廊坊市潮白河、北运河2020.08.12暴雨及洪水预报分析

2021-05-13冯娇娇

地下水 2021年2期

冯娇娇

(河北省廊坊水文勘测研究中心，河北廊坊 065000)

潮白河、北运河位于廊坊市北部，镶嵌在北京、天津两直辖市之间[1]。潮白河由潮河、白河汇流而成，潮河和白河两大支流汇入密云水库后，在密云入潮白河，在潮白河下游的香河县淑阳镇吴村闸设有赶水坝水文站[2]。北运河上游称为温榆河，温榆河过北关闸后称为北运河，北运河向南流至红庙村西，开挖有青龙湾减河，在青龙湾减河上建有土门楼泄洪闸，在此设有土门楼(北)水文站。廊坊市潮白河、北运河上游的北京地区，为了缓解水资源短缺状况，建有大量闸涵、橡胶坝等中小水利工程[3]，这些水利工程对洪水有削峰和错峰作用，从而改变下游的来水状态[4]，因此研究中小水利工程对潮白河、北运河洪水预报的影响十分必要。

任立良[5]等研究了我国北方地区的主要河流在不同时空尺度上河川径流减少的原因；R.B.Singh[6]研究了受人类活动影响的土地利用、覆盖的变化对洪水的水文效应。本文利用“20200812”暴雨洪水数据，采用未考虑水利工程影响和考虑洪水预报影响两种方法进行洪水预报，对比分析两种结果，为防洪减灾提供依据。

1 “2020.08.12”暴雨分析

2020年8月12日8时-8月13日8时，北京城区普降暴雨局部大暴雨，城区平均降雨量94 mm，最大点雨量为128 mm(温泉站、石景山站)。强降雨主要集中在12日21时-13日0时，最大雨强普遍出现在22时-23时，温泉站该小时雨量达62 mm，海淀、石景山、卢沟桥、羊坊闸、松林闸该小时雨量均超30 mm，分别为48 mm、46 mm、42 mm、38 mm、34 mm，详见图1。

图1 北京城区各雨量站平均降雨量

2 洪水预报及分析

2.1 潮白河赶水坝站洪水预报

2.1.1 未考虑水利工程影响的洪水预报

赶水坝站的预报方法为：采用河道连续演算法(MSK)将苏庄、北关闸两站的洪水过程分别演算到赶水坝站，两个出流过程相迭加，即为赶水坝站的预报流量，预报结构图见图2。

图2 赶水坝水文站洪水预报结构图

本次降雨苏庄至赶水坝段未产生洪水过程，因此只考虑北关分洪闸至赶水坝的洪水演算。采用上述模型，对赶水坝水文站20200812场次洪水进行预报，预报结果为赶水坝站8月13日13时出现洪峰流量276 m3/s，见图3。

图3 未考虑水利工程影响的洪水预报过程图

2.1.2 考虑水利工程影响的洪水预报

潮白河北关分至赶水坝段存在众多水利工程，主要包括：祖沟橡胶坝、白庙橡胶坝、兴各庄橡胶坝、于辛庄橡胶坝；运潮减河主要水利工程包括：北关分洪闸、师姑庄橡胶坝，这些水利工程的运行状态直接影响洪峰的大小以及出现时间，尤其是闸门的启闭和橡胶坝对洪峰的坦化作用更是不容忽略，而现有模型并未考虑这些因素，因此需要对模型预报结果进行修正。

本场次洪水潮白河上游运潮减河北关分洪闸于8月13日3时51分出现最大下泄流量328 m3/s，由于该场洪水是入汛以来第一场较大洪水，故洪峰损失较大。根据以往经验，在水利工程的影响下，潮白河苏庄至赶水坝段洪峰流量衰减系数一般在0.72～0.95之间,相同量级的洪水传播时间为11 h左右，因此将预报结果修正为：赶水坝站8月13日14时出现洪峰流量248 m3/s左右，见图4。

图4 考虑水利工程影响的洪水预报过程图

2.1.3 对比分析

赶水坝站的实际过程为：8月13日15时20分出现洪峰流量231 m3/s，可见考虑水利工程影响的洪水预报精度更高，详见表1。

表1 赶水坝站洪水预报结果对比分析

2.2 北运河土门楼站洪水预报

2.2.1 未考虑水利工程影响的洪水预报

北运河土门楼的洪水主要由通州北关拦河闸下泄洪水、凉水河洪水、凤港减河洪水及各闸的闸前蓄水组成，各洪水相迭加即为土门楼的洪水预报过程。预报结构图及预报方法见图5。

图5 土门楼水文站洪水预报结构图

采用上述模型，对土门楼水文站20200812场次洪水进行预报，预报结果为赶水坝站8月13日19时出现洪峰流量276 m3/s，见图6。

图6 未考虑水利工程影响的洪水预报过程图

2.2.2 考虑水利工程影响的洪水预报

本场洪水北运河上游温榆河北关拦河闸于8月13日2时出现最大流量260 m3/s，凉水河张家湾水文站最大流量211 m3/s。根据以往经验，在水利工程的影响下，北关拦河闸相同量级的洪水传播时间为14 h左右，张家湾相同量级的洪水传播时间为9 h左右，洪峰流量衰减系数一般在0.7～0.9之间，又因为该场洪水是入汛以来第一场较大洪水，损失较大，因此将预报结果修正为：潮白河赶水坝水文站8月13日17时左右出现洪峰流量303 m3/s(见图7)。