海河“23·7”流域性特大洪水北京市拒马河洪水调查分析与河道治理建议

唐 颖 刘冀宏 丛晓红 张建涛 周 星

（1.北京市水务规划研究院，北京 101117；2.北京市水科学技术研究院，北京 100048）

0 引 言

近年来极端天气频繁发生，造成严重的洪涝灾害。2012 年7 月21 日，北京市发生特大暴雨，最大降雨点位于房山区，引发了房山区10 余条中小河流漫堤、溃堤，桥梁冲垮，道路损毁，人员伤亡等重大事件，造成了巨大的经济损失[1]。2021 年7 月17—23 日，河南省遭遇历史罕见特大暴雨，降雨具有持续时间长、降雨范围广、累计雨量大、极端性强等特点[2]。2023 年7 月29 日至8 月2 日，京津冀地区遭遇历史罕见特大暴雨，发生严重洪涝灾害，特别是7月31 日北京门头沟区、房山区，以及河北涿州市等太行山前的平原城市遭遇山洪内涝叠加灾害，遭受重大人员伤亡和财产损失[3-4]。本文通过调查北京市拒马河“23·7”特大洪水（以下简称“23·7”洪水）后的洪痕及水毁情况，研究分析洪水流量和洪灾特点，并提出拒马河治理建议，以期为后续拒马河整治提供参考。

1 基本情况

1.1 流域概况

拒马河是海河流域大清河北支白沟河的主要支流，位于大清河流域的北部，太行山、燕山山脉衔接地带，地理位置在东经114°25'～115°40'，北纬39°10'～40°10'。拒马河发源于河北涞源县北部山区，在涞水县都衙乡附近进入北京市房山区境内，至张坊水文站出山后进入平原，自西向东蜿蜒行驶，于铁索崖下分为南北两支。南支进入河北涞水县，称南拒马河；北支称北拒马河，流经北京房山区张坊镇、大石窝镇，北拒马河于镇江营桥下游又分为北支、中支、南支3个分支，分别出境后于河北省涿州市西北再次汇合成北拒马河。河道自上而下建有紫荆关、都衙、大沙地、张坊4座水文站，至今无洪水控制性工程。拒马河总流域面积10 154 km2，其中山区7 266 km2，平原2 888 km2，呈西北高东南低的地势；拒马河张坊水文站以上山区河道长210 km，总流域面积4 810 km2，其中，北京市境内山区河道长41 km，流域面积364 km2。拒马河水系流域图见图1。

图1 拒马河水系流域图

1.2 河道基本情况

已对北京市境内拒马河山区河道10 年一遇洪水淹没线范围内的违章建筑实施了拆除治理。现状大沙地水文站至张坊水文站段河道长41 km，为天然河道，常年有水，两岸谷壁峭立，河谷宽度一般为200～400 m，局部最宽处达500～700 m，西石门处河谷最窄仅120 m。现状河道断面形式为复式，主河槽宽一般为60～150 m，最宽处达200 m，主槽深约5～8 m。河道两岸现有村庄21 个，拦河坝26 座，桥梁29 座（含漫水桥12 座）。山区河道沿村临河汇集多处旅游度假村，为著名的十渡旅游风景区。

北京市境内北拒马河及其北、中、南3个分支平原河道已于2014 年按照10 年一遇防洪标准进行了综合治理，堤顶高程为10 年一遇设计洪水位加超高1.0 m。现状平原段河道基本为复式断面，局部为梯形，河道纵坡为0.002～0.003。其中，北拒马河长7.5 km，河道上口宽210～450 m；北拒马河的北支河长5.58 km，河道上口宽85～320 m；中支河长3.04 km，河道上口宽170～340 m；南支河长2.02 km，河道上口宽160～220 m。北拒马河及其3 个分支现有跨河桥梁7座，两岸村庄13个，堤顶巡河路长36 km。

2“23·7”洪水调查

2023年7月29日20时开始至8月2日7时海河流域发生强将降雨过程，北京市平均降雨量331 mm，最大降雨点位于门头沟清水镇（1 014.5 mm）。大清河流域平均降雨量611 mm，暴雨中心位于房山区中部，房山区平均降雨量599 mm，最大降雨点位于霞云岭（823.0 m）[5]。本场降雨时间长达83 h，导致大清河、永定河发生流域性特大洪水，其中大清河发生1949年后的第2大洪水。

本次拒马河“23·7”洪水调查分别对北京市境内的拒马河，北拒马河及其北、中、南3个分支共计28处点位进行洪痕调查与测量。其中，拒马河洪痕调查与测量17处，北拒马河洪痕调查与测量5 处，北拒马河的北、中、南3 个分支河道洪痕调查与测量6处。

2.1 拒马河洪水调查

“23·7”洪水导致拒马河两岸临河房屋等设施被淹，淹没水深1.7～4.8 m，淤泥深1.0 m 左右，河道内的拦河坝被冲毁；跨河桥除五渡桥、龙安桥，漫水桥除九渡漫水桥和新新小镇漫水桥外，其他桥梁均被冲断；通信等基础设施被冲毁，电力、通信中断；张坊引水工程的胜天渠被冲断，影响供水。

拒马河洪水调查位置综合考虑河段较平顺，河床较稳定，断面较规整，洪痕明显、易指认的位置，选择平峪村、北石门村、西河村、西庄村、十渡村、九渡村、八渡村、七渡村、六渡村、西关上村、穆家口村、穆家口村南、千河口村、千河口沟下、天安桥上、新新小镇桥上、龙安桥上，共计17 处断面进行洪痕调查与测量。洪痕调查位置及实测高程见图2。

图2 拒马河“23·7”洪水洪痕调查位置及实测高程示意图

2.2 北拒马河洪水调查

“23·7”洪水期间北拒马河未发生漫溢，岸坡洪痕明显。北拒马河为拒马河出山后的北支河道，地形地势变化大，流速由急变缓，河道下切严重，洪水流势不稳且向左、右两岸摇摆游荡明显，导致河道内的跨河桥梁、桥墩、桥基淘刷严重，镇江营拒马河吊桥被冲毁，河底岩石被冲出。此外，河道顶冲段的堤岸、坡脚损毁严重，如张坊大桥河道左岸长约350 m的河滩地被冲没，湿地等景观设施被冲毁。王家磨村段河道右岸的河坡及坡脚护砌被淘刷冲毁，堤岸坍塌，堤顶巡河路中断；特别是右岸滨河娱乐设施段，河道上口外约35 m的堤岸被冲没，长约400 m滨河景观栈道被冲毁。

北拒马河为平原河道，洪水调查位置综合考虑河段平顺，河床稳定，洪痕明显，控制条件较好的位置，选择张坊大桥、河滩慢行路始端、河滩慢行路终端、镇江营桥上、镇江营桥下，共计5处断面进行洪痕调查与测量，洪痕调查位置及实测高程详见图2。

2.3 北拒马河分支洪水调查

“23·7”洪水期间北拒马河北支、南支河道未发生漫溢，岸坡洪痕明显；北拒马河中支河道在南水北调暗涵上游800 m处左岸顶冲段出现漫溢，漫溢范围不大，地势低处农田设施被淹。北拒马河镇江营桥下游至北拒马河中支、北支分水口上游，以及北拒马河南支白沙滩桥段的河道河底有大面积岩石露出，河道水流紊乱，岸坡淘刷严重；特别是南支与中支、北支合流的分水嘴处，以及中支、北支分水嘴处的堤岸冲刷较为严重，有坍塌。洪水调查时除北拒马河北支外，其他河道及分支河流水流湍急，水位较高，看不清河底下切和桥梁墩台等冲刷深度。北拒马河北支的河南村漫水桥及上游吊桥被冲毁，北拒马河中支南水北调暗涵损毁严重。

北拒马河3个分支为平原河道，河流分水及河底高程情况复杂，洪水调查位置综合考虑河岸稳定，洪痕明显，控制条件较好的位置，选择北拒马河南支、北拒马河北中合支、北拒马河北支、北拒马河中支右岸、北拒马河中支南水北调暗涵左岸上、北拒马河中支南水北调暗涵左岸，共计6处断面进行洪痕调查与测量。洪痕调查位置及实测高程见图2。

3“23·7”洪水分析

3.1 调查洪痕处流量计算

拒马河平峪村至龙安桥段河道采用天然河道恒定流水面线计算方法核算17处调查洪痕的相应洪水流量。北拒马河及其北、中、南3个分支河道采用均匀流计算方法核算11处调查洪痕的相应洪水流量。

3.1.1 计算方法

（1）恒定流水面线计算方法。根据山区河道实测洪痕水位，采用天然河道恒定流水面线计算方法，自下而上分别推算17处实测洪痕位置的洪水流量。计算公式如下：

式中：Z1和Z2分别为下断面和上断面的水位高程，m；分别为下断面和上断面的流速水头，m；hf和hj分别为上下游断面之间的沿程水头损失和局部水头损失，m。

最后，作业练习不科学。作为老师，课堂学习之后，我们总会布置一些作业用以巩固练习，加深学生的印象。但是，很多老师总是批量地布置作业，生怕哪一点被忽略了。这种高负担的作业量不仅不能帮助学生记忆，反而会让他们丧失积极性和主动性，为了完成作业而写作业，学生就变成了应付，这样显然是不能提升识字能力的。

（2）均匀流计算方法。采用均匀流计算公式，分别计算11处平原河道实测洪痕位置的洪水流量。计算公式如下：

式中：Q为设计流量，m3/s；A为过水断面面积，m2；C为谢才系数，m0.5/s；R为水力半径，m；n为河床糙率系数；i为河底纵比降。

3.1.2 计算参数选用

考虑洪水过境后河道断面有冲、淤变化，调查的洪痕水位与洪水过后的变形断面不相对应，故本次山区河道洪水流量复核计算采用拒马河2014 年实测及2020 年修测的河道断面资料；平原河道采用北拒马河2017 年设计横断面，以及本次洪痕调查的概化河道断面进行计算。

根据河道现状情况及本次洪水调查，各河段河道主槽和滩地分别选用单一糙率，其中，主槽糙率取值为0.04，滩地糙率取值0.07，两岸有房屋等建筑物设施位置糙率取值0.10。根据洪水淹没情况，调整河道内桥梁、房屋等建筑物设施阻水比。

3.1.3 流量计算成果

表1 拒马河“23·7”洪水洪痕实测高程及计算流量汇总表

3.2 流量合理性分析

南拒马河上的落宝滩水文站在“23·7”特大洪水期间运行正常，实测洪峰流量为1 700 m3/s（7 月31 日22 时）。本次以落宝滩水文站实测流量为基准，对本次调查流量合理性进行复核分析。

根据拒马河洪水流量核算成果，取7 处相同流量成果为本次拒马河“23·7”特大洪水核算洪峰流量（6 300 m3/s），减去落宝滩站南拒马河洪峰流量后，得出北拒马河洪水流量为4 600 m3/s。与本次北拒马河洪痕调查水位核算的流量4 480 ～4 850 m3/s 相比差别不大；与本次北拒马河南支、北中合支核算流量成果的合计值4 610 m3/s 相比基本一致。本次北拒马河北中合支核算流量成果3 480 m3/s，与北拒马河北支、中支洪水核算流量成果的合计值3 360～3 800 m3/s 相比差别不大。拒马河河道蜿蜒曲折，坡陡流急，出山后进入平原，河道流速减缓，流势不稳，形成多处分流河套。“23·7”洪水流量较大，河道内建筑物被淹没且冲毁较多，使得河道泄洪情况更为复杂，因此，综合考虑计算断面、洪痕水位、糙率取值等参数可能存在一定误差，对洪水流量计算成果会有一定影响。虽然本次调查洪痕的流量计算成果受一定条件的限制，但流量核算结果较好，故本次核算的拒马河上、下游流量计算成果较为合理。

3.3 洪水频率分析

2017 年水利部海河水利委员会组织编制的《大清河流域设计洪水复核报告》[6]曾对拒马河张坊水文站设计洪水进行多次分析计算，其中，根据1951—1979 年实测系列及历史调查洪水计算得到拒马河张坊水文站10 年一遇、20 年一遇洪峰流量分别为4 600 m3/s 和7 200 m3/s；根据1951—1997 年实测系列及历史调查洪水计算得到拒马河张坊站10 年一遇、20 年一遇洪峰流量分别为3 790 m3/s 和6 450 m3/s；根据1951—2012 年实测系列及历史调查洪水计算得出的拒马河张坊站10 年一遇、20 年一遇洪峰流量分别为3 640 m3/s和6 300 m3/s。

根据《拒马河（北京段）干流生态修复综合治理规划》[7]，拒马河山区河道规划10年一遇洪水流量为3 440～3 640 m3/s，相应洪水位为106.78～214.13 m，规划20 年一遇洪水流量为6 100～6 300 m3/s，相应洪水位为108.68～216.87 m。对比分析“23·7”洪水山区河道洪痕调查水位109.03～186.5 m，“23·7”洪水期间拒马河洪水流量相当于20 年一遇洪水频率。拒马河山区“23·7”调查洪痕与规划水位对比图见图3。

图3 拒马河山区“23·7”调查洪痕与规划水位对比图

4 河道治理建议

北京市境内拒马河干流、支流河道在2012年“7·21”洪水后，于2014年实施了综合治理，治理标准为10年一遇洪水标准。“23·7”洪水导致拒马河发生了淹没、冲毁等，造成巨大损失，同时暴露出河道行洪空间不足、水势不顺、建筑物设计标准偏低等严重问题，故河道治理在水空间管控、行洪疏导、防冲设计等方面仍需加强。

4.1 加强水生态空间管控

拒马河河道两岸谷壁峭立，河谷宽度200～400 m，发生规划10 年一遇至20 年一遇洪水（洪峰流量3 640～6 300 m3/s）时，洪水将占据整个河谷，在两山间行洪，故河道水空间较为狭窄，村庄等建筑物设施布局极为局促。

经本次洪水调查分析，“23·7”洪水频率相当于20年一遇，除位于河两岸地势较高的高基础建筑物不受洪水影响，沿河低地势的房屋等建筑设施均被洪水淹没、冲毁。建议拒马河山区河道水域空间规划遵循“人为水留出路，水为人留活路”的原则，“23·7”洪水“划定”的淹没线为依据进行水空间规划管控，确保河道留有足够的行洪空间。针对沿溪傍河道路、跨河桥梁等重要基础设施，尽量布设在河道行洪区外，跨河桥尽量加大跨越尺度，严格控制桥墩、桥台、引路等建筑物阻水比，尽量少占用河道行洪断面。

4.2 重视疏导治理和冲刷防护

2012 年“7·21”洪水及“23·7”洪水，均导致河底下切、堤岸坍塌、拦河坝冲毁、跨河桥冲断等建筑物损毁，暴露出拒马河严重的冲刷问题。

拒马河山区河道为天然河道，河道治理以全面保护与恢复拒马河山水生态系统为主，维持自然流势。平原河道较为宽阔，“23·7”洪水基本在河道内行洪，但洪水流势不稳、左右摇摆严重，导致河岸、坡脚被淘刷冲毁，堤岸坍塌、巡河路中断。建议平原河道治理按照“遇弯截角、逢正抽心”的古训，因势利导调整水势，避免修建平底河槽，确保洪水流势沿主流中心，防止洪水淘刷、破坏堤岸坡脚。

建议被冲毁的拦河坝、跨河桥、引水工程等必要的基础设施严格按照相应的设计防洪标准进行恢复建设，特别注意冲刷深度的计算，重要建筑物可考虑提高标准。针对不满足冲刷深度要求的建筑物，严格按照防护标准实施工程补救措施，并且沿河道纵横方向尽量充分考虑补救措施的防护范围。

4.3 提高雨水情预测预报能力

“23·7”流域性特大洪水比2012 年的“7·21”洪水量级大，因有前车之鉴，拒马河两岸人员转移、撤离及时，人员伤亡小，但淹没损失较大。考虑未能及时、精准地预测预报水情，故人员撤离前不能及时将贵重物品转移至不受淹的高地。特别是北京市境内的大沙地水文站点及张坊水文站的基础设施被洪水冲毁，无法及时、精准地预报雨水情。因此，建议提高水文站基础设施建设标准，加快加强拒马河流域雨水情监测预报“三道防线”构建，提高防汛减灾预测、预报与应对能力。

5 结 语

本文通过对北京市境内拒马河及其分支河道的28 处典型点位进行洪水调查，在深入分析、研究拒马河道现状、洪痕及洪灾特点等基础上，计算拒马河及其各分支河道的洪水流量。根据计算成果，拒马河有7处实测洪痕水位对应的洪峰流量为6 300 m3/s，经与相关规划成果对比分析，得到拒马河“23·7”洪水流量相当于20年一遇洪水频率。根据水毁情况，分析得出拒马河主要存在行洪空间不足、河道流势不顺、建筑物防冲标准不高的问题，提出加强拒马河水生态空间管控、重视河道疏导治理、建筑物冲刷防护，以及提高雨水情预测预报能力等规划治理建议，以期为后续拒马河整治提供参考依据。