永定河水量调度实施进展与展望

2021-02-02王立明阎战友

中国水利 2021年1期

王立明，阎战友

（水利部海河水利委员会，300170，天津）

实施江河流域水量统一调度，是水法确立的水资源管理重要制度，是落实最严格水资源管理制度，合理配置和有效保护水资源，加强水生态文明建设的关键措施。

永定河流域水资源匮乏、时空分布不均、年际变化大，水资源开发利用率高达97%，平原段1996年以后完全干涸，河流生态系统严重退化。水利部2003年开始组织实施永定河水量统一调度，逐步缓解了首都北京水资源紧张状况，2020年春季永定河平原段重新全线通水，取得了良好的经济、社会和生态效益。

一、永定河水量调度阶段划分

永定河水量调度可以划分为两个阶段：

第一阶段（2003—2015年），以缓解首都北京水资源紧张状况为调度目标。2001年5月，国务院批复了《21世纪初期首都水资源可持续利用规划（2001—2005年）》（国函〔2001〕53号）。为保障首都北京供水安全，促进流域水资源合理配置，提升水资源利用效率和节水水平，2003年水利部海河水利委员会开始组织实施永定河上游地区水量集中统一调度，由山西省册田水库、河北省友谊水库等大中型水库向北京市官厅水库集中输水。

第二阶段（2016年以后），以永定河生态水量保障为调度目标。2016年12月，国家发展改革委、水利部、国家林业局联合印发《永定河综合治理与生态修复总体方案》（以下简称《总体方案》），实施流域综合治理与生态修复，建设绿色生态河流廊道，将永定河逐步恢复成为“流动的河、绿色的河、清洁的河、安全的河”，推动京津冀协同发展在生态环境领域率先实现突破。自2017年开始，在海河水利委员会的组织协调下加大了上游山西、河北向下游官厅水库集中输水量，2019年实施了万家寨引黄生态补水。

二、永定河水量调度

1.第一阶段调度实施情况

（1）实施背景

20世纪80年代以来，海河流域降水量整体偏少，首都北京遭遇连续枯水年。作为北京市重要的地表水源地，官厅水库和密云水库来水量不断减少。随着人口的增加和经济社会的持续发展，用水需求不断增长，上下游省市之间用水矛盾日益尖锐。为解决水资源紧缺矛盾，保障首都北京供水安全，以有限的水资源支持经济社会发展，在加快规划工程项目实施的同时，通过水量调度协调永定河省际水量分配。

（2）实施效果

2003年山西省册田水库首次向官厅水库集中输水，2004年河北省壶流河水库开始向官厅水库集中输水，首次实现了桑干河的水资源统一调度；2005年河北省友谊水库首次向官厅水库集中输水，实现了永定河上游地区的水资源统一调度。

这一阶段，除2009年、2011年和2012年，由于上游地区干旱缺水，未安排上游山西省和河北省向官厅水库集中输水外，其他各年份均实施了水量调度，集中输水时间一般集中在10—11月份。到2015年，永定河上游地区山西省和河北省向官厅水库集中输水5.35亿m3，其中山西省输水3.47亿m3、河北省输水1.88亿m3，官厅水库实际收水3.37亿m3，占入库水量的23.2%，在南水北调中线工程通水前，对缓解首都北京水资源紧缺状况，保障首都供水安全发挥了重要作用。

2003—2015年上游地区向官厅水库集中输水情况见图1。

图1 2003—2015年上游地区向官厅水库集中输水情况统计

（3）水量分配方案

为进一步规范永定河干流用水秩序，促进流域水资源合理配置，加强水资源统一管理，2007年国务院批复了《永定河干流水量分配方案》（国函〔2007〕135号）。作为这一阶段的标志性成果之一，方案明确了永定河干流水量分配原则、上游山西省和河北省不同来水频率下的水量分配意见、水量核定方法和保障措施，为做好流域水资源统一调度奠定了坚实基础，同时为保障首都供水安全和流域经济社会又好又快发展奠定了法律基础。

2.第二阶段调度实施情况

（1）实施背景

推动京津冀协同发展，是党中央、国务院作出的一项重大战略决策，《京津冀协同发展规划纲要》明确提出推进永定河等“六河五湖”生态治理与修复。永定河是京津冀区域重要水源涵养区、生态屏障和生态廊道。先行开展永定河综合治理与生态修复，打造绿色生态河流廊道，是京津冀协同发展在生态领域率先实现突破的着力点，对改善区域生态环境具有重要的引领示范作用。

（2）生态水量目标

永定河生态问题的核心是生态水量短缺。《总体方案》以永定河“山区段维持良好生境功能、平原段恢复水体连通和景观环境功能、滨海段维持一定入海水量”的生态功能定位为基础，按照“流动的河”的目标，确定永定河生态水量目标为2.6亿m3（以三家店断面计），各主要控制站生态水量目标见表1。

表1 永定河各主要控制站生态水量目标

（3）生态水量保障协议

2018年12月，在永定河综合治理与生态修复部省协调领导小组指导下，海河水利委员会与京津冀晋四省（直辖市）水利（水务）厅（局）、永定河流域投资有限公司共同签署《永定河生态用水保障合作协议》，协议明确了主要任务、生态水量目标、水量调度管理，以及各方职责分工。这份协议是我国流域生态治理为保障河流生态用水而专门签订的第一份协议，为切实保障永定河生态用水奠定了基础。

（4）实施效果

为保障永定河各主要控制站达到生态水量目标，结合不同降水条件下山西省、河北省出境断面水量要求，2017年开始永定河生态水量调度探索与实践，逐步由常规水资源调度向生态水量调度转变。在调度时间上，增加了春季集中输水，为水库下游河流岸边带植被关键生长期提供必要的水源；在调度水源上，充分利用当地径流，适时利用万家寨引黄北干线富余供水规模向桑干河、永定河生态补水；在调度方式上，利用补水沿线大中型水库开展多水源、多水库联合调度，集中向官厅水库生态补水，为下游三家店断面过水量实现2.6亿m3的目标提供保障。

2017—2019年适时加大生态水量调度力度，通过集中输水和万家寨引黄北干线生态补水5.1亿m3，在上游地区农业节水项目未达效前，逐步保障册田水库、石匣里和响水堡3个控制站达到生态水量目标，累计入官厅水库水量2.89亿m3，占官厅水库入库总水量的38.2%，2019年年末官厅水库蓄水量5.10亿m3，为2020年永定河平原段实现通水至首都新机场段的目标奠定了基础。2017—2019年各控制站生态水量满足情况见表2。2017—2019年官厅水库入库水量对比见图2。

①桑干河

2018年册田水库向官厅水库集中输水1.18亿m3，考虑到河道春季生态敏感期用水需求，结合水库蓄水情况，安排春季输水4 986万m3，这是桑干河首次实现春季生态水量调度，春季集中输水满足了下游河北省阳原桑干河国家湿地公园、涿鹿桑干河国家湿地公园的生态用水需求，保障了湿地植被根茎萌发需水流量过程，促进了河漫滩的芦苇、香蒲以及两侧分布的羊草、苔草等低湿地植被恢复。

表2 2017—2019年各控制站生态水量满足情况

图2 2017—2019年官厅水库入库水量对比

2019年开始探索引黄生态补水与本地径流统筹调度，通过引黄北干线生态补水1.94亿m3，其中安排春季补水1亿m3，秋季补水0.94亿m3，是永定河历史上首次跨流域生态补水。引黄生态补水经册田水库调蓄1.28亿m3，入官厅水库9 352万m3，有效保障了桑干河全年不断流。生态补水途经的太平窑水库、东榆林水库、桑干河省级湿地自然保护区、桑干河国家湿地公园等重要生态节点和敏感区，是我国鸟类南北迁徙的重要通道和驿站，补水有效促进了桑干河沿线生物多样性保护与生境恢复。

②洋河

2019年友谊水库向官厅水库集中输水2 460万m3，安排春季输水1 613万m3，实现洋河首次春季生态水量调度。友谊水库出库流量控制在5 m3/s，至官厅水库162 km，平均沿途每公里补充周边地下水4.43万m3。输水途经的响水堡水库，是河北黄羊滩省级自然保护区缓冲区，属于干旱与半湿润交错带的生态敏感区域，水库调蓄水量约1 100万m3，有效补充了湿地生态系统敏感期生态用水。

③永定河

通过上游地区集中输水和生态补水，2019年年初官厅水库蓄水量5.33亿m3，具备向下游河道生态补水的条件。自3月13日至9月30日官厅水库向下游河道生态补水3.09亿m3，通过三家店控制站向永定河平原河段补水1.32亿m3，过卢沟桥拦河闸水量0.6亿m3，水头最终到达黄良铁路桥南800 m，距离卢沟桥16 km。根据调查，此次官厅水库生态补水补充山峡段周边地下水1.03亿m3，三家店至卢沟桥河道两侧10 km范围内地下水水位平均回升3.8 m，3 km范围内地下水水位平均回升7.1 m，最高回升12.5 m；卢沟桥以下两侧3 km范围内地下水水位平均回升0.4 m。2019年永定河生态补水情况见图3。

图3 2019年永定河生态补水示意图

三、永定河生态水量调度展望

合治理与生态修复的重要工作之一。

1.总体思路

永定河的水文情势、生态保护要求、水资源开发利用程度与调控能力，给生态水量调度带来巨大挑战，科学有序推进生态水量保障，是永定河综

基于永定河各主要控制站生态水量目标，以官厅水库为控制性节点，依托上游册田水库、友谊水库等大中型水库以及万家寨引黄北干线补水，建立不同时空尺度上的生态水量调度模型，结合年际丰枯来水特征和年内汛期非汛期的生态用水，开展年际和年内不同时间尺度上的生态用水过程调度。在空间上，重点考虑官厅水库上下游、桑干河和洋河干支流不同来水格局下的生态调度；在工程控制上，重点考虑官厅水库及上游大中型水库的联合调度、河道内外的闸坝控制工程的优化调度；在目标上，重点考虑上游地区经济社会用水和河流生态的用水总量及其用水过程的调度。最终形成永定河流域空间上的上下统筹、时间上的年际年内统筹的生态水量调度方案。

2.主要问题

受水文地质条件和地下水超采等因素影响，永定河官厅山峡段和平原段渗漏严重，周边地下水亏空尚未完全弥补，按照地表地下立体修复的原则，平原段生态需水量明显增加。2019年官厅水库生态补水3.09亿m3，三家店累计收水量2.06亿m3，山峡段区间损失量1.03亿m3，平均日损失量51.2万m3。因此，下游平原河段的生态水量保障是今后永定河生态水量调度的重点。如何提高三家店断面生态水量保障程度，同时协调好上游地区农业用水与生态用水之间的矛盾、提高集中生态补水效率，是永定河生态水量调度的难点。

3.努力方向

水源保障方面，随着《总体方案》的逐步实施，永定河上游新增农业节水能力逐渐达效，在利用官厅水库调蓄生态水量的基础上，进一步挖掘册田水库、友谊水库、响水堡水库等水库调节潜力，增加可用生态水量的调蓄，科学统筹万家寨引黄北干线供水规模，提高向永定河生态补水量；输水效率方面，永定河及主要支流桑干河、洋河均存在不同程度的渗漏，需要科学分析河流入渗机制及规律，通过优化输水方案，提高集中输水效率；生态效益方面，在维持河流基本生态功能的基础上，进一步保证生态敏感区、生态敏感期需水以及短时期高流量的脉冲过程。因此，永定河生态水量调度应在分析河流下渗规律及生态需水内涵的基础上，以生态补水量、集中补水效率、河流生态效益作为调度目标，通过多水源多水库的联合调度，构建永定河生态水量调度模型，实现生态效益最大化，促进永定河生态保护与修复。