魏效鳳

（北京市十三陵水庫管理處，102200，北京）

一、水庫基本情況

1.工程概況

十三陵水庫位于北京市昌平區(qū)，坐落于北運(yùn)河水系溫榆河支流東沙河上，毗鄰明十三陵。水庫總庫容7 450 萬m3， 控制流域面積223 km2，主要發(fā)揮防洪、保障發(fā)電用水等作用。

十三陵水庫于1958 年1 月開工修建，同年6 月30 日竣工，毛澤東、劉少奇、朱德、周恩來等黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人曾親臨水庫施工現(xiàn)場，留下了勞動(dòng)汗水并為水庫親筆題詞。 水庫的建成解決了下游地區(qū)人民連年遭受洪災(zāi)的問題，為新中國水利建設(shè)事業(yè)寫下了濃墨重彩的一筆，具有重要的政治意義和歷史意義。 2001 年，以十三陵水庫為中心的十三陵水庫旅游區(qū)被批準(zhǔn)為國家水利風(fēng)景區(qū)。 2021 年，十三陵水庫紀(jì)念碑公園被命名為北京市愛國主義教育基地。

2.安全鑒定及除險(xiǎn)加固情況

2002 年1 月，北京清清水利工程咨詢公司完成了對十三陵水庫大壩安全、工程質(zhì)量及運(yùn)行管理等方面的綜合評價(jià)；同年3 月，北京市水務(wù)局（時(shí)稱水利局）組織專家對《大壩安全評價(jià)報(bào)告》進(jìn)行了鑒定，結(jié)論為：水庫大壩存在較嚴(yán)重的抗震穩(wěn)定及滲流穩(wěn)定問題， 已影響大壩正常安全運(yùn)行，屬三類壩；6 月，水利部大壩安全管理中心核查同意三類壩意見。

2003 年4 月水庫除險(xiǎn)加固工程實(shí)施， 主體建筑物工程包括大壩、溢洪道和輸水系統(tǒng)的除險(xiǎn)加固施工。 工程完成后解決了壩坡不穩(wěn)定、溢洪道碳化、輸水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)備老化等影響水庫安全運(yùn)行的問題。 按照《水庫大壩安全鑒定管理辦法》規(guī)定，水庫于2018 年開展了除險(xiǎn)加固后的第一次安全鑒定，鑒定結(jié)果顯示：大壩安全性態(tài)正常，上下游壩坡抗滑、抗震穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。

二、2021 年十三陵水庫高水位成因

2001—2020 年，水庫水位一直處于死水位上下，年平均最高運(yùn)行水位為86.65 m， 遠(yuǎn)低于93 m 水庫正常蓄水位。 2021 年，水庫除險(xiǎn)加固完成后第一次高水位運(yùn)行，在降水和補(bǔ)水作用下，水庫總蓄水量持續(xù)上升，至12月基本維持在2 470～2 500 萬m3，水庫水位在90.40 m 上下。 當(dāng)電廠放水發(fā)電時(shí)， 庫水位有約0.5～1.0 m 的變幅。 這是近20 年來水庫第一次超過90 m 水位運(yùn)行。 分析成因如下。

1.降水

2021 年，北京市汛期降水較往年偏多、偏強(qiáng)，全市平均降水量為627.4 mm，分別較常年同期和近十年同期偏多七成和六成，為近20 年最多。 汛期，水庫流域平均降水量683 mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過多年平均降水量556 mm； 共經(jīng)歷35 次降雨過程，其中暴雨4 次、大雨6 次、中雨7 次。最大降雨發(fā)生在7 月11 日，降水持續(xù)28 小時(shí)，流域平均降水量136.6 mm，最大點(diǎn)降雨量為果莊站的157.5 mm， 雖未產(chǎn)生洪水入庫，但上游土壤含水量已完全飽和。 7 月17 日， 水庫流域再次發(fā)生強(qiáng)降雨，流域平均降水量102 mm；18 日6 時(shí)，上游開始產(chǎn)流，經(jīng)觀測統(tǒng)計(jì)，進(jìn)入庫區(qū)的雨洪水近440 萬m3。

2.補(bǔ)水

2021 年1 月1 日8 時(shí)， 十三陵水庫總蓄水量（上池+下庫）1 332.6 萬m3，庫水位85.58 m。 為保障建黨百年電廠發(fā)電運(yùn)行任務(wù)所需的最低總蓄水量1 223 萬m3，考慮蒸發(fā)等損失，實(shí)施了從下游沙河應(yīng)急補(bǔ)水工程向十三陵水庫補(bǔ)水工作， 至7 月24 日停止補(bǔ)水；5 月20 日啟動(dòng)了白河堡水庫向十三陵水庫跨流域補(bǔ)水工作， 至11月5 日結(jié)束。

三、高水位下水庫運(yùn)行管理存在的風(fēng)險(xiǎn)

庫水位升高，疊加抽水蓄能電廠每天運(yùn)行帶來的短時(shí)間內(nèi)水位變化，對土石壩壩體穩(wěn)定性有直接影響。 水位升高后，多年未浸水的壩體部分得到了水體浸潤；電廠運(yùn)行使庫水位短時(shí)間內(nèi)迅速下降，而壩體內(nèi)水位因孔隙水來不及排出而下降滯后，高于庫水位，會(huì)產(chǎn)生滲流作用。 此外庫水位是影響土石壩沉降的一個(gè)因素，壩體沉降量與孔隙體積的變化及含水量有關(guān)， 庫水位變化將影響壩體沉降量。 庫水位升高，水壓力增大，兩岸在水體浸泡和水壓力作用下可能會(huì)出現(xiàn)庫岸崩塌、山體滑坡等情況。

四、高水位下的水庫運(yùn)行管理對策

1.加密工情監(jiān)測與分析

加大巡視檢查力度，加密監(jiān)測頻次，及時(shí)分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，對壩體穩(wěn)定性進(jìn)行研判。 同時(shí)積極與市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院、 水科學(xué)技術(shù)研究院聯(lián)系，建立溝通協(xié)作機(jī)制，為水庫高水位安全運(yùn)行提供技術(shù)支撐。 加強(qiáng)對重點(diǎn)部位和薄弱環(huán)節(jié)巡查監(jiān)測，工程設(shè)施巡查由每月1 次加密為每半月1次；滲流監(jiān)測保持每5 天1 次，遇特殊情況時(shí)加密至每周2 次；變形監(jiān)測由每季度1 次加密為每月1 次。 所有監(jiān)測觀測數(shù)據(jù)要仔細(xì)記錄，保證數(shù)據(jù)真實(shí)性和完整性。

2.加強(qiáng)常見險(xiǎn)情應(yīng)對

水庫長時(shí)間高水位運(yùn)行， 壩體承受的水壓力增大，水體滲透壓力增加，容易出現(xiàn)管涌、滲水、流土、裂縫等土石壩常見險(xiǎn)情。 要提高對常見險(xiǎn)情的認(rèn)識，熟悉險(xiǎn)情應(yīng)對措施流程，制定搶險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案，針對不同險(xiǎn)情開展處置演練；同時(shí)，提前做好搶險(xiǎn)物料的自儲和代儲工作，加強(qiáng)對專業(yè)技術(shù)人員的培訓(xùn)， 與專業(yè)搶險(xiǎn)隊(duì)伍建立聯(lián)系，并與屬地及應(yīng)急部門加強(qiáng)溝通，以做到沉著科學(xué)應(yīng)對可能的險(xiǎn)情。

3.強(qiáng)化“四預(yù)”，做好水旱災(zāi)害防御準(zhǔn)備工作

水庫在高水位下運(yùn)行給水旱災(zāi)害防御工作帶來了一定壓力。 要提前做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，嚴(yán)格落實(shí)“三個(gè)責(zé)任人”，堅(jiān)持制度化、規(guī)范化；抓好預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案“四預(yù)”措施，對會(huì)商、決策、調(diào)度、搶險(xiǎn)等流程進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)完善；做好閘門啟閉機(jī)等維修養(yǎng)護(hù)工作，確保正常運(yùn)行，為水庫安全度汛創(chuàng)造條件。

一是預(yù)報(bào)。 模型參數(shù)的合理性對洪水預(yù)報(bào)精度有直接影響。 水庫洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)建設(shè)完成時(shí)，由于缺少入庫洪水資料， 系統(tǒng)模型參數(shù)主要依據(jù)1998 年洪水情況設(shè)定。從流域特點(diǎn)及影響產(chǎn)匯流各項(xiàng)因素變化情況，查閱近5 年特別是2021 年的洪水預(yù)報(bào)成果及實(shí)際來洪量，總結(jié)分析，率定參數(shù)，不斷完善模型。2022 年汛期，將結(jié)合雨水情和監(jiān)測信息，加強(qiáng)滾動(dòng)式預(yù)報(bào)， 嘗試對洪水預(yù)報(bào)進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，進(jìn)一步提高洪水預(yù)報(bào)精度。

二是預(yù)警。 總結(jié)2021 年汛期水庫發(fā)布預(yù)警信息響應(yīng)情況，修訂水旱災(zāi)害防御預(yù)警響應(yīng)制度，進(jìn)一步明確發(fā)布程序、響應(yīng)內(nèi)容和要求，特別是當(dāng)屬地出現(xiàn)強(qiáng)降雨天氣時(shí)的預(yù)警發(fā)布工作。

三是預(yù)演。 除開展土石壩常見險(xiǎn)情處置演練外， 還要組織開展洪水調(diào)度、 防洪搶險(xiǎn)等工作流程綜合推演， 確保每名技術(shù)人員充分熟悉每步工作流程和要求，清楚預(yù)案全部內(nèi)容，清楚標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)洪水和超標(biāo)準(zhǔn)洪水調(diào)度方案， 清楚泄洪時(shí)的淹沒范圍，對通知屬地相關(guān)部門等工作安排落實(shí)到人，全面提升技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平和應(yīng)對能力，確?？茖W(xué)合理、有序應(yīng)對。

四是預(yù)案。 高水位運(yùn)行下的水庫管理工作中，科學(xué)合理的防洪調(diào)度預(yù)案尤為重要。 修訂防洪預(yù)案特別是細(xì)化與電廠的聯(lián)合調(diào)度預(yù)案，提高可操作性。 按2022 年汛期水庫流域平均降水量400 mm 預(yù)測， 考慮當(dāng)前總蓄水量、未來日均損失，水庫水位可達(dá)到汛限水位93 m。十三陵抽水蓄能電廠上池有445 萬m3庫容，電廠4 臺機(jī)組具備抽水放水速度快的特點(diǎn)，對其充分利用， 與水庫進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度，可短時(shí)間內(nèi)快速降低或提高庫水位，從而提升水庫調(diào)蓄洪水能力。

4.加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測

庫水位升高后，原本庫尾裸露的灘地、周邊已騰退的經(jīng)營戶所在地等都已被淹沒，土壤中的污染物或營養(yǎng)物質(zhì)溶入水中，可能會(huì)引起水庫水質(zhì)惡化。 在原有5 處水質(zhì)取樣點(diǎn)基礎(chǔ)上增設(shè)取樣點(diǎn)，采取定期監(jiān)測、特殊時(shí)期加密監(jiān)測方式， 密切關(guān)注水質(zhì)變化。 另可采取投放魚苗等措施凈化水體，保持水庫現(xiàn)有水質(zhì)。

5.推進(jìn)智慧水務(wù)監(jiān)測設(shè)施使用

當(dāng)前，十三陵水庫自動(dòng)化管理系統(tǒng)有溢洪道弧型鋼閘門監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、雨水情遙測系統(tǒng)、大壩滲流監(jiān)測系統(tǒng)和洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)，在日常管理中發(fā)揮了業(yè)務(wù)系統(tǒng)的作用，但是存在系統(tǒng)分散、沒有統(tǒng)一平臺的問題。 此外，當(dāng)前水庫滲流、變形等工情監(jiān)測仍以人工觀測為主，滲流自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)僅用于與人工觀測值的比對分析。 為進(jìn)一步提升工程運(yùn)行管理智能化、工情監(jiān)測和水質(zhì)監(jiān)測自動(dòng)化水平，引進(jìn)全面系統(tǒng)的工情監(jiān)測分析和大壩安全預(yù)警系統(tǒng)，布設(shè)自動(dòng)化水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)，升級改造原有監(jiān)測設(shè)備和會(huì)商系統(tǒng)，結(jié)合智慧水務(wù)建設(shè)整體要求，完成水利工程設(shè)施信息碼設(shè)置、水庫歷史數(shù)據(jù)電子化、工程巡查維護(hù)管理系統(tǒng)推廣使用等工作，并整合規(guī)范現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源，搭建水庫綜合業(yè)務(wù)管理平臺，實(shí)現(xiàn)OA 辦公。 ■