北拒马河废弃沙坑洪水威胁及治理对策探讨

吴顺成，刘思清

（1.涿州市水利局，河北涿州 072750；2.水利部海河水利委员会，天津 300170）

1 问题提出

北拒马河位于涿州市城区西侧，是小清河分洪区承接拒马河洪水的主要途径。北拒马河呈现河套特征，拒马河自铁索崖分为南拒马河与北拒马河后，北拒马河又分为北支、中支和南支3股河道，由于地势低洼影响，流路分散、河与套交替，行洪能力差，防洪标准极低。更有甚者，近年来，河道无序采砂沿3支河道形成大小不一、深浅各异的大量废弃沙坑，一旦遇到拒马河洪水，沙坑蓄洪溃决所形成的蓄势洪水将对涿州市西部城区和小清河分洪区构成极大的洪水威胁。

2 沙坑分布与规模

拒马河自西向东流至落宝滩分为南拒马河与北拒马河，北拒马河自小河子坝进入河北省涿州市境内。北拒马河自上游北京市境内便分为北支、中支和南支3股河道，东流从不同位置进入涿州市境内，其中北支为主支，流经蓝家营、观仙营、普利庄、泗各庄，到演武庄村南，与中支汇合后流向涿州市城区西北的北坛村，后流向东北，在小清河分洪区（蓄滞洪区）内穿永济桥到永乐铁路桥；南支由镇江营分出后自涿州市的西曈、横岐间向南流，至孙家庄向东折，至松林店、房树村西北折，沿涿州市城区西侧在大石桥村南与北支汇合。

北拒马河南北中3 支均为天然河道，河槽断面很窄，过流能力很低。以往遇3～5年一遇洪水便要出槽漫滩行洪，淹没各支河道两岸农田。近年来，河道无序采砂在3 支河道上形成多个沙坑群，沙坑总面积达9.0 km2。其中，南支沙坑面积4.9 km2，北支与中支沙坑面积4.1 km2。

现状沙坑很不规则，深浅不一、大小不同，坑与坑之间有的间隔宽度很小，甚至几乎连通，有的因乡间漫水路的存在未被挖通，相隔距离稍大，形成杂乱的沙坑群。从现状沙坑的分布情况看，北支大致划分为4个沙坑群，南支大致划分为6个沙坑群。

按以往河道10年一遇洪水的行洪水位测算，北支4 个坑群的缓滞洪水容积为0.442 1 亿m3，南支6个坑群的缓滞洪水容积为0.475 3 亿m3。南北支所有坑群的总容积为0.917 4亿m3，蓄滞洪水量的能力已经接近1座大型水库的总容积。

3 现状沙坑对涿州市防洪的影响

从以上各个沙坑群之间的地形结构和水流关系来看，现状沙坑并不具备滞洪作用，反而潜藏着很大的洪水风险。当上游拒马河发生50年一遇流域规划标准洪水时，分至北拒马河的洪水流量大约7 000 m3/s。这些洪水，首先充满上游第1个沙坑，之后再流入第2 个、第3 个沙坑，待所有沙坑全部充满后进入下游的蓄滞洪区。如果洪水真能这样有秩序地行进，那么沙坑的存在将对下游的涿州市及小清河分洪区的防洪都有积极作用。然而，就目前各沙坑间的连接结构看，上游沙坑充水到一定程度后，坑缘连接部位将难以承受坑中洪水的压力和河道洪水的冲击，一旦溃决形成溃坝洪水，将会把坑中蓄存的巨大能量向下游释放。这样一来，洪水一级一级往下游推进，最终以蓄势后的高能量洪水进入蓄滞洪区，逼近甚至冲击涿州市西部城区。

由此可见，沙坑的存在对小清河分洪区和涿州市的城市防洪不但起不到积极作用，反而会构成巨大威胁。

4 沙坑治理方案构想

北拒马河各股支流人工无序采砂形成的废弃沙坑群，与堰塞湖十分相似。堰塞湖是由于地震泥石流现象，将松散泥石土方堆入河道，形成既能挡水又易于溃决的堰体，对下游构成巨大的洪水威胁。北拒马河的沙坑群之间也存在类似的松散砂砾堰体，这一堰体是因上下游河床的下挖（最大下挖深度超过20 m）而使未挖段形成堰体。北拒马河沙坑群之间的堰体，土质组成为河道沉积的砂砾土石混合物，十分松散，抗冲能力差；结构尺寸方面，各相邻沙坑之间的堰体沿河道方向的距离宽窄不一，最窄处只有几米，接近连通状态，宽的可达几十米；高程落差方面，堰顶高于沙坑底，北支各堰顶比下游坑底一般高出6～8 m，南支各堰顶比下游坑底一般高出20 m左右，最大的落差达到22 m，极易溃决形成溃坝洪水。

为了避免堰体溃决产生巨大洪峰形成洪水灾害，要对沙坑进行治理。其治理思路如下：开通窄堰归并相邻坑群，化零为整；设置控导设施，固定宽堰；预留低堰，疏导洪水；利用沙坑滞蓄洪水，减轻下游洪水压力。

从现状沙坑群的分布来看，有些大小不一的沙坑间隔距离很小，容易被洪水冲垮，需要将其规整打通，化零为整。北支与中支河道相邻，并于中游合二为一，为此将两支合并为一支治理，自上而下，规整后设置为4组沙坑，利用4座溢流堰分级控导；控导堰采用限宽控高设计，保证5年一遇小洪水河道行洪不超过660 m3/s，避免上坑完全蓄满才向下坑溢流的现象，通过低堰控泄疏导洪水；遇高标准洪水，溢流堰泄量增加缓慢，使水位增高，逐步增加上坑蓄量，从而实现沙坑对大洪水的缓滞作用，减小下游洪水压力。同理，根据南支的沙坑分布情况，在南支设置6 组沙坑，利用6 座溢流堰控导，遇5年一遇河道规划标准洪水溢流不超过330 m3/s。

5 沙坑治理对防洪的作用

5.1 削峰作用

按以上设想北支沙坑群分4组坑群治理，遇5年一遇标准洪水，河道上游入流660 m3/s，经4 组坑群调蓄，最终下泄洪峰流量为449 m3/s，削减32.05%；遇10年一遇洪水，河道上游入流1 447 m3/s，经4 组坑群调蓄，最终下泄洪峰流量减少为1 379 m3/s，削减3.74%。

南支遇5年一遇标准洪水，河道上游入流330 m3/s，经6 组坑群调蓄，最终下泄洪峰流量为138 m3/s，削减58.09%；遇10年一遇洪水，河道上游入流724 m3/s，经6组坑群调蓄，最终下泄洪峰流量减少为618 m3/s，削减13.59%。

5.2 滞洪作用

北支河道沙坑群遇5年一遇洪水，滞洪总量为3 823万m3，占北支5年一遇洪水入流洪量的38.8%；遇10年一遇洪水，4 组坑群最大滞洪水量分别为1 542 万、1 175 万、748 万、956 万m3，占北支10年一遇洪水入流洪量的22.9%。具体情况，见表1。

表1 北支4级控导工程削减洪峰作用分析成果统计万m3

南支遇5年一遇洪水，6组坑群最大滞蓄洪水量为4 543 万m3，占南支5年一遇洪水入流洪量的92.3%；遇10年一遇洪水，6 组坑群最大滞洪水量为4 753 万m3，占南支10年一遇洪水入流洪量的49.3%。各组坑群最大滞洪量，见表2。

表2 南支6级控导工程削减洪峰作用分析成果统计万m3

6 沙坑治理措施

按照坑群的分布特征，将北支（包括中支）所有沙坑划分为4 组坑群，使各组坑群自成一体，相对固定。同时，上下游相邻坑群之间以控导工程连接。

沿北支河道上下游有4 条跨河道路，采砂时依然保持这4条漫水路的通行，基本未被开挖。为此，结合道路加以砌筑，形成4道溢流堰。北1号坑群控导工程位于观仙营村南，加宽道路，采用混凝土路面，宽10 m，高程为42.0 m。北2号坑群控导工程位于西里池店以北800 m 处，改造混凝土路面，宽10 m，高程为33.0 m。北3号坑群控导工程位于东里池店北，采用混凝土路面，宽12 m，高程为33.0 m。北4号坑群控导工程位于东沙沟村北，加宽加固混凝土路面，宽10 m，高程为27.7 m。将漫水路改成溢流堰后，以块石铅丝笼结构对下游边坡加以保护，防止洪水冲刷；为避免路（堰）基受洪水淘刷，下游延长护坡300 m，采用细石混凝土砌石护砌，衬砌厚0.5 m，并连接消能设施。

对南支采取同样措施，对设置的6 处溢流堰中的5 处利用原有道路为溢流堰体，并加以护砌；另1处即南2号坑群控导工程利用已加护砌的南水北调中线暗渠顶为溢流堰体，对洪水加以控导。

以上南北支河道分级控导工程共需开挖土方9 325 万m3，砌筑铅丝笼石块2.8 万m3，浇筑混凝土1.8 万m3、细石混凝土107 万m3，约需投资7亿元。