永定河綜合治理與生態(tài)修復(fù)管理實(shí)踐

龔秀英 張妙妙 張亞利

(北京市永定河管理處,北京 100165)

歷史上永定河是一條天然排洪河道,對(duì)其的治理主要是防洪修復(fù),災(zāi)后重建。自1956年發(fā)生洪水后,多年以來(lái)沒(méi)有產(chǎn)生較大洪水。官?gòu)d水庫(kù)修建后,盧溝橋以下河道由淤積轉(zhuǎn)為沖刷,沖深1m多[1]。20世紀(jì)60年代以后,隨著上游來(lái)水不斷減少,沿河兩岸工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水增加,下游河道出現(xiàn)不同程度的斷流。其中盧溝橋以下河道斷流天數(shù)從60年代的197天增加到80年代的361天,90年代出現(xiàn)全年斷流[2],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,生態(tài)環(huán)境逐漸惡化。不僅永定河如此,海河流域其他水系乃至全國(guó)河流的水資源和生態(tài)環(huán)境都出現(xiàn)了不同程度的危機(jī)。20世紀(jì)末,人們開(kāi)始認(rèn)識(shí)到人類活動(dòng)使河流的水文條件和地形地貌特征等發(fā)生了較大變化,間接導(dǎo)致了河流的生態(tài)系統(tǒng)功能?chē)?yán)重退化[3]。國(guó)家及地方水行政主管部門(mén)及時(shí)轉(zhuǎn)變治水思路,由工程水利向資源水利、由控制洪水向管理洪水轉(zhuǎn)變,開(kāi)始關(guān)注具備生命特性的河流生態(tài)系統(tǒng)[4]。

進(jìn)入21世紀(jì)后,隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境治理的需要,永定河的功能由防洪逐步擴(kuò)展到防洪、供水、生態(tài)。隨著治水思路的更新,永定河的治理遵循“有洪防洪,無(wú)洪綠化”的思路,從工程措施逐步向環(huán)境整治、生態(tài)修復(fù)轉(zhuǎn)變,從單純采取加固堤防向?qū)嵤┥车仄秸?、砂石坑削坡、生物護(hù)岸、栽種花草等措施轉(zhuǎn)變。2010年啟動(dòng)永定河綠色生態(tài)發(fā)展帶項(xiàng)目,在三家店以下河段建設(shè)了5個(gè)蓄水湖及1處濕地,蓄水水面達(dá)400hm2,形成了8.4km2的城市河道公園。此后,局部河段保持一定的蓄水水面。2015年4月審議通過(guò)的《京津冀協(xié)同發(fā)展規(guī)劃綱要》,將永定河確定為京津冀核心區(qū)重要生態(tài)河流廊道。由于永定河位于京津冀區(qū)域中軸線上,優(yōu)越的地理位置有利于發(fā)揮生態(tài)紐帶作用和輻射作用,帶動(dòng)京津冀區(qū)域環(huán)境整體提升[5],京津冀3省(直轄市)協(xié)同治理模式開(kāi)始啟動(dòng)。2016年12月,國(guó)家三部委聯(lián)合發(fā)布《永定河綜合治理和生態(tài)修復(fù)總體方案》(簡(jiǎn)稱《總體方案》),確定永定河為京津冀區(qū)域重要水源涵養(yǎng)區(qū)、生態(tài)屏障和生態(tài)廊道,明確了建設(shè)流動(dòng)的河、綠色的河、清潔的河、安全的河的治理目標(biāo)。生態(tài)修復(fù)是對(duì)原有的受損生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和修補(bǔ),其關(guān)鍵是恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的功能,并使系統(tǒng)能夠自我維持[6]。

1 永定河綜合治理與生態(tài)修復(fù)實(shí)施情況

按照《總體方案》,治理范圍為永定河京津冀晉4省(直轄市)涉及的相關(guān)區(qū)域,重點(diǎn)治理干流及其重要支流,治理河道總長(zhǎng)865km。山區(qū)段以河道兩岸與第一道山脊線之間、平原段以河道兩側(cè)各1km以內(nèi)為重點(diǎn)治理范圍。2017年,永定河綜合治理與生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目開(kāi)始啟動(dòng),共安排35項(xiàng)重點(diǎn)工程建設(shè)項(xiàng)目,截至2023年底,納入北京市永定河綜合治理與生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目的共42項(xiàng),其中工程建設(shè)類項(xiàng)目34項(xiàng),研究監(jiān)測(cè)類項(xiàng)目8項(xiàng),總投資131億元。目前,已完成永定河平原南段一期、媯水河南部水系連通工程等28項(xiàng),在施項(xiàng)目6項(xiàng),推進(jìn)前期項(xiàng)目8項(xiàng),累計(jì)實(shí)現(xiàn)河道、溝渠治理59km,生態(tài)修復(fù)121.5hm2,水庫(kù)清淤17.4萬(wàn)m3,累計(jì)完成投資73億元。

隨著生態(tài)文明思想的不斷深入,治理理念逐步轉(zhuǎn)變,永定河官?gòu)d水庫(kù)以下河道治理采取“地表地下立體修復(fù)”措施。為保障永定河生態(tài)水量目標(biāo),自2019年起連續(xù)開(kāi)展5次大規(guī)模生態(tài)補(bǔ)水。補(bǔ)水情況大致如下:

2019年春季補(bǔ)水:是首次開(kāi)展平原南段試驗(yàn)性補(bǔ)水,從官?gòu)d水庫(kù)開(kāi)閘到盧溝橋攔河閘關(guān)閘,歷時(shí)87天,水頭最遠(yuǎn)到達(dá)黃良鐵路橋下游800m處。

2020年補(bǔ)水:分春、秋兩次。春季補(bǔ)水:以“以水開(kāi)道,實(shí)現(xiàn)全線通水”為目標(biāo),歷時(shí)22天,實(shí)現(xiàn)了北京段170km全線通水,實(shí)現(xiàn)了永定河京津冀3地的水流貫通。秋季補(bǔ)水:官?gòu)d水庫(kù)補(bǔ)水16天,官?gòu)d水庫(kù)以下通水河道長(zhǎng)174km,年內(nèi)第二次實(shí)現(xiàn)北京境內(nèi)全線通水。

2021年秋季補(bǔ)水:啟用了南水北調(diào)中線工程長(zhǎng)江水,累計(jì)向永定河補(bǔ)水0.86億m3,水頭先后到達(dá)金門(mén)閘、崔指揮營(yíng)省市界、屈家店樞紐,于9月27日10時(shí)30分匯入渤海。

2022年春季補(bǔ)水:自2022年4月1日起,截至6月20日,官?gòu)d水庫(kù)累計(jì)向下游補(bǔ)水2.88億m3,三家店攔河閘累計(jì)向下游補(bǔ)水1.70億m3,盧溝橋攔河閘連續(xù)向下游補(bǔ)水66天,補(bǔ)水總量1.59億m3。水頭于5月8日出北京市界。

生態(tài)補(bǔ)水有效改善了永定河流域的生態(tài)環(huán)境,初步摸清了平原段游蕩型河道沖刷、造床的演變特征,為后續(xù)河道整治與保護(hù)提供了科學(xué)依據(jù)[7]。實(shí)施永定河生態(tài)補(bǔ)水,是達(dá)到和維持生態(tài)水量的一個(gè)主要措施,是對(duì)河道現(xiàn)狀過(guò)流能力的檢驗(yàn),是驗(yàn)證河道流勢(shì)的天然模型試驗(yàn)。

2 新時(shí)期永定河生態(tài)恢復(fù)關(guān)鍵問(wèn)題

永定河綜合治理與生態(tài)修復(fù)總體方案實(shí)施以來(lái),取得了一定的生態(tài)效益和社會(huì)效益。流域協(xié)同治理機(jī)制基本建成,協(xié)同治理能力得到顯著提高;生態(tài)水量統(tǒng)一調(diào)度,實(shí)現(xiàn)了多水統(tǒng)籌;目標(biāo)治理河道實(shí)現(xiàn)了全線通水,生物多樣性顯著提高。在取得成效的同時(shí),河道管理工作也面臨新的挑戰(zhàn)。水利工程現(xiàn)代化與精細(xì)化管理已經(jīng)成為當(dāng)前水利工程管理工作發(fā)展的主要趨勢(shì)[8],這就需要從工程管理涉及的全部?jī)?nèi)容入手,逐步實(shí)現(xiàn)水利工程的精細(xì)化和現(xiàn)代化管理。

2.1 水環(huán)境問(wèn)題

流域的水環(huán)境安全直接影響著人類生存與發(fā)展,而流域水環(huán)境保護(hù)管理是實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處的重要保障措施[9]。近年來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展,水污染、親水人身安全、生態(tài)環(huán)境問(wèn)題逐漸突顯。而河道管理單位主要完成水利工程管理的相關(guān)業(yè)務(wù),在水環(huán)境管理保護(hù)方面缺乏專業(yè)性;水面保潔由沿河各區(qū)負(fù)責(zé),水管單位負(fù)責(zé)調(diào)水,缺乏統(tǒng)一管理。在水環(huán)境管理和保護(hù)方面,缺少統(tǒng)一的水環(huán)境保護(hù)管理體制機(jī)制、制度法規(guī)等。

2.2 永定河防洪隱患問(wèn)題

幾次大規(guī)模的生態(tài)補(bǔ)水使河道從多年斷流變?yōu)槌Ｄ暧兴?洪水傳播時(shí)間以及徑流量隨之發(fā)生改變,因此對(duì)永定河防洪將產(chǎn)生不利影響。通過(guò)對(duì)比分析永定河歷次洪災(zāi)資料可知,永定河產(chǎn)生洪澇災(zāi)害的前提條件是除河道有一定的基流外,還須在發(fā)生連續(xù)多日降雨后,突發(fā)局地暴雨。一旦具備上述兩個(gè)條件,產(chǎn)生洪水災(zāi)害的可能性將大大提高。另外,隨著首都及周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要,近些年來(lái)增加了多處跨河橋梁,河道內(nèi)(尤其是治導(dǎo)線內(nèi))栽種了幾十萬(wàn)棵樹(shù)木,一定程度上改變了河道原有防洪形勢(shì)。一旦產(chǎn)洪,橋墩在一定程度上將改變河道水流方向,樹(shù)木將被沖向下游成為漂浮物堵塞橋孔,嚴(yán)重阻礙河道行洪能力,抬高河道水位,成為河道防洪安全隱患。該情況在國(guó)內(nèi)幾大江河中(長(zhǎng)江、黃河、淮河等)均已存在,如1996年黃河花園口站相對(duì)小流量(7800m3/s)對(duì)應(yīng)水位比1958年相對(duì)大流量(22300m3/s)對(duì)應(yīng)水位要高0.9m[10]。永定河經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)和運(yùn)行,河道行洪及堤防的防洪標(biāo)準(zhǔn)雖有了較大提高,但河道及水文參數(shù)是否也發(fā)生了改變,歷次工程建設(shè)方案是否合理,實(shí)際工程標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是否符合,均缺乏技術(shù)手段驗(yàn)證或洪水考驗(yàn),防汛工作相對(duì)被動(dòng)。

2.3 管理現(xiàn)代化程度不足

永定河的管理對(duì)象包括水利工程、水環(huán)境、防汛等。近年來(lái),按照水利部要求,以劃定水域空間、優(yōu)化水利基礎(chǔ)設(shè)施空間布局、推進(jìn)水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)修復(fù)為重點(diǎn),結(jié)合河道地勢(shì)特點(diǎn),對(duì)河道斷面(含水庫(kù))劃定了河道岸線控制線和分區(qū),并對(duì)控制線和功能區(qū)提出差別化的管控要求,為加強(qiáng)流域重要河道岸線保護(hù)與利用管理、嚴(yán)格水生態(tài)空間管控提供了重要依據(jù)和支撐。現(xiàn)狀河道堤防及水工建筑物的管理手段較為落后,普遍性問(wèn)題為永定河在雨水工情整合利用方面智能化應(yīng)用水平不高,安全監(jiān)測(cè)和水閘運(yùn)行自動(dòng)化水平低,水利工程安全狀況無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析,大量的監(jiān)測(cè)、巡查、分析、管理等經(jīng)常性、重復(fù)性工作還依靠人工完成,與精細(xì)化的流域管理要求、無(wú)人化管理的工程管理目標(biāo)存在較大差距。以生態(tài)補(bǔ)水時(shí)顯露出的問(wèn)題為例,在盧溝橋攔河閘的調(diào)度運(yùn)用方面,閘門(mén)的啟閉,閘門(mén)開(kāi)度、過(guò)閘流量的計(jì)算需人工完成,與永定河的定位以及盧溝橋攔河閘的規(guī)模、作用極不匹配,雷雨天現(xiàn)場(chǎng)操作也有一定的人身安全隱患;此外,對(duì)水頭追蹤、水情監(jiān)測(cè)等也需人工完成,尤其夜間作業(yè)的工作人員存在人身安全風(fēng)險(xiǎn);基于人工巡查的水域空間違法問(wèn)題,覆蓋率不足,人力成本投入大。

3 對(duì)策建議

3.1 加強(qiáng)水環(huán)境管理

隨著綜合治理和生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目的實(shí)施,運(yùn)行管理工作應(yīng)同步跟進(jìn),落實(shí)水環(huán)境管理工作。?要建立流域性的監(jiān)管體制機(jī)制,落實(shí)專門(mén)的機(jī)構(gòu)和人員,改變目前由水利系統(tǒng)內(nèi)部非固定人員負(fù)責(zé)的監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀,建議由具有相應(yīng)資質(zhì)的專業(yè)化隊(duì)伍(第三方)承擔(dān)監(jiān)測(cè)工作;?建立水環(huán)境監(jiān)管一體化的長(zhǎng)效機(jī)制,以保持永定河水環(huán)境管理工作的長(zhǎng)期性、延續(xù)性、穩(wěn)定性;?加強(qiáng)隊(duì)伍建設(shè),增強(qiáng)相關(guān)專業(yè)力量,招收一批水資源、水環(huán)境、自動(dòng)化控制、計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的技術(shù)人員;?建立健全水環(huán)境安全保護(hù)機(jī)制,采用市、區(qū)二級(jí)管理體制,即市級(jí)水行政主管部門(mén)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào),沿河各區(qū)組織實(shí)施。

3.2 復(fù)核河道行洪能力,制定防洪調(diào)度細(xì)則

?以國(guó)內(nèi)其他河流防洪形勢(shì)已發(fā)生改變?yōu)殍b,借2023年大洪水之機(jī),抓緊組織對(duì)永定河的行洪能力進(jìn)行評(píng)估,對(duì)堤防的防洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)核,對(duì)河道堤防的水文參數(shù)、特征水位、高程進(jìn)行復(fù)核;?以永定河典型歷史洪水建立模型,模擬現(xiàn)狀河道河情下河道行洪能力,以此繪制洪水風(fēng)險(xiǎn)圖,同時(shí)建立健全預(yù)報(bào)預(yù)警機(jī)制,最大限度地減少洪災(zāi)發(fā)生;?永定河下游防洪安全的最大威脅為官?gòu)d水庫(kù)到三家店區(qū)間(俗稱“官?gòu)d山峽”)洪水,2023年7月31日永定河發(fā)生的洪水就是由官?gòu)d山峽區(qū)間的大暴雨產(chǎn)生的,形成了峰高流急、陡漲陡落的歷史大洪水,且在永定河多次規(guī)劃中均有陳家莊水庫(kù)的建設(shè)方案,建議盡快安排實(shí)施,在未實(shí)施之前,建議對(duì)現(xiàn)行的北京市永定河防洪調(diào)度方案進(jìn)行細(xì)化或修訂,研究采取相應(yīng)工程措施,提早實(shí)施利用永定河滯洪水庫(kù)蓄洪的方案。

3.3 加快推進(jìn)永定河數(shù)字孿生建設(shè)

2022年,在水利部的部署下,對(duì)《永定河綜合治理與生態(tài)修復(fù)總體方案》進(jìn)行了修編,將數(shù)字孿生永定河建設(shè)列為重點(diǎn)治理措施。目前,永定河數(shù)字孿生建設(shè)正在積極推進(jìn),努力建設(shè)為一個(gè)平臺(tái)、四大應(yīng)用場(chǎng)景(即永定河數(shù)字孿生流域平臺(tái),防洪指揮調(diào)度、水資源調(diào)度管理、水生態(tài)空間管控、工程運(yùn)行管理四大業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景),形成具有“四預(yù)”功能的數(shù)字孿生流域。按照數(shù)字孿生建設(shè)目標(biāo),對(duì)北京市永定河全域內(nèi)所有水閘設(shè)施的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造,實(shí)現(xiàn)集中控制。實(shí)現(xiàn)閘門(mén)開(kāi)度流量自動(dòng)識(shí)別,實(shí)現(xiàn)閘門(mén)調(diào)度全方位實(shí)景展示。沿岸堤防砂石坑、開(kāi)放區(qū)域、熱點(diǎn)區(qū)域、隱蔽角落增加視頻監(jiān)控,用于監(jiān)測(cè)違法違規(guī)及不文明游覽行為。對(duì)空間管理范圍內(nèi)違法違規(guī)活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)“問(wèn)題動(dòng)態(tài)識(shí)別—情況上報(bào)—跟蹤執(zhí)法—源頭治理”全鏈條管理,解放基層管理單位巡察的人力物力。

4 結(jié) 語(yǔ)

永定河經(jīng)過(guò)多年治理,工程硬件設(shè)施得到了較大提升,防洪工程建設(shè)得到極大加強(qiáng),防洪標(biāo)準(zhǔn)有了較大提高,但相比永定河新的功能定位以及“四條河”的目標(biāo),還有一定的差距;啟動(dòng)永定河綜合治理與生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目后,永定河取得了初步成果,實(shí)現(xiàn)了全線有水的目標(biāo)。本文結(jié)合近年來(lái)永定河綜合治理與生態(tài)修復(fù)實(shí)施情況,從工程管理方面入手,提出了生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵問(wèn)題和建議措施,旨在提高永定河水利工程現(xiàn)代化與精細(xì)化管理水平,及早謀劃項(xiàng)目后期運(yùn)行管理養(yǎng)護(hù)方案。