六十年代初期,国际形势异常尖锐复杂,中国周边呈现出“山雨欲来风满楼”的紧张局势,外来的军事入侵仿佛随时可能发生,在这种形势下中共中央提出了备战、备荒、为人民的方针,并提出在北京修建地下铁道的要求,经军委、北京军区、铁道部和北京市等有关单位共同进行多次研究后,于1965年1月15日北京地下铁道领导小组杨勇、万里、武竟天、向彭真、富春同志转中央并军委写了《关于北京修建地下铁道问题的报告》,报告中明确提出,修建地铁的目的是“适应军事上的需要,同时兼顾城市交通”,同时提出:“由于地下铁道建设需要时间较长,因此有必要早日动手,尽量加速建设进度。”关于线路方案,报告拟定为“一环两线”,其中“一环”为沿内城城墙的环线,摒弃了原规划环线的位置。关于环城线的位置,报告提出:“由于现有城墙大部分已经拆除或塌毁,准备利用城墙及护城河,在这个带内具体选择合适位置修建地下铁道。这样,可符合军事需要,又避免了大量拆房,在施工中也不妨碍城市正常交通,既方便施工,造价也低,这一带城市居民比较密集,便于利用。如需填平护城河时则需修建地下排水道。”
因为地下铁道距河道较近,埋深又低于河道,战时一旦炸毁,河水将可能淹地铁,为确保地铁安全,1965年初,市领导要求市规划局尽快做出改前三门、西、北和东护城河为暗沟的具体实施方案。在规划局局长佟铮布置任务的会上,有的同志提出前三门护城河首段麟阁路处有闸门,一旦有事可关闸,或关闭水定河引水渠进水,这样水就不会淹地铁。佟局长讲现代战争一按电钮炸弹就来了,来不及。经过紧张的工作,于1965年3月,提出了改这四条护城河为暗沟方案,暗沟全长23公里,总投资约6370万元,由于地铁安全要求,除降雨时外,暗沟不得有水。因此,除按规划截流入河污水外,还考虑将平时为燕京造纸厂和为东郊农业灌溉输水的北护城河,改从北护城河北的青年路明沟输送。为了确保城区防洪安全,减少暗沟的洪水流量和工程造价,方案考虑,将排入北护城河的,流域面积达43平方公里的长河雨水,经改西、北土城沟和小月河排入清河。将排入东护城河的北护城河和四海下水道的雨水,改向东经亮马河排入水碓湖调蓄,然后经二道沟排入通惠河。将排入前三门护城河的西护城河雨水,改经南护城河排入通惠河。上述接纳护城河洪水的河道,因流量加大,均需疏泼。由于北护城河改暗沟后,需建的分流洪水和为工、农业输水的工程比较复杂以及因给北海、中南海等内城河湖输水而不能断流,建议最好保留为明河。1965年7月地铁一期工程开工,遂将前三门护城河崇文门以西和西护城河复兴门以南共6.52公里河道改为暗沟,其中前三门护城河长5.6公里,断面4.0×2.2米-8.5×4.2米,西护城河长0.92公里,断面为双孔5.3×3.8米。为解决西护城河排水出路同时疏浚了二闸以上通惠河和南护城河,长约16公里。1971年,环内城地铁二期工程开工,开始将西护城河复兴门以北长4.25公里河道改为暗沟,断面为双孔2.5×3.6米-5.0×3.8米。又由于,地铁车辆段占用位于北护城河北侧的太平湖,其地铁进出线路将河道截断,致使北护城河首段改到第一轧钢厂北侧,并改为暗沟长0.86公里。当时的太平湖不仅已建成为绿树成荫的风景区,同时还担负着调解护城河洪水的作用,填垫后,必将增加下游河道的洪水流量,因此被迫于1972年汛前疏浚了东护城河和改建北护城河阻水桥梁。
东护城河是于1974年-1984年配合东二环路和地铁二期工程逐步改为暗沟,长5.35公里,断面为1-7×4.2米至2-7×4.2米。改暗沟工程前曾有同志提出保留明河的意见,但考虑到东二环需建思左跨河立交桥如东直门等,每座立交桥均需将数百米河道改为暗沟,河道将成为明暗相间,不好管理,也不利于排水,同时又考虑河道缺乏水源,因此市领导决定改为暗沟。由于与地铁无关的前三门和崇文门以东及南护城河西便门前的河道(西盖板河出口下)仍为明河。因沿暗沟的污水截流工程截污不彻底,仍有大量污水入河,污染严重,根据当地居民要求,分别于1975年至1985年改为暗沟,长1.8公里。
上述河道改暗沟排水设计标准除东护城河为50年一遇外,其余均为20年一遇,暗沟工程除北护城河手段和南护城河西便门段外,均根据北京市人防办公室的要求,兼做人防使用,沿线共做人防出入口40多处,还建有厕所等设施,因有大量污水排入,已不能使用。
上述护城河改暗沟减少了地下铁道的工程费用,加快了工程进度,但破坏了古都北京的河道系统格局、减少了城市水面,同时还降低了城市抵御特大洪水(超过设计标准的洪水)的能力,和加大了下游河道的洪水流量,加剧了上下游的排水矛盾。