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潮白新河黄白桥闸汛期控制水位分析确定.pdf
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1、2023年7月收稿日期:20220805作者简介:于福民(1965),男,高级工程师,主要从事水文情报预报工作。DOI:10.3969/j.issn.1004-7328.2023.07.019潮白新河黄白桥闸汛期控制水位分析确定于福民,张强(天津水文水资源管理中心,天津300074)摘要:潮白新河黄白桥闸承担河道行洪和蓄水灌溉任务,汛期河道蓄水与行洪矛盾十分突出。主汛期到来前如何控制闸上蓄水水位,保障沿岸农业灌溉蓄水,同时保证上游洪水安全下泄成为洪水预报调度难题。为此,利用典型历史洪水资料分析该闸的现状过水能力,建立上下游水位(或流量)经验相关预测方案,采用试算法分析确定汛前该闸的控制水位,给
2、天津市防汛部门科学调度提供参考依据。关键词:黄白桥闸;拦蓄水库;汛期控制水位;预报调度中图分类号:TV122+.5;TV66文献标识码:A文章编号:1004-7328(2023)07-0074-031概况潮白新河黄白桥闸坐落在天津市宝坻区境内,是潮白新河中段的河道节制闸,设计流量2 100 m3/s,承泄上游潮白河、青龙湾减河、引泃入潮的来水以及沿岸涝水。作为平原区河道拦蓄水库,它还担负着拦蓄洪水保证宝坻灌区农业供水的任务。潮白新河吴村闸以下河道经 1972 年调直、扩宽,至河口宁车沽防潮闸与永定新河汇合,河道主要功能为宣泄潮白河洪水入海。潮白新河左岸纳引泃入潮分泄泃河洪水,右岸又纳青龙湾减河
3、分泄北运河至黄白桥闸上洪水。潮白新河左岸建白毛庄分洪闸,超标洪水向黄庄洼分洪。引泃入潮来水量由泃河三河水文站控制,青龙湾减河由土门楼泄洪闸节制,右岸建有狼窝分洪闸,达到分洪水位8.10 m(大沽高程,下同)时向大黄铺洼分洪1,2。2黄白桥闸汛期控制水位潮白新河黄白桥闸汛期以河道行洪为主,非汛期以控泄拦蓄为主,以满足农业蓄水、环境用水的需要,其上游来水量年季变化较大。汛前期,黄白桥闸闸上水位如果过高,一旦上游地区突发暴雨,那么会造成较大洪水过程入境,该闸闸上河段蓄水较多或提闸宣泄不及时极可能造成天津市河段堤防出现险情,对洪水安全下泄十分不利。但是,汛前大幅度降低河道水位,削减河段蓄水量又会造成水
4、资源无法充分利用,由于该河段在防汛和蓄水功能上的重叠,致使汛前期河道泄洪和拦蓄二者矛盾十分突出。为此,本文充分利用历史洪水资料分析黄白桥闸现状泄洪能力,建立上下游洪峰流量经验相关关系,采用试算法综合分析确定汛期黄白桥闸的蓄水控制水位,为天津市防汛部门科学有效调度提供技术支撑。2.1潮白新河历史洪水20世纪70年代潮白新河、青龙湾减河治理后出现的中小洪水近10场,较大洪水过程主要有1984、1994、2012年等3。1984年 8月 812日,海河流域北三河局部地区降暴雨,8月11日2时北运河土门楼枢纽流量达到850 m3/s,其中向青龙湾减河分泄710 m3/s,11日6时44分狼窝分洪闸上水
5、位达到8.92 m,狼窝分洪闸2孔开启0.5 m,向大黄铺洼分泄洪水498 m3/s。造成狼窝分洪闸上高水位的原因是青龙湾减河下段淤积及青龙湾减河沿途排沥,潮白新河黄白桥闸提闸不及时导致下段行洪不畅等。1994年 7月 13日北三河中部平原地区降强降雨,潮白河、青龙湾减河、引泃入潮组合流量达到2 500 m3/s左右,青龙湾减河土门楼闸出现1 060 m3/s洪峰流量,狼窝分洪闸上最高水位达到8.52 m,狼窝分洪闸以下河道强迫行洪,黄白桥闸上最高水位达到 6.28 m,洪峰流量 1 700 m3/s,河道洪峰衰减系数0.7左右4,5。洪水到来前,潮白新河、青龙湾减河河道干枯(只有少量底水),
6、为洪水安全下泄提供了基本保障,但是由于下游河口受到潮汐影响,行洪期间洪水在河道滞留时间较长,黄白桥闸高水位过程近7 d,如果上游后续再有洪水过程,防洪形势将更加严峻。2012年7月21日北运河局部降暴水,潮白新河海河水利742023.No.7出现了1994年之后的较大洪水过程5。潮白新河、青龙湾减河等上游组合洪峰流量1 880 m3/s,黄白桥闸洪峰流量 1 170 m3/s,由于本次洪水过程峰高量小,加之黄白桥闸来水前低水位运行,并及时提开闸门迎洪,潮白新河黄白桥闸洪水历时近5 d,河道洪峰衰减系数0.6左右。本次过程以青龙湾减河来水为主,潮白新河(含引泃入潮)来水相对比较平稳,青龙湾减河土
7、门楼闸洪峰1 080 m3/s,导致青龙湾减河高水位行洪,狼窝分洪闸上最高水位达到8.16 m,土门楼闸至狼窝分洪闸洪峰水位传播时间约为10 h,土门楼闸至黄白桥闸洪峰传播时间约为22 h,与历史洪水的传播时间比较吻合。狼窝分洪闸上水位在涨水期间,下游黄白桥闸的同时水位比较低,狼窝分洪闸上至黄白桥闸河段的附加比降为正,且大于退水期间的附加比降,表明本次洪水过程中狼窝分洪闸上的高水位主要是由上游来水量级较大和下段河道淤积阻水造成的,与下游黄白桥闸的水位顶托关系不大。青龙湾减河现状行洪能力是狼窝分洪闸以上段大于狼窝分洪闸以下段,潮白新河黄白桥闸泄洪比较顺畅,狼窝分洪闸以下河道的过水能力偏低,是导致
8、狼窝分洪闸上出现最高水位8.16 m的重要原因之一。历史上,1984、1994、2012年的3次洪水过程共同点是行洪前河道都是低水位,1984年洪水上游来水量级小于1994和2012年,但是由于青龙湾减河下段河道淤积和黄白桥闸提闸泄水时间相对滞后,造成狼窝分洪闸上出现8.92 m的洪水位,启用了大黄铺洼分洪。2012年洪水与1994年洪水比较,反映出过境洪水过程坦化加剧,黄白桥闸的过水能力有所减少。2.2黄白桥闸洪水预报上游潮白新河来水加上左岸引泃入潮来水,几乎与潮白新河平行的青龙湾减河来水在黄白桥闸右岸汇入,通过黄白桥闸流向下游。为了解决该河段汛期行洪期洪水预报调度问题,天津水文根据历史洪水
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