恢復(fù)永定河全線通水工作路徑分析

賀 巍，萬 超，陳運(yùn)東，姚文良，祁秀嬌，陳 馳，朱 建

（永定河流域投資有限公司，100193，北京）

一、背景情況

1.流域概況

永定河流域地跨內(nèi)蒙古、山西、河北、北京、天津等5省（自治區(qū)、直轄市），面積4.7萬km2，占海河流域總面積32.06萬km2的14.7%。永定河上游有桑干河、洋河兩大支流，于河北省懷來縣匯合后稱永定河，全長759 km，永定河是京津冀區(qū)域重要水源涵養(yǎng)區(qū)、生態(tài)屏障和生態(tài)廊道，也是《京津冀協(xié)同發(fā)展規(guī)劃綱要》提出的推進(jìn)海河流域“六河五湖”生態(tài)治理與修復(fù)的重要河流之一。

2.流域存在的主要問題

永定河流域長期以來面臨“水少”“水臟”和生態(tài)功能退化等突出問題。一是水資源稟賦差。人均水資源量276 m3，僅為全國的1/10。二是水資源開發(fā)利用率高。地表水開發(fā)利用率達(dá)到89%，遠(yuǎn)超國際上公認(rèn)40%的警戒線。三是水環(huán)境承載能力低。入河面源污染缺乏有效控制，點(diǎn)源污染監(jiān)控不夠，水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率僅為26.8%。四是生態(tài)功能退化。上游水源涵養(yǎng)能力差，水土流失嚴(yán)重，生態(tài)用水被擠占，局部河段河床沙化，地下水水位下降，地面沉降明顯。

3.流域綜合治理及生態(tài)水量調(diào)度成效

針對永定河流域長期以來存在的突出問題，為深入貫徹落實(shí)習(xí)近平生態(tài)文明思想，加快推進(jìn)京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略，2016年，國家發(fā)展改革委、水利部、國家林業(yè)局聯(lián)合印發(fā)《永定河綜合治理與生態(tài)修復(fù)總體方案》（以下簡稱《總體方案》），確定了流域綜合治理與生態(tài)修復(fù)的總體目標(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)和實(shí)施安排，提出到2025年，基本建成綠色生態(tài)河流廊道，將永定河恢復(fù)成為“流動的河、綠色的河、清潔的河、安全的河”。

為加快落實(shí)《總體方案》中水資源節(jié)約保護(hù)與生態(tài)用水配置任務(wù)，保障永定河基本生態(tài)環(huán)境用水需求，2018年12月水利部海河水利委員會、流域四?。ㄖ陛犑校┧畡?wù)部門及永定河流域投資有限公司共同簽署了《永定河生態(tài)用水保障合作協(xié)議》，進(jìn)一步加強(qiáng)流域生態(tài)水量統(tǒng)一調(diào)度，拓寬水源渠道。

協(xié)議簽訂以來，通過組織開展生態(tài)水量調(diào)度，永定河通水河段顯著增長，斷面流量顯著增大，通水天數(shù)逐年增加，地下水水位普遍回升，水源涵養(yǎng)能力明顯增強(qiáng)，有效促進(jìn)了河道生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)。特別是2021年秋季，通過統(tǒng)籌官廳水庫來水、小紅門再生水、引黃水、南水北調(diào)中線引江水和北運(yùn)河等多種水源，聚焦永定河三家店至屈家店斷流河段，永定河生態(tài)補(bǔ)水順利牽手永定新河入海，實(shí)現(xiàn)永定河865 km河道全線試驗(yàn)性通水，綜合治理與生態(tài)修復(fù)成效日趨顯現(xiàn)，永定河綠色生態(tài)河流廊道初步形成。

二、恢復(fù)全線通水思路分析

根 據(jù) 統(tǒng) 計(jì)，2019—2021年 上 半年，引黃及上游水庫集中輸水共向永定河補(bǔ)水7.8億m3，其中引黃補(bǔ)水量4.8億m3，水庫集中輸水3億m3。官廳水庫累計(jì)向下游輸水7.4億m3。

經(jīng)過多年綜合治理與生態(tài)水量調(diào)度，桑干河?xùn)|榆林水庫至官廳水庫、洋河友誼水庫以下、永定河官廳水庫至三家店、永定新河屈家店至防潮閘共700余km河道已基本實(shí)現(xiàn)全年有水，但永定河下游部分河段的通水還是短時(shí)的。為盡早恢復(fù)永定河全線不斷流，還需要從補(bǔ)水規(guī)律分析、需水量分析、水源條件分析、影響因素及保障機(jī)制等方面繼續(xù)開展研究，分階段推進(jìn)，逐步恢復(fù)全線不斷流，最終實(shí)現(xiàn)常態(tài)化通水，達(dá)到真正的良性循環(huán)。

1.補(bǔ)水規(guī)律分析

通過連續(xù)3年的生態(tài)水量調(diào)度情況分析，官廳以下河段通水效果好于預(yù)期，永定河沿線入滲損失逐漸減小，生態(tài)補(bǔ)水通道漸趨穩(wěn)定，補(bǔ)水條件逐步改善，且水量調(diào)度方式對通水河長影響明顯。具體有以下幾方面特點(diǎn)：

一是大流量集中補(bǔ)水有利于增加一次性通水河長。2020年春季開始嘗試大流量集中補(bǔ)水，官廳以下總補(bǔ)水量由2019年的2.2億m3減少至1.64億m3（減少26%），但官廳下泄流量由40 m3/s增加至100 m3/s，盧溝橋以下補(bǔ)水流量由13 m3/s增加至40~80 m3/s，官廳以下形成有水河道248 km，較2019年通水河長增加了108 km。

二是河道疏通有利于加快水頭推進(jìn)、減少水量損失。2020年春季補(bǔ)水，經(jīng)過對京良路上游、房山垃圾堆體兩處阻水節(jié)點(diǎn)疏挖，盧溝橋開閘泄水至黃良鐵路橋，僅用8天時(shí)間，比2019年減少44天，下泄水量減少2 500萬m3（減少43%）。2021年，通過再次對北京平原南段、廊坊段、武清段進(jìn)行應(yīng)急疏挖，打通阻水節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了三家店至屈家店全線試驗(yàn)性通水。

三是入滲水量逐漸減小，補(bǔ)水效果好于預(yù)期。2021年全線通水期間，南水北調(diào)中線補(bǔ)水水頭至固安站和邵七堤站時(shí)，累計(jì)補(bǔ)水0.3億m3、0.6億m3；與2020年春季盧溝橋攔河閘下泄水量至固安站和邵七堤站相比，分別減少0.6億m3（減少67%）、0.5億m3（減少55%）。同時(shí)，2021年全線通水期間，在未采用脈沖試驗(yàn)補(bǔ)水、平均流量明顯減小情況下，水頭到達(dá)下游斷面與2020年春季時(shí)間相近。

2.需水量分析

受水源條件限制，永定河盧溝橋至屈家店段河道目前尚未形成全年不斷流狀態(tài)。因此，實(shí)現(xiàn)永定河全線通水，需水量包括河道一次槽蓄水量及河道沿程蒸發(fā)入滲損失兩部分組成。

（1）全年首次通水需水量

一次槽蓄水量。根據(jù)3年來的補(bǔ)水?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，自官廳水庫至屈家店河道長268 km，現(xiàn)狀條件下，全年首次通水槽蓄水量5 900萬m3，其中平原段三家店至盧溝橋槽蓄量1 500萬m3、盧溝橋至崔指揮營2 800萬m3，泛區(qū)段崔指揮營至屈家店1 600萬m3。

流量損失計(jì)算。根據(jù)兩年來生態(tài)補(bǔ)水監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)測分析，現(xiàn)狀入滲條件下，依靠官廳水庫下泄實(shí)現(xiàn)全年首次通水，入滲蒸發(fā)流量約32.2 m3/s（折合280萬m3/d），其中山峽段官廳水庫至三家店流量損失7 m3/s，平原段三家店至盧溝橋、盧溝橋至崔指揮營流量損失分別為10.7 m3/s、12.5 m3/s，泛區(qū)段崔指揮營至屈家店流量損失2 m3/s。

首次通水時(shí)間及需水量。根據(jù)補(bǔ)水?dāng)?shù)據(jù)分析及預(yù)測，采用大流量集中補(bǔ)水的方式，全線首次通水歷時(shí)約28天，其中山峽段官廳水庫至三家店歷時(shí)2天，平原段三家店至盧溝橋歷時(shí)5天、盧溝橋至金門閘歷時(shí)6天、金門閘至崔指揮營歷時(shí)4天，泛區(qū)段崔指揮營至屈家店歷時(shí)11天。

根據(jù)分析預(yù)測，現(xiàn)狀入滲條件下，全年首次通水需水量約1.4億m3，其中河道一次槽蓄量約5 900萬m3，各段河道首次通水蒸發(fā)入滲損失約8100萬m3。

（2）維持水面需水量

流量損失計(jì)算?，F(xiàn)狀入滲條件下，依靠官廳水庫下泄實(shí)現(xiàn)全年首次通水，入滲蒸發(fā)損失較大。若采用山峽段、平原南段分段補(bǔ)水方式，避開園博湖高滲漏河段，損失流量可降低至18.7 m3/s，其中山峽段官廳水庫至三家店流量損失3 m3/s，平原段三家店至盧溝橋流量損失1.2 m3/s、盧溝橋至崔指揮營流量損失12.5 m3/s，泛區(qū)段崔指揮營至屈家店流量損失2 m3/s。

維持水面時(shí)間及需水量。按全年270天通水考慮，其中首次通水歷時(shí)約25~30天。首次通水后，維持水面按240~245天計(jì)算，維持水面需水量約4億m3。

（3）全年需水量

根據(jù)以上計(jì)算，現(xiàn)狀入滲情況下，全年需水量約5.4億m3，其中全年首次通水需水量約1.4億m3，維持水面需水量約4億m3。同時(shí)，隨著生態(tài)修復(fù)與生態(tài)水量調(diào)度進(jìn)展，穩(wěn)定有水河長逐年增加，未來入滲會逐漸降低。根據(jù)估算，未來5年，官廳水庫下泄實(shí)現(xiàn)全年首次通水，入滲蒸發(fā)流量可由32.2 m3/s逐漸降低至約27 m3/s；采用分段維持水面的損失流量可由18.7 m3/s逐漸降低至約15 m3/s。全年需水量可由約5.4億m3逐漸降低至4億m3。

3.開展試驗(yàn)性通水

通過查閱沿線工程項(xiàng)目可研報(bào)告、相關(guān)學(xué)術(shù)論文，全面總結(jié)兩年來生態(tài)水量調(diào)度、水流演進(jìn)、地下水回補(bǔ)入滲變化規(guī)律，建議“十四五”期間，盧溝橋至屈家店段河道可采取每年一次性大流量全線通水+小流量分段維持不斷流的試驗(yàn)性通水方式，逐年增加穩(wěn)定不斷流河長，預(yù)計(jì)到“十四五”末可以實(shí)現(xiàn)常態(tài)化不斷流。

（1）水源條件分析

“十四五”期間，隨著永定河沿線水源補(bǔ)給條件的改善，可利用水量將逐漸增加。其中官廳水庫以上水庫來水可達(dá)2億m3，引黃補(bǔ)水可達(dá)1億m3；官廳水庫以下，隨著再生水、南水北調(diào)水等水源補(bǔ)給的增加，預(yù)計(jì)到2023年前后，可由現(xiàn)狀的3.6億m3增加至4.6億~5.6億m3，與需水量基本持平；預(yù)計(jì)到2024—2025年前后，水源補(bǔ)給可逐步增加至5億~6億m3，滿足需水量要求，逐步實(shí)現(xiàn)全線全年不斷流狀態(tài)。

（2）通水方案建議

建議“十四五”期間，在摸清地表水、地下水損失規(guī)律的基礎(chǔ)上，充分利用各類水源條件，不斷優(yōu)化調(diào)度方式，推進(jìn)一次性大流量全線通水+小流量分段維持的試驗(yàn)性通水方案?！耙运_路”，逐年增加各斷面穩(wěn)定有水天數(shù)，形成穩(wěn)定生態(tài)通道。其中，2021—2022年，全年首次通水至天津屈家店樞紐，并通過永定新河連通入海，維持山峽段全年不斷流、維持全線30天不斷流；2023年，全年首次通水至屈家店，維持山峽段全年不斷流、北京平原段270天不斷流；2024—2025年，形成官廳水庫以下至屈家店樞紐全年270天不斷流，并通過永定新河連通入海。

（3）常態(tài)化通水

經(jīng)過長時(shí)間的持續(xù)治理，在“十四五”時(shí)期末實(shí)現(xiàn)全年全線常態(tài)化通水的基礎(chǔ)上，在“十五五”時(shí)期，通過在用水管理、流量控制、工程建設(shè)、水權(quán)交易等方面的探索，不斷增加入海水量，增加生態(tài)水量保障能力，真正達(dá)到良性循環(huán)。

三、影響因素及保障機(jī)制

流域修復(fù)工作是一項(xiàng)長期艱巨的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)治理目標(biāo)絕非易事，需要持續(xù)努力，久久為功。永定河流域在脆弱的生態(tài)環(huán)境、嚴(yán)峻的水資源形勢下，要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展須繼續(xù)在統(tǒng)籌上做好文章，做好頂層設(shè)計(jì)，加強(qiáng)統(tǒng)一管理與調(diào)度，推進(jìn)流域治理工程建設(shè)，確保永定河的生態(tài)流量，逐步實(shí)現(xiàn)常年不斷流。

1.繼續(xù)做好科學(xué)的頂層設(shè)計(jì)

在分析成效、總結(jié)問題的基礎(chǔ)上，結(jié)合流域?qū)嶋H情況，開展全面系統(tǒng)評估。對標(biāo)建設(shè)幸福河等要求，進(jìn)一步優(yōu)化治理目標(biāo)、完善治理措施、推動永定河流域綠色發(fā)展、高質(zhì)量發(fā)展。

2.實(shí)施更嚴(yán)格的生態(tài)水量調(diào)度

以控制節(jié)點(diǎn)生態(tài)水量為目標(biāo)，統(tǒng)籌考慮當(dāng)?shù)貜搅鳌⒃偕?、外調(diào)水等多種水源條件，確保生態(tài)水量下泄目標(biāo)，建立“上下協(xié)同、分工協(xié)作、責(zé)任明確、齊抓共管”的生態(tài)水量管控責(zé)任體系。

3.開展更全面的生態(tài)工程建設(shè)

繼續(xù)推進(jìn)上游農(nóng)業(yè)節(jié)水工程，推進(jìn)用水結(jié)構(gòu)調(diào)整；開展沿河取水口監(jiān)控設(shè)施建設(shè)；開展水系水網(wǎng)連通建設(shè)，瞄準(zhǔn)《總體方案》提出的2025年治理目標(biāo)，補(bǔ)齊短板，提高生態(tài)水源補(bǔ)給能力。

4.探索更有效的河道管護(hù)手段

全面排查河道“四亂”（亂占、亂采、亂堆、亂建）問題，持續(xù)清存量、遏增量；在落實(shí)河長制和行政主管職責(zé)基礎(chǔ)上，探索流域公司受托經(jīng)營管理流域內(nèi)有關(guān)工程和資產(chǎn)的“河工”職責(zé)，建立政府與市場兩手發(fā)力的河道運(yùn)營維護(hù)長效機(jī)制。

四、結(jié)論和建議

通過開展永定河生態(tài)水量調(diào)度，實(shí)行全流域協(xié)同治理，河流生態(tài)功能得到進(jìn)一步恢復(fù)，水生態(tài)環(huán)境狀況得到明顯改善，進(jìn)一步探索了水流演進(jìn)和河床演變規(guī)律，逐步掌握了永定河沿線，尤其是下游官廳山峽段和平原段地下水回補(bǔ)入滲變化規(guī)律，對永定河生態(tài)治理和常態(tài)化生態(tài)補(bǔ)水調(diào)度有重要的指導(dǎo)意義。

下一步，為加快實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性、常態(tài)化通水，繼續(xù)遵循“以水開路”的工作思路，繼續(xù)開展試驗(yàn)性生態(tài)補(bǔ)水，不斷摸索總結(jié)水源利用規(guī)律、水流沖刷規(guī)律、統(tǒng)一調(diào)度規(guī)律、社會聯(lián)動規(guī)律，指導(dǎo)實(shí)踐工作，助力“四河”目標(biāo)早日實(shí)現(xiàn)，將永定河打造成為貫穿京津冀晉的綠色生態(tài)河流廊道，為其他流域開展一體化治理、推動高質(zhì)量發(fā)展提供參考。