山西、河北兩省向官?gòu)d水庫(kù)集中輸水情況分析

陳利者

（海河水利委員會(huì)水文局，天津 300170）

1 引言

永定河是海河流域的重要水系，是京津冀區(qū)域重要的水源涵養(yǎng)區(qū)和生態(tài)廊道，流經(jīng)內(nèi)蒙古、山西、河北、北京和天津5 個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市），全長(zhǎng)759 km，流域面積4.70 萬(wàn)km2。歷史上，永定河上游地區(qū)山谷幽邃，林木茂密，河水清澈見(jiàn)底，被稱(chēng)為“清泉河”。20世紀(jì)60年代以后，由于上游來(lái)水減少，永定河下游河段出現(xiàn)不同程度的干涸斷流。特別是1980 年以后，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市用水的增加，流域下游生態(tài)環(huán)境逐漸惡化，平原地區(qū)河道出現(xiàn)連續(xù)斷流，盧溝橋以下河道斷流天數(shù)從20世紀(jì)60年代的 197 d 增加到 20 世紀(jì) 80 年代的 361 d，20 世紀(jì) 90年代出現(xiàn)全年斷流，河道完全干涸，河床裸露，周邊地區(qū)地下水水位持續(xù)下降。

2000 年以來(lái)，國(guó)務(wù)院先后批準(zhǔn)實(shí)施了《21 世紀(jì)初期首都水資源可持續(xù)利用規(guī)劃》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《首水規(guī)劃》）和《永定河干流水量分配方案》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《分配方案》），開(kāi)展了官?gòu)d水庫(kù)上游工農(nóng)業(yè)節(jié)水、水土保持和水污染治理等重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，在實(shí)施工程措施的基礎(chǔ)上，通過(guò)強(qiáng)化跨地區(qū)水量調(diào)度，實(shí)施山西、河北兩省向官?gòu)d水庫(kù)集中輸水，顯著增加了官?gòu)d水庫(kù)入庫(kù)水量，實(shí)現(xiàn)了《首水規(guī)劃》中山西、河北兩省出境水量目標(biāo)。

2 集中輸水工程

為了完成《首水規(guī)劃》確定的山西、河北兩省年度出境水量目標(biāo)，每年汛后或年初采取調(diào)度手段將官?gòu)d水庫(kù)上游山西、河北兩省大型和相關(guān)重點(diǎn)中型水庫(kù)存蓄水量，在一段時(shí)間內(nèi)集中下泄，然后通過(guò)水庫(kù)下游河道輸水至官?gòu)d水庫(kù)，這種通過(guò)統(tǒng)一調(diào)度永定河官?gòu)d水庫(kù)上游當(dāng)?shù)貜搅鞯乃空{(diào)度輸水方式稱(chēng)為永定河上游山西、河北兩省向官?gòu)d水庫(kù)集中輸水。集中輸水涉及的工程包括參與集中輸水調(diào)度的水庫(kù)和輸水線路途經(jīng)的河道。

2.1 水庫(kù)工程

參與集中輸水的水庫(kù)工程包括冊(cè)田和友誼2 座大型水庫(kù)，以及東榆林、壺流河、洋河3座中型水庫(kù)。5 座水庫(kù)控制流域面積32 589 km2，占官?gòu)d水庫(kù)以上流域面積的75%，總庫(kù)容9.06 億m3，其中興利庫(kù)容3.21 億m3。 5 座水庫(kù)均以灌溉供水為主，冊(cè)田水庫(kù)還兼顧向城市供水任務(wù)。水庫(kù)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，詳見(jiàn)表1。

表1 向官?gòu)d水庫(kù)集中輸水的水庫(kù)工程指標(biāo)

2.2 輸水線路

輸水線路分為桑干河輸水線路和洋河輸水線路。

桑干河輸水線路主要輸送桑干河上的東榆林水庫(kù)和冊(cè)田水庫(kù)放水，以及桑干河支流壺流河上的壺流河水庫(kù)放水。東榆林水庫(kù)至冊(cè)田水庫(kù)段線路，利用桑干河主河槽輸水，線路長(zhǎng)140 km。冊(cè)田水庫(kù)至官?gòu)d水庫(kù)段線路，冊(cè)田水庫(kù)至洋河匯合口段利用桑干河主河槽輸水，匯合口以下段利用永定河干流主槽輸水至官?gòu)d水庫(kù)，該段線路總長(zhǎng)185 km，其中永定河干流段長(zhǎng)10 km。壺流河水庫(kù)放水先利用壺流河河槽輸水至桑干河，然后通過(guò)桑干河和永定河輸水至官?gòu)d水庫(kù)，壺流河段輸水線路長(zhǎng)80 km，壺流河入桑干河口至洋河與桑干河匯合口段線路長(zhǎng)91 km。

洋河輸水線路主要輸送洋河支流西洋河上友誼水庫(kù)放水和洋河干流上的洋河水庫(kù)放水。友誼水庫(kù)放水先從西洋河輸送到洋河，進(jìn)入洋河水庫(kù)后繼續(xù)利用水庫(kù)以下段洋河干流至洋河與桑干河匯流口入永定河干流，此后通過(guò)永定河干流入官?gòu)d水庫(kù)。友誼水庫(kù)至洋河水庫(kù)輸水線路長(zhǎng)160 km，洋河水庫(kù)至官?gòu)d水庫(kù)輸水線路長(zhǎng)40 km。

3 水量監(jiān)測(cè)

為及時(shí)準(zhǔn)確掌握山西省、河北省集中輸水過(guò)程中的水庫(kù)放水量、官?gòu)d水庫(kù)收水量以及輸水沿線主要控制站點(diǎn)的輸水?dāng)?shù)據(jù)，需要在集中輸水期間開(kāi)展專(zhuān)項(xiàng)水文監(jiān)測(cè)，并在輸水結(jié)束后根據(jù)監(jiān)測(cè)資料開(kāi)展收水量和輸水損失量評(píng)估。

3.1 監(jiān)測(cè)站布設(shè)

主要利用現(xiàn)有的常設(shè)水文站開(kāi)展水量監(jiān)測(cè)，包括參與放水的水庫(kù)站和輸水河道上的主要控制水文站，放水水庫(kù)站涉及友誼、冊(cè)田、東榆林、壺流河、洋河（響水堡）5 個(gè)水文站（出庫(kù)），河道控制站包括固定橋、石匣里、響水堡、八號(hào)橋等水文站。每次集中輸水時(shí)的水量監(jiān)測(cè)站布設(shè)根據(jù)當(dāng)次放水情況和輸水線路進(jìn)行安排。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括水位、流量、累計(jì)過(guò)水量等。

3.2 監(jiān)測(cè)組織形式

水量監(jiān)測(cè)工作的組織、協(xié)調(diào)、監(jiān)督等由海委總負(fù)責(zé)，山西省、河北省具體負(fù)責(zé)其境內(nèi)測(cè)站的監(jiān)測(cè)工作，作為北京市的收水?dāng)嗝姘颂?hào)橋水文站由北京市負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)。冊(cè)田水庫(kù)的出庫(kù)水量由河北省和北京市協(xié)測(cè)，友誼、洋河、壺流河3 座水庫(kù)的出庫(kù)水量由北京市協(xié)測(cè)，八號(hào)橋水文站（官?gòu)d水庫(kù)入庫(kù)）的水量由河北省協(xié)測(cè)。各項(xiàng)水文要素的測(cè)驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量，由海委和各省、直轄市水文水資源勘測(cè)局（總站）負(fù)責(zé)，監(jiān)測(cè)記錄由主測(cè)、協(xié)測(cè)單位代表現(xiàn)場(chǎng)簽字并存檔，并實(shí)時(shí)將監(jiān)測(cè)結(jié)果報(bào)送海委。海委根據(jù)水情對(duì)全程進(jìn)行不定點(diǎn)、不定時(shí)的水量巡測(cè)或校測(cè)。

4 歷年集中輸水情況

2003 年開(kāi)啟了冊(cè)田水庫(kù)向官?gòu)d水庫(kù)首次集中輸水工作，2003—2018 年的16 a 間山西、河北兩省向官?gòu)d水庫(kù)集中輸水14 次，其中2009、2011 和2012年山西、河北兩省因干旱缺水均未實(shí)施集中輸水。2003—2017 年，每年秋季實(shí)施集中輸水；2018 年，首次實(shí)施春、秋兩季集中輸水。

4.1 輸水時(shí)間

根據(jù)實(shí)際集中輸水?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，14 次集中輸水累計(jì)輸水時(shí)間共490 d，年平均輸水時(shí)間為37.7 d。輸水時(shí)間最長(zhǎng)的為2018 年的120 d，其中春季48 d、秋季72 d；輸水時(shí)間最短的為2008 年的19 d。歷年輸水起止時(shí)間及輸水時(shí)長(zhǎng)，如圖1所示。

圖1 山西省、河北省向官?gòu)d水庫(kù)集中輸水時(shí)間統(tǒng)計(jì)

4.2 輸水量及收水量

4.2.1 總體情況

2003—2018 年，永定河上游山西、河北兩省累計(jì)向官?gòu)d水庫(kù)輸水69 934 萬(wàn)m3，官?gòu)d水庫(kù)實(shí)收水42 478 萬(wàn)m3，總體收水率為61.4%，多年平均輸水量為 5 380 萬(wàn) m3，多年平均收水量為 3 268 萬(wàn) m3；輸水量最多的為2018 年的12 609 萬(wàn)m3，官?gòu)d水庫(kù)收水7 457 萬(wàn) m3；輸水量最少的為 2008 年的 2 009 萬(wàn) m3，官?gòu)d水庫(kù)收水1 118萬(wàn)m3。

4.2.2 山西省歷年輸水情況

2003—2018 年，山西省通過(guò)東榆林水庫(kù)和冊(cè)田水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，向官?gòu)d水庫(kù)實(shí)施集中輸水14 次，累計(jì)向官?gòu)d水庫(kù)輸水52 175 萬(wàn)m3，多年平均輸水量為4 013萬(wàn)m3，占山西河北兩省總輸水量的75%。2018年輸水量最多，為11 794 萬(wàn)m3；2008 年輸水量最少，為1 508萬(wàn)m3。

4.2.3 河北省歷年輸水情況

2003—2018 年，河北省通過(guò)壺流河水庫(kù)、友誼水庫(kù)和洋河水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，向官?gòu)d水庫(kù)實(shí)施集中輸水11 次，累計(jì)向官?gòu)d水庫(kù)輸水17 759 萬(wàn)m3，多年平均輸水量為1 614 萬(wàn)m3，占山西河北兩省總輸水量的25%。2016年輸水量最多，為3 298萬(wàn)m3；2007年輸水量最少，為2008年的501萬(wàn)m3。

山西省、河北省歷年輸水量及官?gòu)d水庫(kù)實(shí)收水量，如圖2所示。

圖2 山西省、河北省向官?gòu)d水庫(kù)集中輸水輸水量與收水量統(tǒng)計(jì)

4.2.4 官?gòu)d水庫(kù)歷年收水情況

永定河上游山西省、河北省向官?gòu)d水庫(kù)集中輸水是利用天然河道進(jìn)行的，官?gòu)d水庫(kù)入庫(kù)站八號(hào)橋水文站監(jiān)測(cè)水量既包括集中輸水水量又包括河道內(nèi)基流量，如在輸水期間有較大的集中降雨，還包括降水產(chǎn)生的地表徑流量。因此，在收水量計(jì)算時(shí)需要在八號(hào)橋站實(shí)測(cè)流量過(guò)程中對(duì)河道基流量進(jìn)行分割和扣除。根據(jù)歷次集中輸水前后一段時(shí)期的實(shí)測(cè)徑流資料分析，集中輸水期永定河八號(hào)橋斷面的河道基流量為1.81～9.27 m3/s，扣除基流后估算山西河北兩省向官?gòu)d水庫(kù)集中輸水的多年平均收水率為60.7%，收水率最大為2003 年的66.4%，收水率最小為2018 年春季的43.4%。山西省、河北省歷年向官?gòu)d水庫(kù)集中輸水統(tǒng)計(jì)，詳見(jiàn)表2。

表2 山西省、河北省歷年向官?gòu)d水庫(kù)集中輸水統(tǒng)計(jì)

5 有關(guān)建議

5.1 完善監(jiān)測(cè)站布置并加強(qiáng)巡測(cè)工作

（1）建議在桑干河河口或洋河河口增設(shè)1～2 處常設(shè)監(jiān)測(cè)站。桑干河、洋河在八號(hào)橋測(cè)站上游的朱官屯村匯合，當(dāng)桑干河和洋河2 條輸水線路同時(shí)向官?gòu)d水庫(kù)輸水時(shí)，僅依靠永定河干流上的八號(hào)橋站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)不能準(zhǔn)確區(qū)分兩河來(lái)水量，特別是目前山西萬(wàn)家寨引黃工程向永定河生態(tài)補(bǔ)水常態(tài)化后，由于黃河調(diào)水量成本遠(yuǎn)高于當(dāng)?shù)貜搅鳎瑥乃坑?jì)量和水費(fèi)結(jié)算等方面看，對(duì)桑干河和洋河來(lái)水的準(zhǔn)確區(qū)分非常必要。

（2）加強(qiáng)巡測(cè)。如在輸水期間發(fā)生集中降雨產(chǎn)生較大徑流過(guò)程，僅靠八號(hào)橋站實(shí)測(cè)流量過(guò)程進(jìn)行基流分割尚不能全面反映當(dāng)?shù)貜搅魅牒铀?，要及時(shí)開(kāi)展巡測(cè)工作，對(duì)來(lái)水量較大的支流河道開(kāi)展臨時(shí)觀測(cè)，以增加收水量計(jì)量數(shù)據(jù)的合理性。

5.2 加強(qiáng)灌區(qū)引水監(jiān)管和引水?dāng)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)上報(bào)

官?gòu)d水庫(kù)上游桑干河和洋河兩岸地表水引水灌溉較為發(fā)達(dá)，分布著多個(gè)引水灌區(qū)。在集中輸水期間做好灌區(qū)引水口管理是保障正常輸水的重要條件。通過(guò)集中輸水實(shí)踐，總結(jié)出了“輸水盡量安排在非灌溉季節(jié)，同時(shí)對(duì)灌區(qū)引水口采取閉口管理”的經(jīng)驗(yàn)，在遇干旱年份或在集中輸水期與灌溉季節(jié)重疊時(shí)，集中輸水和當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)灌溉引水矛盾就比較大。在輸水期間要加強(qiáng)灌區(qū)引水口門(mén)的監(jiān)管，關(guān)閉所有非計(jì)劃引水口，同時(shí)灌區(qū)管理部門(mén)要做好計(jì)劃內(nèi)灌溉引水口的引水量計(jì)量工作，并按要求及時(shí)上報(bào)有關(guān)部門(mén)。