大清河系北支防洪难点和应对措施

2018-03-25 14:17
水科学与工程技术 2018年2期
关键词:白沟拒马河行洪

(河北省大清河河务管理处,河北 保定 071051)

自20世纪80年代以来,由于受天气和自然环境不断变化及人类活动的影响,大清河系降雨日趋减少进入枯水期,全流域发生大面积洪水的机遇也变小。至今发生全流域洪水仅有两次:“88·8” 和 “96·8”。“96·8”洪水是1963年以来的最大洪水,这两次全流域洪水都是中小洪水,均不足10年一遇。与此同时,在局部地区发生的暴雨洪水却不少,不论是从历史洪水还是近期暴雨洪水来看,大清河系北支非常突出,尤其是2012年“7·21”和2016年“7·20”两场暴雨洪水,对北支防洪的影响巨大。虽然“7·20”暴雨范围比“7·21”小的多,仅发生在北京大石河流域,但暴雨强度不可小觑,同样也引起人们对北支防洪的关注。

大清河水系支流众多,形如折扇,上游山区分南北两支,南支山区建有王快、西大洋等5个大型水库及4座中型水库,对拦蓄暴雨洪水和减轻下游洪灾发挥了重要作用。然而,突发的暴雨因为北支山区主要河道拒马河上没有大型水库拦蓄,加之河道坡度陡,洪水就很快生成、下泄,出山进入平原。北支平原有白沟河和南拒马河承担洪水下泄,还有为解决超标准洪水设立的小清河分洪区和兰沟洼滞洪区。但由于行洪河道和分、滞洪区存在诸多问题,北支防洪形势不容乐观,必须认真对待。

1 北支基本情况及暴雨洪水特点

1.1 基本情况

大清河北支流域面积1.02km2,大部分为山区,面积7109km2,占北支流域面积的70%,其中河北省5651km2,北京市1418km2,山西省40km2。 山区主要河道为拒马河,支流河道有北易水、中易水和北京市境内的大石河 (也称琉璃河)、小清河。拒马河河长200km,流经河北省涞源、易县、涞水及北京市房山区在张坊镇出山,张坊以上流域面积4820km2,是北支洪水的主要来源。拒马河洪水在张坊附近铁锁崖出山后进入平原,分流成南、北拒马河。南拒马河在北河店纳北易水、中易水东行至白沟镇与白沟河相汇。北拒马河东流至二龙坑有琉璃河、小清河汇入,以下称白沟河。白沟河南行与南拒马河在白沟镇相汇后称大清河,洪水至新盖房枢纽,经新盖房分洪道、老大清河及白沟引河入东淀或白洋淀。

1.2 暴雨洪水特点

1.2.1 北支洪水汇集快,陡涨急落

随着主汛期的到来,河北省进入集中降雨期。这段时间降水的特点是强度大、历时短、局地性强、年际变化大、降水时段集中。如2012年北支“7·21”暴雨洪水,降雨范围主要集中在拒马河和大石河两个流域,河北省涞源县王安镇是拒马河的暴雨中心,最大日降雨量349mm,达到300年一遇;另一个暴雨中心在北京市房山区大石河的河北镇,最大日降雨量465mm,接近500年一遇。

由于拒马河干流上缺少大型控制性工程,仅在张坊下游右岸支流龙安沟建有宋各庄中型水库1座,其众多的支流小河上也仅有小型水库6座。上游紫荆关一带历来是暴雨中心,“63·8”洪水期间,紫荆关站和张坊站最大洪峰分别为4490,9920m3/s。“96·8”洪水期间,8月4日紫荆关降雨173mm,19:25出现488m3/s的洪峰,至23:30,出现最大洪峰825m3/s;2012年“7·21”暴雨洪水期间,紫荆关站出现了“63·8”以来的最大洪峰2580m3/s,洪水从起涨到最大洪峰出现不足5h,洪峰持续约30min,到下游张坊站洪水出现最大洪峰2500m3/s,历时9h。

北京大石河是大清河系北支骨干行洪河道白沟河的一条重要支流,全长129km,流域面积1280km2,山区流域面积856.3km2,其中在河北省涿州市境内长7km。该流域在2012年7月和2016年7月分别降下两场超过100年一遇的特大暴雨,也就是人们广为关注的“7·21”和“7·20”大暴雨。 杨凌等人在“大石河漫水河站“7·21”与“7·20”暴雨洪水对比分析”中的数据,漫水河站2012年 “7·21”洪水从起涨到出现最大洪峰1090m3/s不足4h,洪峰仅持续3min;2016年“7·20”该流域又降下特大暴雨,暴雨中心南窖最大日降雨422mm,达100年一遇,洪水从起涨到出现最大洪峰1080m3/s用时5h,洪峰持续时间20min。这两场暴雨洪水仅相隔4年,十分罕见。由此可见,北支洪水汇集快,陡涨急落。

1.2.2 洪水传播时间

20世纪80年代以前,北支洪水传播较快,紫荆关洪峰到张坊时间10~13h;分流入南拒马河洪峰到达新盖房枢纽时间13~18h;分流入北拒马河洪峰到达白沟河东茨村时间20~28h;白沟河东茨村洪峰到达新盖房枢纽时间10~14h。进入枯水期以来,洪水传播时间除山区与过去相比基本不变外,平原地区传播时间则大幅增加。 “96·8”和“7·21”洪水期间紫荆关洪峰到达张坊时间11.5h和9h;北拒马河洪峰到达白沟河东茨村时间分别为38h和37h。白沟河洪峰到达新盖房枢纽时间也增加,“7·21”洪水期间长达43h。南拒马河洪峰“96·8”期间到达新盖房枢纽时间33h,“7·21”期间洪水因行进途中断流未能到达新盖房枢纽。

1.3 北支防洪体系

北支防洪体系由水库、行洪河道及分洪、滞洪工程组成。河北省山区只在拒马河支流河道中易水上建有安格庄1座大(II)型水库,流域面积476km2,库容3.09亿m3;另建有宋各庄等4座中型水库及21座小型水库水库,总控制面积586.55km2,总库容0.58亿m3。北京市房山区建有2座中型水库及小型水库7座,总控制面积388km2,总库容0.5768亿m3。河北省和北京市房山区水库总控制面积1450.65km2,总库容4.2468亿m3,控制面积占北支山区面积的20.4%。北支平原地区有骨干行洪河道白沟河和主要行洪河道南拒马河,其现状防洪标准分别为10年一遇和20年一遇;有分洪、滞洪工程2处,分别为小清河分洪区和兰沟洼滞洪区。小清河分洪区跨河北、北京两个省市,总面积335km2,河北省境内面积204km2,境内人口15.26万人,现状启用标准5年一遇。分泄永定河超标准洪水由海河防总提出意见,报国家防总决定。兰沟洼滞洪区面积228km2,人口21.44万人,现状启用标准为10~20年一遇,该滞洪区在1956年、1963年均已启用。

2 北支防洪难点及应对措施

2.1 防洪难点

由于北支拒马河无大型水库拦蓄洪水,20世纪50、60年代甚至历史的大洪水都有可能发生。在上游突降暴雨后洪水很快出山,给承担行洪的白沟河和南拒马河造成很大威胁。2012年“7·21”和2016年“7·20”两次暴雨洪水提醒我们,暴雨洪水随时都会发生。北支流域面积仅占大清河流域面积的23.57%,但每次洪水总量在全河系洪水中占的比例很高,“96·8”洪水期间全河系洪水总量34.22亿m3,其中北支洪水14.67亿m3,占42.87%。如果行洪流量超过两条河保证标准危及堤防安全时,依据调度方案需扒口向兰沟洼滞洪区分洪,与此同时,区内大量群众急需转移,且留给转移的时间不多。因此,北支防洪历来是大清河系防洪的重点,也是难点。

2.2 应对措施

2.2.1 加快白沟河和南拒马河工程全面治理

大清河系北支骨干行洪河道白沟河和主要行洪河道南拒马河,在历年的行洪中发挥了重要作用。白沟河堤防为粉质沙壤土,由于洪水峰高量大,历史上多次决口、漫溢或扒堤,隐患多,其左堤是河北省二级堤防,是保卫清北平原的重要屏障。白沟河东茨村站1956年和1963年最大洪峰流量分别为2870,2790 m3/s;1963年南拒马河北河店站最大洪峰流量4770 m3/s。白沟河和南拒马河在20世纪70年代按20年一遇行洪3000,4640m3/s进行复堤加固,之后两河再也没有进行整治。由于多年运行,工程老化失修,目前白沟河堤防断面单薄,超高不足,河道内树障严重影响行洪安全,现状行洪能力只有2000m3/s。南拒马河堤防超高基本上满足行洪3500m3/s的要求,但仍然存在诸多问题,险工工程标准普遍不高,工程简陋,加之堤身由砂性土筑成存在密实度不够等问题;20世纪60~70年代修建的穿堤建筑物年久失修,未进行除险加固,属超期服役,这些问题在河道行洪能力上未得到体现,因此行洪时极易发生险情,难以保证河道安全行洪。

2012年“7·21”暴雨洪水期间,拒马河张坊站出现1963年以来的最大洪峰流量2500m3/s,分流入南拒马河的洪水到达落宝滩最大洪峰流量2510m3/s。由于北支多年干旱少雨,河道干涸,加之大暴雨历时不长,洪水后续无力,行进至北河店最大流量只有118m3/s,且5d后断流,所以并未给南拒马河防洪带来压力。白沟河东茨村站最大流量只有404m3/s,对河道行洪没有造成压力。2016年“7·20”暴雨洪水仅仅发生在大石河流域,虽然降雨强度达到100年一遇,漫水河站出现最大洪峰1080m3/s,但行至白沟河东茨村站最大洪峰也只剩下276m3/s。

现在白沟河是北支防洪中的软肋,现状过流能力为2000m3/s,与20年一遇、相应流量3500m3/s的南拒马河极不匹配,当超过保证标准危及到堤防安全时需向兰沟洼分洪。兰沟洼滞洪区为白沟河右堤和南拒马河左堤围绕的洼地,设计标准为50年一遇,现状启用标准为10~20年一遇,如果因为白沟河行洪能力只有2000m3/s的原因启用兰沟洼将损失极大。另外,现白沟河河道内有固安县和高碑店市11个村庄,人口11658人(截止2003年),当洪水影响到村民安全时需及时撤离。

北支洪水下泄很快,“96·8”和“7·21”洪水期间北拒马河洪水到达东茨村站历时分别为38h和37h,如加上紫荆关洪峰到张坊的时间10h,加起来48h,一旦决定分洪,留给一二十万人民群众就地避险、转移及安置的时间将会很少。虽然暴雨洪水已经过去了20多年,目前工程仅完成险工和穿堤建筑物的除险加固治理,复堤部分至今没有实施。如白沟河遇超过10年一遇的洪水时会难以承受,抢险和防护压力极大,分洪带来的损失将是巨大的。现在的兰沟洼和20世纪50~60年代相比有了翻天覆地的变化,然而该滞洪区的安全建设严重滞后,一旦启用,区内21.44万人如何转移、避险安置都是个大难题。为此,急需全面实施白沟河治理工程,将兰沟洼滞洪区的启用标准由现在的10~20年一遇提高到20年一遇,从而避免白沟河因未达到20年一遇标准而提前分洪所带来的巨大损失。

2.2.2 山前丘陵区和山前平原区的防洪减灾

2.2.2.1 山前丘陵区

北支山区有众多小流域,尤其丘陵区内支流小河,由于地形的缘故,极易发生暴雨洪水、滑坡、泥石流等灾害,而由于这些地方防洪、抗灾的设施不足,加之由于多年未发生重大洪水,人们的防灾意识淡薄,一些地方采矿、办厂、修路、建房等侵占河道,人为设障。“7·21”北京大石河的暴雨洪水,给房山区造成了巨大损失,洪水漫溢,堤防决口,河道淤积,冲毁桥梁。从当年暴雨洪水受灾程度看,灾害最重的地区不是特大暴雨中心附近的村镇,而是丘陵区的许多支流小河周边地区。其原因固然有超标准的大暴雨产生的大洪水,但下游这些支流小河因人为原因、河道被侵占、堵塞,造成行洪极为不畅,是造成重大损失的主要原因。

2.2.2.2 山前平原区

山前平原地区处于丘陵区的下游,也容易受到洪水危害。这些支流小河流域面积不大,河道不长,河宽几米到几十米不等。然而,它们都有一个共同特点,处在山前平原地区,河道纵坡陡,一旦发生暴雨,很快就形成山洪,洪水将倾流而下,流速快,至灾性极强。夹括河是大石河的一条支流,全长27.5km,流域面积129.05km2。 据报道,“7·21”暴雨洪水前,该河不少地段被挤占,在中下游支流堵塞成了马路,山前建起几十家石材加工厂堵占了河道,导致在“7·21”暴雨引发的山洪中,失控的夹括河洪水席卷而下,流域内的村庄几乎全部成为重灾区。

2.2.2.3 防洪减灾措施

“7·21”暴雨洪水以后,北京市下大力解决防洪存在问题,通过集中整治河道,加快河道清障和小流域建设,同时对房山区损毁严重的大石河、小清河等实现达标治理。通过治理,房山区防洪标准从治理前的不足5年一遇提升到10年或20年一遇。由于连续进行了河道整治,拓宽河道,整治山林,因此在2016年“7·20”期间,洪水平稳下泄,没有发生大的险情和灾情,防洪减灾效益非常显著。

3 结语

北支涉及河北、北京两省市,其山区有多处暴雨中心,由于地形地貌的缘故,汛期极易出现突发的暴雨洪水。鉴于北支的防洪工程现状,防洪历来是大清河系的重点和难点。为此,要积极做好各项准备,加快行洪河道及滞洪区工程建设,做好做细防洪预案,增强人们的防洪和避险意识,确保北支的防洪安全和社会安定。

参考文献:

[1]河北省防汛抗旱指挥部办公室.大清河水系防洪能力评估报告(河北省部分)[R].2007.

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[4]房山区水资源局.房山水旱灾害[M].北京:中国水利水电出版社,2003.

[5]杨凌,崔恩瑞,董志东,等.大石河漫水河站“7·21”与“7·20”暴雨洪水对比分析[J].北京水务,2017(S1):69-72.

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