海河干流“7.20”暴雨行洪排沥分析

海河干流“7.20”暴雨行洪排沥分析

乔荣1郭俊辰2

1.天津市水文水资源勘测管理中心天津300061;2.海河水利委员会海河下游管理局海河防潮闸管理处天津300452

摘要：2016年7月19日-20日天津市普降暴雨到大暴雨，局部降特大暴雨，暴雨中心位于中心城区，其中最大降雨点挂甲寺站359.1mm。海河干流承担中心城区、沿岸建成区的排涝和中小洪水调度。受天文大潮与风暴潮增水叠加，海河干流入海排沥不畅，全线出现持续高水位。至7月28日，海河干流行洪排沥过程基本结束，总入海量1.6亿m3，最大一小时汇入海河干流的排沥流量为764m3/s。通过实测和资料调查，对海河干流“7.20”暴雨和行洪排沥特性进行分析，为进一步认识海河干流行洪排沥特性和提高防洪减灾能力提供参考。

关键词：海河干流暴雨排沥流量水位

1.海河干流概况

海河干流位于天津市境内，起于子牙河与北运河汇流处，向东流至大沽口入渤海，全长73.45km，河道宽100～350m，纵坡1/18800。海河干流的行洪排沥受河闸和泵站控制，耳闸是新开河—金钟河的首闸，位于海河干流左岸约3km处，二道闸位于海河干流约34km处，海河闸位于海河干流入海口处，金钟河泵站位于永定新河与金钟河交汇处，海河口泵站位于滨海新区渔航道与海河交汇处。其中，金钟河泵站和海河口泵站分别建于2015年和2016年，解决了海潮顶托造成的排沥不畅问题。海河干流防洪标准为50年一遇，可满足中小洪水行洪和中心城区20年一遇、沿岸其他区域5年一遇排沥。目前，子北汇流口至耳闸段设计流量lOOOm3/s，耳闸至海河闸设计流量800m3/s,耳闸相机由新开河—金钟河分泄200m3/s入永定新河。

2.海河干流沿线地区排水概况

海河干流排涝区面积总计约1060km2，海河干流沿河排水口门约310座。中心城区（外环线以内）面积为335km2，雨水排放划分为九个系统，永定新河系统、新开河系统、北塘排水河系统排水可汇入永定新河，陈台子系统排水可经大沽排水河入渤海，海河干流系统、北运河系统、子牙河系统、南运河系统、外环河系统汇入海河干流。海河干流同时承担着环城四区（北辰区、东丽区、津南区、西青区）部分地区、滨海新区核心区、武清区个别地区的总计约880km2的排沥，其中有约160km2与中心城区重叠。

3.“720”降雨情况

2016年7月20日天津市及海河流域北部地区发生年内最强降雨过程。7月19日～20日（即7月19日8:00至7月21日8:00）,天津市平均雨量达到171.0mm，其中18小时累计降雨量已经超过了2012年7月25日～26日48小时141.5mm的累计降雨量。暴雨中心在中心城区，平均雨量达到233.4mm，为1951年以来历史同期最大雨量。最大降雨点河西区挂甲寺359.1mm(7月20日)，12h雨量重现期达到500年一遇标准，该点最大小时雨强77.7mm（20日14时至15时）。

19日21时天津中南部地区开始降水，随后降水范围逐渐向北覆盖天津市全境，但强降水中心始终停留在中部地区，且中部地区的降水强度有大幅度增加，北部地区的降水强度明显小于中南部地区，增幅也不大。天津市全境的降水强度在20日4时开始加大，20日6时至16时全市降水强度超过10mm/h左右，其中7时至8时最大降水强度达到13.6mm/h，晚间全市降水强度明显减弱，至21日20时降水过程基本结束，历时50小时左右。中心城区在21日3时～15时平均降雨强度达17.3mm/h，其中有7个小时降雨强度超过或接近20mm/h，14时～15时降雨强度达31.9mm/h。

4.“720”海河干流排沥过程

图2海河闸（含海河口泵站）水位流量过程

受“7.20”降水影响，海河干流水位增高，全线出现持续高水位。其中二道闸上21日7:00最高水位达到5.17m（大沽冻结）。受河口天文大潮与风暴潮增水影响，海河闸自7月19日至26日赶潮提闸10次，总计31h，共排水0.54亿m3。海河口泵站20日11:30陆续开启机组，至18:00机组全开，排水能力约200m3/s，26日19:00关闭，共排水1.07亿m3。海河闸与海河口泵站累计排水量达1.61亿m3。另外，金钟河泵站19日23:00全力开启，排水能力57m3/s左右，至25日19:00关闭，共排水0.29亿m3。

二道闸、海河闸排沥过程见图1和图2。

5.“720”海河干流排沥分析

5.1海河干流水量分析

“720”海河干流排沥过程中，二道闸过水6379.8万m3，二道闸～海河闸段汇入9733.3万m3，海河干流总入海量16083.5万m3。其中，经海河闸入海5409.5万m3，占海河干流总入海量34%；经海河口泵站入海10674.0万m3，占海河干流总入海量66%。二道闸过水量占海河入海量的40%，海河下段汇入量占海河入海量的60%。由此见得，海河口泵站及金钟河泵站的建成，解决了海潮顶托造成的排沥不畅问题，提升了海河干流行洪排沥能力。

5.2反推沿线地区排入海河干流各时段流量

沿线地区向海河干流排沥流量的计算如下：

Q排入海河=Q上段增蓄+Q西河闸出流-Q屈家店入流+Q耳闸出流+Q下段增蓄+Q海河闸入海＋Q泵站入海–Q海水倒灌

Q排入海河为沿线地区向海河干流排沥流量，Q上段增蓄为二道闸以上河段增蓄流量，Q西河闸出流为子牙河西河闸倒流流量，Q屈家店入流为经屈家店北运河闸进入海河干流的流量，Q耳闸出流为经耳闸进入金钟河的流量，Q下段增蓄为二道闸以下河段增蓄流量，Q海河闸入海为经海河闸入海流量，Q泵站入海为经海河口泵站入海流量，Q海水倒灌为海河闸海水倒灌流量。Q上段增蓄和Q下段增蓄由时段增蓄水量换算得来，其他流量采用水文站报送数据。

沿线地区向海河干流排沥从7月20日5:00开始，至7月26日23:00基本结束，期间共排入1.48亿m3，平均排入流量253m3/s，最大1h、2h、3h、6h、12h、24h、48h、72h平均小时排沥量分别为764m3/s、675m3/s、626m3/s、559m3/s、525m3/s、452m3/s、377m3/s、328m3/s，7月20日6:00-7月21日6:00为排沥高峰期，暨强降雨发生过程中的10h和强降雨基本结束之后14h，1h-24h最大排入量均出现在此时段，其中1h最大排入量出现在7月20日16:00-17:00。

6.建议

（1）由于城市热岛效应，天津市中心城区可能会成为强降雨中心，城市防洪压力有所增加，城市水文预报水平有待提高。

（2）金钟河泵站、海河口泵站在“720”行洪排沥中发挥突出作用。其他河道入海口、行洪排沥关键节点也可修建排水泵站，增加行洪排沥能力。

（3）随着海河口泵站和金钟河泵站的投入使用，海河干流行洪排沥条件有所改善，强降雨过程中海河下游地区或可不限排，但应密切关注行洪排沥情况，并积累相关资料，进一步认识海河干流行洪排沥特性。

参考文献：

[1]天津市防汛抗旱指挥部办公室.天津市防汛手册[M].天津：天津市防汛抗旱指挥部办公室,2012

[2]天津市防汛抗旱指挥部办公室.天津市行洪河道汇编[M].天津：天津市防汛抗旱指挥部办公室,2011