冀中廊坊市北運(yùn)河雨污水資源利用探討

暢金元,吳錫剛

(河北省廊坊水文水資源勘測(cè)局,河北廊坊 065000)

1 北運(yùn)河基本概況

北運(yùn)河屬海河流域北運(yùn)河水系,發(fā)源于北京市昌平區(qū)軍都山麓,自西北而東南,流經(jīng)北京市北部東部地區(qū)。通州北關(guān)閘以上稱溫榆河,流域面積2 478 km2。通州北關(guān)閘以下為北運(yùn)河。北運(yùn)河是 7世紀(jì)初隋朝開(kāi)鑿的南北大運(yùn)河的最北段,也是北京最主要的排水河道,承擔(dān)著北京市城區(qū) 90%的排水任務(wù)[2]。北運(yùn)河自通州北關(guān)閘起,流經(jīng)武窯、沙古堆,西集鎮(zhèn)牛牧屯,經(jīng)河北省香河縣、天津武清縣至天津市大紅橋注入海河,全長(zhǎng) 120 km[3]。匯入北運(yùn)河的主要河流有溫榆河、通惠河、涼水河、鳳港減河、牛牧屯引河等。

建國(guó)以來(lái),北京市為了發(fā)展北運(yùn)河兩側(cè)的灌溉,在溫榆河上修建了葦溝、辛堡、沙河、魯疃、上莊、曹碾等六座攔河蓄水閘。在北運(yùn)河上游修建了通州北關(guān)攔河閘、北關(guān)分洪閘、榆林莊攔河閘、楊洼攔河閘,總蓄水量達(dá)3 533萬(wàn) m3,在北運(yùn)河香河縣境內(nèi)王家擺橋下游 250 m處,建有跌水橡膠壩一座,一次蓄水 2178萬(wàn) m3,其下游有土門(mén)樓攔河閘。通惠河上有高碑店閘、張家灣閘。涼水河上有張小灣閘。鳳港減河上有軍屯閘。牛牧屯引河上有牛牧屯閘。北運(yùn)河洪水下泄緩慢,洪水時(shí)極易形成災(zāi)害。為減輕北運(yùn)河下游洪水負(fù)擔(dān),在通州北關(guān)開(kāi)挖運(yùn)潮減河,在河北省香河縣境內(nèi)開(kāi)挖青龍灣減河,洪水時(shí)向潮白河分洪[1]。

2 北運(yùn)河水資源特點(diǎn)

2.1 河道徑流量呈年際減少趨勢(shì)

以北運(yùn)河土門(mén)樓站河道徑流量為例。該站年徑流量的年際變化特征為:年際間逐漸減少,變化幅度較大。上世紀(jì)50年代,北運(yùn)河土門(mén)樓站年平均徑流量為 15.7億 m3,60年代為 13.6億 m3,比 50年代平均徑流量偏少了 13.9%。到了 70年代,北運(yùn)河年均徑流量明顯減少,比 60年代偏少了32.8%,而 80年代比 60年代更是偏少了 62.4%。進(jìn)入 80年代以后,北運(yùn)河年徑流量減少的趨勢(shì)減緩,基本為每年 3億 m3,左右。進(jìn)入 90年代,因?yàn)檫B續(xù)出現(xiàn)降水豐水年份,北運(yùn)河河道徑流量有所增加[7],進(jìn)入本世紀(jì)以后,北運(yùn)河河道徑流量基本保持在每年 3億 ～4億 m3左右。北運(yùn)河河道徑流量年代變化見(jiàn)圖 1

圖1 北運(yùn)河土門(mén)樓站徑流量年代變化圖

2.2 北運(yùn)河河道年徑流量年內(nèi)分配不均,但現(xiàn)狀條件下,汛期徑流量與枯季徑流量所占比例基本相當(dāng),汛期徑流量略大于枯季徑流量。北運(yùn)河河道徑流量主要分布在汛期(6～9月),其占年徑流量的比例為:上世紀(jì) 50～70年代為 60%,80年代為 76%,90年代為 63%,進(jìn)入本世紀(jì)后基本在 53%左右?，F(xiàn)狀條件下北運(yùn)河河道徑流量年內(nèi)分配見(jiàn)圖 2

圖2 北運(yùn)河河道徑流量年內(nèi)分配柱狀圖

2.3 北運(yùn)河河道水量豐沛

北運(yùn)河是廊坊市主要的有水河道,其常年有水,且有大量的過(guò)境水量,一直是廊坊市主要的過(guò)水通道。據(jù) 1956～2008年資料統(tǒng)計(jì),各年代北運(yùn)河過(guò)境水量占廊坊市全部河道過(guò)境水量的比例為:上世紀(jì) 50、60、70、80、90年代、至今分別是 17.3%、26.2%、21.7%、41.4%、42.7%、50%。現(xiàn)狀條件下北運(yùn)河河道徑流量占廊坊市河道徑流總量的比例見(jiàn)圖3。

圖3 廊坊市河道徑流量對(duì)比圖

2.4 北運(yùn)河河道徑流量中天然自產(chǎn)徑流量與人工排水量基本相當(dāng)

北運(yùn)河作為北京市的主要排瀝河道,承擔(dān)著北京 90%以上面積的城市雨污水排放任務(wù)。所以,北運(yùn)河河道徑流量中,北京的雨污水占有很大的比例,是北運(yùn)河水資源的重要組成部分。據(jù)北京市相關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì),北運(yùn)河多年平均出境水量為 9.31億 m3,其中清水為 4.62億 m3,污水為 4.69億m3[4]。污水為人工排放,也就是說(shuō),北運(yùn)河水量當(dāng)中,天然自產(chǎn)徑流量與人工排水基本各占一半。

3 北運(yùn)河雨污水利用的可行性分析

3.1 有利的地形地貌條件保證有充足的降水量

北運(yùn)河流域位于華北平原的最北端,流域中山區(qū)面積較小,包括丘陵面積約1 000 km2,處于燕山山前迎風(fēng)坡的有利地形,受大氣環(huán)流的影響,年降水量高于全市平均值。平原地區(qū)屬于永定河沖洪積扇的一部分,形成西北部高東南部低的特殊地形,有利于暴雨的形成,是北京市的暴雨中心多發(fā)區(qū)之一。較為豐沛的降水量是形成北運(yùn)河河道徑流量的重要保障。

3.2 水資源量較為豐富,保證率較高

北運(yùn)河流域?qū)儆诖箨懶约撅L(fēng)氣候,多年平均降水量600mm,降水量年內(nèi)年際分配很不均勻,降水多集中在 7、8月間的幾場(chǎng)大暴雨,極易形成洪水。同時(shí),隨著北京城區(qū)不透水面積的增加,產(chǎn)匯流時(shí)間加快,由城區(qū)瀝水形成的洪水次數(shù)成倍增加。城市瀝水形成的洪水具有峰高、量大、流急且在時(shí)間分布上具有不確定性的特征,加大了北運(yùn)河的行洪壓力,同時(shí)也具有了較大的雨洪開(kāi)發(fā)利用的潛力。

北運(yùn)河是北京重要的排水河道,承擔(dān)著北京城區(qū) 90%的排洪任務(wù)。清河、壩河、小中河、通惠河、涼水河幾大支流的洪水均由北運(yùn)河下泄,水量豐沛。根據(jù)北京市對(duì)北運(yùn)河出境水量的分析,北運(yùn)河多年平均出境水量為 9.31億 m3[5]。因?yàn)槌鞘杏盟ＷC率一般高于 90%,其相應(yīng)排水保證率也不會(huì)太低,所以,北運(yùn)河的水量是有保證的。

3.3 水利工程眾多,利用工程措施提高用水的可行性

建國(guó)以后,國(guó)家在北運(yùn)河上修建了大量的水利工程,用以攔蓄水資源和提高防洪標(biāo)準(zhǔn)。這些水利工程主要有:北京境內(nèi)通州北關(guān)攔河閘和分洪閘、榆林莊閘和楊洼攔河閘,廊坊境內(nèi)王家擺橡皮壩、土門(mén)樓攔河閘和青龍灣減河泄洪閘。并開(kāi)挖了運(yùn)潮減河和牛牧屯引河,用以分泄北運(yùn)河洪水和潮白河洪水。這些工程提高了北運(yùn)河水資源的開(kāi)發(fā)利用效益,使河系之間相互開(kāi)發(fā)利用水資源成為可能。

3.4 北運(yùn)河河道水質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)好

北運(yùn)河是北京市的排污通道,自 20世紀(jì) 80年代末期以來(lái)受到嚴(yán)重污染,河道水體發(fā)黑發(fā)臭,水體污染物遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)。近些年來(lái),北京市加大了治污力度,規(guī)劃到 2112年,把沿北運(yùn)河支流基本納入污水處理系統(tǒng),全市所有污水處理廠全部達(dá)標(biāo)排放,從污水處理廠排出的水全部為中水。屆時(shí)北運(yùn)河里流淌的將全部為中水[6]。高品質(zhì)的中水可以用于灌溉農(nóng)田,還可以澆花、洗車。同時(shí),每年汛期(6～9月),由于河道受到雨洪沖刷,河水得以置換,河道自潔能力增加,河道水質(zhì)轉(zhuǎn)好。

4 北運(yùn)河水資源開(kāi)發(fā)存在的問(wèn)題

4.1 水利工程老化,河道淤積嚴(yán)重,蓄水能力降低

北運(yùn)河上的水工建筑物大多建于 20世紀(jì)六七十年代,建筑物標(biāo)準(zhǔn)較低。再加上經(jīng)過(guò)三四十年的運(yùn)行,大多數(shù)水閘已經(jīng)嚴(yán)重老化。經(jīng)專家鑒定,北關(guān)攔河閘、分洪閘、土門(mén)樓閘為三類病險(xiǎn)閘,榆林莊閘、楊洼閘、土門(mén)樓分洪閘為四類病險(xiǎn)閘,王家擺橡皮壩也屬于帶病運(yùn)行。目前,北京市已對(duì)所屬大型堰閘進(jìn)行了維修重建,提高了蓄泄能力。但是廊坊市境內(nèi)的幾處大型水利工程只能是修修補(bǔ)補(bǔ),致使工程運(yùn)行能力降低。同時(shí),廊坊市已經(jīng)多年未對(duì)北運(yùn)河進(jìn)行規(guī)模治理,河道淤積嚴(yán)重,部分河段形成地上河,河道行洪能力下降,蓄水能力降低。

4.2 河道水質(zhì)雖有好轉(zhuǎn),仍需大規(guī)模治理

盡管近幾年北運(yùn)河河道水質(zhì)有了較大改善,河道里也有了水生植物和魚(yú)類生存。但河道水體水質(zhì)仍不容樂(lè)觀,全年大部分時(shí)段河道水體仍為Ⅴ類或劣Ⅴ類水質(zhì),河道水質(zhì)仍然較差,大量未經(jīng)處理的污水排入河道,水體渾濁,污染物嚴(yán)重超標(biāo)。所以要保持和提高北運(yùn)河水體水質(zhì)還有很多工作要做。

4.3 河道蓄水能力偏低

目前,北京市在北運(yùn)河和潮白河上建有多處橡膠壩、堰閘等水利工程,攔蓄雨洪資源,向潮白河進(jìn)行跨流域調(diào)水。而廊坊市在北運(yùn)河上只有王家擺橡皮壩和土門(mén)樓攔河閘,在潮白河上只建有吳村閘。由于攔蓄工程少,且沒(méi)有進(jìn)行梯級(jí)開(kāi)發(fā),致使廊坊段河道蓄水能力偏低,河道中大量的水資源得不到充分的開(kāi)發(fā)利用,而不得不被放到下游。

5 北運(yùn)河雨污水資源利用措施

5.1 轉(zhuǎn)變觀念,攔蓄雨洪

合理利用雨洪資源既能緩解缺水局面,又能減少暴雨徑流帶來(lái)的危害,緩解防洪壓力。所以,必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念,改“防汛”為“迎汛”,改排泄為攔蓄,改洪水控制為洪水管理。近幾年,廊坊市政府也認(rèn)識(shí)到雨洪利用的重要性,通過(guò)對(duì)水利工程的合理調(diào)度運(yùn)行,適時(shí)攔蓄雨洪資源。雨洪利用,已經(jīng)成為解決水資源緊缺的一個(gè)重要的有效途徑。

5.2 加快工程建設(shè),提供工程保障

建議重建北運(yùn)河土門(mén)樓攔河閘,對(duì)分洪閘和王家擺橡皮壩進(jìn)行大修,在潮白河上興建蓄水景觀橡皮壩。利用工程蓄水調(diào)水,汛期做為滯洪和滲透,有效利用雨洪,補(bǔ)充環(huán)境景觀用水;非汛期能夠有效地回灌地下水,涵養(yǎng)地下水源的同時(shí),創(chuàng)造優(yōu)美的水環(huán)境。

對(duì)北運(yùn)河進(jìn)行系統(tǒng)性整治,建立與水資源優(yōu)化配置相適應(yīng)的水利工程體系。同時(shí),結(jié)合病險(xiǎn)閘的改造,加快北運(yùn)河信息化和現(xiàn)代化建設(shè)步伐,盡快建立北運(yùn)河防汛抗早和水資源管理指揮調(diào)度系統(tǒng),為北運(yùn)河水資源配置提供信息化和現(xiàn)代化保障。

5.3 實(shí)施跨流域調(diào)水工程

實(shí)施跨流域和跨區(qū)域調(diào)水工程,也是解決資源型缺水地區(qū)水資源緊缺,優(yōu)化北運(yùn)河水資源配置的一條重要途徑。比如目前利用北運(yùn)河北關(guān)分洪樞紐向潮白河供水,利用牛牧屯引河,北運(yùn)河水和潮白河水相通共用。利用這些工程將北運(yùn)河豐富的雨洪資源供給水資源短缺的潮白河下游地區(qū)。如果條件允許,今后也可以按照“先治污后通水、先生態(tài)后用水”的原則,開(kāi)展“引運(yùn)濟(jì)廊”以及將北運(yùn)河水調(diào)往薊運(yùn)河流域等大型調(diào)水工程的研究工作。

6 結(jié)語(yǔ)

北運(yùn)河雨洪資源和再生水資源比較豐富,我們要積極轉(zhuǎn)變治水觀念,采取有效措施,做好北運(yùn)河水資源的保護(hù)和開(kāi)發(fā)利用工作,并根據(jù)北運(yùn)河流域水資源的承載能力,優(yōu)化配置北運(yùn)河的水資源,提高北運(yùn)河水資源開(kāi)發(fā)利用程度,緩解當(dāng)前廊坊市嚴(yán)重的水資源短缺現(xiàn)狀,為廊坊市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提供水資源保證。

[1]水利部海委水文局,海河流域?qū)嵱盟念A(yù)報(bào)方案[R],2007.6.

[2]孫迪,推進(jìn)北運(yùn)河綜合治理構(gòu)建優(yōu)美宜居水環(huán)境[J],中國(guó)水利,2010,12:18-19.

[3]蘇穎,試論北運(yùn)河通州城區(qū)段水環(huán)境的改善[J],中國(guó)水利,20106,5:27-28.

[4]周磊,談北運(yùn)河水資源的優(yōu)化配置[J],北京水務(wù),2007.4.

[5]付春梅,談北運(yùn)河污水資源的利用[J],北京水務(wù),2006.3.

[6]中國(guó)石化新聞網(wǎng),北京北運(yùn)河水系將治理 3年內(nèi)河道全部為中水,2009.3.11.

[7]廊坊市水務(wù)局廊坊市水資源評(píng)價(jià)[R],2005.11.