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,多年以來沒有產(chǎn)生較大洪水。官廳水庫修建后,盧溝橋以下河道由淤積轉(zhuǎn)為沖刷,沖深1m多[1]。20世紀60年代以后,隨著上游來水不斷減少,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。20世紀末,人們開始認識到人類活動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)功能嚴重退化[3]。國家及地方水行政主管部門及時轉(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,開始關(guān)注具備生命特性的河流生態(tài)系統(tǒng)[4]。

進入21世紀后,隨著經(jīng)濟社會發(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、生物護岸、栽種花草等措施轉(zhuǎn)變。2010年啟動永定河綠色生態(tài)發(fā)展帶項目,在三家店以下河段建設(shè)了5個蓄水湖及1處濕地,蓄水水面達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)同治理模式開始啟動。2016年12月,國家三部委聯(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)流動的河、綠色的河、清潔的河、安全的河的治理目標。生態(tài)修復(fù)是對原有的受損生態(tài)系統(tǒng)進行改進和修補,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,重點治理干流及其重要支流,治理河道總長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)為重點治理范圍。2017年,永定河綜合治理與生態(tài)修復(fù)項目開始啟動,共安排35項重點工程建設(shè)項目,截至2023年底,納入北京市永定河綜合治理與生態(tài)修復(fù)項目的共42項,其中工程建設(shè)類項目34項,研究監(jiān)測類項目8項,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,在施項目6項,推進前期項目8項,累計實現(xiàn)河道、溝渠治理59km,生態(tài)修復(fù)121.5hm2,水庫清淤17.4萬m3,累計完成投資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,永定河官廳水庫以下河道治理采取“地表地下立體修復(fù)”措施。為保障永定河生態(tài)水量目標,自2019年起連續(xù)開展5次大規(guī)模生態(tài)補水。補水情況大致如下:

2019年春季補水:是首次開展平原南段試驗性補水,從官廳水庫開閘到盧溝橋攔河閘關(guān)閘,歷時87天,水頭最遠到達黃良鐵路橋下游800m處。

2020年補水:分春、秋兩次。春季補水:以“以水開道,實現(xiàn)全線通水”為目標,歷時22天,實現(xiàn)了北京段170km全線通水,實現(xiàn)了永定河京津冀3地的水流貫通。秋季補水:官廳水庫補水16天,官廳水庫以下通水河道長174km,年內(nèi)第二次實現(xiàn)北京境內(nèi)全線通水。

2021年秋季補水:啟用了南水北調(diào)中線工程長江水,累計向永定河補水0.86億m3,水頭先后到達金門閘、崔指揮營省市界、屈家店樞紐,于9月27日10時30分匯入渤海。

2022年春季補水:自2022年4月1日起,截至6月20日,官廳水庫累計向下游補水2.88億m3,三家店攔河閘累計向下游補水1.70億m3,盧溝橋攔河閘連續(xù)向下游補水66天,補水總量1.59億m3。水頭于5月8日出北京市界。

生態(tài)補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)河道整治與保護提供了科學(xué)依據(jù)[7]。實施永定河生態(tài)補水,是達到和維持生態(tài)水量的一個主要措施,是對河道現(xiàn)狀過流能力的檢驗,是驗證河道流勢的天然模型試驗。

2 新時期永定河生態(tài)恢復(fù)關(guān)鍵問題

永定河綜合治理與生態(tài)修復(fù)總體方案實施以來,取得了一定的生態(tài)效益和社會效益。流域協(xié)同治理機制基本建成,協(xié)同治理能力得到顯著提高;生態(tài)水量統(tǒng)一調(diào)度,實現(xiàn)了多水統(tǒng)籌;目標治理河道實現(xiàn)了全線通水,生物多樣性顯著提高。在取得成效的同時,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[8],這就需要從工程管理涉及的全部內(nèi)容入手,逐步實現(xiàn)水利工程的精細化和現(xiàn)代化管理。

2.1 水環(huán)境問題

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)境保護管理是實現(xiàn)人與自然和諧相處的重要保障措施[9]。近年來,隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展,水污染、親水人身安全、生態(tài)環(huán)境問題逐漸突顯。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)境管理保護方面缺乏專業(yè)性;水面保潔由沿河各區(qū)負責(zé),水管單位負責(zé)調(diào)水,缺乏統(tǒng)一管理。在水環(huán)境管理和保護方面,缺少統(tǒng)一的水環(huán)境保護管理體制機制、制度法規(guī)等。

2.2 永定河防洪隱患問題

幾次大規(guī)模的生態(tài)補水使河道從多年斷流變?yōu)槌Ｄ暧兴?洪水傳播時間以及徑流量隨之發(fā)生改變,因此對永定河防洪將產(chǎn)生不利影響。通過對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)濟社會發(fā)展的需要,近些年來增加了多處跨河橋梁,河道內(nèi)(尤其是治導(dǎo)線內(nèi))栽種了幾十萬棵樹木,一定程度上改變了河道原有防洪形勢。一旦產(chǎn)洪,橋墩在一定程度上將改變河道水流方向,樹木將被沖向下游成為漂浮物堵塞橋孔,嚴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。該情況在國內(nèi)幾大江河中(長江、黃河、淮河等)均已存在,如1996年黃河花園口站相對小流量(7800m3/s)對應(yīng)水位比1958年相對大流量(22300m3/s)對應(yīng)水位要高0.9m[10]。永定河經(jīng)過多年的建設(shè)和運行,河道行洪及堤防的防洪標準雖有了較大提高,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,實際工程標準與設(shè)計標準是否符合,均缺乏技術(shù)手段驗證或洪水考驗,防汛工作相對被動。

2.3 管理現(xiàn)代化程度不足

永定河的管理對象包括水利工程、水環(huán)境、防汛等。近年來,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、推進水生態(tài)系統(tǒng)保護修復(fù)為重點,結(jié)合河道地勢特點,對河道斷面(含水庫)劃定了河道岸線控制線和分區(qū),并對控制線和功能區(qū)提出差別化的管控要求,為加強流域重要河道岸線保護與利用管理、嚴格水生態(tài)空間管控提供了重要依據(jù)和支撐?，F(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)測和水閘運行自動化水平低,水利工程安全狀況無法實時監(jiān)測分析,大量的監(jiān)測、巡查、分析、管理等經(jīng)常性、重復(fù)性工作還依靠人工完成,與精細化的流域管理要求、無人化管理的工程管理目標存在較大差距。以生態(tài)補水時顯露出的問題為例,在盧溝橋攔河閘的調(diào)度運用方面,閘門的啟閉,閘門開度、過閘流量的計算需人工完成,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)場操作也有一定的人身安全隱患;此外,對水頭追蹤、水情監(jiān)測等也需人工完成,尤其夜間作業(yè)的工作人員存在人身安全風(fēng)險;基于人工巡查的水域空間違法問題,覆蓋率不足,人力成本投入大。

3 對策建議

3.1 加強水環(huán)境管理

隨著綜合治理和生態(tài)修復(fù)項目的實施,運行管理工作應(yīng)同步跟進,落實水環(huán)境管理工作。?要建立流域性的監(jiān)管體制機制,落實專門的機構(gòu)和人員,改變目前由水利系統(tǒng)內(nèi)部非固定人員負責(zé)的監(jiān)測現(xiàn)狀,建議由具有相應(yīng)資質(zhì)的專業(yè)化隊伍(第三方)承擔(dān)監(jiān)測工作;?建立水環(huán)境監(jiān)管一體化的長效機制,以保持永定河水環(huán)境管理工作的長期性、延續(xù)性、穩(wěn)定性;?加強隊伍建設(shè),增強相關(guān)專業(yè)力量,招收一批水資源、水環(huán)境、自動化控制、計算機相關(guān)專業(yè)的技術(shù)人員;?建立健全水環(huán)境安全保護機制,采用市、區(qū)二級管理體制,即市級水行政主管部門負責(zé)協(xié)調(diào),沿河各區(qū)組織實施。

3.2 復(fù)核河道行洪能力,制定防洪調(diào)度細則

?以國內(nèi)其他河流防洪形勢已發(fā)生改變?yōu)殍b,借2023年大洪水之機,抓緊組織對永定河的行洪能力進行評估,對堤防的防洪標準進行復(fù)核,對河道堤防的水文參數(shù)、特征水位、高程進行復(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)險圖,同時建立健全預(yù)報預(yù)警機制,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廳水庫到三家店區(qū)間(俗稱“官廳山峽”)洪水,2023年7月31日永定河發(fā)生的洪水就是由官廳山峽區(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的建設(shè)方案,建議盡快安排實施,在未實施之前,建議對現(xiàn)行的北京市永定河防洪調(diào)度方案進行細化或修訂,研究采取相應(yīng)工程措施,提早實施利用永定河滯洪水庫蓄洪的方案。

3.3 加快推進永定河數(shù)字孿生建設(shè)

2022年,在水利部的部署下,對《永定河綜合治理與生態(tài)修復(fù)總體方案》進行了修編,將數(shù)字孿生永定河建設(shè)列為重點治理措施。目前,永定河數(shù)字孿生建設(shè)正在積極推進,努力建設(shè)為一個平臺、四大應(yīng)用場景(即永定河數(shù)字孿生流域平臺,防洪指揮調(diào)度、水資源調(diào)度管理、水生態(tài)空間管控、工程運行管理四大業(yè)務(wù)應(yīng)用場景),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,對北京市永定河全域內(nèi)所有水閘設(shè)施的自動控制系統(tǒng)進行改造,實現(xiàn)集中控制。實現(xiàn)閘門開度流量自動識別,實現(xiàn)閘門調(diào)度全方位實景展示。沿岸堤防砂石坑、開放區(qū)域、熱點區(qū)域、隱蔽角落增加視頻監(jiān)控,用于監(jiān)測違法違規(guī)及不文明游覽行為。對空間管理范圍內(nèi)違法違規(guī)活動進行實時動態(tài)監(jiān)測,實現(xiàn)“問題動態(tài)識別—情況上報—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

永定河經(jīng)過多年治理,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,防洪標準有了較大提高,但相比永定河新的功能定位以及“四條河”的目標,還有一定的差距;啟動永定河綜合治理與生態(tài)修復(fù)項目后,永定河取得了初步成果,實現(xiàn)了全線有水的目標。本文結(jié)合近年來永定河綜合治理與生態(tài)修復(fù)實施情況,從工程管理方面入手,提出了生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵問題和建議措施,旨在提高永定河水利工程現(xiàn)代化與精細化管理水平,及早謀劃項目后期運行管理養(yǎng)護方案。