蓟运河洪水预报预警现状分析

于福民

（天津市水文水资源管理中心，天津 300074）

蓟运河水系是天津市境内唯一具有山区防洪、平原排沥、河口挡潮的行洪排沥河道。2021 年汛期，该河系发生了1996 年以后的最大洪水，天津域内的于桥水库、杨庄水库相继超过汛限水位后弃水，导致泃河、州河及蓟运河干流高水位行洪排沥，防御洪涝形势严峻。针对严峻汛情，天津水文部门开展了于桥水库、杨庄节潜水库的产汇流预报、九王庄河道汇流预报、河口蓟运河闸的最高洪水位估报等洪水预报预警作业，相关预报成果为防洪调度决策提供了支撑。为了应对未来可能出现的大洪水，针对蓟运河的历史洪水特性和现状河道情况，笔者再次梳理天津境内的重要预报预警节点，探求切合实际的洪水预报预警方法，解决该河系的洪水预报预测预警难题，为各级防御洪涝灾害部门提供技术支撑。

1 蓟运河基本情况

蓟运河有两个源头，即泃河和州河，泃河发源于河北省兴隆县境内的青灰岭，州河发源于河北省遵化市北部的燕山山脉南麓。泃河、州河流经兴隆、平谷、三河、遵化、蓟县、宝坻等县市区，在天津宝坻区张古庄汇流后称蓟运河，于天津塘沽北塘汇入永定新河入海[1]。蓟运河干流左岸有兰泉河、双城河、还乡新河汇入，右岸下游有箭杆河汇入。下游有曾口河、卫星引河、西关引河与南部的潮白新河联通。

2 蓟运河典型洪水及洪水特性

2.1 历史上大洪水[2-4]

1964 年8 月泃河大洪水，泥河水文站洪峰流量625 m3/s，洪量0.522 亿m3；1969 年泃河大洪水，泥河水文站洪峰流量896 m3/s，洪量0.356 m3。1978 年7—8 月州河大洪水，于桥水库最大入库洪峰流量1 650 m3/s，入库洪水总量8.44 亿m3。1996 年8 月，于桥水库入库洪水总量6.09 亿m3，最大入库洪峰流量1 720 m3/s，出现历史最高洪水位22.62 m，最大下泄流量250 m3/s；州河、泃河两岸限制排沥给洪水让路，州河洪水漫过杨津庄节制闸下泄；8 月7 日九王庄闸最大下泄流量301 m3/s，8月10日出现最高水位8.52 m，受河口潮汐影响蓟运河干流高水位行洪过程近20 d。

2.2 洪水特性及水利工程现状

蓟运河山区洪水汇流时间短，陡涨陡落，峰量比高。于桥水库等3座大型水库控制面积占山区面积的70%，除泃河西部山区（北京平谷县）外，山区洪水基本得到控制。水库入库过程影响因素比较复杂，于桥水库多以复式洪峰为主，海子、邱庄水库多以单洪峰为主。洪水出山后进入中下游地区行进缓慢，行洪河道两岸束堤，极容易漫堤或决口。沿途洪水汇入支流多，河道汇流路径曲折冗长，泃河最为明显。中下游地区平原河道洪水与沥水遭遇概率高。蓟运河干流九曲十八弯，河道调蓄能力强，小水深槽行洪，大水上滩，行洪缓慢。蓟运河干流河道地势低洼，洪水下泄入永定新河受到永定新河闸前水位和闸下潮汐影响。中下游河道堤防现状不达标，防御超现状标准洪水风险较高。

3 洪水预报预测方案

洪水预报作为非工程措施，在防御洪水中发挥重要的作用。依托目前的水情报送站网，根据蓟运河洪水调度方案所依据的水文控制点作为建立洪水预报预测方案的节点，围绕着这些关键节点，逐步完善优化或建立洪水预报方案，结合实时水情监视、滚动分析预报预测洪水走势、发布洪水预警，为防御洪涝灾害提供情报预报服务支撑[5]。

3.1 州河于桥水库以上洪水预报方案

于桥水库洪水预报模型已经在《中国洪水预报系统》上集成，模型包括区域降雨径流模型和分布式新安江模型，实现了上游般若院、上关、龙门口水库区域洪水预报，以及各水库不同调度条件下前毛庄、水平口、淋河桥、于桥水库来水过程的联合调度预报和于桥水库调洪演算。同时，可以实时预报入库洪量、入库洪峰及峰现时间、洪水历时等。

根据于桥入库预报洪水过程计算洪水重现期，分析是否达到洪峰或洪量预警指标，详见表1。例如，预报于桥入库洪峰流量1 500 m3/s（或W7洪量1.70亿m3），超出5 a一遇洪水，则提出四级洪水预警建议。

表1 于桥水库站洪水（洪峰或洪量）预警指标

或经过于桥水库调洪演算，模拟水库最高洪水位及出现时间，分析是否达到水位预警指标，进而提出洪水预警建议，详见表2。根据实时水情滚动修订洪水预报成果，提出新的预警级别建议。

表2 于桥水库站洪水（水位）预警指标

3.2 泃河杨庄截潜水库洪水预报方案

杨庄截潜水库洪水预报模型已经在《中国洪水预报系统》上集成，为降雨径流相关和河道汇流模型，该方案是2017 年由北京市海子水库洪水预报模型缩小移植而来的，实现了入库洪水过程预报和水库调洪演算。同时，可以实时预报入库洪量、入库洪峰及峰现时间、洪水历时等。以杨庄截潜水库汛限水位、设计水位、正常高水位、校核水位作为预警指标，详见表3。

表3 杨庄截潜水库站洪水预警指标

3.3 泃河海子水库洪水预报方案

根据《京津冀水文合作协议》规定，泃河海子水库洪水预报成果由北京市水文部门提供。

3.4 泃河三河站洪水预报方案

三河水文站是海河流域防洪规划泃河上的重要洪水控制站，洪水主要由海子水库以上来水、西部山区的错河等支流汇入。该站的洪峰洪量大小关系到是否启用泃河辛撞闸分洪，关系到是否启用南周庄分洪闸或桑梓口门向青淀洼分洪等，因此三河站的洪水预报至关重要。根据《京津冀水文合作协议》规定，三河站洪水预报成果由河北省水文部门提供。

目前，三河站尚无常规的洪水预报方案，需借助“以测补报”手段进行预报。重点关注海子水库—三河区间的实时暴雨过程，采用于桥或海子水库预报方案进行区间径流估报。实时监控三河站的径流过程，采用自回归分析法滚动预报该站水位流量变幅。

3.5 九王庄以上区间预报方案

九王庄水文站是州河和泃河（含鲍邱河来水及两岸排涝）的重要控制站，其水位流量决定着州河和泃河两岸是否采取限制排水措施、是否向青淀洼分洪等。

州河于桥水库下泄洪水至九王庄传播时间为20 h 左右，采用分段马斯京根法演算至九王庄或平推20 h作为九王庄预报过程。泃河三河水文站流量大于830 m3/s 时，泃河辛撞闸分洪过程采用分段马斯京根法演算至九王庄，洪水传播时间24 h左右；鲍邱河西罗屯采用分段马斯京根法演算至九王庄，洪水传播时间24 h左右。三股洪水同时段叠加得到九王庄流量预报过程。同时，借助“以测补报”方法对预报结果进行实时修正。

实时监控该区间的实时暴雨过程，采用降雨径流系数法估算区间径流量，评估两岸的排沥及支流汇入，分析确定区间降雨对下游九王庄洪峰流量的贡献。

实时监控州河沿线山下屯闸、杨津庄闸，泃河沿线邵家庄分洪闸、南周庄分洪闸等水情报讯站的实时水位涨落幅度和调度情况，滚动预报九王庄站的水位流量过程，根据九王庄站洪水预警指标提出洪水预警建议，详见表4。

表4 九王庄站洪水预警指标

3.6 还乡河邱庄水库、小定府庄以上预报方案

根据《京津冀水文合作协议》规定，邱庄水库站和小定府庄站预报结果由河北省水文部门提供。

3.7 蓟运河新防潮闸水位预报方案

蓟运河干流作为行洪排涝的复式河道，九王庄闸为上口，沿途有兰泉河、双城河、箭杆河、还乡新河汇入，下游有曾口河、卫星引河、西关引河与潮白新河互通，沿途设有小河口、张头窝、大盘龙、闫庄、芦台、汉沽等水位遥测站点，下口由新防潮闸控制。由于九王庄—新防潮闸之间排涝流量占比达到50%以上，排涝以机排为主，排水受当时农田积水程度、河道容量等多种因素影响，排涝过程受人工影响严重。并且蓟运河闸的出流严重受到永定新河河口水位和永定新河防潮闸启闭的影响，经常导致蓟运河干流下段河道水位壅高，行洪排涝受阻，威胁两岸堤防安全。

该河段洪水预报方案采用“以测代报”滚动预报方案。

（1）确定蓟运河闸上高水位出现时机。天津沿海潮汐遵从“涨五落七”规律，当永定新河防潮闸闸上水位与闸下落潮水位持平时提闸行洪，与闸下涨潮水位持平时闭闸挡潮。行洪排涝期间，参照永定新河防潮闸闸下潮汐预报，确定防潮闸提闸时机和闭闸时机，一般情况下防潮闸提闸行洪6～7 h、闭闸挡潮5～6 h，闭闸期间下游河道形成壅水，蓟运河闸上出现高水位（此时蓟运河闸处于开启状态）。为防止洪水倒灌而关闭蓟运河闸后水位回升，在该闸具备再次提闸行洪时将出现高水位。

（2）充分利用沿途九王庄、张头窝、小河口、小定府庄、蓟运河闸水文站点的实时水情信息，大盘龙、芦台、汉沽等遥测水位站的实时信息，了解各区实时排沥、主要支流的汇入水量，分析沿途站点水位的变化趋势和预见期内的洪涝水增量，预报蓟运河闸上高水位，为两岸限制排涝及下游闸群错峰调度提供参考依据。

4 结论

2021 年蓟运河水系发生的较大洪水表明未来发生大洪水的概率在增加，天津水文部门要汲取2021 年防御洪涝灾害的经验和教训，强化“四预”支撑[5]，完善水情服务体系和专业队伍建设，大力开展“以测补报”，实行专家经验预报与模型预报相结合、洪水预报与洪水调度相结合，解决中下游洪水受到水利工程调控和河网化影响后洪水预报难题，为各级水旱灾害防御部门提供优质服务。