2023年永定河特大洪水与1939年历史暴雨洪水过程对比浅析

祁秀娇，王东志，钟 伟，肖 芬，李双双

（永定河流域投资有限公司，100193，北京）

历史上永定河善淤、善决、善徙，是海河水系中洪灾较为严重的河流之一。1939年，永定河发生了50年一遇洪水，造成严重灾害。新中国成立后，国家有计划、有步骤地开展加固堤防、开河分洪、建滞洪水库等治理工作，基本解决了永定河延续几千年的洪涝问题。目前永定河流域基本建立了以官厅水库为控制枢纽，与卢沟桥分洪枢纽相结合的防洪减灾体系。

近年，颠覆传统认知的极端天气事件频发。2023年7 月29 日至8 月2 日，受第五号台风“杜苏芮”北上影响，永定河流域遭遇历史罕见特大暴雨，引发永定河2023年第1号洪水。三家店水文站最大洪峰流量3500 m3/s，为1939年以来该站最大洪峰；卢沟桥最大洪峰流量4650 m3/s，超50年一遇，与1939年洪水重现期一致。本次特大洪水是有史料记载286年来首次实现永定河特大洪水不决堤、洪水不进城的防御目标，充分彰显出重大防洪工程基础性关键作用。

一、2023年永定河特大洪水情况

2023年7月29日至8月2日，京津冀地区遭遇极端强降雨，海河流域累积面雨量155.3 mm，降水总量494亿m3。其中永定河流域累积面雨量86 mm，降水总量约40亿m3，暴雨中心位于永定河官厅山峡。本次流域降雨极端性强，累计雨量大，落区重叠度高，官厅水库上游降雨量较多年同期相当，下游降雨量突破历史极值。其中永定河流域北京段平均降雨量超400 mm，最大降雨量点门头沟清水站达1014.5 mm，接近常年全年降水量的2倍。

本次洪水来势快、量级大、峰值高。7月29日20时，山峡段开始出现降雨并逐步演变为极端强降雨，山区和浅山区径流汇水大量产生。极端强降雨引发特大洪水，7 月31 日11 时，三家店水文站流量达到500 m3/s，为永定河2023 年第一次达到编号标准的洪水；13 时、14时左右，三家店、卢沟桥拦河闸相继达到3500 m3/s、4650 m3/s 的最大洪峰流量；15 时，洪水水头行进至河北省涿州市。8 月1 日凌晨，固安站流量达到洪峰值2250 m3/s；22时，洪水水头到达天津市邵七堤断面，初始流量66.6 m3/s。永定河流域各段面雨量见图1。

图1 2023年7月30日至8月2日永定河流域各段面雨量

二、永定河历史洪水情况

1.历史洪水整体情况

根据记载，1737—2023 年的286年中，永定河发生7次Ⅰ级洪水（三家店洪峰流量6500 m3/s以上），10次Ⅱ级洪水（洪峰流量4500～6500 m3/s），其中1737年洪峰流量达8500 m3/s，是有史料记载以来最早的特大洪水。1801年洪峰流量达10 400 m3/s，是有史料记载以来洪峰最大的洪水。

民国时期永定河发生3 次Ⅱ级洪水，分别在1917 年、1924 年、1939 年。其中，1939 年降雨次数多、雨期长、强度大、范围广，导致永定河发生了50年一遇洪水，此次洪水是海河流域著名的大洪水之一，造成洪水灾害十分严重。

2.1939年永定河洪水情况

1939年7—8月，受台风登陆影响，华北地区连续发生多次暴雨过程，降雨天数多达30～40天。暴雨中心位置较为稳定，主要集中在三家店一带。其间永定河3次出现涨水过程，均发生在7月。第一次发生于7月16日，卢沟桥断面洪峰流量3180 m3/s；第二次发生于7月25日，卢沟桥断面洪峰流量达4390 m3/s；第三次发生于7 月26 日，与上一次间隔16 小时再次涨水，卢沟桥断面洪峰流量达到3940 m3/s。洪峰下行后，造成左岸梁各庄决口，继而左岸石垡、南章客、北章客决口，大兴县南部泛滥成灾。最后在卢沟桥以下1.5 km处右堤决口夺溜，洪水泄向小清河，直趋长辛店。北京、天津两市和河北省平原地区几乎全部受灾，交通几近中断。1939年永定河洪水淹没区见图2。

图2 1939年7—8月永定河洪水淹没区

三、2023年与1939年洪水对比

将2023 年永定河特大洪水与1939 年7 月下旬暴雨洪水对比，具体分析结果见表1。

表1 1939年历史洪水与2023年洪水情况统计

1.气候因素对比

1939年7月23日，华北地区处于大陆高压前部，有冷空气南下，太平洋副热带高压中心在鄂次克海，后部西伸至我国东北地区，使北上台风受阻而转向沿高压后部西进，24日在山东半岛登陆，25日在黄河下游减弱成低气压。由于台风携带的较强暖湿气流与南下冷空气在永定河和潮白河中上游交绥，形成暴雨。

2023年7月底，超强台风“杜苏芮”在福建登陆后，受北抬的西北太平洋副热带高压影响，沿西北方向朝内陆推进。台风自身水汽、叠加台风与西北太平洋副热带高压之间形成带有丰沛水汽的东南气流、台风“卡努”远距离输送水汽，进而遇太行山、燕山地形抬升导致水汽辐合增强，形成暴雨条件，在京津冀地区造成暴雨洪水灾害。

2.降雨量对比

1939 年洪水发生日期为7 月24日—29 日，暴雨中心为三家店附近，最大日降雨量234 mm，3 日降雨量373.3 mm，5日降雨量461.6 mm。

2023年洪水发生日期为7月29日—8月2日，暴雨中心在斋堂水库上游清水镇，最大日降雨量622 mm，高出1939年388 mm，最大3日降雨量1007.5 mm，高出1939年634.2 mm，永定河流域北京段平均降雨量470 mm。

3.洪水形态对比

结合北京市水文总站关于三家店、卢沟桥历史洪水流量过程线资料分析，1939 年暴雨洪水中，三家店洪峰流量4670 m3/s，卢沟桥洪峰流量4390 m3/s，传播时间约3 小时。高强度流量持续时间超3 天，5 日洪量为10.2亿m3，峰高量大，洪水形态偏“矮胖型”。1939 年洪水三家店、卢沟桥枢纽流量过程线见图3。

图3 1939年洪水三家店、卢沟桥枢纽流量过程线

2023年永定河特大洪水中，三家店水文站洪峰流量3500 m3/s，卢沟桥洪峰流量4650 m3/s，传播时间约1 小时，较1939年洪峰传播时间加快。高强度流量持续时间约2天，7日产洪量约3.1 亿m3，不足1939 年的1/3。峰高量小，洪水形态偏“尖瘦型”。2023年洪水三家店、卢沟桥枢纽流量过程线见图4。

图4 2023年特大洪水三家店、卢沟桥枢纽流量过程线

四、分析与讨论

1.官厅山峡段产洪量分析

由于产汇流面积较大，以及前一次降水量叠加等因素影响，导致1939年洪量远超2023年洪水。

1939年主汛期降雨天数多达30天以上，该次降水前，7月9日—16日三家店降雨280 mm，卢沟桥洪峰达3180 m3/s，土壤墒情较好，为7月24日暴雨洪水演进创造了条件。同时，7月16日暴雨洪水的退水过程与7月24日降雨的产汇流过程叠加，一定程度上增加了洪量。当时，永定河各大支流均发生大洪水，洪水产汇流面积为永定河流域三家店以上河段，包含洋河、桑干河及永定河山峡段。官厅站下泄流量540 m3/s，加之山峡段自身产流4125 m3/s，三家店断面泄洪量大大增加。

2023年上半年流域整体偏旱，旱涝形势急转直下，特大洪水前有效降雨偏少，降雨后土壤入渗增加，产流量减少。同时，降雨期间官厅水库未向下游泄水，洪水产流面积较小，仅为永定河山峡段。官厅水库拦蓄上游洪水超7000万m3，拦洪率100%，有效减少三家店断面泄洪量。

2.三家店—卢沟桥段洪峰流量分析

1939年，三家店—卢沟桥段（平原北段）河道未做防渗处理，入渗量较大。同时，城区段不透水面积较小，下渗量及植物截留偏大，区间产汇流较少，因此卢沟桥较三家店洪峰流量减小约280 m3/s。

2023年特大洪水过程中，卢沟桥较三家店洪峰流量增加1150 m3/s，区间汇流量增多，与历史规律不同。

一是峰峰叠加。相关研究显示，三家店—卢沟桥段区间洪水与三家店下泄洪水洪峰出现时间存在重合，峰峰叠加后下游卢沟桥洪峰骤增至4650 m3/s，同时三家店—卢沟桥洪水峰值出现时间提前，由1939年的3小时提前至2023年的1小时。

二是堤防约束。历史上洪水被低山所阻，右岸三家店至阴山嘴未筑堤防，洪水可从此段汇入门头沟区，山前可蓄滞一定洪水，直至1992 年新筑右堤，河道由缓洪滞洪河段向渠化行洪河段转变。

三是河道渠化。1992年对三家店—卢沟桥段右岸进行综合治理，河道渠化，同时周边门头沟等5条支沟逐步治理，径流系数增加，河道入渗量减小。

五、结论及启示

对比永定河2023 年特大洪水与1939 年洪水过程发现，两次暴雨洪水重现期均为50 年一遇，但2023年特大洪水的产洪量、洪峰持续时间等均低于1939年洪水，造成的危害也远低于1939 年洪水，一定程度上说明了永定河防洪设施持续建设和永定河新一轮综合治理发挥了重要作用，同时检视了流域治理薄弱环节。

1.强化监测、预报，提高预报精准度

受地形及气候等因素影响，两次暴雨中心均发生在官厅山峡段。山峡段支流众多，地势陡峻，源短流急，产汇流较快。2023年洪水过程中山峡段支流与干流遭遇峰峰叠加，导致卢沟桥洪峰流量骤然增大，威胁下游河道防洪安全。建议加快构建雨水情监测预报“三道防线”，提高水文测站的现代化测报能力。同时，加快产汇流水文模型、洪水演进水动力学模型研发应用，进一步延长洪水预见期，提高洪水预报精准度。

2.适当增加调蓄设施

2023年，官厅水库有效拦蓄洪水超7000万m3，滞洪水库及大宁水库等蓄滞洪水7500万m3，这些拦蓄设施对洪峰进行了有效削减，为下游调度争取了时间，降低了洪水危害。1939年无相关拦蓄设施，洪水未进行有效蓄滞，一定程度上加剧了洪水泛滥。建议适当增加拦蓄设施，蓄滞洪峰，或提高现有水库有效库容，增加蓄水空间等。

3.进行堤防安全隐患排查，加固堤防

永定河官厅以下河段两岸险工较多，1939年洪水造成卢沟桥下游梁各庄等区域决口，受灾严重。2023年成功抵御永定河特大洪水，水利工程总体运行安全平稳。但堤防等水利工程设施出现不同程度的水毁，仍有部分河段存在防洪安全隐患，距离整体设计标准仍有一定差距，建议进一步进行堤防安全隐患排查，加固堤防。