永定河北京豐臺(tái)段的濕地生態(tài)系統(tǒng)（攝于2022年7月）。記者 賀 勇攝

數(shù)據(jù)來(lái)源：水利部

永定河流域示意圖。北京市水科學(xué)技術(shù)研究院供圖

(資料圖片僅供參考)

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永定河是京津冀晉地區(qū)重要的水源涵養(yǎng)區(qū)、生態(tài)屏障和生態(tài)廊道，更是北京的母親河。

日前，永定河2023年春季生態(tài)補(bǔ)水全面啟動(dòng)。近年來(lái)，北京在永定河相關(guān)河段探索大流量脈沖泄水試驗(yàn)、科學(xué)實(shí)施生態(tài)補(bǔ)水，打通萎縮河道，力爭(zhēng)逐步將永定河恢復(fù)成“流動(dòng)的河、綠色的河、清潔的河、安全的河”。

2月10日，永定河上游的山西大同冊(cè)田水庫(kù)開(kāi)閘放水，標(biāo)志著永定河2023年春季生態(tài)補(bǔ)水全面啟動(dòng)。根據(jù)水利部2023年度永定河水量調(diào)度計(jì)劃，今年將分春秋兩季向永定河生態(tài)補(bǔ)水7.35億立方米，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)永定河全年全線有水。

時(shí)光回溯到去年底，盧溝橋上游980米處，盧溝橋攔河閘于2022年12月1日結(jié)束向永定河平原南段補(bǔ)水任務(wù)。自去年4月15日起，盧溝橋攔河閘開(kāi)始向永定河平原南段補(bǔ)水，年度補(bǔ)水持續(xù)222天，累計(jì)補(bǔ)水2.57億立方米，永定河流動(dòng)時(shí)間達(dá)7個(gè)月，并首次實(shí)現(xiàn)年度內(nèi)兩次貫通入海。

實(shí)施生態(tài)補(bǔ)水，探索“以水開(kāi)路、用水引路”新模式

18孔的盧溝橋攔河閘，猶如一條長(zhǎng)龍橫跨在永定河之上。

去年5月18日，隨著永定河管理處分洪樞紐管理所所長(zhǎng)白建華的指令，盧溝橋攔河閘開(kāi)啟8孔閘門(mén)，流量從40立方米/秒提升至380立方米/秒，1小時(shí)后再提升至500立方米/秒，奔涌的河水泛起層層浪花，歡快地朝下游奔去。“這是盧溝橋攔河閘建成至今第一次迎來(lái)500立方米/秒的過(guò)水流量，這將對(duì)打通下游已萎縮的河道、恢復(fù)河流功能發(fā)揮積極作用?！卑捉ㄈA介紹。

1998年，從河海大學(xué)水利專業(yè)畢業(yè)的白建華，來(lái)到永定河管理處工作。但令人遺憾的是，在他來(lái)之前，1996年永定河三家店攔河閘以下就全年斷流了。這些年，作為一個(gè)與永定河打了20多年交道的水務(wù)人，白建華一直盼望著永定河早日恢復(fù)成為“流動(dòng)的河、綠色的河、清潔的河、安全的河”。

“永定河原來(lái)的流域面積比現(xiàn)在要大得多?！卑捉ㄈA告訴記者。然而，上世紀(jì)六七十年代以來(lái)，永定河上游天然徑流逐漸減少，下游河段出現(xiàn)不同程度干涸斷流，到90年代出現(xiàn)全年斷流，河床沙化。

2017年以來(lái)，水利部不斷強(qiáng)化永定河流域水資源統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)厮?、引黃水、引江水和再生水“四水統(tǒng)籌”，集中開(kāi)展向永定河生態(tài)補(bǔ)水。數(shù)據(jù)顯示，通過(guò)生態(tài)水量調(diào)度，永定河2022年實(shí)現(xiàn)全線通水123天，超額完成全年通水3個(gè)月的年度調(diào)度目標(biāo)，全年補(bǔ)水量、全線通水時(shí)長(zhǎng)，均達(dá)到近年之最。

探索大流量脈沖試驗(yàn)，優(yōu)化永定河河道形態(tài)

浩浩湯湯的來(lái)水從盧溝橋攔河閘傾瀉而下，無(wú)人機(jī)盤(pán)旋在上空，拍攝生態(tài)補(bǔ)水過(guò)程中的流勢(shì)。隨著500立方米/秒大流量脈沖試驗(yàn)開(kāi)始，一大早，北京市水科學(xué)技術(shù)研究院工作人員就兵分三路，分別前往盧溝橋攔河閘、燕化管架橋和京良路，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)補(bǔ)水過(guò)程中的水流流勢(shì)和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的沖刷情況。

重塑永定河河道，需要實(shí)現(xiàn)“以自然之勢(shì)重塑河流形態(tài)”。然而，歷史上永定河遷徙無(wú)常、搖擺不定，如何確定自然河道的參照對(duì)象？如何選擇合適的流量來(lái)塑造河流形態(tài)？這些都是永定河生態(tài)修復(fù)亟待解決的問(wèn)題。

北京市水科學(xué)技術(shù)研究院院長(zhǎng)李其軍告訴記者：“我們對(duì)1933年的實(shí)測(cè)地形資料和1967年的遙感影像進(jìn)行了詳細(xì)分析。1933年平原南段河槽呈辮狀河道，河槽寬度64米—715米；1967年河槽呈微彎型河道，寬度為20米—323米。上述兩個(gè)典型年份的河流形態(tài)特征，成為我們重塑永定河近自然河道形態(tài)的重要?dú)v史參照。”

造床流量對(duì)塑造河流形態(tài)具有重要作用，究竟采用多大流量來(lái)重塑河道，國(guó)內(nèi)外并沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，需要在實(shí)際中不斷摸索?！拔覀兘Y(jié)合平原南段水沙模型，分析了一年、兩年、三年和五年一遇來(lái)水條件河流橫向變形、縱向沖淤積變化特征，確定了永定河平原南段造床流量為三至五年一遇的洪峰流量，相應(yīng)河型即使在十年一遇洪水條件下也能保持總體穩(wěn)定，這個(gè)流量對(duì)于重塑河型是最合適的?！崩钇滠娬f(shuō)。

2020年，永定河首次采用三年一遇的洪峰流量開(kāi)展脈沖試驗(yàn)，監(jiān)測(cè)顯示，當(dāng)盧溝橋攔河閘流量增加至380立方米/秒時(shí)，下游砂質(zhì)河床段流量達(dá)80立方米/秒，起到明顯的“拉河槽”作用，河槽陡直塌岸形態(tài)初步顯現(xiàn)。李其軍表示：“2022年我們嘗試加大流量，首次實(shí)施500立方米/秒的流量開(kāi)展脈沖試驗(yàn)，這個(gè)流量大于三年一遇洪峰，但小于五年一遇的洪峰，有助于進(jìn)一步優(yōu)化河道形態(tài)，穩(wěn)定并定型永定河河道?！?/p>

精準(zhǔn)實(shí)施生態(tài)補(bǔ)水，永定河生態(tài)環(huán)境持續(xù)向好

實(shí)施生態(tài)補(bǔ)水并開(kāi)展脈沖試驗(yàn)，聽(tīng)起來(lái)似乎并不是特別困難，事實(shí)上并非如此。

從官?gòu)d水庫(kù)至三家店，流域內(nèi)高山連綿起伏，河水隨山曲折回環(huán)，短短百余公里的山峽段，落差高達(dá)340米。永定河經(jīng)過(guò)三家店后，地勢(shì)平坦、流速驟降，大量泥沙淤積?！坝蓝ê颖本┒伍L(zhǎng)約170公里，沿河有三座水庫(kù)、兩個(gè)水電站、四個(gè)大型攔河閘壩，跨河道橋、穿河管線等涉河設(shè)施名目繁多，河流下墊面條件異常復(fù)雜，生態(tài)補(bǔ)水調(diào)度控制難度極大?！北本┦兴Y源調(diào)度管理事務(wù)中心副主任王俊文介紹。

2019年，北京市水務(wù)部門(mén)在開(kāi)展永定河生態(tài)補(bǔ)水時(shí)發(fā)現(xiàn)，平原段下墊面條件極差，縱斷面呈鋸齒狀，地下水嚴(yán)重超采，沿線分布著大大小小10多處砂坑，水路不通和高滲漏往往會(huì)導(dǎo)致在計(jì)算平原段水頭行進(jìn)時(shí)間和距離時(shí)出現(xiàn)偏差。

“以脈沖泄水試驗(yàn)為例，我們既要精準(zhǔn)算水量賬，保障有足夠水量和強(qiáng)度完成試驗(yàn)，還要精細(xì)算過(guò)程成本賬，充分考慮沿河人員和工程安全?！蓖蹩∥恼f(shuō)，需要反復(fù)驗(yàn)算水頭行進(jìn)時(shí)間，精確到分鐘，中間要調(diào)度山峽段的珠窩水庫(kù)、落坡嶺水庫(kù)，還要通過(guò)不同通道錯(cuò)時(shí)放流，保障全時(shí)段通水，避免山峽河道出現(xiàn)流量疊加，淹沒(méi)沿河村莊、跨河道橋，同時(shí)還要為各級(jí)水務(wù)部門(mén)安排巡查力量精準(zhǔn)布控提供技術(shù)支撐。

經(jīng)過(guò)多方努力，永定河地下水水位持續(xù)回升、地表水水質(zhì)明顯改善、生態(tài)環(huán)境持續(xù)向好。王俊文介紹，與生態(tài)補(bǔ)水前比，截至去年7月，陳家莊至盧溝橋河段沿線3公里內(nèi)地下水水位平均回升1.94米。另一方面，補(bǔ)水有助于激發(fā)河道固有的功能、修復(fù)多年受損的生態(tài)環(huán)境。

技術(shù)評(píng)估結(jié)果顯示，2022年春季全線通水期間，永定河官?gòu)d水庫(kù)至屈家店河段生態(tài)水面面積約26平方公里，較全線通水前增幅近20%，部分河段增幅達(dá)45%；干流水質(zhì)總體穩(wěn)定，部分河段水質(zhì)提升，通水末期官?gòu)d水庫(kù)以下水質(zhì)類別為Ⅱ—Ⅲ類的監(jiān)測(cè)斷面占比71.4%；生物種群和數(shù)量也不斷增加。

“自2020年永定河開(kāi)展補(bǔ)水和脈沖試驗(yàn)以來(lái)，我們就著手進(jìn)行生態(tài)效益調(diào)查分析。從監(jiān)測(cè)情況來(lái)看，有水河段生態(tài)狀況持續(xù)改善，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了麥穗魚(yú)、翹嘴鲌及黃黝魚(yú)等多種魚(yú)類；平原南段首次發(fā)現(xiàn)國(guó)家一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物黑鸛等鳥(niǎo)類，這說(shuō)明永定河補(bǔ)水產(chǎn)生的生態(tài)效益越來(lái)越顯著?！崩钇滠姳硎?。

關(guān)鍵詞： 脈沖試驗(yàn) 河流形態(tài)