北环水系冬季运行与管理范文

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《北京水务杂志》2014年第二期

1气候背景

统计全市105个雨量站，利用泰森多边形法计算出2012年冬季（2012年11月1日—2013年2月28日，下同）北京市降水量，详见表1。从表1可以看到11月4日单日降水量异常偏大，远超北京有气象记录以来22.9mm的同期极值。2012冬季北京共有19场降雪，降水量总计82.8mm，为多年同期平均降水量的4.6倍；初雪也较常年平均偏早25d，于2012年11月4日迎来冬季首场降雪。根据北京入冬以来气象条件，考虑到水体特性，确定2012年12月10日—2013年3月10日为2012—2013年防凌防冻期。

2管理措施

京密引水为北环水系冬季的主要水源，当水体经上游长河、转河、沿北护城河自西向东流动时，一部分经铁灵闸、德胜闸和三海闸后流入内城河湖；一部分通过松林闸流向下游安定闸、东直门闸及其他水文管理站，详见图1。2012年冬季，北京气温较低，北环水系不但面临着绝大多数城市河湖冬季业务所受到的影响，还因冬季内城北海滑冰场的开设，肩负着保持北海水量供给，维持冰层厚度，确保出游市民的生命财产安全的任务。结合冬季对城市河湖业务的影响，考虑北环水系业务特点，主要有以下几点应对措施。（1）冬季降水量的观测采用人工测量方式。虹吸式自记雨量计停用后，采用20cm口径SDM6型雨量筒直接承接降雨、降雪，待完全融化为液态后，用与之配套的雨量筒量取读数即可。需要注意，为避免玻璃量杯的炸裂，禁止使用热水帮助降雪融化。（2）冬季输水采取冰盖下输水方式。各河段制定不同的冬季输水运行水位，以期在河道冰封期来临前，在一定水位提前形成冰盖，以避免出现因冰盖高程过低或过高，影响正常供输水或河道水工建筑受损的情况。各闸站水尺周围安装防冻泵并结合人工打冰，防止周围水体结冰或水尺冻胀。（3）确保水环境安全。提前对水生植物及泵站等水质改善工程进行养护，维持转河水位46.20m（采用绝对基面，下同），确保水生植物在冬眠期安全存活，并灵活掌握泵站启闭时间，保证设备冬季正常运行。（4）闸门、库区防冰冻措施。采用人工破冰和QY15-26-2.2型潜水泵连接管路破冰相结合的方法。采用潜水泵为闸门库区防冰时，将潜水泵与布设在水面下0.5~1.0m处直径25~40mm的给水管路相连，抽取温度较高的下层水，喷射至水面，达到清除水面冰层的目的。（5）维持内城北海水位。为保证北海滑冰场能在2012年12月26日达到开业所需冰层厚度15cm要求，从12月17日采取以铁灵闸开度调节为主，松林闸、德胜闸及三海闸等3闸门调节为辅的方式进行调度。期间为保证中南二海及天安门玉带河水位，加大了德胜闸门开度，加提三海闸木叠梁两块，最终保持铁灵闸0.3m3/s的进水流量不变。（6）增报水情。各水文闸站除每日上报所管辖范围内河湖水位、水温外，中心站松林闸加报每日最高、最低、早8点气温以及北海水温和冰厚。

3运行情况

经实际生产验证，冬季管理措施有效地保证了供输水业务和水工建筑物等设备的安全运行，至冬季工作结束，没有发生因冰冻导致建筑物受损的情况。统计2012年12月26日—2013年2月16日北海滑冰场运营期内有关运行数据，分析水流调配方案及管理措施的有效性，数据详见表3、表4。从表3、表4可以看到，在满足北海滑冰场运营条件的同时，各水文闸站及内城河湖的实际运行水位均在不同程度上达到了冬季保障水位的要求。值得注意是，由于松林闸上游水位的高低，关系到转河水生植物能否安全过冬，因此，尽管表3中松林闸冬季保障运行水位46.20m可以在±0.10m范围内调节，但还是以大于46.20m为宜。在表3的第4、5列和表4的第5、6列，分别列出了对不同时间长度序列统计出的水位数据。通过对比，北护城河上各水文闸站较长时间序列的实际平均运行水位较短时间序列均有小幅度升高，而内城河湖则正好相反。这主要因为在2013年2月16日后，北海滑冰场结束了运营，因此不再需要调配北护城河的水量以维持滑冰场正常运行，这一变化有效地反映了中心站松林闸对水流流量的调配，并与所需河湖水位调整的预期结果一致。

内城中，除北海由于开设滑冰场有冬季运行保障水位的要求外，其他湖泊实际运行水位均以设计水位的标准为准则。表4中，统计了4个内城湖泊不同时期的实际平均运行水位，结果表明，除两海外，后海、前海及北海在2012年12月26日—2013年2月16日期间，平均运行水位均低于其设计时的正常运行水位，特别是北海冬季的保证水位43.40m小于设计时的正常水位。分析原因，这主要是由于北京冬季降水量和河道来水量均相应减少，造成河湖总体较为缺水有关。此外，前期运行水位较高，如果后期因为不可避免原因（如工程施工、上游来水减少）导致内城水位下降后不能及时补给，就易出现塌冰、冰面破裂的现象。因此，从冰面稳定的安全角度考虑，后海、前海的实际运行水位和水流调度方案合理。

4结论

2012年冬季防凌防冻工作已经结束，顺利地完成了北环水系冬季的运行任务，确保了城市河湖供输水和水环境的安全，可对城市河湖冬季运行和管理提供一定的参考。值得注意的是，当闸门为木叠梁式闸门结构时，在水面形成较厚冰层不宜人操作控制闸门前，需尽早确定闸门开度。

作者：闫悦新单位：北京市城市河湖管理处