从北关分洪枢纽工程现状浅议城市防洪（凌玉梅）

1 北关分洪枢纽工程概况

北运河(包括温榆河、运潮减河)是南北大运河的北端, 是北京市的一条主要排洪河道, 是城近郊区的排水干流。新中国成立以来, 为治理其领域灾害和开发水资源, 先后兴建中小型水库10座, 1960年于通州镇北关建成北运河拦河闸, 1963年建成运潮减河分洪闸, 共同组成北关分洪枢纽工程。

北关分洪枢纽工程是温榆河、北运河的交结处, 也是小中河的汇流处, 运潮减河的起始处。拦河、分洪两闸相距500m, 呈一字型布置, 中间以土堤相接, 该工程是北京东南郊防洪除涝工程的重要建筑物, 平时蓄水灌溉, 汛期调节运用, 抗早兼顾排洪, 将北运河上游的水分向潮白河, 以减轻北运河下游的排洪负担。其防洪标准为20年一遇洪水设计, 50年一遇洪水校核。汛期调度标堆见表1。

2 北关分洪枢纽工程河道行洪能力降低的成因简析

北关分洪枢纽工程是北运河安全度汛的关键, 北关分洪枢纽的控制运用关系着通州镇和沿河两岸人民的生命财产安全。然而, 在多年的控制运用中, 却存在着许多不利因素和问题, 使河道的行洪能力降低。

2.1 不透水地面铺装加大, 使洪峰流量加大

近几十年来首都城镇建设有了突飞猛进的发展, 房屋建筑、道路工程等有如雨后春笋, 使不透水地面铺装加大,每遇暴雨就会使地面产生径流的速度加大, 雨水汇流时间缩短, 洪峰流量加大, 而超过了河道及建筑物的设计过水能力。

以北关分洪枢纽拦河闸下游500m处的主要支流通惠河乐家花园站的观测数据为例。1983年和1984年的降雨和1959年相比分别少29%和25%, 降雨强度比1959年分别降低21%和46%, 而洪峰流量却比1959年分别增加105%和75%。1986年6月27日的降雨量与1959年8月6日相比仅多2mm, 而洪峰流量却增加42%, 1985年7月2日的降雨量与1959年8月18日相同, 而前者的洪峰流量却增加了62%。

由此可见, 近几十年来的城市路面建设不透水面积铺装增加导致洪峰流增大。而距拦河闸下游仅500m之遥的通惠河流量一增大, 水位升高, 将直接影响北关枢纽工程拦河闸的泄洪能力, 会造成对拦河闸下游的洪水顶托,使下游的泄洪能力大大减少, 对上游形成严重威胁。

2.2 河道多年运行, 淤积严重, 使过水能力降低

河道的常年淤积不仅使其有效的过水断面面积减小, 降低了本身的排洪能力, 而且淤积的泥土为水草的生长提供了合适的土壤。以1994年7月12日大水为例, 这次大雨到7月13日9:25分时北关枢纽工程拦河、分洪两闸最大泄量分别为525m3/s和400m3/s, 而整个大雨过程的最高水位为21.51m, 比10年一遇的洪水位21.23m高0.28m。

1994年7月12日大雨为10年一遇洪水频率, 而河道水位却比10年一遇高出0.28m, 而泄量925m3/s却比10年一遇低85m3/s, 说明河道淤积和工程本身多年运用而造成的老化也是导致防、泄洪能力降低的原因之一。

可见, 上述几个方面的问题在一定程度上削减了北关分洪枢纽的行洪能力, 对防汛安全有一定的威胁。北关枢纽工程所在的通州区, 近年来城区建设飞速发展, 许多住宅小区相继建成并投人使用, 城内的道路全部铺上了沥青路面, 每遇暴雨就会很快地产生径流, 加快雨水的汇流。但许多居民住宅小区的城市绿化美化工作没有跟上, 对降雨产生径流影响很大, 加上通惠河上游各支流排水条件不断改善, 其来水已超出了设计标准, 这些都成了通州城区排水的不利因素。例如, 1963年8月大雨, 通惠河上段出现的243m3/s洪峰流, 1972年7月为342m3/s,1974年8月6日雨量比1963年还小, 洪水流量却达到300m3/s。虽然1992年12月份通惠河进行全面治理后, 下段由高碑店闸至北运河按20年一遇洪峰流量611m3/s设计, 按50年一遇洪峰流量746m3/s校核。但据有关部门推测, 假如1991年6月10日降在密云、怀柔北部山区的暴雨降在通州城区, 将会产生2亿多m3的雨水, 加上北京城区的流水,将会出现通惠河无法承受特大洪水, 泄洪困难, 并导致对距其500m的拦河闸下游的洪水形成顶托的连锁反应, 其后果将是河道无法承受特大洪水而发生漫溢。

3 提商北关分洪枢纽工程防洪能力的几点建议

北关分洪枢纽工程是北京市东南郊防洪除涝工程的重要建筑物, 又位于北京市的东大门—通州区境内, 其控制运用不仅关系着通州镇沿河两岸人民的生命财产安全,还影响着通州卫星城的经济发展和城市建设。而距拦河闸下游仅500m之遥的位于北京市中心区的通惠河又是城近郊区的重要排洪河道, 其控制运用关系着首都北京的防洪安全, 特别是沿河两岸如第一热电厂等大型企业的安全生产, 二者的地位皆举足轻重, 因此要确保北关分洪枢纽工程的重要防洪、泄洪作用。

(1)从工程措施上应尽快把北运河管理处近期规划的把北关分洪枢纽工程的拦河闸下移到通惠河出口下游和分洪闸下移到京哈公路桥以下的工作提到议事日程, 以保证北关分洪枢纽工程和通惠河的排洪安全。

(2)清淤除草也是作为增加河道过水能力的重要措施,必须做到有淤必清, 长期坚持。因淤积泥土和杂草使河道行洪能力逐年减少, 按20年一遇洪水设计的河道, 行洪能力却比20年要少, 甚至少很多。因此为保持河道原有的设计行洪标准, 必须采用清淤手段。同时在岸坡植树种草也可减少雨水冲击土流入河内而造成淤积。

这些措施都会在相当程度上增强北关分洪枢纽工程的行洪能力, 削减防汛安全的威胁, 确保通州卫星城和首都北京的防洪安全。

4 当前城市防洪工作的形势和应采取措施的建议

城市防洪工作是关系到国家经济建设和社会稳定发展的大事, 必须全力以赴做实做好。衡城市防洪的主要标准是江河海水(即外来水)挡得住, 降雨内涝排得出, 各种积水泄得畅。改革开放以来, 特别是近10年来, 我国城市建设力度不断加大, 许多大中城市的城市化进程加快, 与之相反的却是城市防洪规划、基础防洪设施的严重滞后, 一些开发项目缺少城市防洪的配套设施, 致使经济发展越快城市防洪的矛盾越明显, 诸多问题在发展中逐渐显露出来。

2004年7月10日北京市城区发生20多年来的最大一次降雨, 此次降雨从16时开始到晚20时, 城区平均降雨量50mm, 10日下午到11日中午, 天安门地区的降雨达到111mm, 致使北京城区4698间平房进水, 倒塌房屋5间, 造成多起停电事故, 发生47处10kV供电线路倒闸, 城区道路大面积积水, 西二环、三环、四环一度瘫痪。据资料统计, 未改造完善的河道排水不畅而顶托管网排水是造成2004年7月10日北京城区积水的原因之一。仅此使我们看到了城市防洪工作形势的严峻。做好城市防洪工作必须把工程措施和非工程措施紧密结合, 要从源头抓起,最大限度地减轻或消除城市洪灾。

(1)近年来城市环境治理力度加大, 实施黄土不礴天工程。在市政建设中大规模采用釉面彩砖铺砌人行步道,彩砖下面还铺砌10多cm的混凝土衬底, 许多公共场所也建成了大量不透水地面, 这种硬化方式几乎阻断了降水同地下水的联系, 降大雨时造成了城市积水, 增加了排洪压力等一系列问题。因此从城市防洪的高度出发, 应尽减少硬化地面, 有专家建议采用无沙混凝土彩砖和无沙混凝土衬底, 这种硬化方式透水性好, 经实验证实日降水50mm或1h降水30mm可以确保入渗。如此一来便可以大大减少降雨产生的地面径流, 减轻河道排洪压力, 缓解排洪时间和空间矛盾, 增加了城市防洪保险系数。

(2)做好城区的绿化美化工作, 大力增加城市绿地面积, 提高城市绿化覆盖率, 减少径流, 也是加大城市防洪力度的一项重要措施。

(3)更新传统的防洪观念, 在工程建设时充分考虑洪水的利用问题, 适当建设滞蓄雨洪设施, 是新时期城市防洪的新课题。近年来随着工业化、城市化进程的不断加快,人民生活水平的提高, 城市水资源供需矛盾日益加剧。据统计, 全国660座城市中有400多座城市缺水, 其中缺水比较严重的城市有110个, 每年因缺水造成的直接经济损失达2000亿元。缺水问题成为长期困扰城市经济可持续发展的重要原因, 而雨洪的资源化利用则是缓解水资源供需矛盾的有效途径。

我们应大力开发雨洪资源, 按照“人与自然和谐相处,给洪水以出路” 的理念来指导城市防洪工作。同时还要学习国外先进的雨洪蓄集技术, 扩大雨洪利用的深度和广度,更进一步地做好城市防洪工作。

作者简介：凌玉梅（1968-）, 女, 工程师。

来源：《北京水务》2006.1