26年以来首次 ——从五河重入海看生态治水“北京经验”
夏秋之交的北京,永定河山峡段河水奔流,一派湖光山色;潮白河沿线水草丰美,水清岸绿……通过跨流域、多水源的生态补水,干涸26年的永定河、断流22年的潮白河(北京段)在2021年实现全线通水。北京的永定河、潮白河、北运河、拒马河、泃河五大主干河流26年来首次全部重现“流动的河”并贯通入海。
五河入海带来巨大的生态效益。到2021年底,受汛期降水偏丰和生态补水影响,北京全年有水河流比当年春季生态补水前增加46条,有水河长增加786.3公里,有水水面面积增加71.48平方公里。
以水开路,用水引路,引河入海,藏水于地。结合首都水情,北京走出了一条人与自然和谐发展的生态治水之路,摸索出了新时代城市治水、用水、节水、爱水的“北京经验”。
五大河流三条曾断流
历史上的北京依水而建,起初河流遍布、清泉四溢。虽然从地理位置上看,北京并不临海,但辖区内有五条主要河流,可以通过津冀两地河道入海:永定河、潮白河、北运河、拒马河、泃河。这些河流又发展出了大大小小的支流水脉,奠定了发达的城乡水系格局。
资料显示,到上世纪六十年代末,北京河湖水系的水面一度占市域面积的3%,河道大部分有水,水质也基本良好。在郊区,到上世纪七十年代初,有水的河湖渠道仍大量存在。那时候,北京的五大河流贯通入海,并非难事。
但自上世纪七十年代后期开始,随着城市发展和人口扩张,城市河湖系统逐渐遭到破坏。先是封盖部分河道、填平几个湖泊,以满足建筑用地需求和交通基础设施建设需要。到了上世纪九十年代,长期干旱少雨,加上地下水超采严重,河道、沟渠甚至部分水库都干涸了,永定河、潮白河就是在这一时期开始断流的。
当时的永定河,由于盗采砂石、污水直排、连年干旱等原因,河道水量逐渐减少,北京段在1995年断流干涸后,河底黄沙裸露,甚至一度冒出大量违建。在潮白河,气候变化导致连年干旱,上游密云水库来水锐减,又逢城市发展过度开采应急水源,在1999年,潮白河干流出现断流。
与此同时,工业兴起,污水大都就地直排入河,使得北京河湖污染达到“顶峰”。北运河河道内虽常年有水,但因为地处北京的“九河下梢”,中心城区90%的河流流经这里出境,承接了大量城市、城镇排水,所以存在大量黑臭水体。
上世纪九十年代末,北京的城市水系面临着“有河皆枯,有水皆污”的尴尬局面。五大河流除了北运河、拒马河常年有水外,其它三条都处于部分断流的状态。河水流动尚且难以实现,入海,更成了难事。
五水联调让河道复苏
转变始于2014年。这一年,南水北调中线工程通水。
每年近10亿立方米南水进京后,北京的用水格局发生巨大改变。本市遵循“先节水后调水、先治污后通水、先环保后用水”原则,确定了“节、喝、存、补”用水方针,优先保障居民生活用水,并向大中型水库存水,向地下水源地和城市河湖补水。但即便如此,五大河流仍存在河道断流,生态并未完全修复。
多年来,北京水务部门一直致力于探索实践水资源多目标配置调度模式,特别是永定河、潮白河等五大水系的生态水量调度,统筹兼顾地下水回补涵养和地表河网水路连通,实现地表地下协同修复,逐步复苏河流生态,为广大市民打造高品质水生态空间。
2021年,北京迎来丰水年,汛期的频繁降雨为五河复流并贯通入海创造了有利条件。汛期过后,密云水库调控雨洪资源15.8亿立方米,蓄水最高达35.7亿立方米,官厅水库也因优化调度储备了充足的水资源。于是,去年秋季至今年春季,一场大规模、跨流域、多水源生态补水开始了。
北京市水资源调度管理事务中心副主任王俊文告诉记者,这是一次多水源、多流域、多路径、多目标的联合调度。“我们要统筹调度外调水、本地地表水、地下水、雨洪水、再生水,充分发挥各类水利工程作用,均衡水资源时空分布,最大限度发挥水资源综合效益。”
在永定河,除了北京官厅水库、斋堂水库等地表水(包括地表径流水和雨水资源)汇入河道,还有万家寨引黄、永定河上游当地水库、南水北调中线来水等外调水参与补水。除此之外,小红门再生水厂每天也有10万立方米清澈的再生水补充进永定河河道。去年全年,北京水务部门统筹调集多种水源,通过优化调配,累计为永定河补水2亿多立方米,利用有限的生态水资源量,保障了永定河26年来首次实现865公里河道全线水流贯通入海。
去年4月30日,北京启动了潮白河试验性春季生态补水,通过密云水库、怀柔水库、京密引水渠等,多源头、多工程、干支流联调,源源不断向潮白河补水。随后到来的汛期,丰沛的降雨使得密云水库蓄水量大大增加。汛期结束后,潮白河再次实施生态补水,一直持续至今。
北运河也通过上游来水和周边再生水厂产生的再生水补充河道生态环境水量。与此同时,泃河和拒马河也不同程度地开展了补水调度,提高了水体的流动性。
人努力,天帮忙。源源不断的清水汇入河道沟渠,渐渐滋润、连通水网,让京城五大河流不仅实现自身水流贯通,还与下游河北和天津的河道“牵手”,最终实现入海。这也是继永定河断流后26年来,京城五大河流首次全部再现“流动的河”并同时入海。
精准调度维持全年贯通
据北京市水务局统计,2021年全市降水日数111天(日均大于0.5毫米),累计降雨量924毫米,比2020年多60%,比常年多58%,形成水资源总量为61.30亿立方米。
难道仅仅因为雨水多,就决定要实施生态补水,将地表雨水补充进河道里吗?“那当然不是一拍脑门儿就决定的,这其实已经过了连续几年的尝试。”王俊文说。
早在2015年,北京市就开始调度南水北调中线水实施潮白河生态补水,探索资源储备与生态修复协同的水资源优化调度路径。2017年,永定河进行了生态水量调度补水的初步尝试。2019年3月,永定河启动试验性生态补水,引黄河万家寨、册田、友谊等上游水库来水进入官厅水库,再通过官厅水库开闸放水补充到永定河中,实现官厅水库至永定河山峡段108公里全线流动。2020年春季,永定河再次通过官厅水库向下游补水,永定河在北京境内全线贯通。
在多次补水过程中,水务部门在这些河道探索形成了“湿河底、拉河槽、定河型、复生态”的生态治河规律,获取水文、水生态及河床演变等方面监测数据,为后续和其他流域大规模生态补水奠定了坚实的基础。永定河北京段的贯通,也为实现永定河全线通水提供了经验和范本。
“一次两次全线通水不是最终目的,我们希望尽可能地让河道里的水持续贯通,力争五大河流全年不断流。”王俊文说,这就要求水资源调度要更加精细化,尤其在今年降水明显少于去年的情况下,还要维持住整个水网的补水格局,绝非易事。
对此,北京市水资源调度管理事务中心调度管理科负责人李述和运行管理科科长贾天云都深有感触。他俩一个负责制定和调整调度方案,一个负责执行调度方案,并在实践中不断优化细化。
李述说,水资源调度方案制定的原则,立足北京市水资源禀赋,基于对一段时期水资源情势的研判,找到水源端与需求端、多水源组合与水利工程运用的最优配置。在保障城市生活、生产用水这个刚性要求的前提下,协调水资源战略储备和河流生态复苏,在最大程度“蓄水于库”的基础上,尽可能“还水于河”,复苏河流生态。一方是资源储备,一方又不想丢掉现有的补水成效,还要实现水资源与防洪调度协同联动,这就对调度方案的制定提出了更高要求,有时几乎是一立方米一立方米地去抠,“真的是下足了绣花功夫”。
就以潮白河生态补水为例,密云水库自去年秋季向下游补水以来始终未停,但今年汛期降水少于去年,为了让潮白河持续贯通,调水方案最终将出库水流量确定在每秒4立方米。可放水经过的潮河输水隧洞闸门一旦开启,出库水流量至少需要维持在每秒5立方米。于是,几经测算,最终调水方案确定为潮河输水隧洞闸门每开闸放水4天,就停止1天,才能既保证水库蓄水量,又让下游河水持续流动,同时还不对水工建筑物造成危害。
每开闸放水4天,就停止1天,这样的调度方式让调度令的发布频次比往年高得多。贾天云算了算,从今年4月春季集中补水开始到现在,他已经发出了近100份调度令,平均每两三天就要调整一次调度指令,“调得越频繁,我们的工作量越大。”
贾天云说,今年永定河重点挖掘下游水库、塘坝潜力,在汛期特别是主汛期内,将永定河流域内的斋堂水库、珠窝水库、落坡岭水库、三家店调节池、园博湖等都蓄足水,等下游某一段河道缺水时,就从上一级往下放,再上一级河段缺水了,再从上上级放,如此梯级调度,助力永定河维持全年通水。“沿线七八座这样的水利设施,基本调了个遍。”贾天云说。
现在,北京已经提前完成了水利部关于永定河全线贯通全年不少于3个月的目标,潮白河等其他河流也仍在持续贯通。
60多种鱼成“常住民”
五河入海带来了显著的生态效益。自2020年起,北京市水文总站每年对全市河流的有水河长、有水面积进行四次高清遥感监测。统计数据显示,2021年大规模生态补水前,全市有水河流120条,有水河长2683.44公里,占总河长41.8%;有水水面面积为376.81平方公里。全年补水后,到2021年12月,全市有水河流166条,有水河长3469.74公里,占总河长54.1%;有水水面面积为448.29平方公里。受汛期降水偏丰和生态补水影响,全年有水河长增加786.3公里,有水水面面积增加71.48平方公里。
五河贯通也让北京的地下水回补明显,实现“藏水于地”的目标。据统计,2021年末全市平原区地下水平均埋深为16.39米,已基本回升至2001年末地下水埋深值,地下水位为近20年来最高。与上年同期对比,地下水位回升5.64米,地下水储量增加28.9亿立方米。全市16个区地下水水位普遍回升。
尤其在永定河、潮白河和北运河等重要生态补水河段,沿线的地下水位更是回升明显。
例如,在永定河沿线,秋季补水使永定河沿线周边10公里范围内地下水位平均回升1.80米,卢沟桥以上永定河沿线地下水位平均回升2.91米。在潮白河沿线,春季、秋季两次补水造成约4.53亿立方米水资源入渗地下水,与补水前(4月30日)对比,2021年末潮白河沿线周边10公里范围内地下水位平均回升10.78米。在北运河沿线,秋季补水使受水区域地下水水位平均回升2.17米。
京城五大河流贯通入海,给北京的河湖水质和水生态也带来了巨大变化。
2021年,全市共对104个河段进行了水质监测,评价结果显示,水源涵养区符合Ⅱ类标准的有水河长比例明显上升。景观用水区符合Ⅳ类标准有水河长比例上升,Ⅴ类和劣于Ⅴ类标准河长基本消失。全市达标河长占比高达95.2%。
在北京市水文总站办公楼8层的走廊一角,有一个长约1.2米、高约1.7米的水生态实验鱼缸。这可不是普通观赏鱼缸,而是一个展示北京本地水域水生态系统的“活态博物馆”。“里边的鱼、虾、螺,底沙、鹅卵石、水草,全都来自北京本地的实际水域。”北京市水文总站副主任黄振芳说,最多的时候,缸里的鱼有30多个品种。
一条通身银色、泛着彩色光芒的小鱼在水中十分活跃,“那是鳑鲏鱼,俗称五彩鱼,对水生态环境要求很高,只在水质良好、水生态指标健康的水域中生存繁衍,是水生态健康与否的风向标。”黄振芳说,10年前,五彩鱼在北京的河流中还十分鲜见。随着本市治污力度不断加大,水体质量明显好转,如今已成为五大河流常见的物种。
市水务局水质水生态监测中心的监测结果表明,2021年全市水生态健康水体比例为85.8%。随着全市水生态健康情况改善和监测工作范围的增加,和上年度相比,河流中的底栖动物由149种增长为230种,水生植物物种数由58种增长为81种。鱼类也累计调查到61种,已恢复到历史最好水平(85种)的72%。
一城碧水,滋润京华。北京这座古老的城市,正在因为流动的河水,愈加鲜活起来,灵动起来。
专家观点
治水新模式推动河湖生态复苏
薛万来
近年来,首都治水紧紧围绕河道断流、地下水超采、水生态功能脆弱等问题,不断探索生态治水新模式。统筹多水源调度,推进基于多目标的生态水量调度,境内永定河、潮白河、北运河、拒马河、泃河五大河流复流,河湖生态逐步复苏,水生态系统质量和稳定性逐步提升。
通过多流域、多路径的水资源调度,畅通河流干-支流“血脉”,恢复互连互通的生态水系格局;统筹水库调蓄、城市供水、河道补水、地下水回补等多重目标,将汛期洪水调度融入水资源配置,发挥水库、闸、坝等工程群组合联动、多尺度耦合等一系列创新实践,推进河流沿线地下水位回升、水资源储备能力提高。同时梳理了影响全市水资源配置的卡口、堵点,为构建流域相济、多线连通、多层循环、生态健康的水网体系奠定基础。
同时,生态补水探索提出了“湿河底、拉河槽、定河型、复生态”的生态治水新模式,推动河湖生态复苏。针对永定河等多年季节性干枯河流特点,通过水利设施生态调度,恢复自然水文情势,“以水开路”发挥自然水流冲淤造床作用,以自然要素打通影响河流连通性的人为障碍。“用水引路”以脉冲补水自然冲淤造床恢复多样自然生境,推动河道地貌形态和生态系统的自然恢复,比如河滩、洼塘、岛洲、溪流、河滨带等多样化生境,以生境多样性驱动生物多样性,为鱼类、鸟类、两栖动物、底栖生物等重要野生生物提供良好栖息空间。
(作者系北京市水科学技术研究院流域生态所副所长)
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