十三陵水库高水位运行管理工作思考

魏效凤

（北京市十三陵水库管理处，102200，北京）

一、水库基本情况

1.工程概况

十三陵水库位于北京市昌平区，坐落于北运河水系温榆河支流东沙河上，毗邻明十三陵。水库总库容7 450 万m3， 控制流域面积223 km2，主要发挥防洪、保障发电用水等作用。

十三陵水库于1958 年1 月开工修建，同年6 月30 日竣工，毛泽东、刘少奇、朱德、周恩来等党和国家领导人曾亲临水库施工现场，留下了劳动汗水并为水库亲笔题词。 水库的建成解决了下游地区人民连年遭受洪灾的问题，为新中国水利建设事业写下了浓墨重彩的一笔，具有重要的政治意义和历史意义。 2001 年，以十三陵水库为中心的十三陵水库旅游区被批准为国家水利风景区。 2021 年，十三陵水库纪念碑公园被命名为北京市爱国主义教育基地。

2.安全鉴定及除险加固情况

2002 年1 月，北京清清水利工程咨询公司完成了对十三陵水库大坝安全、工程质量及运行管理等方面的综合评价；同年3 月，北京市水务局（时称水利局）组织专家对《大坝安全评价报告》进行了鉴定，结论为：水库大坝存在较严重的抗震稳定及渗流稳定问题， 已影响大坝正常安全运行，属三类坝；6 月，水利部大坝安全管理中心核查同意三类坝意见。

2003 年4 月水库除险加固工程实施， 主体建筑物工程包括大坝、溢洪道和输水系统的除险加固施工。 工程完成后解决了坝坡不稳定、溢洪道碳化、输水系统结构设备老化等影响水库安全运行的问题。 按照《水库大坝安全鉴定管理办法》规定，水库于2018 年开展了除险加固后的第一次安全鉴定，鉴定结果显示：大坝安全性态正常，上下游坝坡抗滑、抗震稳定性满足规范要求。

二、2021 年十三陵水库高水位成因

2001—2020 年，水库水位一直处于死水位上下，年平均最高运行水位为86.65 m， 远低于93 m 水库正常蓄水位。 2021 年，水库除险加固完成后第一次高水位运行，在降水和补水作用下，水库总蓄水量持续上升，至12月基本维持在2 470～2 500 万m3，水库水位在90.40 m 上下。 当电厂放水发电时， 库水位有约0.5～1.0 m 的变幅。 这是近20 年来水库第一次超过90 m 水位运行。 分析成因如下。

1.降水

2021 年，北京市汛期降水较往年偏多、偏强，全市平均降水量为627.4 mm，分别较常年同期和近十年同期偏多七成和六成，为近20 年最多。 汛期，水库流域平均降水量683 mm，远远超过多年平均降水量556 mm； 共经历35 次降雨过程，其中暴雨4 次、大雨6 次、中雨7 次。最大降雨发生在7 月11 日，降水持续28 小时，流域平均降水量136.6 mm，最大点降雨量为果庄站的157.5 mm， 虽未产生洪水入库，但上游土壤含水量已完全饱和。 7 月17 日， 水库流域再次发生强降雨，流域平均降水量102 mm；18 日6 时，上游开始产流，经观测统计，进入库区的雨洪水近440 万m3。

2.补水

2021 年1 月1 日8 时， 十三陵水库总蓄水量（上池+下库）1 332.6 万m3，库水位85.58 m。 为保障建党百年电厂发电运行任务所需的最低总蓄水量1 223 万m3，考虑蒸发等损失，实施了从下游沙河应急补水工程向十三陵水库补水工作， 至7 月24 日停止补水；5 月20 日启动了白河堡水库向十三陵水库跨流域补水工作， 至11月5 日结束。

三、高水位下水库运行管理存在的风险

库水位升高，叠加抽水蓄能电厂每天运行带来的短时间内水位变化，对土石坝坝体稳定性有直接影响。 水位升高后，多年未浸水的坝体部分得到了水体浸润；电厂运行使库水位短时间内迅速下降，而坝体内水位因孔隙水来不及排出而下降滞后，高于库水位，会产生渗流作用。 此外库水位是影响土石坝沉降的一个因素，坝体沉降量与孔隙体积的变化及含水量有关， 库水位变化将影响坝体沉降量。 库水位升高，水压力增大，两岸在水体浸泡和水压力作用下可能会出现库岸崩塌、山体滑坡等情况。

四、高水位下的水库运行管理对策

1.加密工情监测与分析

加大巡视检查力度，加密监测频次，及时分析监测数据，对坝体稳定性进行研判。 同时积极与市水利规划设计研究院、 水科学技术研究院联系，建立沟通协作机制，为水库高水位安全运行提供技术支撑。 加强对重点部位和薄弱环节巡查监测，工程设施巡查由每月1 次加密为每半月1次；渗流监测保持每5 天1 次，遇特殊情况时加密至每周2 次；变形监测由每季度1 次加密为每月1 次。 所有监测观测数据要仔细记录，保证数据真实性和完整性。

2.加强常见险情应对

水库长时间高水位运行， 坝体承受的水压力增大，水体渗透压力增加，容易出现管涌、渗水、流土、裂缝等土石坝常见险情。 要提高对常见险情的认识，熟悉险情应对措施流程，制定抢险应急预案，针对不同险情开展处置演练；同时，提前做好抢险物料的自储和代储工作，加强对专业技术人员的培训， 与专业抢险队伍建立联系，并与属地及应急部门加强沟通，以做到沉着科学应对可能的险情。

3.强化“四预”，做好水旱灾害防御准备工作

水库在高水位下运行给水旱灾害防御工作带来了一定压力。 要提前做好各项准备工作，严格落实“三个责任人”，坚持制度化、规范化；抓好预报、预警、预演、预案“四预”措施，对会商、决策、调度、抢险等流程进行补强完善；做好闸门启闭机等维修养护工作，确保正常运行，为水库安全度汛创造条件。

一是预报。 模型参数的合理性对洪水预报精度有直接影响。 水库洪水预报系统建设完成时，由于缺少入库洪水资料， 系统模型参数主要依据1998 年洪水情况设定。从流域特点及影响产汇流各项因素变化情况，查阅近5 年特别是2021 年的洪水预报成果及实际来洪量，总结分析，率定参数，不断完善模型。2022 年汛期，将结合雨水情和监测信息，加强滚动式预报， 尝试对洪水预报进行实时校正，进一步提高洪水预报精度。

二是预警。 总结2021 年汛期水库发布预警信息响应情况，修订水旱灾害防御预警响应制度，进一步明确发布程序、响应内容和要求，特别是当属地出现强降雨天气时的预警发布工作。

三是预演。 除开展土石坝常见险情处置演练外， 还要组织开展洪水调度、 防洪抢险等工作流程综合推演， 确保每名技术人员充分熟悉每步工作流程和要求，清楚预案全部内容，清楚标准内洪水和超标准洪水调度方案， 清楚泄洪时的淹没范围，对通知属地相关部门等工作安排落实到人，全面提升技术人员的业务水平和应对能力，确保科学合理、有序应对。

四是预案。 高水位运行下的水库管理工作中，科学合理的防洪调度预案尤为重要。 修订防洪预案特别是细化与电厂的联合调度预案，提高可操作性。 按2022 年汛期水库流域平均降水量400 mm 预测， 考虑当前总蓄水量、未来日均损失，水库水位可达到汛限水位93 m。十三陵抽水蓄能电厂上池有445 万m3库容，电厂4 台机组具备抽水放水速度快的特点，对其充分利用， 与水库进行联合调度，可短时间内快速降低或提高库水位，从而提升水库调蓄洪水能力。

4.加强水质监测

库水位升高后，原本库尾裸露的滩地、周边已腾退的经营户所在地等都已被淹没，土壤中的污染物或营养物质溶入水中，可能会引起水库水质恶化。 在原有5 处水质取样点基础上增设取样点，采取定期监测、特殊时期加密监测方式， 密切关注水质变化。 另可采取投放鱼苗等措施净化水体，保持水库现有水质。

5.推进智慧水务监测设施使用

当前，十三陵水库自动化管理系统有溢洪道弧型钢闸门监控系统、视频监控系统、雨水情遥测系统、大坝渗流监测系统和洪水预报调度系统，在日常管理中发挥了业务系统的作用，但是存在系统分散、没有统一平台的问题。 此外，当前水库渗流、变形等工情监测仍以人工观测为主，渗流自动监测系统仅用于与人工观测值的比对分析。 为进一步提升工程运行管理智能化、工情监测和水质监测自动化水平，引进全面系统的工情监测分析和大坝安全预警系统，布设自动化水质监测点，升级改造原有监测设备和会商系统，结合智慧水务建设整体要求，完成水利工程设施信息码设置、水库历史数据电子化、工程巡查维护管理系统推广使用等工作，并整合规范现有数据资源，搭建水库综合业务管理平台，实现OA 办公。 ■