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海河流域水系连通设想

2019-02-14李志华冯亚耐刘英泉

水利水电工程设计 2019年4期
关键词:新河入海海河

李志华 冯亚耐 刘英泉

河湖水系是水资源的载体,是生态环境的重要组成部分,是经济社会发展的重要支撑,人类发展和文明与河湖水系密不可分。河湖水系及其连通格局不但会影响水资源配置格局与能力,还对生态环境质量具有重要制约作用,也会对抗御水旱灾害的能力和风险状况产生重要影响。

海河水系包括北三河(蓟运河、潮白河、北运河)、永定河、大清河、子牙河、黑龙港及运东地区(南排河、北排河)、漳卫河等河系,水系面积23.52 km2。除了自然因素影响外,人类进行的水系连通活动在海河水系形成与演变过程中发挥了重要的作用。

1 古代水系连通初步形成了海河水系

海河流域的冲积平原,大体上向东、向北微微倾斜,天津一带地势最低,所以历史上海河流域的主要河道,都有向天津汇流入海的趋势。

当黄河早期《山经大河》由今天津附近入海时,今海河水系中大清河以南各水均流入黄河,成为黄河的支流,以北永定河等水则分流入海。

公元11年,黄河改道南徙由山东千乘入海,原来注入黄河的支流(漳河、滹沱河,沙河、拒马河)脱离黄河而分流入海。以后历代王朝或为增加水源以利漕运,或为增加水势以抵御外敌,多次修渠引流、沟通水系。

三国时曹操为运输兵马粮草,修建了平虏渠、泉州渠、新河(马颊河)、利漕渠、白沟渠等运渠,首次实现黄河、海河、滦河三大水系的航运沟通。

隋元时期开挖大运河北段的永济渠,形成了贯通海河、黄河、淮河、长江和钱塘江的大运河,运河截断了海河南系入海水道,并引漳、卫河水济运河。

唐代重修平虏渠、泉州渠等局部河段,连通鲍丘河下游(相当今蓟运河)。北宋时期又引滹沱河、漳河和卫河水于洼淀。为增大运河的流量,历代王朝投入巨大人力、物力改造原有的河流,把原本分流入海的几条大河(北运河、永定河、大清河、子牙河和南运河)连接在一起,集中于今天津市区合流入海,促进了扇形水系的形成。明、清时期,为分泄大运河洪水,畅通漕运,先后开辟了四女寺、哨马营、捷地、兴济、马厂、青龙湾及筐儿港等减河。至清代,已经有300多条大小河流汇入天津,经由海河入海。

海河水系形成后,构成了海河流域发达的内河航运网,有效地促进了海河流域内外经济文化的交流和沟通。但由于流域上宽下窄,泄流能力上大下小,造成汛期洪水宣泄不畅,洪涝灾害频繁。据历史记载,流域水灾从唐代到宋代平均30多年一次,而从元代到清代则每隔四五年发生一次。

2 近代海河水系演变

海河水系形成后,为了减轻海河流域洪涝灾害,20世纪60—70年代,除了在上游地区修建大量大、中、小型水库,整治中下游河道及疏浚原有减河外,先后开挖和扩大了滏阳新河、子牙新河、永定新河、潮白新河、独流减河及漳卫新河,增加了海河水系泄洪入海水道;并开挖了滏东排河,北京排污河和南、北排河等排涝水道,实行洪涝分道入海,入海口从建国前的4个增加到11个。这些入海通道工程的实施,改变了过去各河集中于天津入海的局面,不仅减轻了海河流域的防洪压力,而且改变了海河水系的历史格局。海河水系从扇形水系结构改变为现状的网络形水系结构,形成了各河“分流入海,分区防守”工程格局,有效地缓和了泄洪能力上大下小的矛盾,减轻了洪水对下游平原地区,特别是对天津市区的威胁。

3 未来水系连通设想

海河流域地处京畿要地,在全国经济社会发展中占有举足轻重的地位。海河流域属资源性缺水流域,流域水资源总量不足全国1.3%,人均水资源量只有270 m3,是全国水资源最为紧缺的地区之一。20世纪80年代以来,受气候变化和流域下垫面变化的双重影响,海河流域降水和产流能力明显下降,多年平均地表水资源量比1956—1979年水文系列减少了41%,导致河道断流、天然湿地萎缩、地下水超采等一系列生态环境问题。

南水北调东线一期、中线一期工程建成通水后,与海河水系组成了“二纵五横”的水网体系,为海河水系设计新增供水量66.8亿m3,大大缓解海河水系水资源短缺局面,为优化海河水系水资源配置提供了重要前提条件。“二纵”是指南水北调中线、东线两条总干渠。“五横”是指北三河、永定河、大清河、子牙河、漳卫河等5个天然河系,其中北三河通过京密引水与南水北调工程沟通。

在海河流域水资源严重缺乏的情况下,根据流域地形特点,通过河渠湖库连通工程,在河系间洪水不遭遇的情况下,可利用河系沟通河道,分泄洪水,合理调配,使洪水资源得到更多利用。

海河水系河渠湖库连通工程包括南水北调中、东线与海河各河系、沿线大型水库的沟通,大型水库与平原各河系沟通,以及海河平原各河系之间和河系内部的沟通工程。从流域历史的降水分布特点来看,各河系发生洪水的同次性并不突出,这为利用河渠沟通拦蓄洪水资源提供了有利条件。

3.1 中线总干渠与各河系连通工程

在南水北调中线总干渠与主河道交叉位置兴建退水闸工程,实现南水北调中线与卫河支流沧河、淇河、安阳河,漳河,滏阳河及其支流洺河、沙河、七里河、牛尾河、白马河、小马河、泜河、槐河、洨河,滹沱河,大清河支流磁河、沙河、唐河、界河、漕河、拒马河,以及永定河等多条河流的连接。在汉江丰水年时利用南水北调中线总干渠相机向海河水系河流实施补水。

3.2 大型水库与河系连通工程

进一步完善引岳(岳城水库)济淀(白洋淀)、引岳济衡(衡水湖)、引黄(黄壁庄水库)济衡(衡水湖)、王(王快)大(大浪淀)引水等大型水库与平原河系的连通工程,建设太行山沿线大型水库与南水北调中线总干渠的连接工程,实现南水北调中线与当地地表水的联合调度。

3.3 河系之间连通工程

3.3.1 南运河与捷地减河沟通体系

南运河自四女寺枢纽至西河闸,沟通了漳卫河系、子牙河系、大清河系及海河干流。南运河承担宣泄漳卫河部分洪水的任务,规划泄量150 m3/s,通过捷地减河分泄洪水。当南运河来水在150 m3/s以下时,通过安陵、代庄、北陈庄、穿运枢纽进行调控,利用第6、第4、葛家坟、肖圈等闸调水入运东地区的沙河、龙王河、宣惠河等。捷地减河来水在100 m3/s以下时,用辛立庄闸引入南大港。

3.3.2 滏阳新河与滏东排河、老盐河和南排河沟通体系

在滏阳新河右堤艾辛庄以下,新建北陈海涵洞、开挖连接滏阳新河深槽与滏东排河的连接渠,输水规模为200 m3/s。在南排河水系遭遇5年一遇以下涝水时,可通过北陈海涵洞排泄滏阳河部分洪水入滏东排河,利用黑龙港流域的滏东排河、老盐河和南排河等排涝河道分担排泄中小洪水任务,既可以保证中小洪水顺利下泄,又可为严重缺水的黑龙港流域补充水源,增加可供水量。还可以通过冀码渠将部分洪涝水引入滏东排河东侧的千顷洼水库存蓄。

3.3.3 子牙河与滹沱河、滏阳新河与大清河沟通体系

老子牙河使子牙河支流滹沱河、滏阳新河与大清河连通,扩建献县枢纽处滏阳新河右堤杨庄涵洞,加强滏阳新河与黑龙港运东地区的沟通,可改善黑龙港运东地区水资源条件和水环境,减少北排河淤积。当献县枢纽以上发生中小洪水时,利用子牙新河主槽和老子牙河下泄洪水,并利用杨庄涵洞向北排河分水;当遇50年一遇设计洪水时,子牙新河承泄5 500 m3/s,此时视老子牙河下游情况和大清河水情,相机分泄子牙新河洪水。利用杨庄涵洞引入的水量除利用沿河蓄水闸存蓄外,还可通过新建连通工程将北排河的部分洪涝水引入南大港水库存蓄。

3.3.4 海河干流与永定新河沟通体系

通过新开河和金钟河联通海河干流与永定新河。新开河、金钟河可承泄200 m3/s相机入永定新河。

3.3.5 北运河与永定河水系沟通

利用筐儿港以下北运河,可沟通北运河与永定河,调配天津市的南北水源。

3.3.6 潮白新河与蓟运河沟通体系

西关引河和卫星引河渠道首尾均连接潮白新河和蓟运河,是两条东西向平行布置的灌溉渠道。“96·8”洪水期间,曾利用西关引河和卫星引河将蓟运河部分洪水引往潮白新河下泄,收到较好效果。拟利用这两条河道沟通潮白新河和蓟运河,促进水系循环。

3.3.7 永定新河与潮白河、蓟运河沟通体系

利用津唐运河、曾口河河道,以七里海作为湿地净化系统,将永定新河河水经津唐运河输送到七里海湿地,净化后沿津唐运河、曾口河入蓟运河,用于改善蓟运河水域环境。

3.3.8 永定河与大清河水系沟通

对于中下游平原地区,当永定河来水量在500 m3/s以下时,视情况可利用北村、北马庄、杨官村等闸向清北地区引蓄。

3.3.9 漳卫河系与黑龙港流域沟通体系

20世纪60年代,卫河利用共产主义渠引黄河水时,曾利用东风渠穿漳河输水到黑龙港流域,随着共产主义渠不再引黄,东风渠也逐步退化。对原东风渠进行恢复整治,使卫河与黑龙港流域连通。卫河利用北善村闸通过东风渠向黑龙港引水;卫运河可利用幸福闸,通过卫西干渠引入清凉江;也可利用汪江、和平闸引入清凉江、老盐河、南排河、江江河等。漳卫新河可利用王信、范堂、永丰闸引入运东地区宣惠河等河渠。

3.3.10 漳卫河系与马颊河的渠系沟通

拟对跃进、跃丰河进行恢复治理,在沟通河道两端新建节制闸。宁津新河为连接漳卫新河与马颊河的渠系河道,可通过漳卫新河右岸道口闸分泄部分洪水入马颊河。

3.3.11 卫运河与徒骇马颊河沟通体系

拟利用小运河沟通卫运河与徒骇马颊河,进行洪水资源调配。

4结语

河流水系是水资源的载体,水系连通是提高水资源配置能力的重要途径,是生态环境的重要组成部分。由于大规模人类活动的影响,现状海河水系不少地区萎缩严重,水系循环性差,枯水期水位降低,水资源和水环境承载能力下降。因此,加强区域间水资源的相互调配,必须做好水系连通。一要加快南水北调工程建设,构建“二横五纵、南北调配、东西互济”的水资源战略配置格局,缓解海河流域地区严重缺水的状况,有效解决地区经济社会可持续发展和生态安全保障的水资源需求。二是综合采取水利调度、清淤疏浚、生态治理等措施,实现水系连通、加速水体置换,提高自净能力,恢复河流生态系统及其功能,使之更好地服务于经济社会发展。三是从河库连通看,根据当地水资源条件、河流水系分布和工程布局特点,因地制宜,统筹规划,河库联动,以水库为调蓄中枢,以河道、渠系为主要输水载体,连通河流水系与沿途水库,构建引得进、蓄得住、排得出、可调控的河库水网体系,增强防洪保安能力,改善生态环境。

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