中圖分類號:TV122 文獻標志碼:A 文章編號:2095-2945(2025)23-0124-06
Abstract:BeijingCitysfloodcontrolsystemplayedahugeroleinresistingthe\"23.7\"Flood,minimizingfloodlosses.The cityimplementedpre-dischargeandcapacitydispatchofwaterregulationandstorageprojects,riverandlakewatersystemsand rainwaterandsewagepipenetworks36hoursinadvance,freingupatotalof18milloncubic metersoffloodstoragespace; duringthefloodperiod,25upstreamreservoisoperatedbeyondthefloodlimitlevel,andatotalof42Omilionubicetersof floodnterceptionhaveefetivelyplayedtheroleofpeakcutingandfdinterceptionHowever,fromaretrospetiveerspctive therearestllsomedeficienciesintheconstructionanddispatchmanagementofthefloodcontrolsysteminBeijingCity,andthe planing,constructionanddailymanagementoffloodcontrolprojectsstilndtobefurtherstrengthenedinthefuture.
Keywords: flood control system; \"23.7\"Flood;flood control safety;Beijing City;flood diversion area
防洪體系在抵御洪水尤其是特大洪水過程中發揮著巨大作用。由調蓄水庫、河湖水系、堤防和蓄滯洪區等組成的防洪工程體系是抵御流域或區域洪澇災害威脅、保障防洪安全的第一道防線。水庫在防洪過程主要負責攔蓄洪水、滯留洪水、錯峰放水;河湖水系可以盛納洪水、宣泄洪水,并有一定的蓄洪滯洪作用;堤防主要起到擋水堵水、約束洪水在河道內行洪等作用,并能保持河道形態,避免因水流沖刷導致河岸崩塌以及泥沙淤積等情況。蓄滯洪區被稱為科學防御洪水的“底牌”,主要作用是分蓄超額洪水,削減洪峰,最大程度地減輕洪水災害總體損失,主要包括行洪區、分洪區、蓄洪區和滯洪區,歷史上也大多為江河洪水天然的滯蓄場所。1963年8月,海河流域曾遭遇特大洪水災害,彼時水利基礎設施薄弱,防洪體系存在結構性缺陷,導致嚴重人員傷亡。時空跨越甲子,2023年主汛期該流域再現全流域性特大洪水,依托現代化防洪體系精準調度:水利部門統籌調控82座大中水庫群,累計滯洪28.5億 m3 (削峰率達 62% );應急管理系統分級啟用8處國家級蓄滯洪區,分洪效能較歷史均值提升 35% ,實現25.3億 m3 洪水分流調控。通過多維度風險管控,最終達成洪峰流量削減率 78% 、受災面積壓縮 65% 的防御成效1。在此次流域性特大洪水中,北京市作為防汛抗洪救災主戰場,在北京市人民政府防汛抗旱指揮部的統一指揮下,系統部署、科學應對,充分發揮防洪工程體系的攔洪削峰、蓄滯作用,最大限度地推遲大流量泄洪,為北京市及河北、天津抗洪救災過程中爭取了寶貴時間。
1北京市\"23.7\"特大暴雨洪水回顧
臺風杜蘇芮\"于2023年7月21日形成,7月28日上午在福建登陸,減弱后的殘余環流于7月29日夜間進入河南并繼續北上。華北北部“高壓壩\"的形成起到了攔截作用,加上太行山和燕山山脈地形拾升等共同作用,2023年7月28日至8月1日,海河流域出現強降水過程。受此次影響,海河流域有20多條河流發生超警以上洪水,8條河流發生有實測資料以來最大洪水,大清河、永定河發生特大洪水,海河流域發生流域性特大洪水,為1963年以來最大場次洪水[2-3]。
1.1 暴雨特點
2023年7月29日20時至8月2日7時,北京市降雨過程持續 83h ,全市降雨總量54.3億 m3 ,平均降雨量 331mm ,占常年平均年降雨量 551.3mm(1991- 2020年平均)的 60% ,明顯多于1963年 特大暴雨 281.2mm )和2012年\"7·21\"特大暴雨( 170mm )。西部沿山一帶降雨尤其明顯,房山區平均降雨量為627.1mm 門頭溝區為 565.3mm ,遠超全市平均降雨量,分別位列北京市各區平均降雨量的第一和第二位,如圖1所示。
圖17月29日20時至8月2日7時降雨量分布圖
此次降雨持續時間遠超2012年“7·21\"特大暴雨(20h) ,僅次于1963年 63?8′′ 特大暴雨 (144h) 。從北京市逐時平均降雨量和最大小時雨強時序圖可以看出,小時雨強大于 20mm 為 61h ,占過程總時間的約四分之三。強降雨呈現5個階段性特征,第二和第四階段為主要強降雨階段,西部地區降雨明顯,如圖2所示。
第一階段:7月29日20時—30日5時持續時間為 9h ,最大小時雨強小雨 20mm/h ,為分散性降雨;
第二階段:7月30日5時—30日21時持續時間為 16h ,最大小時雨強 30~50mm/h ,全市范圍均有降雨,西南部降雨更明顯;
第三階段:7月30日21時—31日6時持續時間為 9h ,最大小時雨強 20~40mm/h ,全市范圍均有降雨,西南部降雨更明顯。
第四階段:7月31日6時—8月1日1時持續時間為 19h ,最大小時雨強 50~100mm/h ,西部山區降雨尤為明顯。
第五階段:8月1日1時—8月2日7時持續時間為 30h ,最大小時雨強 10~40mm/h ,主要影響區域為西部轉東部地區。
此次降雨過程中,全市有86站(占比 12.7% )降雨量超過了 600mm ;有28站超過 800mm ,均出現在房山、門頭溝和昌平,其中有3個站降雨量超過 1000mm 。氣象部門站點中,房山新村氣象觀測站記錄到879.4mm 降雨量,歷史排位第一。遠超2012年\"7·21”特大暴雨單點極值(房山河北鎮 541.0mm 和1963年4 63?8′ 特大暴雨單點極值(海淀站 512.8mm )。
圖2北京市逐時平均降雨量和最大小時雨強時序圖
1.2 洪水特點
本次強降雨導致永定河、大石河、拒馬河等多個流域干支流同時發生歷史性特大洪水,北運河、潮白河也出現中等量級的洪水4。其中,永定河盧溝橋洪峰流量僅 2h 就從 1000m3/s 上升為峰值 4650m3/s ( ??63?8? 洪水洪峰流量為 873m3/s ,超50年一遇,是1925年以來的最大洪水;7月31日13時30分,大石河漫水河站最大洪峰 5300m3/s (大石河20年一遇標準為 2100m3/s ,超1939年大石河漫水河站洪峰3220m3/s ,遠超“ 63??8? 洪水洪峰流量 1280m3/s ,超
200年一遇,為歷史第一。7月30日7時,拒馬河張坊水文站流量 8.12m3/s,7 月31日22時30分最大洪峰 7330m3/s (拒馬河10年一遇標準為 3790m3/s ),是“7·21”的3倍,是有實測資料以來的第二高記錄( 63?8′′ 洪水洪峰流量為 9920m3/s )[5]。
特大暴雨直接導致全市多條山洪溝道山洪暴發,中小河道發生超標洪水。門頭溝城區位于官廳山峽的出山口,由于缺乏控制性工程,山峽區間以及周邊的多條溝道同時暴發山洪,造成門頭溝城區路面行洪,房屋、車輛損失慘重。多個中小水庫超汛限運行。崇青水庫7月31日11時30分,入庫洪峰 1975m3/s ,出庫流量 150m3/s ,攔洪削峰率達到 92.4% 。天開水庫7月31日10時,入庫洪峰 210m3/s ,出庫流量 70m3/s ,攔洪削峰率達到 66.7% 。永定河主要支流清水河上游齋堂水庫一度出現水位超汛限,入庫洪峰接近 1000m3/s 的情形下實施錯峰調度,推遲大洪量泄洪,分級降低下泄水量,為官廳山峽區間受困列車旅客和下游群眾轉移、洪水錯峰創造條件。
1.3分區暴雨洪水特點
此次流域性洪水造成北京門頭溝、房山、昌平等部分地區發生嚴重的洪澇災害。房山區平均降雨量627.1mm ,是房山區有氣象歷史記錄以來最強降雨,遠超 和 ?7?21??(281.1mm) ,如圖3所示。單次過程全區平均降雨量比常年平均年降雨量579.3mm ,偏多 8% 。從滾動 24h 全區平均降雨量分析,最大 24h 降雨量達 370.7mm ,達特大暴雨量級,日降雨量占房山區過程累計降雨量的 59.1% ,如圖4所示。門頭溝區共有8站累計雨量超過 800mm ,有1站超過 1000mm ,如圖5所示。從滾動 24h 全區平均降雨量分析,最大 24h (7月30日12時至31日12時)降雨量達 355.7mm ,達特大暴雨量級,日降雨量占門頭溝區平均雨量的 62.9% ,如圖6所示。昌平區平均降雨量為 333.9mm ,呈西多東少分布,昌平區共有11站累計降雨量超過 500mm ,主要分布在西部的流村鎮、南口地區,有1站超過 800mm ,如圖7所示。從滾動24h 全區平均降雨量分析,最大 24h(7 月30日14時至31日14時)降雨量為 164.7mm ,達大暴雨量級,日降雨量占門頭溝區過程累計降雨量的 49.3% ,如圖8所示。
圖3房山區7月29日20時至8月2日7時降雨量分布圖
本次特大洪水歷史罕見,降雨極端性強,洪水量級大,災害損失重,旱澇急轉特征明顯,全市110余條河流發生超標準洪水,21座水庫附屬設施,300余 km 河道堤防及岸坡、10座閘門附屬設施、344處水文測站監測設施等水利工程及設施不同程度受損。
圖4房山區降雨量最大3站逐時雨量時序圖
圖5門頭溝區7月29日20時至8月2日07時降雨量分布圖
圖6門頭溝區降雨量最大3站逐時雨量時序圖
圖7昌平區7月29日20時至8月2日7時降雨量分布圖
圖8昌平區降雨量最大3站逐時雨量時序圖
2 北京市應對情況
按照“上蓄、中疏、下排、有效蓄滯利用雨洪\"的原則,北京市以流域為單元,統籌上下游、左右岸、干支流,采取預報預泄、攔洪蓄洪、調洪錯峰和控泄滯洪等措施,最大限度降低洪澇災害損失。全市提前 36h 實施調蓄工程、河湖水系、雨污管網預泄騰容調度,累計騰出蓄洪空間1800萬 m3 ;洪水期間各流域上游25座水庫超汛限水位運行,累計攔洪4.2億 m3 ,有效發揮了削峰攔洪作用]。
在永定河洪水調度中,官廳水庫全部攔蓄上游洪水7900萬 m3 ,并利用支流清水河上齋堂水庫調峰錯峰。首次啟用了永定河上的大寧水庫和稻田水庫及馬廠水庫等滯洪水庫,累計蓄洪7500萬 m3 ,在未啟用小清河分洪區情況下,其余洪水沿永定河兩堤間主河道有序下泄,洪峰到達河北時間推遲了 19h ,為下游平原區洪水防御創造條件。永定河防洪工程體系經受住了考驗,保障了首都防洪安全,是有史料記載286年來首次實現永定河特大洪水不決堤、洪水不進城防御目標,也證明了永定河流域水庫、河道堤防、蓄滯洪區等重大防洪工程的基礎性關鍵作用。
在潮白河流域白河堡水庫調度中,充分利用防洪庫容以及后汛期汛限水位由 592.6m 提高至 595m 等有利條件,經綜合研判,確定白河堡水庫調度開閘時間、下泄流量等,本次降雨共攔蓄洪水3064萬 m3 ,攔洪率 60% ,并實現了洪水資源化,為后期為密云水庫補水等創造了條件。
在災情最重的西部地區,房山區強化值守、聞訊而動,協同監測、精準預警,科學調度、提前布控,有效保障了人民生命及財產安全,最大化降低了洪災損失。一是全區水庫提前調度泄洪。崇青水庫提前放水,天開水庫空庫運行,牛口峪水庫及5座小水庫攔截山洪作用明顯,8座水庫有效起到了攔洪削峰作用。二是強化雨前預泄調度。依托京津冀水文信息共享平臺,實時對接紫荊關、都衙等水文監測節點,構建跨流域洪水預報系統。通過智能水情分析,北泉水河沿村閘于汛情窗口期(29日12時)啟動分級泄洪,小清河等4條骨干河道31處調蓄壩體(含橡膠壩、氣盾壩)同步實施動態調容,累計騰退槽蓄空間120萬 m3 。三是排水單元提前布控。針對長陽等7處橋隧低洼區及4個歷史積水點位,部署移動泵車陣列并啟動全域泵站聯調,汛前預排量達83.6萬 m3 ,實現關鍵節點水力負荷精準控制。
3存在的不足
海河流域河流源短流急、洪量集中,有些河流上游防洪控制性水庫尚未建設,洪水攔蓄能力不足,加之多年不來水,部分河道及堤防建設不達標,蓄滯洪區建設滯后,應對極端天氣,防洪“硬實力\"還有待進一步提升[10]。隨著京津冀協同發展戰略的縱深推進及雄安新區建設的全面鋪開,橫貫首都經濟圈的海河流域防洪保障能力面臨更高要求。這一戰略樞紐區域亟須構建系統性防洪工程網絡,通過堤防加固、分洪設施優化、數字孿生平臺建設等現代化手段,為國家級新區建設筑牢韌性屏障。具體到北京市,防洪體系建設還存在以下不足之處。
一是防洪工程體系尚不完善。此次暴雨集中的永定河山峽段、大石河、拒馬河缺乏防洪控制工程,北運河、潮白河、薊運河等流域部分區域防洪工程體系仍有薄弱環節。若將同等量級的暴雨移植到其他流域后,北運河流域的朝陽、通州、大興等區淹沒半米以上面積 1 300km2 影響人口560萬,潮白河流域的密云、懷柔、順義和通州等區淹沒半米以上面積 208km2. 影響人口27萬,薊運河流域主要影響平谷區,半米以上淹沒面積 27km2 影響人口1.5萬。
二是山洪泥石流災害突發性強、危害性大,防御手段不足。北京市山區溝道中的大部分村莊和道路、電力、通信和供排水等基礎設施防御標準低,一旦發生大的暴雨洪水,成災率高、影響范圍大。
三是多處規劃的蓄滯洪區尚未建成。北京市河道多為季節性河流,常年干旱造成行蓄洪空間被占用,致使防洪能力減弱,90余處規劃的蓄滯洪區尚未建成。
四是防洪調度智慧化水平有待提高。目前,北京市重點流域和水利工程數字孿生體系還未完全建立[11-12],在防洪智慧化調度中尚未完全發揮作用。
4北京市未來防洪體系完善與管理的相關思路
按照北京市委、市政府“一年基本恢復、三年全面提升、長遠高質量發展”的總思路,北京市未來防洪體系建設完善與管理策略如下。
在防洪工程規劃與建設方面:一是加快水毀工程修復。全面排查本次洪水造成的工程損毀情況,汛后立即開展水毀工程修復工作,用一年時間基本恢復受損的水利工程等基礎設施,確保來年平安度汛。二是進一步提高“蓄\"的能力。第一,加快推進部分流域防洪控制性骨干水庫和蓄滯洪區安全建設,進一步增強洪水調蓄能力。加快推進北運河和潮白河部分流域內河流上游防洪控制性水庫建設或規劃實施,用三年時間進一步完善北運河、潮白河流域防洪工程體系。第二,提高洪水攔蓄能力。加快河道及堤防達標建設,確保河道行洪能力達到規劃要求。第三,加快蓄滯洪區建設,特別是健全完善進退洪設施,提升分蓄洪水能力。三是進一步提高\"泄\"的能力。第一,加強骨干河道治理,疏浚河道,暢通行洪。實施北京市骨干河道重要堤防達標建設三年行動。第二,加快推進中小河流和山洪溝治理。對于山洪災害防治存在薄弱環節的中小河流流域,進一步加快推進水土保持建設與山洪溝綜合治理。四是加快推進智慧水務建設。第一,繼續推進科技賦能,推動重點水利工程數字孿生建設,全面構建具有預報、預警、預演和預案“四預\"功能的智慧水務體系[13]。第二,建設堤防水閘運行管理信息系統,與全市水務一張圖、防汛抗旱會商等系統信息共享,推動接入數字孿生成果。第三,規范數據信息填報、審核、抽查等流程,提升數據質量,確保數據安全。第四,進一步推進BIM技術在水務工程勘測設計、施工建造、運營管理等全生命周期中的運用,不斷提升水利工程運行管理數字化水平。第五,針對目前運行管理以人工為主,效率低、精細化水平不高等問題,提高管理要素、資源配置效率,創新運行管理工作模式,探索第三方運維機制,推進智慧運行管理,達到“智在運行、慧在管理\"的目標。
在防洪工程運行日常管理方面:一是推進水利工程運行管理標準化進程。特別是區級水利工程標準化、規范化日常管理中,應加快完善標準化管理制度,推進標準化管理實施。機構要完善標準化管理制度標準體系,建立標準化評價常態化工作機制。各區應結合實際,制定各類工程標準化管理的標準體系,加快實施標準化管理。2025年底前全市水利工程全面實現標準化管理,大中型水利工程通過市級標準評定。二是強化水利工程日常監測監管。加大水利工程日常監管力度,開展專業性抽查檢查力度,盡量避免“灰犀牛\"和“黑天鵝\"事件發生。定期開展水庫、水閘、小水電站等水利工程安全鑒定和堤防工程安全評價,分批開展除險加固和安全消隱,全市現存病險水利工程完成除險加固。對功能弱化或已失效的水利工程,開展工程降等或報廢分類處置。三是加快推進水利工程設施提升改造。梳理全市水利工程附屬設施,設備老化和陳舊情況,分年度提出更新改造計劃,研究提升改造工程的長效機制,加速水利工程設施設備向自動化操控、智能化監測的方向推進,不斷提升水利工程運行管理信息化智慧化水平。四是健全體制機制法治建設。通過完善蓄滯洪區監管機制和嚴格實施水域空間管控措施,全面提升涉水領域執法效能。重點加大侵占水域岸線、擠占調蓄容量及阻礙行洪通道等違法行為的查處力度,切實維護防洪排澇體系運行暢通。依法規范河道空間治理,重點整治非法占用行洪斷面行為,全面筑牢流域防洪安全保障防線。
在防洪搶險方面:一是完善流域防洪排澇體系。針對水利基礎設施的不同類型,需按工程類別制定科學周密的防洪排澇聯合調度方案。重點加強城市上游區域水庫群與內河系統的水量協同管控,通過精準調控上游蓄水量與河道水位關系,確保洪水下泄過程中與城市排水管網形成錯峰效應,有效防范泄洪水流對市政排水系統出口產生頂托作用。二是提升各部門協同聯動效率。完善極端氣候條件下洪澇災害防治體系,構建多部門協同應急處置機制。通過整合應急管理、水務工程、交通調度、公共安全等領域的行政資源,建立權責明晰的分級響應制度:一方面,依據基礎設施管理權限劃分職能邊界,實現防洪排澇責任網格化落實;另一方面,強化跨部門協作機制,形成立體化、多層級聯動的城市內澇防御格局[14。具體實施層面,水務系統應重點推進水利設施現代化建設,涵蓋堤防加固、泵站升級、管網擴容等關鍵工程;城建部門需針對城市低洼區域建立專項治理方案,重點管控地下交通樞紐、商業綜合體停車場、下沉式公共空間等易澇節點的積水隱患;交通管理部門則要完善道路排水系統,強化隧道、涵洞、立交橋等交通節點的水位監測與應急疏導能力。三是健全應急指揮體系建設。立足構建大安全大應急工作框架,以高效開展各類突發事件日常應對及重大以上自然災害和事故災難指揮處置主線,強化實戰牽引和問題導向,健全完善“統一指揮、分級負責、指令清晰、系統有序、條塊暢達、執行有力\"的應急指揮工作體系,建設“政治堅定、紀律嚴明、一專多能、作風優良\"的應急指揮隊伍,不斷提升應急指揮工作效能,最大限度消除各類風險隱患,最大限度減輕人員傷亡和財產損失。四是完善預警響應機制。提升氣象、水文等綜合監測預報預警水平,發展高影響天氣三維立體監測,提高中對流層以下風、溫、濕、水凝物等垂直分辨率,實現氣象、規劃自然資源委和水務監測數據統一共享;加強客觀預報技術方法研發,進一步推進精準天氣預報服務和重大活動人工影響天氣工程,提升分區、分時段、分強度氣象預報預警能力;提升預警信息覆蓋面,構建“國家一市一區一鄉鎮(街道)—村(社區)\"五級應急廣播體系,使預警信息直達基層“最后一公里”。
參考文獻:
[1]褚明華,穆杰,宋文龍,等.海河\"23·7\"流域性特大洪水防御蓄滯洪區運用關鍵技術[J]中國水利,2023(18):19-23
[2]喬建華.防御海河\"23·7\"流域性特大洪水經驗啟示[J].中國水利,2023(18):9-12.
[3]胡艷陽.海河流域\"23·7\"暴雨洪水分析[C]//河海大學,河北工程大學,浙江水利水電學院,北京水利學會,天津市水利學會.2023(第二屆)城市水利與洪澇防治學術研討會論文集.水利部海委海河下游管理局水文水資源管理中心,2023:198-206.
[4]梁世強,杜龍剛,季明鋒,等.2023年北京市汛期雨水情分析[J].北京水務,2024(1):11-17.
[5]全力抗擊\"23·7\"流域性特大洪水災害水利工程充分發揮攔洪削峰和蓄滯作用[J].北京水務,2023(4):81.
[6]王越,張可,李兆永,等.北京市\"23·7\"特大暴雨洪澇淹沒范圍識別分析[J].北京水務,2024(1):5-11.
[7]陰悅,霍風霖,潘興瑤,等.北京市“四預\"支撐\"23·7\"流域性特大洪水防洪調度[J].中國防汛抗旱,2023,33(11):83-85.
[8]張啟義.北京房山區\"23·7\"特大暴雨災害的成因及啟示[J].中國防汛抗旱,2023,33(10):43-47.
[9]于堯堯,李安超,王慶,等.北京市 聞汛而動 強化擔當房山區積極應對\"23·7\"流域性特大洪水[J].中國防汛抗旱,2023,33(10):83-84.
[10]姚文廣.抗御海河\"23·7\"流域性特大洪水的實踐啟示和檢視思考[J].中國水利,2023(18):1-4.
[11]蔡陽.數字賦能海河\"23·7\"流域性特大洪水防御[J].中國水利,2023(18):13-18.
[12]林祚頂,李蘭濤.海河\"23·7\"流域性特大暴雨洪水水文測報成效、存在問題及對策[J].中國水利,2023(18):5-8.
[13]陳文龍,張文,吳輝明,等.深圳市羅湖區“9.7\"極端特大暴雨防御對策及啟示[J].中國水利,2024(6):53-56.
[14]韓麗,鄧捷銘.海河\"23.7\"流域性特大洪水下水利工程保險制度建設的思考[J].水旱災害防御,2024(1):23-27.