海河流域北三河系防洪調(diào)度探析

余海艷，富可榮，王建剛，郭勝男

（1.水利部海河水利委員會(huì)，天津 300170；2.海河水利委員會(huì)海河下游管理局，天津 300061）

1 前言

北三河系地處京、津、唐三角地區(qū)，是海河流域重要的防洪河系和暴雨洪水多發(fā)地區(qū)，其防洪調(diào)度直接影響北京市、天津市和河北省廣大地區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。由于近年來(lái)河系防洪工程體系、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況以及治水理念等的變化，防洪調(diào)度要求不斷提高，其防洪調(diào)度策略值得進(jìn)一步探討。

2 北三河系概況

北三河系位于海河流域的北部，西界永定河，北倚蒙古高原，東界灤河，南臨渤海，由北運(yùn)河、潮白河、薊運(yùn)河組成，分別由運(yùn)潮減河、青龍灣減河及引泃入潮3條人工河道連接，流域面積35 808 km2，多年平均年降水量約600 mm。區(qū)內(nèi)人口密集，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，交通方便，歷史上是水旱災(zāi)害頻繁發(fā)生的地區(qū)。

目前，北三河系已建成密云、懷柔、云州、海子、于橋、邱莊6座大型水庫(kù)，白河堡、十三陵、北臺(tái)上等20座中型水庫(kù)，北關(guān)、土門樓、吳村等71座攔（跨）河建筑物，785 km干流堤防及大黃鋪洼、黃莊洼、青甸洼、盛莊洼4個(gè)蓄滯洪區(qū)，共同形成了統(tǒng)一的防洪體系。

3 北三河系防洪體系現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

北三河系經(jīng)過(guò)歷次規(guī)劃和治理，已初步形成“上蓄、中疏、下排、適當(dāng)?shù)販钡姆篮轶w系。上游修建的大中型水庫(kù)，基本控制了山區(qū)洪水，6座大型水庫(kù)已達(dá)到部頒標(biāo)準(zhǔn)；平原疏挖、整治了河道及洼淀，各骨干河道已分流入海，過(guò)去上大下小、潮白河無(wú)固定入海尾閭的局面已根本改變。北運(yùn)河、潮白河以及薊運(yùn)河部分河段已按原設(shè)計(jì)20年一遇標(biāo)準(zhǔn)治理，使得北三河抗御洪澇災(zāi)害能力得以明顯提高。這些防洪工程在過(guò)去北三河的防洪、除澇等方面發(fā)揮了重要作用，為當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

但是，現(xiàn)有防洪體系仍存在著投入不足、管理不善、河道淤積、堤防沉陷、高稈作物阻水、工程年久失修等諸多問(wèn)題。北運(yùn)河過(guò)流能力由原設(shè)計(jì)1 346 m3/s降至1 000 m3/s，行洪能力降低26%；潮白河過(guò)流能力由原設(shè)計(jì)3 220 m3/s降至2 100 m3/s，行洪能力降低35%；薊運(yùn)河閻莊以下過(guò)流能力由原設(shè)計(jì)1 188 m3/s降至300 m3/s，行洪能力降低75%。蓄滯洪區(qū)圍堤斷面標(biāo)準(zhǔn)偏低，洼內(nèi)避洪、撤退、救生、通訊、預(yù)警系統(tǒng)與實(shí)際需要相差甚遠(yuǎn)，蓄滯洪能力亦不斷下降。北運(yùn)河、潮白河規(guī)劃設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)50年一遇，現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)僅為10～20年一遇。薊運(yùn)河規(guī)劃設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)20年一遇，現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)江洼口以上不足20年一遇、江洼口以下不足5年一遇。

4 北三河系防洪調(diào)度重點(diǎn)

北三河系防洪調(diào)度應(yīng)充分發(fā)揮水庫(kù)的攔洪蓄洪、削峰錯(cuò)峰作用和骨干河道的泄洪能力，合理運(yùn)用蓄滯洪區(qū)，并重點(diǎn)關(guān)注以下節(jié)點(diǎn)：

4.1 潮白河

密云水庫(kù)橫跨潮、白兩河，是一座以防洪、供水為主的多年調(diào)節(jié)大型水利樞紐工程，控制流域面積15 788 km2，占潮白河總流域面積的88%。密云水庫(kù)的防洪庫(kù)容較大，影響洪水調(diào)度的主要因素不是洪峰流量大小，而是7 d洪量。為盡量減輕下游防洪壓力，汛期懷柔水庫(kù)應(yīng)與密云水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，在確保大壩安全的前提下，充分發(fā)揮水庫(kù)的攔洪錯(cuò)峰作用。

黃莊洼是潮白河的滯洪洼淀，位于潮白新河和薊運(yùn)河之間，滯洪容積4.64億m3。當(dāng)大劉坡水位達(dá)到6.14 m（黃海高程）且繼續(xù)上漲時(shí)，開啟黃莊洼分洪閘向黃莊洼分洪。

4.2 北運(yùn)河

北關(guān)樞紐由北關(guān)攔河閘和北關(guān)分洪閘組成，是北運(yùn)河安全度汛的關(guān)鍵，關(guān)系到北京、河北、天津三省市的防洪安全。當(dāng)溫榆河發(fā)生20年一遇以上洪水時(shí)，為減輕北運(yùn)河下游的防洪壓力，北關(guān)攔河閘控制下泄流量，將一部分洪水通過(guò)北關(guān)分洪閘分洪，通過(guò)運(yùn)潮減河流入潮白河，確保北京市通州城區(qū)防洪安全。

土門樓樞紐包括向青龍灣減河分泄北運(yùn)河洪水的土門樓泄洪閘和向下游北運(yùn)河泄流的木廠閘。主要作用是在汛期控制北運(yùn)河的洪水入青龍灣減河下泄，調(diào)節(jié)木廠閘以下北運(yùn)河的行洪流量，以保證兩河下游的行洪安全，并達(dá)到確保天津市市區(qū)防洪安全的目的。

大黃鋪洼是北運(yùn)河的滯洪洼淀，位于青龍灣減河與北京排污河之間，滯洪容積3.22億m3。當(dāng)青龍灣減河狼爾窩分洪閘上水位達(dá)到6.6 m（黃海高程）且繼續(xù)上漲時(shí)，開啟狼爾窩分洪閘向大黃鋪洼分洪。

4.3 薊運(yùn)河

于橋水庫(kù)是一座以防洪、灌溉為主的大型水利樞紐工程，控制流域面積2 060 km2，占整個(gè)州河流域面積的96%。州河上游洪水主要由于橋水庫(kù)調(diào)蓄后經(jīng)州河下泄。于橋水庫(kù)水位不大于24.0 m（85高程）時(shí)，適當(dāng)減少泄量或閉閘為下游錯(cuò)峰，而后相機(jī)泄洪，控制入州河流量不超過(guò)150 m3/s。

九王莊節(jié)制閘是泃、州兩河匯合后入薊運(yùn)河的一座控制性工程，控制九王莊以下薊運(yùn)河干流河道行洪流量，保證薊運(yùn)河河道的行洪規(guī)模和行洪安全。當(dāng)九王莊閘上流量大于400 m3/s或水位達(dá)到9.0m（大沽高程）且繼續(xù)上漲時(shí)，九王莊閘控泄400 m3/s，其余洪水入青甸洼。

青甸洼是泃河的滯洪洼淀，位于泃河和州河之間，滯洪容積2.56億m3。當(dāng)辛撞閘下泃河與鮑邱河洪水遭遇、南周莊分洪閘處河道洪峰流量大于250 m3/s時(shí)，開啟南周莊分洪閘向青甸洼分洪。

5 北三河系防洪調(diào)度難點(diǎn)

5.1 河系重要防洪工程發(fā)生變化

北關(guān)樞紐于2009年按50年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)改造完畢，新的北關(guān)攔河閘設(shè)計(jì)流量1 766 m3/s、校核流量2 030 m3/s，分洪閘設(shè)計(jì)流量900 m3/s、校核流量1 200 m3/s。并且，北關(guān)攔河閘下移至通惠河匯入口以下，分洪閘下移至原閘位下1 200 m，北關(guān)攔河閘和分洪閘閘上水位與流量關(guān)系也發(fā)生了變化。此外，上游山區(qū)大型、中型水庫(kù)已經(jīng)基本完成除險(xiǎn)加固，楊洼閘、吳村閘、寧車沽防潮閘、薊運(yùn)河防潮閘、引泃入潮倒虹吸等水閘工程已經(jīng)完成改建。如何解決防洪工程變化帶來(lái)的新問(wèn)題，是北三河防洪調(diào)度的難點(diǎn)之首。

5.2 省際防洪矛盾時(shí)有發(fā)生

北三河河道縱橫，河網(wǎng)較密，水系相互連通，歷史上省際防洪矛盾時(shí)有發(fā)生。薊運(yùn)河小河口至江洼口段河道防洪矛盾較為典型。該段河道左岸屬河北省，右岸屬天津市，主槽靠右堤，津冀兩省市在主槽兩側(cè)均修建了小埝。在小埝與左堤之間的灘地中，原有河北省6個(gè)村莊，常年受水淹，號(hào)稱 “水六村”。1996年，河北省對(duì)小河口裁彎取直?！?6·8”洪水時(shí)取直渠道下泄洪水加大加快，致使天津市楊木莊段小埝受到威脅，天津市相應(yīng)加高了小埝，使渠道口束窄，水位雍高，造成河北省“水六村”相繼進(jìn)水。近幾年，河北省已將“水六村”逐步遷出，但下段灘區(qū)內(nèi)仍有村莊；天津市雖已將小河口以下灘地村莊整體遷出，但灘地內(nèi)仍有耕地需保護(hù)，該段河道防洪矛盾并未完全消除。因此，在薊運(yùn)河洪水調(diào)度中如何協(xié)調(diào)處理好兩岸的矛盾，仍是一個(gè)很突出的難題。

5.3 橡膠壩易形成人造洪峰

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前北運(yùn)河上建有陸灣、曹店2座橡膠壩，潮白河上建有匯合口、河漕村、牛欄山、河南村、柳各莊、蘇莊、沮溝、白廟、興各莊、于辛莊10座橡膠壩。橡膠壩平時(shí)可攔蓄河水，有利于周圍農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境。但是，若在汛前或汛期集中放水，將加大洪峰流量甚至造成人造洪峰，人為增加了下游河道的防洪壓力。如果提閘放水時(shí)，上下游信息溝通不暢，還會(huì)給下游造成較大損失。協(xié)調(diào)各橡膠壩汛期調(diào)度與運(yùn)用成為北三河防洪調(diào)度的又一難點(diǎn)。

5.4 河道上大下小泄流不暢

北運(yùn)河下游、薊運(yùn)河、青龍灣減河等河道普遍存在河道淤積、堤防超高不足等問(wèn)題，行洪能力明顯下降，河道防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低。加之近年來(lái)，隨著上游北京市城市化水平的提高，北運(yùn)河支流通惠河、涼水河的澇水流量逐漸增加，并且北京市相繼整治了境內(nèi)北三河的部分河道，而下游天津市和河北省境內(nèi)河道并未進(jìn)行大規(guī)模整治，造成了北三河河道上大下小、洪水泄流不暢問(wèn)題突出，不僅增加了下游天津市和河北省的防洪壓力，也給洪水調(diào)度增加了難度。

6 北三河系防洪調(diào)度策略探討

6.1 充分發(fā)揮水庫(kù)的調(diào)蓄作用

北三河系大型水庫(kù)中對(duì)下游防洪影響較大的有密云、于橋水庫(kù)。目前，兩水庫(kù)均已完成除險(xiǎn)加固，密云水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)為10 000年一遇校核，于橋水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)為最大可能洪水校核，防洪庫(kù)容均較大，具備攔洪削峰能力。當(dāng)下游發(fā)生較大洪水時(shí)，密云水庫(kù)可為下游實(shí)施錯(cuò)峰調(diào)度，于橋水庫(kù)可為下游錯(cuò)峰閉閘長(zhǎng)達(dá)7 d。通過(guò)水庫(kù)攔洪蓄洪、削峰錯(cuò)峰，可以減輕下游河道壓力，減少蓄滯洪區(qū)分洪幾率，保證人民生命安全。對(duì)于密云水庫(kù)來(lái)說(shuō)，還可騰出潮白河行洪空間，承泄北運(yùn)河、薊運(yùn)河兩河洪水。

6.2 充分發(fā)揮骨干河道泄洪能力

從北三河系防洪工程實(shí)際情況看，潮白河過(guò)流能力遠(yuǎn)大于北運(yùn)河和薊運(yùn)河過(guò)流能力，無(wú)論是河系防洪規(guī)劃還是洪水調(diào)度，都是以潮白河為骨干行洪河道。因此，在洪水調(diào)度中，應(yīng)充分發(fā)揮潮白河的骨干作用，當(dāng)北運(yùn)河、泃河河道達(dá)到現(xiàn)狀最大安全泄流能力時(shí)，盡量運(yùn)用運(yùn)潮減河、青龍灣減河和引泃入潮分泄北運(yùn)河、泃河洪水，充分發(fā)揮潮白河和潮白新河的泄洪能力。

6.3 充分考慮防洪工程實(shí)際情況

隨著防洪規(guī)劃的逐步實(shí)施，河系內(nèi)防洪工程也將不斷變化。洪水調(diào)度中，結(jié)合防洪工程變化情況，綜合分析進(jìn)行調(diào)度。北關(guān)樞紐作為北運(yùn)河的控制性工程，改建后應(yīng)結(jié)合閘下北運(yùn)河和運(yùn)潮減河、潮白河河道的現(xiàn)狀行洪能力，在保證北關(guān)樞紐和潮白河河道行洪安全的情況下，以潮白河為骨干行洪河道，進(jìn)行調(diào)度運(yùn)用。發(fā)生5年一遇洪水時(shí)，原則上攔河閘最大下泄310 m3/s，分洪閘最大下泄500 m3/s；10年一遇洪水時(shí)，分洪閘最大下泄500 m3/s；20年一遇洪水時(shí)，原則上分洪閘控制下泄600 m3/s，最大下泄不超過(guò)900 m3/s；50年一遇洪水時(shí)，原則上分洪閘控制下泄900 m3/s，視情況適當(dāng)加大下泄流量；超過(guò)50年一遇洪水時(shí)，分洪閘、攔洪閘敞閘泄洪。

6.4 妥善處理防洪矛盾

薊運(yùn)河小河口裁彎取直工程已成事實(shí)，在加強(qiáng)下游安全的前提下，盡量保證河道正常下泄，減小減緩下泄流量；河北省、天津市嚴(yán)格執(zhí)行《關(guān)于薊運(yùn)河小河口至江洼口段護(hù)麥埝度汛扒口問(wèn)題的協(xié)商紀(jì)要》，當(dāng)薊運(yùn)河小河口水位達(dá)到6.0 m且繼續(xù)上漲時(shí)，兩側(cè)小埝要同時(shí)各開18個(gè)口門，保證行洪順暢。同時(shí)，各有關(guān)省市要加強(qiáng)溝通聯(lián)系，建立信息通報(bào)和共享機(jī)制，完善防洪預(yù)案，顧全大局，團(tuán)結(jié)治水，共同防御河系洪水。

6.5 橡膠壩及時(shí)塌壩泄流

北三河上修建的橡膠壩較多，若上游多道橡膠壩連續(xù)塌壩放水，形成的人造洪峰相當(dāng)于一個(gè)中型水庫(kù)垮壩，將嚴(yán)重危及下游安全。根據(jù)北三河洪水調(diào)度原則，河道蓄水應(yīng)服從防洪調(diào)度。因此，洪水調(diào)度中應(yīng)隨時(shí)掌握各河段河道蓄水量及總蓄水量，若預(yù)報(bào)來(lái)水較大時(shí)，應(yīng)及時(shí)塌壩預(yù)泄，并由下游向上游依次實(shí)施，及時(shí)通報(bào)有關(guān)省市，避免形成人造洪峰。

6.6 開展中小洪水調(diào)度研究

在實(shí)際調(diào)度中，遇中小洪水時(shí)，在保證防洪安全的前提下，應(yīng)根據(jù)雨水情合理利用洪水資源，適時(shí)攔蓄洪水。就北運(yùn)河而言，應(yīng)重點(diǎn)分析中小洪水時(shí)北關(guān)樞紐和土門樓樞紐下泄水量的具體分配方案。這既能減輕北京城市排瀝和下游河道行洪的壓力，又能最大限度地調(diào)配和利用雨洪資源，緩解該地區(qū)的干旱缺水局面。

6.7 加快防洪工程實(shí)施

為保證防洪安全，建議有關(guān)省（市）加強(qiáng)薄弱堤段的堤防巡查、防守和搶護(hù)，做好蓄滯洪區(qū)預(yù)警及群眾安全轉(zhuǎn)移工作。同時(shí)，抓緊實(shí)施防洪規(guī)劃，使堤防標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，經(jīng)河道排泄、洼淀滯蓄后，能解除設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)的洪澇水威脅；抓緊行洪區(qū)內(nèi)村莊的搬遷和蓄滯洪區(qū)內(nèi)安全建設(shè)設(shè)施的落實(shí)，使居民生命財(cái)產(chǎn)的安全得到保障，盡量減少洪澇災(zāi)害損失。

[1]水利部海河水利委員會(huì)，中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司.北三河洪水調(diào)度方案研究報(bào)告[R].天津：水利部海河水利委員會(huì)，2011.

[2]中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司.北三河系防洪規(guī)劃[R].天津：中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，2008.