廊坊市潮白河、北運河2020.08.12暴雨及洪水預(yù)報分析

馮嬌嬌

(河北省廊坊水文勘測研究中心，河北 廊坊 065000)

潮白河、北運河位于廊坊市北部，鑲嵌在北京、天津兩直轄市之間[1]。潮白河由潮河、白河匯流而成，潮河和白河兩大支流匯入密云水庫后，在密云入潮白河，在潮白河下游的香河縣淑陽鎮(zhèn)吳村閘設(shè)有趕水壩水文站[2]。北運河上游稱為溫榆河，溫榆河過北關(guān)閘后稱為北運河，北運河向南流至紅廟村西，開挖有青龍灣減河，在青龍灣減河上建有土門樓泄洪閘，在此設(shè)有土門樓(北)水文站。廊坊市潮白河、北運河上游的北京地區(qū)，為了緩解水資源短缺狀況，建有大量閘涵、橡膠壩等中小水利工程[3]，這些水利工程對洪水有削峰和錯峰作用，從而改變下游的來水狀態(tài)[4]，因此研究中小水利工程對潮白河、北運河洪水預(yù)報的影響十分必要。

任立良[5]等研究了我國北方地區(qū)的主要河流在不同時空尺度上河川徑流減少的原因；R.B.Singh[6]研究了受人類活動影響的土地利用、覆蓋的變化對洪水的水文效應(yīng)。本文利用“20200812”暴雨洪水?dāng)?shù)據(jù)，采用未考慮水利工程影響和考慮洪水預(yù)報影響兩種方法進行洪水預(yù)報，對比分析兩種結(jié)果，為防洪減災(zāi)提供依據(jù)。

1 “2020.08.12”暴雨分析

2020年8月12日8時-8月13日8時，北京城區(qū)普降暴雨局部大暴雨，城區(qū)平均降雨量94 mm，最大點雨量為128 mm(溫泉站、石景山站)。強降雨主要集中在12日21時-13日0時，最大雨強普遍出現(xiàn)在22時-23時，溫泉站該小時雨量達62 mm，海淀、石景山、盧溝橋、羊坊閘、松林閘該小時雨量均超30 mm，分別為48 mm、46 mm、42 mm、38 mm、34 mm，詳見圖1。

圖1 北京城區(qū)各雨量站平均降雨量

2 洪水預(yù)報及分析

2.1 潮白河趕水壩站洪水預(yù)報

2.1.1 未考慮水利工程影響的洪水預(yù)報

趕水壩站的預(yù)報方法為：采用河道連續(xù)演算法(MSK)將蘇莊、北關(guān)閘兩站的洪水過程分別演算到趕水壩站，兩個出流過程相迭加，即為趕水壩站的預(yù)報流量，預(yù)報結(jié)構(gòu)圖見圖2。

圖2 趕水壩水文站洪水預(yù)報結(jié)構(gòu)圖

本次降雨蘇莊至趕水壩段未產(chǎn)生洪水過程，因此只考慮北關(guān)分洪閘至趕水壩的洪水演算。采用上述模型，對趕水壩水文站20200812場次洪水進行預(yù)報，預(yù)報結(jié)果為趕水壩站8月13日13時出現(xiàn)洪峰流量276 m3/s，見圖3。

圖3 未考慮水利工程影響的洪水預(yù)報過程圖

2.1.2 考慮水利工程影響的洪水預(yù)報

潮白河北關(guān)分至趕水壩段存在眾多水利工程，主要包括：祖溝橡膠壩、白廟橡膠壩、興各莊橡膠壩、于辛莊橡膠壩；運潮減河主要水利工程包括：北關(guān)分洪閘、師姑莊橡膠壩，這些水利工程的運行狀態(tài)直接影響洪峰的大小以及出現(xiàn)時間，尤其是閘門的啟閉和橡膠壩對洪峰的坦化作用更是不容忽略，而現(xiàn)有模型并未考慮這些因素，因此需要對模型預(yù)報結(jié)果進行修正。

本場次洪水潮白河上游運潮減河北關(guān)分洪閘于8月13日3時51分出現(xiàn)最大下泄流量328 m3/s，由于該場洪水是入汛以來第一場較大洪水，故洪峰損失較大。根據(jù)以往經(jīng)驗，在水利工程的影響下，潮白河蘇莊至趕水壩段洪峰流量衰減系數(shù)一般在0.72～0.95之間,相同量級的洪水傳播時間為11 h左右，因此將預(yù)報結(jié)果修正為：趕水壩站8月13日14時出現(xiàn)洪峰流量248 m3/s左右，見圖4。

圖4 考慮水利工程影響的洪水預(yù)報過程圖

2.1.3 對比分析

趕水壩站的實際過程為：8月13日15時20分出現(xiàn)洪峰流量231 m3/s，可見考慮水利工程影響的洪水預(yù)報精度更高，詳見表1。

表1 趕水壩站洪水預(yù)報結(jié)果對比分析

2.2 北運河土門樓站洪水預(yù)報

2.2.1 未考慮水利工程影響的洪水預(yù)報

北運河土門樓的洪水主要由通州北關(guān)攔河閘下泄洪水、涼水河洪水、鳳港減河洪水及各閘的閘前蓄水組成，各洪水相迭加即為土門樓的洪水預(yù)報過程。預(yù)報結(jié)構(gòu)圖及預(yù)報方法見圖5。

圖5 土門樓水文站洪水預(yù)報結(jié)構(gòu)圖

采用上述模型，對土門樓水文站20200812場次洪水進行預(yù)報，預(yù)報結(jié)果為趕水壩站8月13日19時出現(xiàn)洪峰流量276 m3/s，見圖6。

圖6 未考慮水利工程影響的洪水預(yù)報過程圖

2.2.2 考慮水利工程影響的洪水預(yù)報

本場洪水北運河上游溫榆河北關(guān)攔河閘于8月13日2時出現(xiàn)最大流量260 m3/s，涼水河張家灣水文站最大流量211 m3/s。根據(jù)以往經(jīng)驗，在水利工程的影響下，北關(guān)攔河閘相同量級的洪水傳播時間為14 h左右，張家灣相同量級的洪水傳播時間為9 h左右，洪峰流量衰減系數(shù)一般在0.7～0.9之間，又因為該場洪水是入汛以來第一場較大洪水，損失較大，因此將預(yù)報結(jié)果修正為：潮白河趕水壩水文站8月13日17時左右出現(xiàn)洪峰流量303 m3/s(見圖7)。

圖7 考慮水利工程影響的洪水預(yù)報過程圖

2.2.3 對比分析

實際過程為：北運河土門樓樞紐于8月13日15時05分出現(xiàn)洪峰流量309 m3/s，可見考慮水利工程影響的洪水預(yù)報精度更高，詳見表2。

表2 土門樓站洪水預(yù)報結(jié)果對比分析

3 結(jié)語

(1)通過對“20200812”暴雨及洪水預(yù)報的研究，有效掌握了本次暴雨洪水過程，分析對比了考慮水利工程影響和未考慮水利工程影響兩種情況下的洪水預(yù)報結(jié)果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)考慮水利工程影響的洪水預(yù)報精度更高。

(2)趕水壩、土門樓水文站現(xiàn)有洪水預(yù)報模型并未考慮水利工程的影響，存在不足，需要進一步改進。

(3)存在水利工程的流域在進行洪水預(yù)報時，不能忽略水利工程這一影響因素。