海河流域北三河系防洪調度探析

余海艷，富可榮，王建剛，郭勝男

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

1 前言

北三河系地處京、津、唐三角地區，是海河流域重要的防洪河系和暴雨洪水多發地區，其防洪調度直接影響北京市、天津市和河北省廣大地區人民生命財產的安全。由于近年來河系防洪工程體系、社會經濟狀況以及治水理念等的變化，防洪調度要求不斷提高，其防洪調度策略值得進一步探討。

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，由北運河、潮白河、薊運河組成，分別由運潮減河、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。區內人口密集，經濟發達，交通方便，歷史上是水旱災害頻繁發生的地區。

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，白河堡、十三陵、北臺上等20座中型水庫，北關、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個蓄滯洪區，共同形成了統一的防洪體系。

3 北三河系防洪體系現狀評價

北三河系經過歷次規劃和治理，已初步形成“上蓄、中疏、下排、適當地滯”的防洪體系。上游修建的大中型水庫，基本控制了山區洪水，6座大型水庫已達到部頒標準；平原疏挖、整治了河道及洼淀，各骨干河道已分流入海，過去上大下小、潮白河無固定入海尾閭的局面已根本改變。北運河、潮白河以及薊運河部分河段已按原設計20年一遇標準治理，使得北三河抗御洪澇災害能力得以明顯提高。這些防洪工程在過去北三河的防洪、除澇等方面發揮了重要作用，為當地社會經濟發展奠定了堅實基礎。

但是，現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題。北運河過流能力由原設計1 346 m3/s降至1 000 m3/s，行洪能力降低26%；潮白河過流能力由原設計3 220 m3/s降至2 100 m3/s，行洪能力降低35%；薊運河閻莊以下過流能力由原設計1 188 m3/s降至300 m3/s，行洪能力降低75%。蓄滯洪區圍堤斷面標準偏低，洼內避洪、撤退、救生、通訊、預警系統與實際需要相差甚遠，蓄滯洪能力亦不斷下降。北運河、潮白河規劃設計防洪標準50年一遇，現狀防洪標準僅為10～20年一遇。薊運河規劃設計防洪標準20年一遇，現狀防洪標準江洼口以上不足20年一遇、江洼口以下不足5年一遇。

4 北三河系防洪調度重點

北三河系防洪調度應充分發揮水庫的攔洪蓄洪、削峰錯峰作用和骨干河道的泄洪能力，合理運用蓄滯洪區，并重點關注以下節點：

4.1 潮白河

密云水庫橫跨潮、白兩河，是一座以防洪、供水為主的多年調節大型水利樞紐工程，控制流域面積15 788 km2，占潮白河總流域面積的88%。密云水庫的防洪庫容較大，影響洪水調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，汛期懷柔水庫應與密云水庫聯合調度，在確保大壩安全的前提下，充分發揮水庫的攔洪錯峰作用。

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

4.2 北運河

北關樞紐由北關攔河閘和北關分洪閘組成，是北運河安全度汛的關鍵，關系到北京、河北、天津三省市的防洪安全。當溫榆河發生20年一遇以上洪水時，為減輕北運河下游的防洪壓力，北關攔河閘控制下泄流量，將一部分洪水通過北關分洪閘分洪，通過運潮減河流入潮白河，確保北京市通州城區防洪安全。

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

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

4.3 薊運河

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

九王莊節制閘是泃、州兩河匯合后入薊運河的一座控制性工程，控制九王莊以下薊運河干流河道行洪流量，保證薊運河河道的行洪規模和行洪安全。當九王莊閘上流量大于400 m3/s或水位達到9.0m（大沽高程）且繼續上漲時，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，開啟南周莊分洪閘向青甸洼分洪。

5 北三河系防洪調度難點

5.1 河系重要防洪工程發生變化

北關樞紐于2009年按50年一遇防洪標準改造完畢，新的北關攔河閘設計流量1 766 m3/s、校核流量2 030 m3/s，分洪閘設計流量900 m3/s、校核流量1 200 m3/s。并且，北關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，北關攔河閘和分洪閘閘上水位與流量關系也發生了變化。此外，上游山區大型、中型水庫已經基本完成除險加固，楊洼閘、吳村閘、寧車沽防潮閘、薊運河防潮閘、引泃入潮倒虹吸等水閘工程已經完成改建。如何解決防洪工程變化帶來的新問題，是北三河防洪調度的難點之首。

5.2 省際防洪矛盾時有發生

北三河河道縱橫，河網較密，水系相互連通，歷史上省際防洪矛盾時有發生。薊運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個村莊，常年受水淹，號稱 “水六村”。1996年，河北省對小河口裁彎取直。“96·8”洪水時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”相繼進水。近幾年，河北省已將“水六村”逐步遷出，但下段灘區內仍有村莊；天津市雖已將小河口以下灘地村莊整體遷出，但灘地內仍有耕地需保護，該段河道防洪矛盾并未完全消除。因此，在薊運河洪水調度中如何協調處理好兩岸的矛盾，仍是一個很突出的難題。

5.3 橡膠壩易形成人造洪峰

據統計，目前北運河上建有陸灣、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。橡膠壩平時可攔蓄河水，有利于周圍農業生產和生態環境。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，上下游信息溝通不暢，還會給下游造成較大損失。協調各橡膠壩汛期調度與運用成為北三河防洪調度的又一難點。

5.4 河道上大下小泄流不暢

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

6 北三河系防洪調度策略探討

6.1 充分發揮水庫的調蓄作用

北三河系大型水庫中對下游防洪影響較大的有密云、于橋水庫。目前，兩水庫均已完成除險加固，密云水庫防洪標準為10 000年一遇校核，于橋水庫防洪標準為最大可能洪水校核，防洪庫容均較大，具備攔洪削峰能力。當下游發生較大洪水時，密云水庫可為下游實施錯峰調度，于橋水庫可為下游錯峰閉閘長達7 d。通過水庫攔洪蓄洪、削峰錯峰，可以減輕下游河道壓力，減少蓄滯洪區分洪幾率，保證人民生命安全。對于密云水庫來說，還可騰出潮白河行洪空間，承泄北運河、薊運河兩河洪水。

6.2 充分發揮骨干河道泄洪能力

從北三河系防洪工程實際情況看，潮白河過流能力遠大于北運河和薊運河過流能力，無論是河系防洪規劃還是洪水調度，都是以潮白河為骨干行洪河道。因此，在洪水調度中，應充分發揮潮白河的骨干作用，當北運河、泃河河道達到現狀最大安全泄流能力時，盡量運用運潮減河、青龍灣減河和引泃入潮分泄北運河、泃河洪水，充分發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際情況

隨著防洪規劃的逐步實施，河系內防洪工程也將不斷變化。洪水調度中，結合防洪工程變化情況，綜合分析進行調度。北關樞紐作為北運河的控制性工程，改建后應結合閘下北運河和運潮減河、潮白河河道的現狀行洪能力，在保證北關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，進行調度運用。發生5年一遇洪水時，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，分洪閘最大下泄500 m3/s；20年一遇洪水時，原則上分洪閘控制下泄600 m3/s，最大下泄不超過900 m3/s；50年一遇洪水時，原則上分洪閘控制下泄900 m3/s，視情況適當加大下泄流量；超過50年一遇洪水時，分洪閘、攔洪閘敞閘泄洪。

6.4 妥善處理防洪矛盾

薊運河小河口裁彎取直工程已成事實，在加強下游安全的前提下，盡量保證河道正常下泄，減小減緩下泄流量；河北省、天津市嚴格執行《關于薊運河小河口至江洼口段護麥埝度汛扒口問題的協商紀要》，當薊運河小河口水位達到6.0 m且繼續上漲時，兩側小埝要同時各開18個口門，保證行洪順暢。同時，各有關省市要加強溝通聯系，建立信息通報和共享機制，完善防洪預案，顧全大局，團結治水，共同防御河系洪水。

6.5 橡膠壩及時塌壩泄流

北三河上修建的橡膠壩較多，若上游多道橡膠壩連續塌壩放水，形成的人造洪峰相當于一個中型水庫垮壩，將嚴重危及下游安全。根據北三河洪水調度原則，河道蓄水應服從防洪調度。因此，洪水調度中應隨時掌握各河段河道蓄水量及總蓄水量，若預報來水較大時，應及時塌壩預泄，并由下游向上游依次實施，及時通報有關省市，避免形成人造洪峰。

6.6 開展中小洪水調度研究

在實際調度中，遇中小洪水時，在保證防洪安全的前提下，應根據雨水情合理利用洪水資源，適時攔蓄洪水。就北運河而言，應重點分析中小洪水時北關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，又能最大限度地調配和利用雨洪資源，緩解該地區的干旱缺水局面。

6.7 加快防洪工程實施

為保證防洪安全，建議有關省（市）加強薄弱堤段的堤防巡查、防守和搶護，做好蓄滯洪區預警及群眾安全轉移工作。同時，抓緊實施防洪規劃，使堤防標準達到設計要求，經河道排泄、洼淀滯蓄后，能解除設計標準以內的洪澇水威脅；抓緊行洪區內村莊的搬遷和蓄滯洪區內安全建設設施的落實，使居民生命財產的安全得到保障，盡量減少洪澇災害損失。

[1]水利部海河水利委員會，中水北方勘測設計研究有限責任公司.北三河洪水調度方案研究報告[R].天津：水利部海河水利委員會，2011.

[2]中水北方勘測設計研究有限責任公司.北三河系防洪規劃[R].天津：中水北方勘測設計研究有限責任公司，2008.