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        大清河系洪水資源化利用初探

        2013-10-20 06:40:04徐麗娟
        水科學(xué)與工程技術(shù) 2013年1期
        關(guān)鍵詞:大清河防洪資源化

        徐麗娟,郝 娜

        (河北省大清河河務(wù)管理處,河北 保定 071051)

        據(jù)史料記載,大清河系洪澇災(zāi)害頻繁,是海河流域歷史上洪水泛濫的主要河系之一[1]。而與此同時,隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展,進入21世紀,河系多年干旱、水資源短缺又成為制約居民生活和經(jīng)濟發(fā)展的首要問題。

        2012年7月21日,大清河系北支發(fā)生“96·8”以來最大洪水。河北省防汛指揮辦公室科學(xué)調(diào)度、疏導(dǎo)洪水,經(jīng)新蓋房樞紐引河閘等工程進入白洋淀。截至8月9日,洪水入淀量累計達8300萬m3,白洋淀水位增至7.8m(大沽高程),蓄水量達2.05億m3,為1999年以來最高值。據(jù)初步統(tǒng)計,該次暴雨大清河系共產(chǎn)生徑流2.42億m3,大中型水庫入庫總量0.615億m3[2]。 此次洪水過程雖造成災(zāi)害,給大清河系上游地區(qū)帶來嚴重的生命財產(chǎn)損失,但在一定程度上緩解了下游地區(qū)干旱缺水的現(xiàn)狀,在沖洗河道污染物、回補沿線地下水、改善濕地環(huán)境等諸多方面起到積極作用。因此,針對大清河系內(nèi)水旱災(zāi)害時有發(fā)生,可利用水資源十分匱乏的現(xiàn)狀,要轉(zhuǎn)變治水思路,在保證防洪安全和避免成災(zāi)的前提下,對洪水進行有效控制和管理,實現(xiàn)河系洪水的資源化利用。

        1 河系洪水概況

        大清河系地處海河流域中部,子牙河系和永定河系之間,流域面積4.31萬km2。河系上游山區(qū)建有6座大型水庫,中下游辟有7條主要行洪河道,平原內(nèi)分布7個較大蓄滯洪洼淀,基本上形成較為完善的防洪工程總體布局。

        河系洪水多由暴雨形成,7、8月份多發(fā)暴雨,占全年降水量的60%~70%,尤以“七下八上”更為集中,量級最大。

        洪水年際變化較大,暴雨中心洪峰流量Cv值可達1.5~2.0。河系由十幾條呈扇形東西向中小河流組成,同次暴雨籠罩全河系的機會較多,次洪水的洪量同樣較大。如1956年、1963年洪水新鎮(zhèn)最大30d洪量分別為62.62億m3和82.92億m3[1]。

        河系現(xiàn)有防洪體系是“63·8”洪水后按“入海為安”的思路進行布局和建設(shè)。這是由當時區(qū)域水資源短缺與社會經(jīng)濟發(fā)展的矛盾尚不突出,加之防洪能力較低,洪水對地區(qū)人民生命財產(chǎn)威脅巨大的情況決定。50多年來,隨著經(jīng)濟發(fā)展與人口激增,用水量劇增,河系內(nèi)水資源銳減與社會經(jīng)濟發(fā)展的矛盾日漸凸現(xiàn):上游水庫過量攔截徑流,導(dǎo)致下游河道干涸,有水皆污;濕地湖泊萎縮,白洋淀多次干淀,1997年以來21次從上游水庫或外流域調(diào)水救淀;河道行洪能力降低,樹障違建阻水嚴重,造成“96·8”洪水演進時間明顯延遲;地表水源枯竭,加重了地下水超采并導(dǎo)致地面沉陷,據(jù)統(tǒng)計,華北平原已形成20多個地下水位下降漏斗群,成為世界上最大的漏斗區(qū)。

        2 河系洪水資源化利用的必要性

        大清河系地處水資源嚴重缺乏的海河流域,人均占有水資源量僅為全國的1/7,現(xiàn)狀水資源短缺和生態(tài)環(huán)境惡化對可持續(xù)發(fā)展的瓶頸制約不斷加大。多年來,河系防洪能力大幅度提高的同時,忽視了洪水具有緩解水源短缺、改善生態(tài)的資源特性。

        通過分析1963年以來河系幾次較大洪水發(fā)現(xiàn),歷次洪水造成災(zāi)害的同時,也產(chǎn)生了巨大的雨洪資源,如表1[3]所示。

        表1 大清河系1963年以來較大洪水情況統(tǒng)計

        “63·8”洪水雖給河系中下游地區(qū)造成了巨大災(zāi)害,但不可否認的是自然泛濫的洪水攜帶的大量泥沙、養(yǎng)分和物種廣泛繁衍于河系中下游,滋養(yǎng)了洪泛區(qū)土地和大面積沿河濕地,田地肥沃,物種繁茂,使流域自然生態(tài)得以持續(xù)健康發(fā)展。

        “96·8”海河南系洪水期間,河北中南部地區(qū)水庫、洼淀攔蓄洪水45.77億m3。據(jù)統(tǒng)計,洪水過后滲入地下的水量達80億m3,平原地區(qū)地下水位平均埋深比汛前上升了2.02m,比上年同期上升0.84m,補大于采,地下水得到大量補充,河北省農(nóng)業(yè)連續(xù)3年大豐收[4]。另外,洪水前鋒沖洗了河道內(nèi)多年積存的污水、垃圾等污染物,增加了空氣濕度,沿河生態(tài)環(huán)境得以改善,顯示了洪水資源化利用的巨大潛力。

        “7·21”洪水不僅清洗河道,回補地下水,改善河系北支沿線水環(huán)境,還為白洋淀帶來約0.9億m3的洪水資源,據(jù)測算,如通過跨流域引黃補淀,調(diào)同等水量約需要資金5000多萬元。本次洪水資源不僅會對濕地生態(tài)環(huán)境恢復(fù)起到積極作用,還將在一段時期內(nèi)減少調(diào)水工程大量人力、物力的投入,節(jié)省了大量財政資金。

        以上河系多次洪水均被動利用于農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、生態(tài)改善等多方面,充分說明了洪水所具備的提供水土資源、生態(tài)環(huán)境資源的屬性。洪水資源化利用,就是在不增加防洪風(fēng)險的前提下,利用各種工程和非工程措施使洪水發(fā)揮其有益效果的功能,如回補地下水、減少河口淤積、稀釋污染河道水質(zhì)、恢復(fù)濕地、改善流域生態(tài)環(huán)境等[5]。面對河系內(nèi)水資源尖銳的供需矛盾,開發(fā)新的可利用資源是關(guān)鍵。雨洪資源利用具有相對投資小、潛力大、易操作等特點,因此,將洪水利用納入整個河系治水思路里,變被動利用為主動利用,提高洪水資源利用率,無疑將是河系內(nèi)部開源的一個主要途徑。

        3 河系洪水資源利用分析

        3.1 優(yōu)化調(diào)度提高水庫汛限水位,調(diào)整下泄水量,蓄泄結(jié)合

        大清河系上游現(xiàn)有6座大型水庫,總庫容33.02億m3,興利庫容15.14億m3,具有較強的調(diào)蓄能力和進一步被開發(fā)的潛力。一方面,經(jīng)20世紀80年代以來多次除險加固,上游水庫基本已達部頒標準,并經(jīng)歷“96·8”等洪水的考驗,使水庫超汛限水位運行具備一定工程的安全保障。依靠衛(wèi)星云圖、雨水情遙測系統(tǒng)等現(xiàn)代化預(yù)報手段,作為可靠的信息保障,建立動態(tài)汛限水位,如利用短期氣象和水文預(yù)報信息,進行分期洪水調(diào)度,主汛期運行正常汛限水位,次汛期適當抬高汛限水位,從而大大減少棄水量,增加水庫蓄量。另一方面,調(diào)整現(xiàn)有調(diào)度方案或采取工程措施,實施水庫與下游河道、蓄滯洪區(qū)的聯(lián)合調(diào)度,實現(xiàn)下泄水的細水長流,縮短下游河道干枯時間。如2012年5月河系南支上游建成兩庫聯(lián)通工程,遇豐水期,王快水庫可將多蓄水量補給西大洋水庫,滿足下游地區(qū)人們的生產(chǎn)生活需求。

        3.2 因地制宜利用蓄滯洪洼淀,緩解區(qū)域水資源緊張

        河系中下游遍布大小蓄滯洪洼淀,因地制宜對洼淀進行分類利用,一部分可作為常年蓄水區(qū),恢復(fù)濕地,以蓄洪的方式轉(zhuǎn)化洪水資源,如白洋淀既能在汛期緩沖調(diào)節(jié)洪水,汛后又可發(fā)揮改善生態(tài)環(huán)境、供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖和旅游等效益;另一部分洼淀可作為常遇洪水蓄滯區(qū),5~10年一遇洪水啟用,增加運用幾率,蓄補地下水,改善生態(tài),滿足區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境改善的需水要求。同時,洪水泥沙夾帶大量農(nóng)作物生長所需營養(yǎng)成分,也會使滯洪區(qū)土地肥力增加,促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)。因此,在確保防洪安全的前提下,可在人煙稀少、資產(chǎn)密度較低等條件允許的地區(qū),有計劃地開展洼淀蓄水前期準備,包括進行移民安置規(guī)劃、淹沒補償機制建立、進退水工程建設(shè)與完善等,一旦進入豐水期,則有計劃地蓄水,恢復(fù)并維持洼淀水域,實現(xiàn)由干淀向蓄水洼淀的平穩(wěn)過渡。

        3.3 合理開發(fā)河道蓄水,規(guī)劃河網(wǎng)聯(lián)合調(diào)度

        通過修建隔水堤、攔水壩及利用現(xiàn)有分洪閘等工程措施,引洪水于各種溝渠,延長洪水滯留河道時間,回補沿線地下水以減緩地面沉降及下降漏斗發(fā)展速度。河道洪水還能沖洗淤泥,稀釋污染物,改善水質(zhì),美化河流兩岸景觀等。洪水前鋒對淤積泥沙有明顯的沖刷作用,拓寬了河口,利于行洪通暢。此外,利用海河流域現(xiàn)有各個河系之間的橫向溝通連接河道所構(gòu)成的河網(wǎng)體系及南水北調(diào)中線、引黃濟淀通道等,進行水資源統(tǒng)一調(diào)度,調(diào)劑各河系之間的水量豐歉,變洪澇水為資源水。如通過小清河和白洋淀,建立永定河與大清河的聯(lián)系,實施兩河聯(lián)合調(diào)度中小洪水,調(diào)永定河多余洪水,改善大清河道沿線及文安洼和賈口洼,乃至入??谔旖蚴械纳鷳B(tài)環(huán)境。

        4 結(jié)語與建議

        河系內(nèi)緊迫的水資源短缺形勢,必須轉(zhuǎn)變思路,立足可持續(xù)發(fā)展,在消除洪水可能造成災(zāi)害的同時,最大限度地實現(xiàn)對洪水資源的有效利用,變廢為寶,實現(xiàn)人水和諧的治水新理念。

        為更好發(fā)展洪水資源化利用,充分結(jié)合河系實際情況,提出以下幾點建議:

        (1)為避免新的防洪風(fēng)險,加快河系內(nèi)尚存的病險水庫閘壩除險加固治理,并盡可能多地采用非工程措施開發(fā)洪水資源;

        (2)制定動態(tài)防洪調(diào)度方案,建立河系內(nèi)工程電子檔案,對工程現(xiàn)狀能力及時動態(tài)修正,做到防洪調(diào)度與防洪安全相統(tǒng)一;

        (3)在河系未來工程規(guī)劃設(shè)計、新建、改擴建中突出綜合性,在主要功能為防洪功能不變的前提下,兼具部分洪水資源利用的次要功能;

        (4)做好大清河系洪水資源化利用研究實踐,積極爭取海河流域洪水資源化利用試點工作,不僅為大清河系服務(wù),也為整個流域洪水資源化利用做出有益探索。

        [1]水利部天津水利水電勘測設(shè)計研究院.大清河系防洪規(guī)劃報告[R].2001.

        [2]河北省水文局.河北省“7·21”暴雨洪水分析[J].河北水利,2012(3).

        [3]水利部海河委員會防汛辦公室.海河流域“96·8”暴雨洪水及防洪工程運用分析報告[R].2005.

        [4]郭方,劉國緯.海河流域洪水資源化利用初析[J].海河水利,2004(1).

        [5]范海燕.洪水資源化途徑淺析[J].水利科技與經(jīng)濟,2007(6).

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