潮白河（北京段）洪水資源化調(diào)度思考

張 輝，李 琳

（1.北京市水資源調(diào)度管理事務(wù)中心，北京 100038；2.北京市潮白河管理處，北京 101300）

中共中央、國務(wù)院于2023 年5 月25 日印發(fā)了《國家水網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃綱要》，《綱要》中提出要以流域為單元構(gòu)建由水庫、河道、堤防、閘壩、調(diào)水工程、蓄滯洪區(qū)以及預(yù)警系統(tǒng)組成的現(xiàn)代化防洪工程體系，進(jìn)一步增強(qiáng)洪澇災(zāi)害防御能力，最大程度減少災(zāi)害損失，實現(xiàn)洪水資源最大化利用[1]；同時，要求在北方缺水地區(qū)依托跨流域調(diào)水工程，建設(shè)完善省級水網(wǎng)，提高水資源調(diào)配能力和供水保障程度，推進(jìn)洪水資源化利用[2]。北京水利基礎(chǔ)設(shè)施較為完善，但是水資源極度匱乏，全面提升水網(wǎng)系統(tǒng)性、協(xié)同性和水資源調(diào)配能力意義重大。如何促進(jìn)洪水資源化利用，實現(xiàn)洪水資源的精細(xì)化管理，是北京面臨的一個重要課題。

1 潮白河流域現(xiàn)狀

1.1 流域基本情況

潮白河是海河流域的重要河流，發(fā)源于燕山山脈，流域面積19 345 km2，山區(qū)面積占16 810 km2，平原面積占2 544 km2。潮白河是北京的第二大河，干流在北京市內(nèi)長83 km[3]。潮白河上游有潮、白2 大支流，2 河交匯于密云區(qū)河槽村，后稱潮白河。潮白河經(jīng)密云、懷柔、順義、通州4個區(qū)，然后從市界牛牧屯引水出境，成為潮白新河，最終于天津北塘入海，總長超過200 km[4]。20世紀(jì)中葉，密云、懷柔等大中型水庫的建成，為保障沿河兩岸人民群眾的生命財產(chǎn)安全和城區(qū)供水安全作出了巨大貢獻(xiàn)。潮白河在北京范圍內(nèi)堤防總長221 km，干流堤防131 km，在北京境內(nèi)主河道上共計11座攔河閘壩。

1.2 流域洪水資源可利用調(diào)度分析

潮白河流域?qū)俅箨懠撅L(fēng)性氣候，降水量主要集中在6—9 月，7—8 月降雨尤其集中，暴雨主要集中在“七下八上”（7 月下旬至8 月上旬）。汛期多年平均降水量為380 mm（密云水庫建成以后1960—2023年期間）。洪水是一種特殊的資源，具有水能資源量大、破壞性強(qiáng)、時效短的特點(diǎn)，如果能夠合理利用，必然會帶來巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。新中國成立以來，北京在洪水治理上取得顯著成績，在潮白河流域建有大（1）型水庫密云水庫和大（2）型水庫懷柔水庫，總庫容超過45 億m3，2015 年南水北調(diào)來水調(diào)入密云水庫調(diào)蓄工程建成通水后，潮白河流域水資源在北京主城區(qū)、懷柔水庫、密云水庫間實現(xiàn)了雙向水資源聯(lián)合調(diào)度。洪水實現(xiàn)資源化利用的重要基礎(chǔ)，就是要通過修建水利工程來攔蓄洪水、調(diào)度洪水[5]，增加蓄水量、供水量，使洪水從災(zāi)害轉(zhuǎn)化為可利用的資源，顯然潮白河流域具備將洪水災(zāi)害變?yōu)楹樗Y源的有利條件。

1.3 流域主要水利工程概況

1.3.1 密云水庫簡介

密云水庫1960年建成，控制流域面積15 788 km2，總庫容43.75 億m3，設(shè)計水位157.5 m，校核水位158.5 m，正常蓄水位157.5 m，汛期限制水位152.0 m，死水位126.0 m；防洪庫容9.27億m3，調(diào)洪庫容11.08億m3，興利庫容35.45億m3，死庫容4.19億m3[2]。

1.3.2 懷柔水庫及京密引水渠簡介

懷柔水庫始建于1958年，控制流域面積525 km2，總庫容1.44 億m3，設(shè)計洪水位64.16 m，校核洪水位67.73 m，正常蓄水位62.0 m，汛期限制水位58.0 m，死水位126.0 m；防洪庫容1.05 億m3，興利庫容0.65 億m3，死庫容0.085 億m3[6]。京密引水渠全長110 km，途經(jīng)密云、懷柔、順義、昌平、海淀5 區(qū)，懷柔水庫以上到密云水庫輸水能力為70 m3/s，以下到城區(qū)為40 m3/s。

1.3.3 南水北調(diào)來水調(diào)入密云水庫調(diào)蓄工程簡介

該工程2015 年建成通水，從團(tuán)成湖調(diào)節(jié)池取水，通過京密引水渠反向輸水至懷柔水庫、密云水庫，并為密云、懷柔、順義等水源地補(bǔ)水，每年最大可調(diào)水5億m3。該工程的建成不但增加了首都水資源的戰(zhàn)略儲備，同時也完善了潮白河流域水網(wǎng)建設(shè)，實現(xiàn)了潮白河流域蓄泄結(jié)合、系統(tǒng)完備、安全可靠、集約高效、多水聯(lián)調(diào)的功能。

2 潮白河流域洪水資源化調(diào)度存在的問題

洪水資源化是把洪水作為一種資源進(jìn)行管理、調(diào)配、開發(fā)、利用的過程。在傳統(tǒng)上，大家將洪水視為災(zāi)害，它給人們帶來生命和財產(chǎn)的威脅和損失。洪水資源化就是通過合理的技術(shù)手段、工程措施、管理方式，將洪水所蘊(yùn)含的水資源進(jìn)行充分開發(fā)利用、變害為利的過程。2023 年7 月31 日，海河全流域持續(xù)降雨過程超過3 d，平均降雨量達(dá)155.3 mm，其中北京地區(qū)持續(xù)83 h 面降雨量達(dá)到331 mm，這是近50 a以來海河流域最大的洪水。這次洪水主要發(fā)生在永定河流域，雖然有關(guān)部門進(jìn)行了有效應(yīng)對，但還是造成了北京和河北多地嚴(yán)重內(nèi)澇，財產(chǎn)損失巨大，這也反映出海河流域在防洪減災(zāi)體系中存在的問題。

（1）洪水預(yù)報、預(yù)警、預(yù)演和預(yù)案四方面的能力不足。其中，預(yù)測預(yù)報還存在短板，通過常用的預(yù)報手段例如氣象衛(wèi)星、雷達(dá)、水文站、雨量站難以第一時間準(zhǔn)確預(yù)判洪水情況，不利于對洪水資源化提前做好準(zhǔn)備；超標(biāo)準(zhǔn)洪水氣象預(yù)警、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警以及洪水預(yù)警等方面的能力相對不足，準(zhǔn)確性也有待提高。這些因素對及時應(yīng)對緊急情況和進(jìn)行洪水資源精確調(diào)度產(chǎn)生了一定的影響。

（2）永定河、潮白河山區(qū)段源短流急、洪量集中，流量大、流速快，洪水?dāng)r蓄能力不足，洪水資源化調(diào)度的基礎(chǔ)建設(shè)還有欠缺。

（3）河道流通不暢。河道淤積導(dǎo)致河道斷面變小，加之河道中的水草、莊稼、樹木造成河道狹窄，加劇了洪水的泛濫程度，不利于洪水資源的有效管理。

（4）蓄滯洪區(qū)功能不夠完善，導(dǎo)致洪水期間無法有效削減進(jìn)入下游河道的洪峰流量，增加了下游地區(qū)的洪澇風(fēng)險，也不利于洪水變害為利。

3 洪水災(zāi)害轉(zhuǎn)化為洪水資源的對策和措施

海河流域的防洪原則是“上蓄、中疏、下排、適當(dāng)?shù)販保本└鶕?jù)自己的特點(diǎn)確定了“上蓄、中疏、下排、有效蓄滯雨洪”的防洪標(biāo)準(zhǔn)[7]，按照流域為單位進(jìn)行整體規(guī)劃，統(tǒng)籌考慮上下游、左右岸、干支流的關(guān)系，充分發(fā)揮水庫、堤防、閘壩等防洪工程的綜合作用，進(jìn)行有序的洪水資源管理和調(diào)度[8]。從海河“23·7”流域性特大洪水看潮白河流域，要實現(xiàn)洪水最大化資源利用應(yīng)深入做好以下幾個方面工作。

3.1 增強(qiáng)水庫調(diào)蓄洪水能力的科學(xué)性、前瞻性

密云水庫和懷柔水庫都屬于潮白河水系，其中密云水庫規(guī)模遠(yuǎn)大于懷柔水庫，因此在該水系中占據(jù)主導(dǎo)地位[9]。2 座水庫在防洪和水利方面有密切聯(lián)系，因為它們上游的流域相鄰、洪水到來的時間也相近。然而，盡管有這樣的聯(lián)系，2 座水庫的洪水預(yù)案卻相對獨(dú)立，在洪水防御策略方面還沒有做到統(tǒng)籌規(guī)劃。由此可見，要提升洪水資源化調(diào)度能力，首先，要提升水庫功能，優(yōu)化調(diào)度機(jī)制[10]。密云水庫和懷柔水庫均已建成運(yùn)行超過60 a，需要對水庫進(jìn)行安全鑒定和除險加固，提升完善2 座水庫功能。通過除險加固工程，可以提升水庫的安全性、穩(wěn)定性和持久性，增強(qiáng)水庫、河道攔蓄總量，提高調(diào)蓄和科學(xué)利用洪水資源能力。其次，要完善潮白河流域水資源調(diào)度方案。針對地域的季節(jié)降雨特性和分布規(guī)律，合理確定水庫不同時期的防洪庫容，在確保防洪安全的基礎(chǔ)上，綜合風(fēng)險分析和效益評價，科學(xué)提高密云水庫、懷柔水庫汛限水位，優(yōu)化水庫防洪與興利庫容。再次，要密切關(guān)注預(yù)測預(yù)報信息，進(jìn)一步研究合理的水庫防洪蓄水實時調(diào)度方式，可通過新建水庫及河道攔河閘等工程措施對現(xiàn)有水庫進(jìn)行增容，增加水利工程的蓄調(diào)能力，實現(xiàn)安全有效的汛期蓄水。最后，要建立蓄滯洪區(qū)洪水資源實際利用率的評價指標(biāo)。例如，建立洪水管理模型、水生態(tài)環(huán)境評價模型等，為蓄滯洪區(qū)水資源利用的規(guī)劃和設(shè)計提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持，增強(qiáng)水利工程調(diào)蓄洪水能力的科學(xué)性、前瞻性，為優(yōu)化蓄滯洪區(qū)的管理和發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。同時，建立合理的評價指標(biāo)也有助于不斷改進(jìn)蓄滯洪區(qū)的管理和運(yùn)行，提高洪水資源的利用效率和綜合效益。

3.2 建設(shè)流域洪水轉(zhuǎn)資源的工程體系

潮白河流域要實現(xiàn)洪水資源化，在運(yùn)用調(diào)度好現(xiàn)有水利工程調(diào)蓄洪水外，還必須建立制定洪水轉(zhuǎn)資源策略，建設(shè)高效轉(zhuǎn)化利用洪水資源的工程體系，這個體系包括：①建立完善的洪水預(yù)警系統(tǒng)。暴雨在短時間內(nèi)降雨強(qiáng)度大，水位迅速上漲，常常具有突發(fā)性，這對防洪信息及時收集造成了嚴(yán)重影響，這可能導(dǎo)致密云水庫和懷柔水庫的水情信息不對稱。要通過氣象、水文監(jiān)測等手段，提前預(yù)警可能發(fā)生的洪水情況，包括洪水的發(fā)生時間、范圍和強(qiáng)度等信息，為后續(xù)的洪水轉(zhuǎn)資源工作提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。②完善洪水調(diào)度管理系統(tǒng)。結(jié)合洪水的實時監(jiān)測和預(yù)警信息，采取合理的水庫蓄水調(diào)度、河道排澇調(diào)度等措施，降低洪水對下游地區(qū)的影響，減輕洪災(zāi)風(fēng)險。③編制洪水資源化利用規(guī)劃。制定洪水資源化利用的規(guī)劃方案，包括確定潛在的洪水資源化利用項目，例如建設(shè)洪水調(diào)蓄湖、洪水生態(tài)濕地等，以及制定洪水資源化利用的技術(shù)和管理標(biāo)準(zhǔn)。④加大洪水資源化利用設(shè)施建設(shè)。利用建設(shè)的洪水資源化利用項目進(jìn)行灌溉、供水、生態(tài)保護(hù)等，實現(xiàn)洪水資源的可持續(xù)利用。⑤加強(qiáng)洪水資源化管理和運(yùn)營。建立洪水資源化利用的管理體系，包括洪水資源化利用的監(jiān)測、調(diào)度和運(yùn)營管理，確保洪水資源的合理利用和保障下游地區(qū)的安全。

3.3 建設(shè)流域水網(wǎng)工程體系

目前，潮白河流域計劃開展全流域的綜合治理與生態(tài)修復(fù)工程，以此為契機(jī)可以通過完善工程體系建設(shè)實現(xiàn)洪水資源的統(tǒng)一管理。通過完善的水網(wǎng)提升各項水利工程的協(xié)同作用，提高防洪效率，減少洪災(zāi)損失，保障洪水資源的合理利用。潮白河流域水網(wǎng)工程體系建設(shè)可以采取以下措施：①統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計。在水網(wǎng)工程體系中，統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計各水利工程，包括水庫、堤防、河道等，合理布局和興建各項工程，以便更好地調(diào)控和管理洪水資源。②聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行。水網(wǎng)工程體系中的各水利工程可以進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行，根據(jù)洪水情況進(jìn)行協(xié)調(diào)運(yùn)行，實現(xiàn)洪水資源的統(tǒng)一管理和調(diào)控，最大限度地減輕洪災(zāi)損失。③水情信息共享。水網(wǎng)工程體系中各水利工程之間可以實現(xiàn)水情信息的共享，及時準(zhǔn)確地交換水情數(shù)據(jù)，為統(tǒng)一管理洪水資源提供科學(xué)依據(jù)。④跨區(qū)域協(xié)作。水網(wǎng)工程體系涉及多個地區(qū)，可建立跨區(qū)域的協(xié)作機(jī)制，共同制定洪水資源統(tǒng)一管理的方針政策，加強(qiáng)協(xié)作配合，形成統(tǒng)一管理體系。⑤建立統(tǒng)一管理機(jī)構(gòu)。在水網(wǎng)工程體系中可以建立統(tǒng)一的管理機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)統(tǒng)一管理和調(diào)度各項水利工程，制定統(tǒng)一的洪水資源管理方案，提高資源利用效率。綜合性“水網(wǎng)”體系的建設(shè)，可實現(xiàn)洪水資源的科學(xué)統(tǒng)一調(diào)度，讓洪水資源“為我所用”。

3.4 健全洪水資源化調(diào)度的法規(guī)體系

北京應(yīng)在一些大河，例如永定河、潮白河等流域建立流域洪水資源化的法規(guī)和制度體系：①制定流域內(nèi)洪水資源調(diào)度相關(guān)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，明確洪水預(yù)警與應(yīng)急管理、洪水損害評估與賠償、洪水治理與調(diào)控等方面的內(nèi)容。建立洪水資源化法規(guī)和制度體系能夠在洪水發(fā)生時有效管理洪水災(zāi)害，并將洪水轉(zhuǎn)化為可利用的資源。通過完善法律法規(guī)和制度，可以逐步實現(xiàn)潮白河流域洪水資源化調(diào)度的規(guī)范化和法制化，并不斷優(yōu)化和改進(jìn)洪水調(diào)度工作，為提高潮白河流域洪水資源的有效利用提供法治保障。②制定運(yùn)行和管理規(guī)范。確立洪水轉(zhuǎn)資源工程的建設(shè)、管理和運(yùn)營要求，加強(qiáng)對工程體系的監(jiān)督和檢查，確保工程安全和有效運(yùn)行；建立完善的監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測蓄滯洪區(qū)和河道的水位和降雨情況；定期對水庫、堤壩、泵站等設(shè)施進(jìn)行維護(hù)和檢查；建立健全的應(yīng)急預(yù)案，明確各部門的職責(zé)和行動方案。③加強(qiáng)蓄滯洪區(qū)以及河道的水行政執(zhí)法力度。提高執(zhí)法效能和水資源保護(hù)意識，嚴(yán)懲阻礙行洪、影響水資源調(diào)度的違法行為，確保防洪安全和水資源調(diào)度安全。

4 結(jié)語

潮白河是北京的第二大河流，在北京的防汛安全、供水保障中發(fā)揮著重要作用，如何開發(fā)利用好潮白河流域洪水資源，不僅有利于防御洪澇災(zāi)害，還可以有效提高北京水資源利用率，緩解北京這個特大城市水資源極度緊缺的現(xiàn)狀。潮白河流域水利基礎(chǔ)設(shè)施完備、功能齊全，通過開展洪水轉(zhuǎn)資源工程相關(guān)的科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新，推動工程體系的不斷完善和優(yōu)化；通過加強(qiáng)洪水資源化領(lǐng)域人才培養(yǎng)，提升工程體系的管理和運(yùn)行水平；通過統(tǒng)籌防洪和供水，綜合運(yùn)用系統(tǒng)理論、信息化手段以及工程措施，實現(xiàn)洪水有效管理，最終實現(xiàn)洪水資源合理配置。北京這個極度缺水的特大城市理應(yīng)在洪水資源化利用方面走在全國的前列。