潮白河流域治理开发建设回顾与思考（李德贤）

摘要：回顾潮白河流域水利建设成就, 运用科学发展观思考和解决流域治理开发建设中有关矛盾和问题, 提出建设健康生态富有生命力潮白河的思路和措施。

关键词：潮白河 科学 发展 思考

新中国成立以来, 潮白河流域经历了大规模治理开发,通过一系列工程建设, 目前它不但是我市重要的行洪排水和城市分洪河道, 而且已成为北京最重要的地表水、地下水清洁水源基地, 同时, 又是一条最具潜力、规划中的东部发展带。顺义段还承载着2008年奥运水上运动和马术2个比赛场地。为了把潮白河建设成一条为当地和全市发展全面服务的、健康生态的、富有生命力的河流, 有诸多问题和矛盾需要认真总结, 并用科学发展的眼光去思考和解决。

1 潮白河流域概况

潮白河是海河北系四大河流之一(其他为永定、北运、蓟运河), 上游有潮河、白河两大支流, 均发源于河北省燕山北部山区, 两支流蜿蜒奔腾于山峦之间, 在密云城南相汇始称潮白河。潮白河流经我市密、怀、顺、通4个区县,沿途纳怀河、箭杆河等支流, 出境后入潮白新河, 与永定新河相汇后在北塘入渤海, 全长近200km, 干流穿越北京市和流经市界总长83.5km。

潮白河总流域面积19354km2, 其中山区面积占87%。北京境内潮白河流域面积5688km2, 为所有河系之首, 覆盖了延庆北部, 密云、怀柔、顺义大部及通州东部地区。

潮白河水丰林茂, 历史上平均每2年就发生1次大于1000m3/s的洪水。

2 潮白河流域治理开发利用回顾

新中国成立后, 我市对潮白河进行了大规模治理, 成绩巨大, 作用明显。

(1)水库建设。先后建成密云、怀柔2座大型水库, 北台上、大水峪、砂厂、半城子、白河堡、遥桥峪6座中型水库及33座小型水库, 还建成大量塘坝及水土保持工程。

仅大中型水库就控制了总流域面积的86%。

(2)引水工程。先后建成京密引水和白河堡引水。京密引水可自流入昆明湖、玉渊潭, 再扬水可至门头沟城子、房山燕化白河堡引水可自流人官厅和十三陵水库。

(3)供水工程。水源九厂直接自密云、怀柔水库取水, 日供水能力150万m3;潮白河沿岸长70km还分布着八厂、怀柔备用水源、顺义二厂、引潮入城、燕啤、通州二厂、东方化工七大地下水源地, 约180眼水源井, 日供水能力130万m3。

(4)灌溉工程。曾先后建设了潮河、白河、京密引水沿线诸灌区以及延庆南北干渠等十几处, 自1982年起推广节水灌溉后, 有些灌区已萎缩, 以井灌代替。

(5)分洪工程。开挖了运潮减河、城北减河, 分北运河洪水入潮白河。

(6)河道治理工程。对潮白河干流及其十几条支流进行了大规模整治, 总长度约200km, 建拦河闸、橡胶坝20余座, 防洪保护范围395km2。

上述工程为首都发展作出了巨大贡献。密云水库1959年拦洪以来, 共拦蓄了大于1000m3/s的洪峰19次, 其中大于2500m3/s的6次, 保障了下游防洪安全。1961-2000年, 密云水库累计向京、津、冀供水318.3亿m3, 年均供水7.96亿m3, 其中北京市203.9亿m3,年均5.1亿m3;白河堡建库20年来累计向官厅水库补水16.945亿m3, 向十三陵水库补水2.021亿m3, 向延庆川区供水3.7亿m3。农业灌溉总面积曾一度达到13.3万hm2, 目前北京城市自来水源(包括地表水、地下水)有80%取自潮白河流域。

通过中下游河道整治, 两岸防洪标准达到20-50年一遇, 拦河闸坝蓄水能力近7000万m3, 提高了河道调蓄和回灌能力。沿河长200km的滨河路堤方便了交通, 带动了两岸城乡各项事业大发展。

3 用科学发展观思考和解决潮白河建设中的一些问题

潮白河流域开发建设成绩巨大, 效益明显, 但随着我市近几年快速发展, 也产生了许多矛盾和问题, 应当以科学的态度, 认真思考和解决。

3.1 统筹兼顾, 优化配置, 合理开发利用流域水资源

潮白河流域在流域面积、水资源总量和水质方面在全市五大流域中均属第一。据苏庄水文站实测统计资料,1918-1959年密云、怀柔水库建成之前, 年均河道地表径流总量17.97亿m3(部分年缺测, 如1939年等);1960-1981年密云水库还担负向津、冀供水, 年均径流量为9.59亿m3;停止供水后, 1982-1998年为0.97亿m3,1999年后北京大旱加上沿河地下水超采, 河道断流, 径流量几乎为零。造成河道断流的原因还不仅仅是由于大旱或水库拦截, 历来怀柔山前丰富的地下水是潮白河径流重要的补给来源, 如今沿河打井、地下水位下降, 已无水可补。目前流域水资源开发利用存在不少矛盾, 有待解决。

(1)供水范围过大, 开采量过度, 不堪重负, 造成本地区生态环境恶化, 制约了当地发展。现在的潮白河可称谓典型的水源何道, 不仅上游水库蓄水是我市惟一的清洁水源, 下游河道又断续密布着七大水源地井群, 这在全市是独一无二的, 全国也少有。流域每年引走的地表水和地下水已超过8亿m3, 其供水范围几乎遍及全市, 最远可到房山燕化。过度的开采使地下水位不断下降, 向阳闸库区两岸水源地1999-2003年下降11-17m, 怀柔备用水源开采15个月下降8m, 若得不到及时回补, 水源井将不断报废更新, 形成恶性循环。由于超采, 潮白河已干枯, 昔日水网地带, 居然也出现吃水难。

(2)跨流域引水, 退水无法回归, 不能循环, 水资源失衡。纵观本流域所有引水、供水, 其退水均人其他流域,既便沿河当地水厂, 其尾水也退人北运河水系, 形成只出不进, 无法处理后重复利用。

(3)截潜流, 造水面, 应适度。地表水、地下水实为一体, 只不过表现形式不同, 尤其山区河道, 地表、地下水经常相互转变。有的地方为了改善环境, 发展旅游, 把地下潜流截出地面, 会增加蒸发损失和受污染的机会, 使水资源总量减少, 应适可而止。

上述问题的产生都有一定历史原因和形势需要, 目前正在实施其他流域开源和水体修复措施, 以缓解本流域供水压力。彻底解决问题, 只有南水北调进京后, 通过优化配置, 使供水水源多元化, 减少本流域水资源开采量和引走量, 才能恢复往日河道风采。

3.2 有关潮白河洪水分析的一些见解

对河流进行科学的水文分析非常重要, 因为它直接影响水利工程规模, 如库容大小, 堤防高低等。潮白河苏庄水文站自1918年建站以来, 至今己有近80年的观测资料,对大水年还有插补资料, 同时密云、怀柔水库均有出入库水文观测资料, 为水文分析奠定了良好基础。

目前潮白河洪水分析中有待解决的问题是如何合理确定人类活动对洪水产生的影响, 如上游水库泄洪大小, 下游区间洪水的确定, 两者组合方式等。随着时间推移和水库建成以来观侧资料系列延长, 这些当初难以解决的问题,现在可以得到满意的回答。

潮白河上游2座大型水库和3座中型水库控制了苏庄站以上流域面积的94%。1974年以来潮白河河道洪水分析的基本方法是首先分析计算苏密怀区何洪水, 考虑3座中型水库影响削减11%后, 再与密云、怀柔水库调洪下泄叠加(怀柔水库考虑错峰)确定苏庄站洪水, 苏庄以上按面积比分配, 以下至运潮减河口与分洪流量同频率叠加。

通过实践检验, 上述方法有一定人为性, 与实际出入偏大。首先是直接采用水库的设计调洪下泄值与实际调度相比过于保守, 另外对子区间洪水分析及如何与水库下泄组合难以准确。水库设计时, 调洪计算用来合理确定库容和泄水建筑物规模尺寸, 汛限水位在于确保大坝安全, 实际上多数情况下洪水来到前水库达不到汛限水位, 也就达不到设计下泄量。密云水库为多年调节水库, 汛限水位150m, 按调洪原则, 无论遇多大洪水均从150m起调, 结果50年一遇及以下20年、10年一遇均下泄600m3/s, 而实际上拦洪46年以来已拦蓄过多次不同频率洪水, 均未在区间发生洪水时下泄。怀柔水库为年调节水库, 1972年发生建库以来最大洪水, 入库洪峰4250m3/s(洪水调查值),相当于50年一遇, 实际下泄仅312m3/s, 远小于50年一遇设计调洪下泄值1471.9m3/s。

2000年水利部天津院完成的《北三河防洪规划》中,潮白河洪水分析也基本延续了该方法, 但地区组成方式引人了“ 相应” 概念, 也就是说区间洪水与上游水库洪水不同频率发生, 同时考虑了部分槽蓄削减作用, 这无疑是个进步, 但对水库下泄依然采用了设计调洪下泄过程线, 组合后洪峰流量苏庄站10年、20年、50年一遇分别为1750m3/s、2260m3/s和3000m3/s。该成果与数十年实测资料相比, 显然偏大。自1960年密云、怀柔水库建成以来, 苏庄站只发生了2次较大洪水, 即1962年的912m3/s和1969年的940m3/s。1969年洪水主要来自现大水峪水库上游枣树林, 而该年水库还未建, 其他年份流量均不超过600m3/s,1999年后基本为零。

为了使洪水分析更合理, 今后可以直接采用1960年以后苏庄站观测资料做为分析基础, 系列年数近50年, 满足规范要求, 又最能客观反映组合后的来水情况, 也能反映区间洪水由于人类活动, 如地下水下降, 硬化面积增加, 道路阻水等因素产生的影响。当然, 对于历史特大洪水还需单独分析, 如1939年洪水的重现期分析, 因该年洪水主要来自上游山区, 还要处理成有水库拦蓄后的下泄值, 然后在适线中考虑。

我国长江干流堤防加固工程, 基本以1954年和1998年实际发生洪水位做标准, 既符合实际, 又客观反映了干支流间洪水遭遇情况。

3.3 关于防洪标准, 槽蓄和雨洪利用方面问题的思考

根据“ 潮白河整治规划” , 潮白河干流及一级支流保县城段防洪标准为50年一遇, 其他为20年一遇, 目前除支流保县城段及干流河南村坝以下左岸未达标外, 其他均基本达标, 由于河道宽阔, 两岸堤防并不高。按照新修编的《北京城市总体规划》, 该地区为东部发展带, 顺义、通州等新城人口均将达到90万, 按照国家《防洪标准》及《规划》, 新城防洪标准为100年一遇, 因此, 一个新课题摆在面前, 即如何使现有堤防不加高, 又满足新的防洪标准。

初步分析, 利用潮白河巨大的槽蓄能力可以较好地解决这个问题。北京范围潮白河长83.5km, 河槽宽300-500m, 堤距最宽达数公里, 干流已建拦河闸坝9座, 总蓄水能力达6800万m3(含闸前料坑), 主河槽和槽内料坑槽蓄能力约1.5亿m3, 超过一座大型水库总库容, 约相当苏密怀区间50年一遇3d洪量或7d洪量的63%。据估计, 仅向阳闸以上24km河道通过调蓄, 就可大大降低洪峰流量和下游洪水位。准确的定量分析还需要有合理的洪水过程线和河道测量资料, 但可以肯定地说, 现有河道和堤防已具备了提高防洪标准的潜力。

历史洪水记载也能说明潮白河具有巨大的河道调蓄能力。1939年海河北系发生特大洪水, 水淹天津, 街道行舟。7月26日白河溪翁庄站洪峰流量11200m3/s, 潮河碱厂洪峰流量3100m3/s, 下游苏庄闸当日22时被冲毁21孔, 苏庄站洪峰流量11235m3/s(1955年北京院还原)。1958年7月中旬, 潮河洪峰流量3140m3/s, 白河洪峰流量1230m3/s;7月14日, 下游苏庄站洪峰流量3480m3/s。1969年8月10日, 怀柔山前暴雨, 沙河的大水峪, 洪峰流量1100m3/s, 而下游苏庄站洪峰流量仅940m3/s。上述实例表明, 仅上游支流产生的洪峰都比下游全流域产生的洪峰值大, 说明河道调蓄能力非常明显。虽然当时河道两岸尚无堤防, 如今两岸筑堤(堤距较宽), 降低了调蓄能力,但近年在河道上形成的数千万立方米料坑, 所增加的槽蓄,亦不容忽视。

洪水是灾, 也是宝, 在水资源如此紧缺形势下, 充分利用潮白河现有拦河闸坝及坑塘拦蓄雨洪, 回灌地下水具有重要意义。20世纪90年代, 密云水库处于高水位运行期,1994年起多次向下游放水, 总计11.6亿m3, 通过合理调度, 全部贮存在我市河湖沟渠坑塘中, 首次放水时, 向阳闸个1星期后才见到水, 说明沿途回灌效果非常明显。

3.4 结合有序开采砂石, 疏挖河道

北京市各项基本建设对建筑砂石需求量非常大, 初步测算每年约1.2亿m3, 过去砂石主要取自河道和田块。潮白河河床由冲洪积物构成, 蕴藏着丰富砂石资源, 由于无序开采, 造成河道内坑坑洼洼, 挖断堤脚, 压坏路面, 尘土飞扬。2001年6月市政府下令严禁在河道内乱采砂石,潮白河牛栏山以上46家砂石厂关闭, 但受利益驱动, 偷采盗采依然严重, 并向下游和堤外漫延, 使堤防两侧悬空, 甚至堤外水源井, 高压杆都遭破坏。由于北京禁采, 导致运距加大, 砂石价格上升, 建筑成本加大。

河中采砂也有有利一面, 可以扩大行洪断面, 减小堤高, 降低治河成本。1991年潮白河治理中, 因投资有限,对牛栏山以上河道采取了结合开采砂石疏挖河道的办法,设计堤距550m, 限制采料宽400m, 至今除密云段未达标外, 怀柔、顺义段均已超挖, 国家未花一分钱, 就形成了一条地下河。经2002年潮白河规划复核, 在设计洪水和堤顶超高增加的情况下, 现有堤防均已达标。

现在长江采砂已部分解禁, 明确了采砂范围。建议我市也应制定相关规划和法律, 做到疏堵结合, 变弊为利, 变无序为有序, 在河内采总比在堤外采安全, 也比乱挖良田好, 关键还在于管理和执法。

4 把潮白河建设成一条健康生态、富有生命力的河流

汪恕诚部长在“ 怎样解决中国四大水问题” 的讲话中曾提到, “ 在人类发展进程中, 人与自然关系的发展经历了依存、开发、掠夺几个阶段” 。今后的任务应达到“ 人与自然和谐相处” 。回顾潮白河的历史, 也确实经历了上述几个阶段。在原始阶段, 由于生产力低下, 河流处于自然状态,两岸人民被动适应, 索取很少。随着社会的发展, 需求的加大, 改造自然能力的提高, 开始对潮白河进行大规模治理和开发。近几年随着社会的高速发展, 需求剧增, 又开始进入到“ 掠夺式开发” 阶段, 该阶段潮白河在水资源开发、砂石开采、侵占滩地等方面表现的尤为明显, 但与此同时大自然的报复也是灾难性的, 并已经表现出来河道干枯, 风沙弥漫, 环境恶化……

事实教育了我们, 必须做到人和自然和谐相处, 具体到潮白河, 长远目标是建设成一条健康生态、富有生命力的河流。在这里提出的“ 富有生命力” 概念有两层意思对河流而言, 应具有无限生机, 不要演变成一条非枯即臭的“ 死河” 对人类而言, 则具有可持续发展利用的能力。明确了长远目标, 还必须从眼前做起, 解决潮白河治理中当务之急。

(1)以绿代水, 对河道面貌进行整容。水是河流的灵魂, 河中无水如何生态？如何具有生命力？目前水资源紧张的现实, 甚至都不能像解决我国黄河、塔里木河断流及白洋淀干枯一样, 指望从上游水库放水。暂时的办法只能是对河道首先进行绿化整容, 即在平整后的河床上植草绿化或封河育草, 达到涵养水源, 改善环境的目的。

(2)堤防、护砌生态化。正在实施的潮白河牛栏山—河南村段治理中, 为了解决堤防加高而破坏堤顶路面问题,结合潮白河森林公园建设, 广泛采用微地形堤, 表面植树种草, 如同公园, 效果极佳。台阶式护砌和码头做到了有水无水全生态, 水深水浅都适用。

(3)河道建筑物设计艺术化, 人性化。在工程布置上,水工建筑物从受力和过流等方面均有其特殊要求, 但与造型和外观艺术化并不矛盾。相反, 由于水工建筑物与水接触, 在艺术化上还有其独特优势。时代在前进, 人的视觉要求也在不断提高, 这种需求在潮白河前期设计中已得到体现, 今后的任务是与时俱进, 不断升华。

(4)滩地建设公园化。据统计, 潮白河千流现有滩地5333.3hm2, 按规划大堤实现内移后还有滩地3333.3hm2。滩地内以树林、绿地、耕地为主, 尚有数十个单位和村庄,洪水时部分上滩。现在有的单位在滩地内盲目建设, 打造混凝土围墙, 侵占主槽, 影响行洪。滩地建设应以绿化为主, 也可以建一些不阻水的公共娱乐设施, 应严格限制房地产项目入内。

(5)保留潮白河自然特色。就像人的面孔各不相同一样, 每条河都有自己的特点和历史文化底蕴。潮白河最大特点是自然, 规模大, 气势宏伟, 历史上水丰林茂, 切忌治理后形成一条人工河。

总之潮白河流域的治理开发建设, 要着眼未来, 统筹好为全市发展和为当地发展服务的关系, 要维护其健康和生命力, 为子孙后代造福。

作者简介：李德贤（1939-）, 男, 教授级高工。

来源：《北京水利》2005.3