十三陵水库流域模拟“7·21”暴雨洪水及应对分析

宋 磊，秦丽娜

（1.北京市十三陵水库管理处，102200，北京；2.北京市郊区水务事务中心，100073，北京）

2012年7月21日10时至22日3时，北京市房山区发生了百年不遇的特大暴雨，最大点雨量站河北镇在不到24小时内降雨量达541 mm，为500年一遇，给房山区带来重大的经济损失和人员伤亡。考虑到北京市昌平区十三陵水库上游流域地形类似房山区河北镇、十渡等区域，将此降雨过程移植至十三陵水库流域，采用模型模拟，分析可能出现的洪水情况及应对措施。

十三陵水库建于北京市昌平区东沙河上，控制流域面积223km2，占东沙河流域面积的84%。上游有德胜口沟、碓石口沟、上下口沟和老君堂沟四条天然河道，多年平均年降水量556 mm，年蒸发量 1 230 mm，年径流量2 900万m3。拦河大坝位于蟒山和汉包山之间，为黏土斜墙坝，坝长627 m，最大坝高29 m，坝顶宽7.5 m，坝顶高程103 m，防浪墙高程104 m。水库功能为防洪和保障抽水蓄能电站发电。水库防洪标准为100年一遇设计，2 000年一遇洪水校核。设计洪水位98.04 m，校核洪水位101.89 m，死水位85 m，汛限水位93 m，总库容7 310万m3，其中调洪库容4 300 m3，死库容778 m3。溢洪道建在大坝右岸，闸室宽14 m，闸底高程89.5 m，安装14 m×8.15 m的弧形钢闸门，2台225 kN卷扬机启闭，最大泄洪能力为1 151 m3/s。水库现建有1个水文站和4个雨量遥测站。水库下游即为昌平城区，并有京通铁路、六环路、京密引水渠等重要交通和水利工程设施，属于承担重要防洪任务的水库。水库以下东沙河长14km，河道规划防洪标准为50年一遇，规划流量290～358 m3/s，相应十三陵水库50年一遇洪水应控泄280 m3/s。同时考虑昌平城区的排水安全，发生一般洪水时水库通过控泄不淹没下游雨水管，相应控制流量100 m3/s。近十几年因为上游无来水，依靠调水补水，水库水位一直维持在85～87.5 m。

一、暴雨洪水模拟

1.暴雨过程选择

为模拟极端情况，选取房山区河北镇、漫水河、张坊、十渡、崇青5个雨量比较大的站点雨量，分别模拟十三陵水库德胜口、碓臼峪、老君堂、水库站、上下口5个站的雨量（见表1）。

其中河北镇和漫水河站采用实测雨量过程，其余3站采用人工分配雨量。降雨主要集中在两个时段，一是12：00至15：00共3个小时，河北镇降雨127.4 mm，漫水河降雨98mm；二是 16：00至 22：00共 6 个小时，河北镇降雨369 mm，漫水河降雨279 m，雨量和雨强均达到极端天气情况。

2.洪水模拟

洪水采用十三陵水库洪水预报调度系统模拟，其内核为分布式水文模型的流域动态模拟模型。模拟时假定前期影响雨量为零，库水位为87.5 m，经计算，洪水过程如图1。可见，洪峰流量 1 757.5 m3/s，洪量2 539.57 万 m3，峰现时间为19：24。洪水形成陡涨陡落态势，14：30 开始入库，17：30 流量陡增，2小时内达到峰值，后经2小时快速回落，至24：00流量降至200 m3/s左右。流域平均降雨380 mm，相当于超100年一遇设计，洪峰1 757 m3/s，相当于超50年一遇设计洪水。若不泄洪,库水位将达95 m高程，超汛限水位运行。

表1 各站雨量表

图1 模拟洪水过程线

二、暴雨、洪水应对分析

1.人员响应

按照防汛预警发布标准，10：00前应发蓝色预警，12：00发黄色预警，14：00 发橙色预警，15：00 发红色预警。由于当日是周六，除了值班人员，大多数人不在单位，按照水库管理处防汛预警制度，橙色预警后要求全员到岗，2012年7月21日，主要骨干在黄色预警后就开始向单位集合，最长用时3小时，于15：00左右到岗，所以只要预警及时，预警响应及时，除了个别路途较远的或受交通等其他因素影响的人员，主要力量基本能到位。

2.通信系统保障

考虑强降雨情况下通信可能中断，预警发布后应立即开启所有电台；黄色预警后开启异地会商系统，安排专人监视网络保障正常使用；红色预警后检查卫星电话，确保随时能用。

3.雨情监测

专人负责监视雨情遥测系统，一旦发现问题及时与遥测点住户联系，人工比对数据，同时安排专业人员去现场维修维护。小时雨量达到20 mm后，水文站开始向水文总站发报，并向处防办报雨情，以后每增加10 mm报一次。降雨达到50 mm后处防办向市防办报告雨情，每增加10 mm报一次。降雨50 mm后做洪水预报，以后每增加50 mm做一次洪水预报，并根据要求随时做洪水预报。

4.水情监测

蓝色预警后应对上游流域巡查，黄色预警后在德胜口沟燕子口及七孔桥安排专人值守，一旦形成产汇流随时报告。七孔桥处水汇流入库后，用超声波流速仪每半小时测流一次，流量显著增大时加大测流频次。水库水位上涨时注意启用高水位自记水位计，保管好低水位时的自记水位计和成果。库水位每上升0.5 m报处防办一次，达汛限水位93 m后及时向水文总站发报。

5.工情监测

预警发布后加强大坝、溢洪道、输水洞、排水沟、滤水坝址等部位的巡视检查，库水位每上升2 m巡查一次，同时监测测压管水位，发现问题及时报告处理。当水位达到89.5 m即溢洪道底坎高程时，加强对溢洪道和闸门的检查，同时注意及时打捞闸门附近的大型漂浮物。

十三陵水库风光

6.会商调度

按照模拟结果，水位达到92 m时大约在20：30组织会商，建议闸门开启1 m，控泄100 m3/s，库水位最高将接近94 m。由于水位持续上涨，应通知上游经营户做好避险工作，及时转移游客，溢洪道下游设置警戒线及时封路，并派专人看守，同时通知下游做好泄洪准备。21：35左右下达调度令，提闸放水，考虑强降雨情况下市电可能中断，备用90 kW发电机15分钟内可发电提闸，但要注意将市电断开。

7.雨后应对

一是要将降雨过程、洪水过程、库水位变化过程、测压管水位变化等情况进行整理，并对本次降雨洪水及应对情况进行全面总结。二是雨后第一周变形观测每3天一次，以后每周一次；测压管观测每天一次，库水位回落至87.5 m后恢复正常观测。

三、结 语

通过对“7·21”暴雨洪水的模拟和桌面推演，进一步理清了应对细节，明确了关键节点和响应要求，完善了防汛预案。同时也说明在现状水位情况下，发生24小时流域平均380 mm降雨，按照各项防汛工作要求和预案、标准执行，可以确保水库工程安全和下游防洪安全，将损失降至最低。

[1]土石坝安全监测技术规范（SL 551—2012）[S].2012.