拒马河“12·7”暴雨洪水分析

于 洋，王 妍，刘玉晶

（水利部海河水利委员会，天津 300170）

1 流域概况

拒马河是大清河水系的支流之一，发源于河北涞源县西北太行山麓，在北京房山区十渡镇大沙地村入北京市，流经十渡风景区、张坊镇、大石窝、南尚乐乡等乡镇，在张坊镇西出山，到铁索崖分南北两支。拒马河干流长254 km，白沟村以上流域面积10 151 km2，河床平均宽度200～1 000 m。北拒马河在大石窝镇的南河村出境，流经涿州，汇入琉璃河，至东茨村以下称白沟河，在白沟镇与南拒马河汇合入大清河。南拒马河流经定兴、容城两县后，下游有中易水河汇入，至高碑店市白沟镇与兰沟、白沟河汇流后汇入大清河，全长69 km，河床平均宽度100～200 m。

拒马河流域大部分为石质山区，只有少量平原。山区地质构造复杂，岩石多，土层薄，耕地少，水利骨干控制工程缺少，蓄水调节能力差，水土保持能力低。流域属暖温带半湿润大陆性气候，四季分明，夏季炎热多雨，冬季干燥寒冷。由于山地海拔高度及坡面朝向等的影响，在某些较高地区气温、降水变化较大，垂直带明显，因此山地气候特点突出。

拒马河流域极端最高气温35℃，极端最低气温-17℃。夏季相对湿度大，雨季可达60%～80%；冬季湿度小，一般在40%以下。年平均无霜期天数185d，年均日照2 300 h，年均降雨量约585 mm，但存在地区、季节差异，降雨主要集中在6—8月、占全年降雨量的85%，易造成洪涝。常年夏季多偏南风，冬春季多偏北风，年均风速2～3 m/s。

2 “12·7”暴雨洪水概述

受高空冷空气和西南强暖湿气流的共同影响，7月21—22日，拒马河流域大部降暴雨到大暴雨，局部特大暴雨，暴雨中心位于北京房山区，流域面平均降水量为196 mm。日降雨量超过或接近400 mm的站点有：河北镇541 mm，漫水河408 mm，霞云岭398 mm。

受强降雨影响，大清河系拒马河发生1963年以来最大洪水。拒马河上游紫荆关站21日17时47分开始起涨，22时洪峰流量2 580 m3/s；中游张坊站21日19时开始起涨，22日7时洪峰流量2 570 m3/s；拒马河支流大石河漫水河站21日18时开始起涨，22时45分洪峰流量1 100 m3/s；南拒马河落宝滩站21日19时开始起涨，22日8时45分洪峰流量2 510 m3/s；北拒马河东茨村站22日8时开始起涨，23时洪峰流量404 m3/s；白沟河新盖房站23日15时35分开始起涨，24日13时30分洪峰流量217 m3/s。

3 “12·7”暴雨气象成因分析

这次降雨过程强度之大、范围之广历史罕见，分析其原因主要有以下4个方面：

（1）此次天气系统覆盖了整个华北地区，冷暖空气的交汇点恰好处于拒马河流域，并且持续的闷热天气积蓄了充沛的水汽，加之西南的水汽又源源不断地输入，使空气湿度几乎饱和，为降雨营造了良好的水汽条件。

（2）拒马河流域多山的特殊地形使气流抬升，更加剧了对流云团的发展。

（3）拒马河流域东部存在一个高压天气系统，阻碍了降雨系统的东移，使得强降雨持续了较长时间。

（4）城市热岛效应使城市的地面热力增大，破坏城市区域空气循环的稳定，增强对流运动，促进降水云层的形成，增加了降雨量，加大了降雨强度。

4 “12·7”暴雨特性分析

4.1 降雨量大，多处站点超100年一遇，历史罕见

拒马河流域日降雨量大于250 mm（特大暴雨等级）的雨量站点共17个，日降雨量大于150 mm（大暴雨等级）的雨量站点共40个，最大为河北镇站541 mm（见表1）。其中，北京市全市面平均降雨量170 mm，城区面平均降雨量215 mm，房山区面平均降雨量301 mm，为新中国成立以来最大一次降雨过程。北京房山区14个雨量站中，半数以上站点降雨超过100年一遇，其中河北镇站日降雨量达到500年一遇；河北固安县固安站最大6 h降雨量超过300年一遇，涞源县王安镇站6 h降雨量达到200年一遇。

表1 拒马河流域日降雨量统计mm

4.2 暴雨强度大

最大1 h降雨量为天开水库站234 mm（为海河流域有实测记录以来的最大值），占该站日降雨量的70%，降雨强度达到3.9 mm/min；最大6 h降雨量为漫水河站270 mm，占该站日降雨量的76%。降雨强度超过1.0 mm/min的站有25个（见表2）。

表2 拒马河流域时段降雨量（1 h）统计mm

4.3 强降雨覆盖范围广

拒马河流域新盖房以上流域面积约10 000 km2。本次降雨超50 mm的笼罩面积9 980 km2，约占流域面积的100%；超100mm的笼罩面积8600km2，约占流域面积的86%；超250 mm的笼罩面积2 600 km2，约占流域面积的26%；超300 mm的笼罩面积1 500 km2，约占流域面积的15%（如图1所示）。

图1 海河流域“12.7”日降水量等值面

4.4 降雨空间分布比较均匀，暴雨梯度小

从图1分析，拒马河流域雨带呈纬向分布，降雨量由暴雨中心向东西两侧递减，如河北镇站距杜家庄站约35 km，暴雨梯度为13 mm/km（最大）；拒马河流域最大点雨量 （北京市河北镇站）541 mm为最小点雨量（河北省艾河站）81 mm的约7倍。

4.5 降雨持续时间短，强降雨历时长

本次降雨自7月21日15时开始至7月22日3时降雨基本结束，降雨历时仅12 h，强降雨主要集中在21日15—23时，该时段的降雨量占总降雨量的53%，强降雨历时近8 h，为历史罕见。

5 “12·7”洪水特性分析

5.1 前期影响雨量小

由于之前降雨较少，下垫面基本处于干旱状态，土壤含水量低于15%，非常不利于产流。

5.2 汇流时间短，峰现时间早

大范围的高强度降雨，使得降雨强度远大于下垫面的下渗能力，超渗产流现象普遍存在，因此汇流时间大大缩短，局部水量急速汇聚，加之拒马河流域山势陡峭，使得降雨迅速进入河道形成洪水。以紫荆关水文站为例，自降雨开始至形成洪峰仅用时14 h。

5.3 南拒马河洪水传播时间大幅增加

拒马河上游紫荆关水文站洪峰到达房山区张坊水文站河道距离约130 km，洪水传播时间仅8 h，一般大约需要10～13 h；南拒马河落宝滩至新盖房河道距离约84 km，洪水传播时间长达59 h，一般传播时间12～18 h；大清河北支张坊至东茨村河道距离约54 km，洪水传播时间为17 h，一般传播时间20～28 h；大石河漫水河至东茨村河道距离约50 km，洪水传播时间为25 h，一般传播时间16～22 h。这充分说明南拒马河河道发生了剧烈变化，阻水严重，河道行洪能力严重下降，洪水传播时间大大延长。

5.4 上游洪峰大，下游洪峰小

拒马河上游紫荆关站洪峰流量2 580 m3/s，接近50年一遇；中游张坊站洪峰流量2 570 m3/s，接近10年一遇；南拒马河下游北河店站洪峰流量118 m3/s，接近2年一遇；北拒马河下游白沟河东茨村站洪峰流量404 m3/s（包括大石河的来水），超过2年一遇；白沟河新盖房站洪峰流量217 m3/s，接近5年一遇。张坊站与新盖房站洪峰流量比约为 12∶1，“63·8”洪水中张坊站与新盖房站洪峰流量比约为3∶1。由此可以看出，本次洪水下游洪峰流量远小于上游。究其原因，一是拒马河中下游河道中数不清的坑。当洪水经过时，这些坑就成为一个个微型蓄水“水库”，大大减缓了洪水流速、拦蓄了水量、降低了水位、削减了洪峰。二是中游的水文站由于测验能力、条件和人身安全等因素影响，加之部分测验设施遭到水毁，因此未能监测到最大洪峰流量。

5.5 南拒马河洪水大，北拒马河洪水小

本次洪水南拒马河落宝滩与北拒马河东茨村3d 洪量比为 5∶1，“63·8” 洪水落宝滩与东茨村 3 d洪量比为2∶5。南拒马河水量远大于北拒马河水量，主要原因是拒马河分为南北两支处，北拒马河河道中有大量石材堆放，几乎形成了1座“石坝”，导致了上游洪水无法通过北拒马河宣泄，几乎全部通过南拒马河下泄（拒马河洪峰2 570 m3/s、南拒马河洪峰 2 510 m3/s），直至洪水将“石坝”冲开，才有部分上游洪水流入北拒马河。

5.6 径流系数小，上游水量大于下游水量

拒马河流域 （新盖房以上）降雨总量约19.61亿m3，紫荆关3 d洪量约 0.74亿m3，张坊 3 d洪量约0.93亿m3，落宝滩3 d洪量约0.74亿m3，北河店3 d洪量约0.13亿m3，漫水河3 d洪量约0.43亿m3；东茨村3 d洪量约0.57亿m3，新盖房 7 d洪量约0.50亿m3。以新盖房实际径流量计算，径流系数仅为0.03，而在相似的边界条件和初始条件下拒马河流域的径流系数为0.1～0.3。

本次洪水张坊与新盖房3 d洪量比约为5∶2，“63·8”洪水张坊与新盖房 3 d洪量比约为 3∶4。在没有区间引水和决堤的情况下，再加之区间有100mm以上降雨，上游水量远大于下游水量，水量不能平衡。因此，这说明区间拦蓄了大量的洪水，径流系数已经不能真实反映降雨径流关系。

6 小结

“12·7”暴雨洪水是拒马河流域近50年来最大的一场暴雨洪水，也是海河流域1996年以来最具影响的一场暴雨洪水。本次暴雨洪水具有雨量大、雨强高、强降雨范围广、洪水汇流快、洪量上大下小、社会影响大、媒体关注度高、人员财产损失大等特点，对于研究该流域暴雨洪水特性、洪水预报、下垫面变化、规划建设、河道管理和防洪减灾等具有极高的价值和现实意义。

[1]海河水利委员会水文局.海河流域水情防汛调度手册[R].天津：海河水利委员会水文局，2007.

[2]海河水利委员会水文局.海河流域水情简易手册[R].天津：海河水利委员会水文局，2011

[3]海河水利委员会，海河流域水旱灾害[M].天津：天津科学技术出版社，2009.

[4]海河水利委员会.海河流域1963年8月暴雨洪水分析报告[R].天津：海河水利委员会，1988.