大黑汀水库洪水资源调度初探——以2012年“7·21”洪水为例

高云明，温立成，闻立芸

（1.海河水利委员会水文局，天津 300170；2.海河水利委员会引滦工程管理局，河北迁西 064309）

1 引言

为缓解津、唐两市用水紧张的局面，国务院批准于1975年开始修建引滦工程，分别于1980年5月、1983年7月、1984年12月实现滦河下游农业供水和入津、入唐供水。引滦工程主要包括引滦枢纽工程、引滦入津工程、引滦入唐工程以及滦河下游农业输水工程。引滦枢纽工程作为引滦工程的龙头由潘家口水利枢纽、大黑汀水利枢纽和引滦枢纽闸三部分组成，潘家口、大黑汀水库作为津、唐两市的供水水源地在水资源配置中起主要作用。截止到2011年年底已累计完成供水354亿m3，其中向天津市供水157亿m3、向唐山市及滦河下游农业供水197亿m3,为津、唐两市的经济发展提供了保障。

大黑汀水库位于潘家口水库下游30 km滦河干流上，总库容为3.37亿m3。大黑汀水库的主要作用是调节潘家口水库水量，抬高水库水位，为跨流域引水创造条件，同时汛期拦蓄潘家口、大黑汀水库区间来水，并结合供水发电。引滦枢纽闸是引滦入津和引滦入唐工程的咽喉，位于大黑汀下游500 m处，通过引滦总干渠与大黑汀水库相接，其作用是控制调节引滦入唐和入津的流量。引滦枢纽闸右侧设有入津闸、设计流量60 m3/s，引滦枢纽闸左侧设有入唐闸、设计流量80 m3/s，引滦枢纽闸以下分别与引滦入唐隧洞和引滦入津明渠相接。

大黑汀水库设计上没有防洪库容，汛期在避免人造洪峰的前提下没有限泄要求，当水库水位达到133.00 m时，本着来多少泄多少的原则泄洪。

潵河是潘家口、大黑汀水库区间的最大支流。潵河流域是华北地区著名的暴雨中心，流域面积1 400 km2，河长72 km，坡降5.3‰。潵河洪水具有峰高流急的特点，从主雨峰到洪峰入库约5～6 h。由于大黑汀水库没有防洪库容，能否利用引滦入津、引滦入唐工程实现跨流域调配洪水资源、达到充分利用大黑汀水库洪水资源的目的，是本文研究的内容。

2 洪水资源利用的必要性

2.1 潵河雨洪特性

潵河流域冬季受内蒙高压控制，雨雪稀少；夏季受大陆低压和副热带高压控制，气温偏高，蒸发剧烈，东南湿润气流受高山抬升，形成夏季丰沛的降水，年平均降水量500～800 mm。降水量年际分布和年内分配都极不均匀。年内降水，80%左右的降水量集中在汛期，特别是丰水年份汛期所占比重更大。降水集中和暴雨频多量大是本地区气候的显著特点。暴雨多发生在7月下旬至8月上旬，由于雨量集中，加之中上游河道坡降较大，使得汛期洪水峰高流急，易造成洪涝灾害。该流域地处燕山山脉西侧的暴雨中心地带，洪峰模数达 4.07～4.17 m3/（s·km2）。 据蓝旗营水文站调查资料，1894年洪水为历史之最，洪峰流量为 6 590 m3/s，洪峰模数 10.2 m3/（s·km2）。由于流域内植被较好，水土流失不甚严重，每年除7、8月以外，河水清澈见底，枯季最小流量一般在 0.6～1.0 m3/s。

潵河洪水由暴雨形成，降水的年际变化大导致了洪水年际变化也大。而北方河流的特点就是每年只有1～2场洪水，洪水调度是否得当决定了洪水资源利用的科学性，洪水的稀缺性决定了实施洪水资源调度的紧迫性。

2.2 引滦受水区的缺水形势

目前，天津为了维持海河市区段水质，每年约利用0.5亿m3的引滦指标，市区周边河道水质较差，基本上没有合适水源维持其自净。根据《天津市中长期供水规划》，预计到2020年天津市生态需水14.88亿m3，仅城市环境需水就达3.99亿m3，所以未来天津市生态水缺口较大。

由于陡河水库多年不泄洪，流经唐山市内的陡河基本干涸，仅有一些生活污水，只有每年春季结合丰南农业供水，供水河道才有部分流量；邱庄水库为平原水库，水位较低、加之近几年网箱养鱼的影响，水质较差，已经不具备城市供水条件，如没有大的洪水，邱庄水库以下河道基本长年断流。唐山市水环境形势也相当严峻。

由于潘家口、大黑汀水库的修建，滦河下游河流已为季节性河流，加之迁西、迁安、乐亭等县修建了大量的拦蓄水工程和引水工程，如没有较大洪水，汛期大黑汀、桃林口水库以下区域产生的径流几乎全部被拦蓄，导致多年来滦河基本没有入海水量。同时，由于经济的发展和城镇化步伐加快，滦河下游地区城镇生活、生产和环境用水大多直接抽取地下水，导致滦河下游地下水位普遍下降，目前已经形成了2个较大的漏斗区。

针对严峻的缺水形势，依托引滦工程实施大黑汀水库洪水资源调度，改善津、唐两市以及滦河下游水环境是十分必要的。

3 洪水资源调度的基本思路

3.1 实施原则及条件

3.1.1 实施原则

（1）在保障于桥、邱庄、陡河水库以及相关河道的防洪安全、不增加淹没损失的前提下，通过引滦入津、引滦入唐以及引滦沿线水库、湿地、洼淀和湖泊等充分拦蓄洪水资源。

（2）以洪水调度方案为基础，根据天气形势和水情预报，合理拦蓄洪水，兼顾上下游、左右岸，公平分配水量，实现洪水资源的和谐利用。

（3）充分结合工程现状，利用现有水库、河道、输水工程，不新建工程。

（4）遵循“风险共担，利益共享”的原则。

3.1.2 实施条件

（1）当潘、大区间发生洪水时，根据洪水预报成果分析，大黑汀水库即将达到132.00 m面临泄洪时。

（2）于桥水库控制流域无洪水发生，在未来可预见期内也没有大的降雨天气过程，尚有防洪库容，可以直接存蓄引滦洪水；或于桥水库没有防洪库容，但于桥水库以下引滦入津沿线没有降雨发生，具备向下游河道、湿地供水条件时。

（3）邱庄、陡河2座水库控制流域无洪水发生，在未来可预见期内也没有大的降雨天气过程，尚有防洪库容，可以直接存蓄引滦洪水；或邱庄、陡河两水库没有防洪库容，且两水库以下河道没有降雨发生，具备向下游河道供水条件时。

（4）滦河下游没有大的降雨，具备利用河道、洼地储备洪水资源、维持滦河下游生态流量，改善滦河下游环境的条件时。

3.2 实施方案

3.2.1 总体方案

首先满足津、唐两市城市及环境用水流量，其次考虑滦河河道的环境改善以及地下水的补给，最后考虑冲洗还乡河流量及于桥水库下游河道的流量。

3.2.2 天津部分

根据于桥水库的当前水位、汛期限制水位，结合目前的天气周报情况，考虑7 d来水，计算于桥水库可存蓄引滦洪水量。同时，考虑于桥水库先行向蓟运河、海河或七里海湿地补水，降低库水位（州河最大允许安全泄量150 m3/s），然后由潘家口、大黑汀水库以60 m3/s向于桥水库补水，核算可利用洪水资源量。

根据于桥水库、引滦入津沿线的需水情况，上述2种情况有时需要统筹考虑。

3.2.3 唐山部分

根据邱庄、陡河水库的当前水位、汛期限制水位，结合目前的天气周报情况，考虑7 d来水，计算2座水库可存蓄引滦洪水量。

考虑邱庄水库先行向还乡河补水，降低库水位（最大允许安全泄量230 m3/s），然后大黑汀水库以40 m3/s向邱庄水库补水，核算可利用洪水资源量。

考虑陡河水库先行向陡河补水，降低库水位（最大允许安全泄量130 m3/s），然后邱庄水库以35 m3/s向陡河水库补水，核算可利用洪水资源量。

根据邱庄水库、陡河水库、引滦入唐沿线的需水情况，上述3种情况有时需要统筹考虑。

3.2.4 滦河下游部分

（1）利用滦河下游橡胶坝存蓄洪水资源，根据大黑汀水库出库水量确定洪水资源量。

（2）利用岩山渠首和滦河下游灌区河渠、洼地存蓄部分洪水资源，核算可利用洪水资源量。

4 实例分析

2012年7月21日，潘家口、大黑汀区间的潵河流域发生洪水，在本次洪水调度中，利用引滦输水工程，大黑汀水库实现了洪水资源调度，具体情况如下：

4.1 雨水情

7月20—21日，受河套地区的高空槽影响，同时配合副热带高压稳定维持形成的阻挡作用，潵河流域普降大到暴雨，局地特大暴雨，面平均雨量224.3 mm，降雨主要集中在流域中、上游，最大点雨量为石庙子站266.1 mm。各站次降雨量，见表1。

表1 各站次降雨量统计

潵河上游控制站蓝旗营22日1时开始起涨，22日3时12分洪峰流量1 890 m3/s，流量列1959年有实测记录以来第4位 （历史最大流量2 180 m3/s，1962年7月），次洪量0.96亿m3。大黑汀水库22日8时入库洪峰流量2 130 m3/s，次洪量1.13亿m3，仅次于 1994 年“7·13”洪水（洪峰流量 2 150 m3/s）。 大黑汀水库入库洪水过程，如图1所示。

图1 大黑汀水库入库洪水过程

4.2 调度过程

本次洪水调度依靠中短期降雨预报和大黑汀水库洪水预报系统，实现了洪水资源调度，根据大黑汀水库的入库洪水过程，本次洪水资源调度的终止时间为7月26日8时。

7月19日8时，大黑汀水库水位128.11 m，距汛限水位133.00 m相差4.89 m，汛限水位以下防洪库容为1.04亿m3，根据天气预报，未来3 d将有1次较大的降雨过程。考虑到刚进入主汛期，大黑汀水库又没有防洪库容，为确保水库安全，避免汛期大流量泄洪，水库不能高水位运行，加之引滦沿线的于桥、陡河水库汛限水位以下分别有1.1亿、0.39亿m3的蓄水能力，具备实施洪水资源调度的条件，决定实施洪水资源调度。

7月19日9时，在降雨前24 h利用引滦入津工程向天津实施洪水资源调度，由于潵河流域和于桥水库产流区基本处于同一雨区，为确保于桥水库安全，错开于桥水库入库洪峰，在于桥水库洪峰入库前停止供水33 h，待于桥水库入库洪水情况明朗后恢复供水。

7月22日17时，利用引滦入唐工程向陡河水库供水，一直持续到7月26日8时。

7月25日11时，根据入库洪水情况，向滦河下游河道泄水，一直持续到7月26日8时。

调度具体过程，如图2所示。

图2 大黑汀水库洪水资源调度过程

图3 常规调度和洪水资源调度过程对比

按照常规调度，大黑汀水库水位超过133.00 m的水量全部通过滦河河道下泄，则最大下泄流量279 m3/s，总下泄水量0.2亿m3。考虑到洪水资源利用，大黑汀水库在洪峰入库72 h前即通过引滦工程实施洪水资源调度，避免了水库大流量向河道泄洪，最大限度地利用了洪水资源。利用引滦工程分别向天津、唐山供水0.21亿、0.1亿m3，向滦河下游河道下泄0.08亿m3，最大流量109 m3/s。常规调度和洪水资源调度过程如图3所示，具体成果对比见表2。

表2 常规调度和洪水资源调度对比成果

从表2可以看出，本次洪水依托引滦工程实现洪水资源利用0.31亿m3，利用引滦渠首电站多发电77.5万kW·h，创造发电效益31万元。滦河河道最大下泄流量由279 m3/s减至109 m3/s，有利于下游防洪。

5 结论与建议

（1）通过“7·21”洪水的调度实例分析，依托引滦工程，应对潵河洪水，在大黑汀水库实施洪水资源调度是可行的。

（2）实施洪水资源调度过程中，密切关注引滦沿线雨情、工情变化，在风险控制的基础上制定完备的应急预案，确保安全输水。

（3）进一步加强气象降水和洪水预报系统耦合研究，在延长预见期的前提下提高耦合预报成果的精度，为更好地实施洪水资源调度提供技术支撑。