馮嬌嬌

(河北省廊坊水文勘測(cè)研究中心，河北 廊坊 065000)

潮白河、北運(yùn)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(yùn)河上游稱為溫榆河，溫榆河過北關(guān)閘后稱為北運(yùn)河，北運(yùn)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(yùn)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(duì)洪水有削峰和錯(cuò)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(duì)潮白河、北運(yùn)河洪水預(yù)報(bào)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(shí)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(dòng)影響的土地利用、覆蓋的變化對(duì)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(bào)影響兩種方法進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)，對(duì)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(shí)-8月13日8時(shí)，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(diǎn)雨量為128 mm(溫泉站、石景山站)。強(qiáng)降雨主要集中在12日21時(shí)-13日0時(shí)，最大雨強(qiáng)普遍出現(xiàn)在22時(shí)-23時(shí)，溫泉站該小時(shí)雨量達(dá)62 mm，海淀、石景山、盧溝橋、羊坊閘、松林閘該小時(shí)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(bào)及分析

2.1 潮白河趕水壩站洪水預(yù)報(bào)

2.1.1 未考慮水利工程影響的洪水預(yù)報(bào)

趕水壩站的預(yù)報(bào)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(gè)出流過程相迭加，即為趕水壩站的預(yù)報(bào)流量，預(yù)報(bào)結(jié)構(gòu)圖見圖2。

圖2 趕水壩水文站洪水預(yù)報(bào)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(duì)趕水壩水文站20200812場次洪水進(jìn)行預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)結(jié)果為趕水壩站8月13日13時(shí)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(bào)過程圖

2.1.2 考慮水利工程影響的洪水預(yù)報(bào)

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(yùn)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(yùn)行狀態(tài)直接影響洪峰的大小以及出現(xiàn)時(shí)間，尤其是閘門的啟閉和橡膠壩對(duì)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(duì)模型預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行修正。

本場次洪水潮白河上游運(yùn)潮減河北關(guān)分洪閘于8月13日3時(shí)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(yàn)，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(jí)的洪水傳播時(shí)間為11 h左右，因此將預(yù)報(bào)結(jié)果修正為：趕水壩站8月13日14時(shí)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(bào)過程圖

2.1.3 對(duì)比分析

趕水壩站的實(shí)際過程為：8月13日15時(shí)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(bào)精度更高，詳見表1。

表1 趕水壩站洪水預(yù)報(bào)結(jié)果對(duì)比分析

2.2 北運(yùn)河土門樓站洪水預(yù)報(bào)

2.2.1 未考慮水利工程影響的洪水預(yù)報(bào)

北運(yùn)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(bào)過程。預(yù)報(bào)結(jié)構(gòu)圖及預(yù)報(bào)方法見圖5。

圖5 土門樓水文站洪水預(yù)報(bào)結(jié)構(gòu)圖

采用上述模型，對(duì)土門樓水文站20200812場次洪水進(jìn)行預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)結(jié)果為趕水壩站8月13日19時(shí)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(bào)過程圖

2.2.2 考慮水利工程影響的洪水預(yù)報(bào)

本場洪水北運(yùn)河上游溫榆河北關(guān)攔河閘于8月13日2時(shí)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(yàn)，在水利工程的影響下，北關(guān)攔河閘相同量級(jí)的洪水傳播時(shí)間為14 h左右，張家灣相同量級(jí)的洪水傳播時(shí)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?yàn)樵搱龊樗侨胙匆詠淼谝粓鲚^大洪水，損失較大，因此將預(yù)報(bào)結(jié)果修正為：潮白河趕水壩水文站8月13日17時(shí)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(bào)過程圖

2.2.3 對(duì)比分析

實(shí)際過程為：北運(yùn)河土門樓樞紐于8月13日15時(shí)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(bào)精度更高，詳見表2。

表2 土門樓站洪水預(yù)報(bào)結(jié)果對(duì)比分析

3 結(jié)語

(1)通過對(duì)“20200812”暴雨及洪水預(yù)報(bào)的研究，有效掌握了本次暴雨洪水過程，分析對(duì)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(bào)結(jié)果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)考慮水利工程影響的洪水預(yù)報(bào)精度更高。

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

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