共同防御河系洪水。

6.5 橡胶坝及时塌坝泄流

北三河上修建的橡胶坝较多，若上游多道橡胶坝连续塌坝放水，形成的人造洪峰相当于一个中型水库垮坝，将严重危及下游安全。根据北三河洪水调度原则，河道蓄水应服从防洪调度。因此，洪水调度中应随时掌握各河段河道蓄水量及总蓄水量，若预报来水较大时，应及时塌坝预泄，并由下游向上游依次实施，及时通报有关省市，避免形成人造洪峰。

6.6 开展中小洪水调度研究

在实际调度中，遇中小洪水时，在保证防洪安全的前提下，应根据雨水情合理利用洪水资源，适时拦蓄洪水。就北运河而言，应重点分析中小洪水时北关枢纽和土门楼枢纽下泄水量的具体分配方案。这既能减轻北京城市排沥和下游河道行洪的压力，又能最大限度地调配和利用雨洪资源，缓解该地区的干旱缺水局面。

6.7 加快防洪工程实施

为保证防洪安全，建议有关省（市）加强薄弱堤段的堤防巡查、防守和抢护，做好蓄滞洪区预警及群众安全转移工作。同时，抓紧实施防洪规划，使堤防标准达到设计要求，经河道排泄、洼淀滞蓄后，能解除设计标准以内的洪涝水威胁；抓紧行洪区内村庄的搬迁和蓄滞洪区内安全建设设施的落实，使居民生命财产的安全得到保障，尽量减少洪涝灾害损失。