北运河杨洼水文站水文数据分析

杨海龙

【摘 要】对北运河杨洼水文站2017年水位、流量、出境水量、降雨量等水文数据进行数据分析，运用excel数据拟合曲线分析，得出历年水位流量变化曲线。对杨洼站典型暴雨进行数据分析，为上游调度提供数据支撑，确保下游防洪安全。

【关键词】杨洼水文站；水位流量；典型暴雨

北运河是流经北京市东郊和天津市的一条河流，为海河的支流。干流通州至天津也即京杭大运河的北段。古称白河、沾水和潞河。其上游为温榆河，源于军都山南麓，自西北而东南，至通州与通惠河相汇合后始称北运河。发源于北京市昌平区及海淀区一带。向南流入通州区，在通州区北关上游称做温榆河。然后流经河北省香河县、天津市武清区、在天津市大红桥汇入海河。北京市界内全长89.4公里，流域面积4293km2，承担着北京城区90%的排水任务，是北京市主要的排水河道。随着通州成为北京城市副中心，北运河防洪安全变得更为突出和重要。杨洼闸作为北运河在北京市境内最后一座控制性水工建筑物，杨洼水文站目前作为北运河管理处唯一的水文站，其提供的水文数据为京津冀三省市的防洪安全、北运河流域的防汛调度、水资源的合理利用提供了可靠的数据支撑。

一、概况

杨洼拦河闸是北运河在北京市境内最后一座控制性拦河建筑物，杨洼水文站坐落于此，杨洼水文站成立于1989年7月，站址位于北京市通州区西集镇杨家洼村村南，距北关分洪枢纽约48公里，距榆林庄闸约16公里，区域地理坐标北纬39°36′～40°02′，东经116°32′～116°56′。测验项目有水位、流量、降水量、水文调查、目测冰情。在京津冀三省市防汛抗旱工作中发挥着重要作用，主要为防洪排涝、水文、水资源开发利用等收集基础资料。

该站测验河段长1200m、矩形断面，河床地层以各类砂土层和黏性土层为主，分布（15m）由浅至深依次为淤泥质砂2.7m、含细粒土砂3.3m、级配不良砂4.8m、低液限黏土4.2m。左右岸均为干砌石护坡，坡比1：2.5；断面在洪水期冲於变化较大，由于下游河北香河王家摆橡胶坝影响，平水期淤积严重，断面最大宽度160m，无漫滩、回水、分流、串沟等。实测最高水位14.85m；出现日期1994年7月13日；相应流量870m3/s。实测最大流量884m3/s；出现日期2016年7月20日；相应水位13.81m；施测方法（浮标）。

二、杨洼水文站数据分析

杨洼站自建站以来，对水文数据进行不间断的监测和分析，特别是遇较大洪水时，对杨洼拦河闸加密测次，努力做好洪峰、洪量和洪水过程线的收集整理工作。

根据杨洼水文站观测数据，通过excel，绘制流量分布曲线图。如图1所示，杨洼水文站2017年逐月平均流量分析表明，该年最大流量为6月23日的246m3/s；最小流量为6月16日的0.00m3/s；全年平均流量为26.6m3/s。图2所示全年平均径流量为8.723*108m3。

通过对2017年7月份日平均流量进行excel拟合曲线分析，Y=-0.5697X+54.028，R2=0.0535。

通过对2017年8月份日平均流量进行excel拟合曲线分析，

Y=0.063X+48.47，R2=0.000。

三、杨洼站典型暴雨洪水分析

（一）北运河地质条件

北运河流域位于华北平原的最北端，流域中山区面积较小，包括丘陵面积约1000km2，处于山前迎风坡的有利地形，受大气回流的影响，年降水量高于全市均值。平原地区属于永定河冲洪积扇的一部分，形成西北部高东南部低的特殊地形，有利于暴雨的形成，是北京市的暴雨中心多发区之一。山前区坡度较大、植被差，如遇暴雨极易发生山洪，山区与平原区地区地形变化短，高差大，坡陡流急，山区洪水大量涌入平原。

（二）北运河流域降雨特征

北运河流域属于大陆性季风气候，流域多年平均降雨量为582mm。1999年以来遭遇连续9年干旱，年平均降雨量为435mm，比多年平均减少25%。降雨量年内年际间分配不均匀，75%-85%降雨集中在汛期，且多集中在7、8月间的几场大暴雨，易形成洪峰，且具有峰高、量大、流急的特征。

（三）2012年7.21杨洼站降雨分析

2012年7月21日9时至22日4时，受东移南下的冷空气和西南气流的共同影响下，全市范围普降大暴雨，局地出现特大暴雨。这场暴雨，总历时19小时，主要集中在21日14时至22日4时的14个小时，全市平均降雨量达170毫米，城区平均215毫米，是新中国成立以来的最大降雨。受此影响，午后北运河流域开始出现大暴雨，平均降雨量179.1毫米，北运河管理处自有雨量观测点最大降雨量为泗上闸管理所223.4毫米。降雨最大点为海淀羊坊闸257.0mm，杨洼站实测降雨量173.0mm，小时最大雨强81.0mm。如图5所示，上游最高水位13.80m，下游最高水位13.79m，实测最大流量844m3/s，下泄水量7724万方。

（四）2016年7.20杨洼站降雨分析

2016年7月，受黄淮气旋北上的影响，从19日凌晨开始至20日夜间，北京出现大暴雨过程，全市平均降雨量212.6mm，城市平均274mm，最大降雨点门头沟东山村453.7mm；北运河流域平均降雨254.3mm，最大降雨点海淀温泉391mm，最大小时雨强海淀温泉79.5mm，整个降雨过程杨洼站实测降雨量132.4mm（19日30.3mm，20日90.5mm，21日11.6mm）；如图6所示，上游最高水位13.80m，下游最高水位13.78m，实测最大流量884m3/s，下泄水量9236万方，此次洪水行洪历时达63小时。

（五）两次强降雨过程中，杨洼闸管理所均按照上级防办要求，提前滕库，使杨洼闸闸前水位降至最低，但洪峰到达后杨洼水文站水位均达到10年一遇水位。具体原因分析如下：

1.杨洼拦河闸作为北京市下游最后一座控制性水工建筑物，下游1公里外，为河北省香河县，其防洪标准为20年一遇标准，随着2006年杨洼闸重建后，标准由20年一遇提高至50年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核。洪水到达杨洼闸后洪水不能充分下泄，两处防洪标准的差异导致杨洼闸防洪功能未能充分发挥。同时为减轻河北省的行洪压力，北运河防办进行合理错峰，充分利用北关分洪闸使洪水从运潮减河分向潮白河。

2.行洪障碍多，洪水下泄不畅暴雨在行洪过程中，因北运河河道下游疏于疏浚，致使其淤积严重，洪水下泄不畅，尤其是运潮减河和北运河潞湾橡胶坝以下，洪水下泄不畅。据初略测量估算，运潮减河淤积量达54万m3，河道平均淤高1m，导致如按照分洪方案进行分洪，实际过流减小，使北运河下游行洪压力加大。潞湾橡胶坝以下至榆林庄闸估算淤积量达35万m3，导致该段河道水位超过20年一遇洪水时，高水位持续时间长。

3.北运河下游通州段受历史遗留问题的影响，一些滩地内树木较多，滩地过水后一些树木倒伏随洪水下泄，致使榆林莊闸和杨洼闸闸前均有卡树现象发生，致使河道行洪不畅，洪水难以顺利下泄。

四、结语

近两年随着北运河和潮白河综合治理的开展，对北运河河道进行了疏浚，北运河的堤防进行了有效的加固，温榆河全段提防等级提升至50年一遇标准。北运河防办也与河北和天津两地进行积极对接，信息共享，及时沟通，使北运河的洪水能够安全下泄，水资源也得到更好的利用。随着河长制的实施，北运河河道内违章违建违法种植等问题正在逐步解决。目前北运河正在建设尹各庄蓄滞洪区可蓄滞洪水900万方；延芳淀湿地公园正在设计当中。相信北运河将以更完善的指挥体系、更科学的指挥平台、更合理的洪水调度、更高要求的防汛标准，打好北运河流域防洪调度攻坚战。

【参考文献】

[1]凌云.隆安水文站水位流量关系变化分析.《中国水运（下半月）》 ， 2015 ， 15 （7） ：198-199

[2]付春梅，吉利娜，白文荣.北运河安全度汛与突发事件应急处理[J].北京水务，2010（6） ：37—38.

[3]付春梅.北运河雨洪利用应用分析.2005年城市防洪与排水学术研讨会论文集：76—78.