唐 穎 劉冀宏 叢曉紅 張建濤 周 星

（1.北京市水務(wù)規(guī)劃研究院，北京 101117；2.北京市水科學技術(shù)研究院，北京 100048）

0 引 言

近年來極端天氣頻繁發(fā)生，造成嚴重的洪澇災(zāi)害。2012 年7 月21 日，北京市發(fā)生特大暴雨，最大降雨點位于房山區(qū)，引發(fā)了房山區(qū)10 余條中小河流漫堤、潰堤，橋梁沖垮，道路損毀，人員傷亡等重大事件，造成了巨大的經(jīng)濟損失[1]。2021 年7 月17—23 日，河南省遭遇歷史罕見特大暴雨，降雨具有持續(xù)時間長、降雨范圍廣、累計雨量大、極端性強等特點[2]。2023 年7 月29 日至8 月2 日，京津冀地區(qū)遭遇歷史罕見特大暴雨，發(fā)生嚴重洪澇災(zāi)害，特別是7月31 日北京門頭溝區(qū)、房山區(qū)，以及河北涿州市等太行山前的平原城市遭遇山洪內(nèi)澇疊加災(zāi)害，遭受重大人員傷亡和財產(chǎn)損失[3-4]。本文通過調(diào)查北京市拒馬河“23·7”特大洪水（以下簡稱“23·7”洪水）后的洪痕及水毀情況，研究分析洪水流量和洪災(zāi)特點，并提出拒馬河治理建議，以期為后續(xù)拒馬河整治提供參考。

1 基本情況

1.1 流域概況

拒馬河是海河流域大清河北支白溝河的主要支流，位于大清河流域的北部，太行山、燕山山脈銜接地帶，地理位置在東經(jīng)114°25'～115°40'，北緯39°10'～40°10'。拒馬河發(fā)源于河北淶源縣北部山區(qū)，在淶水縣都衙鄉(xiāng)附近進入北京市房山區(qū)境內(nèi)，至張坊水文站出山后進入平原，自西向東蜿蜒行駛，于鐵索崖下分為南北兩支。南支進入河北淶水縣，稱南拒馬河；北支稱北拒馬河，流經(jīng)北京房山區(qū)張坊鎮(zhèn)、大石窩鎮(zhèn)，北拒馬河于鎮(zhèn)江營橋下游又分為北支、中支、南支3個分支，分別出境后于河北省涿州市西北再次匯合成北拒馬河。河道自上而下建有紫荊關(guān)、都衙、大沙地、張坊4座水文站，至今無洪水控制性工程。拒馬河總流域面積10 154 km2，其中山區(qū)7 266 km2，平原2 888 km2，呈西北高東南低的地勢；拒馬河張坊水文站以上山區(qū)河道長210 km，總流域面積4 810 km2，其中，北京市境內(nèi)山區(qū)河道長41 km，流域面積364 km2。拒馬河水系流域圖見圖1。

圖1 拒馬河水系流域圖

1.2 河道基本情況

已對北京市境內(nèi)拒馬河山區(qū)河道10 年一遇洪水淹沒線范圍內(nèi)的違章建筑實施了拆除治理?，F(xiàn)狀大沙地水文站至張坊水文站段河道長41 km，為天然河道，常年有水，兩岸谷壁峭立，河谷寬度一般為200～400 m，局部最寬處達500～700 m，西石門處河谷最窄僅120 m?，F(xiàn)狀河道斷面形式為復式，主河槽寬一般為60～150 m，最寬處達200 m，主槽深約5～8 m。河道兩岸現(xiàn)有村莊21 個，攔河壩26 座，橋梁29 座（含漫水橋12 座）。山區(qū)河道沿村臨河匯集多處旅游度假村，為著名的十渡旅游風景區(qū)。

北京市境內(nèi)北拒馬河及其北、中、南3個分支平原河道已于2014 年按照10 年一遇防洪標準進行了綜合治理，堤頂高程為10 年一遇設(shè)計洪水位加超高1.0 m?，F(xiàn)狀平原段河道基本為復式斷面，局部為梯形，河道縱坡為0.002～0.003。其中，北拒馬河長7.5 km，河道上口寬210～450 m；北拒馬河的北支河長5.58 km，河道上口寬85～320 m；中支河長3.04 km，河道上口寬170～340 m；南支河長2.02 km，河道上口寬160～220 m。北拒馬河及其3 個分支現(xiàn)有跨河橋梁7座，兩岸村莊13個，堤頂巡河路長36 km。

2“23·7”洪水調(diào)查

2023年7月29日20時開始至8月2日7時海河流域發(fā)生強將降雨過程，北京市平均降雨量331 mm，最大降雨點位于門頭溝清水鎮(zhèn)（1 014.5 mm）。大清河流域平均降雨量611 mm，暴雨中心位于房山區(qū)中部，房山區(qū)平均降雨量599 mm，最大降雨點位于霞云嶺（823.0 m）[5]。本場降雨時間長達83 h，導致大清河、永定河發(fā)生流域性特大洪水，其中大清河發(fā)生1949年后的第2大洪水。

本次拒馬河“23·7”洪水調(diào)查分別對北京市境內(nèi)的拒馬河，北拒馬河及其北、中、南3個分支共計28處點位進行洪痕調(diào)查與測量。其中，拒馬河洪痕調(diào)查與測量17處，北拒馬河洪痕調(diào)查與測量5 處，北拒馬河的北、中、南3 個分支河道洪痕調(diào)查與測量6處。

2.1 拒馬河洪水調(diào)查

“23·7”洪水導致拒馬河兩岸臨河房屋等設(shè)施被淹，淹沒水深1.7～4.8 m，淤泥深1.0 m 左右，河道內(nèi)的攔河壩被沖毀；跨河橋除五渡橋、龍安橋，漫水橋除九渡漫水橋和新新小鎮(zhèn)漫水橋外，其他橋梁均被沖斷；通信等基礎(chǔ)設(shè)施被沖毀，電力、通信中斷；張坊引水工程的勝天渠被沖斷，影響供水。

拒馬河洪水調(diào)查位置綜合考慮河段較平順，河床較穩(wěn)定，斷面較規(guī)整，洪痕明顯、易指認的位置，選擇平峪村、北石門村、西河村、西莊村、十渡村、九渡村、八渡村、七渡村、六渡村、西關(guān)上村、穆家口村、穆家口村南、千河口村、千河口溝下、天安橋上、新新小鎮(zhèn)橋上、龍安橋上，共計17 處斷面進行洪痕調(diào)查與測量。洪痕調(diào)查位置及實測高程見圖2。

圖2 拒馬河“23·7”洪水洪痕調(diào)查位置及實測高程示意圖

2.2 北拒馬河洪水調(diào)查

“23·7”洪水期間北拒馬河未發(fā)生漫溢，岸坡洪痕明顯。北拒馬河為拒馬河出山后的北支河道，地形地勢變化大，流速由急變緩，河道下切嚴重，洪水流勢不穩(wěn)且向左、右兩岸搖擺游蕩明顯，導致河道內(nèi)的跨河橋梁、橋墩、橋基淘刷嚴重，鎮(zhèn)江營拒馬河吊橋被沖毀，河底巖石被沖出。此外，河道頂沖段的堤岸、坡腳損毀嚴重，如張坊大橋河道左岸長約350 m的河灘地被沖沒，濕地等景觀設(shè)施被沖毀。王家磨村段河道右岸的河坡及坡腳護砌被淘刷沖毀，堤岸坍塌，堤頂巡河路中斷；特別是右岸濱河娛樂設(shè)施段，河道上口外約35 m的堤岸被沖沒，長約400 m濱河景觀棧道被沖毀。

北拒馬河為平原河道，洪水調(diào)查位置綜合考慮河段平順，河床穩(wěn)定，洪痕明顯，控制條件較好的位置，選擇張坊大橋、河灘慢行路始端、河灘慢行路終端、鎮(zhèn)江營橋上、鎮(zhèn)江營橋下，共計5處斷面進行洪痕調(diào)查與測量，洪痕調(diào)查位置及實測高程詳見圖2。

2.3 北拒馬河分支洪水調(diào)查

“23·7”洪水期間北拒馬河北支、南支河道未發(fā)生漫溢，岸坡洪痕明顯；北拒馬河中支河道在南水北調(diào)暗涵上游800 m處左岸頂沖段出現(xiàn)漫溢，漫溢范圍不大，地勢低處農(nóng)田設(shè)施被淹。北拒馬河鎮(zhèn)江營橋下游至北拒馬河中支、北支分水口上游，以及北拒馬河南支白沙灘橋段的河道河底有大面積巖石露出，河道水流紊亂，岸坡淘刷嚴重；特別是南支與中支、北支合流的分水嘴處，以及中支、北支分水嘴處的堤岸沖刷較為嚴重，有坍塌。洪水調(diào)查時除北拒馬河北支外，其他河道及分支河流水流湍急，水位較高，看不清河底下切和橋梁墩臺等沖刷深度。北拒馬河北支的河南村漫水橋及上游吊橋被沖毀，北拒馬河中支南水北調(diào)暗涵損毀嚴重。

北拒馬河3個分支為平原河道，河流分水及河底高程情況復雜，洪水調(diào)查位置綜合考慮河岸穩(wěn)定，洪痕明顯，控制條件較好的位置，選擇北拒馬河南支、北拒馬河北中合支、北拒馬河北支、北拒馬河中支右岸、北拒馬河中支南水北調(diào)暗涵左岸上、北拒馬河中支南水北調(diào)暗涵左岸，共計6處斷面進行洪痕調(diào)查與測量。洪痕調(diào)查位置及實測高程見圖2。

3“23·7”洪水分析

3.1 調(diào)查洪痕處流量計算

拒馬河平峪村至龍安橋段河道采用天然河道恒定流水面線計算方法核算17處調(diào)查洪痕的相應(yīng)洪水流量。北拒馬河及其北、中、南3個分支河道采用均勻流計算方法核算11處調(diào)查洪痕的相應(yīng)洪水流量。

3.1.1 計算方法

（1）恒定流水面線計算方法。根據(jù)山區(qū)河道實測洪痕水位，采用天然河道恒定流水面線計算方法，自下而上分別推算17處實測洪痕位置的洪水流量。計算公式如下：

式中：Z1和Z2分別為下斷面和上斷面的水位高程，m；分別為下斷面和上斷面的流速水頭，m；hf和hj分別為上下游斷面之間的沿程水頭損失和局部水頭損失，m。

最后，作業(yè)練習不科學。作為老師，課堂學習之后，我們總會布置一些作業(yè)用以鞏固練習，加深學生的印象。但是，很多老師總是批量地布置作業(yè)，生怕哪一點被忽略了。這種高負擔的作業(yè)量不僅不能幫助學生記憶，反而會讓他們喪失積極性和主動性，為了完成作業(yè)而寫作業(yè)，學生就變成了應(yīng)付，這樣顯然是不能提升識字能力的。

（2）均勻流計算方法。采用均勻流計算公式，分別計算11處平原河道實測洪痕位置的洪水流量。計算公式如下：

式中：Q為設(shè)計流量，m3/s；A為過水斷面面積，m2；C為謝才系數(shù)，m0.5/s；R為水力半徑，m；n為河床糙率系數(shù)；i為河底縱比降。

3.1.2 計算參數(shù)選用

考慮洪水過境后河道斷面有沖、淤變化，調(diào)查的洪痕水位與洪水過后的變形斷面不相對應(yīng)，故本次山區(qū)河道洪水流量復核計算采用拒馬河2014 年實測及2020 年修測的河道斷面資料；平原河道采用北拒馬河2017 年設(shè)計橫斷面，以及本次洪痕調(diào)查的概化河道斷面進行計算。

根據(jù)河道現(xiàn)狀情況及本次洪水調(diào)查，各河段河道主槽和灘地分別選用單一糙率，其中，主槽糙率取值為0.04，灘地糙率取值0.07，兩岸有房屋等建筑物設(shè)施位置糙率取值0.10。根據(jù)洪水淹沒情況，調(diào)整河道內(nèi)橋梁、房屋等建筑物設(shè)施阻水比。

3.1.3 流量計算成果

表1 拒馬河“23·7”洪水洪痕實測高程及計算流量匯總表

3.2 流量合理性分析

南拒馬河上的落寶灘水文站在“23·7”特大洪水期間運行正常，實測洪峰流量為1 700 m3/s（7 月31 日22 時）。本次以落寶灘水文站實測流量為基準，對本次調(diào)查流量合理性進行復核分析。

根據(jù)拒馬河洪水流量核算成果，取7 處相同流量成果為本次拒馬河“23·7”特大洪水核算洪峰流量（6 300 m3/s），減去落寶灘站南拒馬河洪峰流量后，得出北拒馬河洪水流量為4 600 m3/s。與本次北拒馬河洪痕調(diào)查水位核算的流量4 480 ～4 850 m3/s 相比差別不大；與本次北拒馬河南支、北中合支核算流量成果的合計值4 610 m3/s 相比基本一致。本次北拒馬河北中合支核算流量成果3 480 m3/s，與北拒馬河北支、中支洪水核算流量成果的合計值3 360～3 800 m3/s 相比差別不大。拒馬河河道蜿蜒曲折，坡陡流急，出山后進入平原，河道流速減緩，流勢不穩(wěn)，形成多處分流河套。“23·7”洪水流量較大，河道內(nèi)建筑物被淹沒且沖毀較多，使得河道泄洪情況更為復雜，因此，綜合考慮計算斷面、洪痕水位、糙率取值等參數(shù)可能存在一定誤差，對洪水流量計算成果會有一定影響。雖然本次調(diào)查洪痕的流量計算成果受一定條件的限制，但流量核算結(jié)果較好，故本次核算的拒馬河上、下游流量計算成果較為合理。

3.3 洪水頻率分析

2017 年水利部海河水利委員會組織編制的《大清河流域設(shè)計洪水復核報告》[6]曾對拒馬河張坊水文站設(shè)計洪水進行多次分析計算，其中，根據(jù)1951—1979 年實測系列及歷史調(diào)查洪水計算得到拒馬河張坊水文站10 年一遇、20 年一遇洪峰流量分別為4 600 m3/s 和7 200 m3/s；根據(jù)1951—1997 年實測系列及歷史調(diào)查洪水計算得到拒馬河張坊站10 年一遇、20 年一遇洪峰流量分別為3 790 m3/s 和6 450 m3/s；根據(jù)1951—2012 年實測系列及歷史調(diào)查洪水計算得出的拒馬河張坊站10 年一遇、20 年一遇洪峰流量分別為3 640 m3/s和6 300 m3/s。

根據(jù)《拒馬河（北京段）干流生態(tài)修復綜合治理規(guī)劃》[7]，拒馬河山區(qū)河道規(guī)劃10年一遇洪水流量為3 440～3 640 m3/s，相應(yīng)洪水位為106.78～214.13 m，規(guī)劃20 年一遇洪水流量為6 100～6 300 m3/s，相應(yīng)洪水位為108.68～216.87 m。對比分析“23·7”洪水山區(qū)河道洪痕調(diào)查水位109.03～186.5 m，“23·7”洪水期間拒馬河洪水流量相當于20 年一遇洪水頻率。拒馬河山區(qū)“23·7”調(diào)查洪痕與規(guī)劃水位對比圖見圖3。

圖3 拒馬河山區(qū)“23·7”調(diào)查洪痕與規(guī)劃水位對比圖

4 河道治理建議

北京市境內(nèi)拒馬河干流、支流河道在2012年“7·21”洪水后，于2014年實施了綜合治理，治理標準為10年一遇洪水標準?！?3·7”洪水導致拒馬河發(fā)生了淹沒、沖毀等，造成巨大損失，同時暴露出河道行洪空間不足、水勢不順、建筑物設(shè)計標準偏低等嚴重問題，故河道治理在水空間管控、行洪疏導、防沖設(shè)計等方面仍需加強。

4.1 加強水生態(tài)空間管控

拒馬河河道兩岸谷壁峭立，河谷寬度200～400 m，發(fā)生規(guī)劃10 年一遇至20 年一遇洪水（洪峰流量3 640～6 300 m3/s）時，洪水將占據(jù)整個河谷，在兩山間行洪，故河道水空間較為狹窄，村莊等建筑物設(shè)施布局極為局促。

經(jīng)本次洪水調(diào)查分析，“23·7”洪水頻率相當于20年一遇，除位于河兩岸地勢較高的高基礎(chǔ)建筑物不受洪水影響，沿河低地勢的房屋等建筑設(shè)施均被洪水淹沒、沖毀。建議拒馬河山區(qū)河道水域空間規(guī)劃遵循“人為水留出路，水為人留活路”的原則，“23·7”洪水“劃定”的淹沒線為依據(jù)進行水空間規(guī)劃管控，確保河道留有足夠的行洪空間。針對沿溪傍河道路、跨河橋梁等重要基礎(chǔ)設(shè)施，盡量布設(shè)在河道行洪區(qū)外，跨河橋盡量加大跨越尺度，嚴格控制橋墩、橋臺、引路等建筑物阻水比，盡量少占用河道行洪斷面。

4.2 重視疏導治理和沖刷防護

2012 年“7·21”洪水及“23·7”洪水，均導致河底下切、堤岸坍塌、攔河壩沖毀、跨河橋沖斷等建筑物損毀，暴露出拒馬河嚴重的沖刷問題。

拒馬河山區(qū)河道為天然河道，河道治理以全面保護與恢復拒馬河山水生態(tài)系統(tǒng)為主，維持自然流勢。平原河道較為寬闊，“23·7”洪水基本在河道內(nèi)行洪，但洪水流勢不穩(wěn)、左右搖擺嚴重，導致河岸、坡腳被淘刷沖毀，堤岸坍塌、巡河路中斷。建議平原河道治理按照“遇彎截角、逢正抽心”的古訓，因勢利導調(diào)整水勢，避免修建平底河槽，確保洪水流勢沿主流中心，防止洪水淘刷、破壞堤岸坡腳。

建議被沖毀的攔河壩、跨河橋、引水工程等必要的基礎(chǔ)設(shè)施嚴格按照相應(yīng)的設(shè)計防洪標準進行恢復建設(shè)，特別注意沖刷深度的計算，重要建筑物可考慮提高標準。針對不滿足沖刷深度要求的建筑物，嚴格按照防護標準實施工程補救措施，并且沿河道縱橫方向盡量充分考慮補救措施的防護范圍。

4.3 提高雨水情預測預報能力

“23·7”流域性特大洪水比2012 年的“7·21”洪水量級大，因有前車之鑒，拒馬河兩岸人員轉(zhuǎn)移、撤離及時，人員傷亡小，但淹沒損失較大?？紤]未能及時、精準地預測預報水情，故人員撤離前不能及時將貴重物品轉(zhuǎn)移至不受淹的高地。特別是北京市境內(nèi)的大沙地水文站點及張坊水文站的基礎(chǔ)設(shè)施被洪水沖毀，無法及時、精準地預報雨水情。因此，建議提高水文站基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)標準，加快加強拒馬河流域雨水情監(jiān)測預報“三道防線”構(gòu)建，提高防汛減災(zāi)預測、預報與應(yīng)對能力。

5 結(jié) 語

本文通過對北京市境內(nèi)拒馬河及其分支河道的28 處典型點位進行洪水調(diào)查，在深入分析、研究拒馬河道現(xiàn)狀、洪痕及洪災(zāi)特點等基礎(chǔ)上，計算拒馬河及其各分支河道的洪水流量。根據(jù)計算成果，拒馬河有7處實測洪痕水位對應(yīng)的洪峰流量為6 300 m3/s，經(jīng)與相關(guān)規(guī)劃成果對比分析，得到拒馬河“23·7”洪水流量相當于20年一遇洪水頻率。根據(jù)水毀情況，分析得出拒馬河主要存在行洪空間不足、河道流勢不順、建筑物防沖標準不高的問題，提出加強拒馬河水生態(tài)空間管控、重視河道疏導治理、建筑物沖刷防護，以及提高雨水情預測預報能力等規(guī)劃治理建議，以期為后續(xù)拒馬河整治提供參考依據(jù)。