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潮白河綜合治理與生態修復的思考和建議

2024-04-11 14:52張懷斌
海河水利 2024年1期
關鍵詞:潮白河橡膠壩防洪

張懷斌

(北京市潮白河管理處,北京 101300)

1991 年,潮白河開展過一次大規模治理,距今已經超過30 a,河道自身發生了很大變化。隨著經濟社會發展對河道功能提出了新的要求,在北京市實施永定河、北運河治理后,實施潮白河綜合治理與生態修復也被提上日程。

1 河道概況

潮河和白河在北京市密云區城南河槽村匯合后稱潮白河,潮白河是北京市第二大河,從匯合口—京冀界(牛牧屯引河)流經密云、懷柔、順義、通州四區,總長83.5 km。其中,箭桿河口以下有38.3 km長河段為北京市和河北省的界河,兩省市以河道主槽中心線為界,右岸為北京順義區、通州區(北京城市副中心),左岸為河北省三河市、大廠回族自治縣、香河縣。

歷史上,潮白河經常擺動于北運河和薊運河之間,常常泛濫成災,決口改道。據史料記載,1368—1960 年,潮白河共發生過55 次較大洪水災害,其中1939 年潮白河蘇莊水文站發生11 235 m3/s 特大洪水,造成閘壩沖毀、鐵路沖斷,災民逾百萬,淹沒土地43.3 萬hm2。為根治水患,在河道上游修建密云水庫,自1960 年水庫建成攔洪以后,潮白河洪水基本得到控制,至今超過60 a,蘇莊水文站僅發生過2 次接近1 000 m3/s洪水[1]。

密云水庫建庫之前潮白河水量充沛,水質良好,年均徑流17.98 億m3(1918—1959 年)。建庫之后,自20 世紀80 年代以來,由于降雨量偏少,城市用水量劇增,潮白河流域每年向首都城區和其他流域提供地表水、地下水約7 億~9 億m3,造成潮白河干流常年斷流,20世紀80年代年均斷流247 d,20世紀90年代年均斷流179 d,1999 年以來基本全年斷流[2]。2021年,潮白河生態補水使潮白河干流自1999年以來首次實現京津冀全線水流貫通。

2 歷次治理情況

20 世紀70—80 年代,潮白河河道寬淺,無堤無路,中泓游蕩。1978—1980年,完成順義河南村—通州沙務村長48 km 的右堤加高培厚;1984年,建成向陽閘,整條河道基本處于原始狀態。

20 世紀90 年代,潮白河進入大規模整治階段,完成匯合口—運潮減河口右堤加高加固、匯合口—市界左堤加高加固、匯合口—順義牛欄山橡膠壩范圍主槽疏挖,并建成匯合口、牛欄山、河南村、柳各莊、蘇莊、沮溝、白廟、興各莊和于辛莊9座橡膠壩。

進入21世紀,隨著北京申奧成功,潮白河的治理內容也從防洪灌溉逐步拓展到改善環境營造景觀等。2003—2006年,實施了潮白河牛欄山橋—河南村段整治工程,包括挖河、筑堤、新筑微地形堤、生態護砌以及濱河路生態環境和景觀建設等工程;2006—2008年,又實施了向陽閘庫區環境整治工程,治理后該段河道兩岸形成了長約12 km的生態堤防,使河道及周邊地區面貌煥然一新,為順義新城及2008 年北京奧運水上運動比賽創造了良好環境;2009—2012年,實施了密云和順義潮白河濱河森林公園工程。

截至目前,潮白河干流上已建1 座攔河閘和10座橡膠壩,建成了潮白河應急、潮白河綠化、自來水八廠、燕京啤酒廠、引潮入城、順義水廠等多個水源地,河道防洪排澇功能、沿河環境和交通功能得到有效改善。但歷次河道治理均側重于局部河段整治,缺乏對全河道進行整體梳理和綜合系統提升。

3 河道存在的主要問題

3.1 防洪安全存在隱患

3.1.1 局部堤防不達標

在《潮白河(北京段)綜合治理與生態修復規劃》中,潮白河部分堤段防洪標準由20 a一遇提高到50 a一遇,城市副中心段右堤防洪標準提高到100 a 一遇,致使向陽閘以下約40 km 河段堤防超高不足,存在防洪安全隱患。

3.1.2 橡膠壩調度不靈活

目前河道上有10 座橡膠壩,其主要功能是攔蓄基流、營造水面。10 座橡膠壩控制運行靈活性差,明顯不能滿足潮白河的水資源調度需要,主要表現為:落壩慢,一般需要半天時間;升壩更慢,一般需要3~4 d時間。

10 座橡膠壩中,除牛欄山橡膠壩建于2003 年,河槽橡膠壩建于2009年,其余8座均建于20世紀90年代,經安全評價,均為三、四類壩,所以存在不同程度的安全隱患[3]。

3.1.3 砂石坑造成安全隱患

河底砂石超采對河道及穿河建筑物產生巨大安全隱患。無序的砂石開采造成部分建筑物上下游河底高程遠低于建筑物基礎高程,使建筑物基礎類似“土壩”狀存在河床上。河道行洪過程中,在溯源沖刷作用下可能導致建筑物基礎發生沖刷破壞。2021年春季潮白河生態試驗補水期間,河槽橡膠壩跌水、河槽漫水橋、京承高速橋、大秦鐵路橋、牛欄山引水橋等跨河建筑物處河底高程由于遠高于上下游河底,在溯源沖刷作用下導致河床下切造成建筑物護砌工程沖毀破壞[4]。

牛欄山以上河道外側分布多處砂石坑,部分砂坑直逼巡河路坡腳,河道行洪過程中,在內外水頭差滲透作用下,道路邊坡存在失穩的風險。2021 年春季潮白河生態試驗補水期間,懷柔梭草村砂坑處道路邊坡出現滑坡和路面出現滑移裂縫等問題。

3.1.4 險村險戶存在安全隱患

北京市境內潮白河河道內有13 個村莊,分別是順義的史家口和沮溝,通州的白廟、沙窩(師姑莊)、東堡和“河八村”(即前東儀、史東儀、侯東儀、黃東儀、尹家河、侯各莊、趙莊、于辛莊)。13 個村莊農村宅基地占地148.9 hm2,常住人口約7 574 人。白廟村建有10 a一遇的擋墻,其他村莊基本無防護措施,10 a一遇洪水將溢出主槽威脅灘地村莊[5]。目前,主要通過防洪預警、緊急轉移等方式解決河道內居民防洪避險。

3.2 水生態脆弱

在2021 年潮白河生態補水前,潮白河生態水源主要為再生水,生態水量得不到滿足。匯合口—向陽閘、沮溝—白廟2 個河段常年斷流,河床裸露,其余河段景觀水面均由閘壩攔蓄,水體流動性和水質較差,其中順義段潮白河多次發生水華現象;現狀河道主槽中設立1閘10壩,將河道隔離成獨立河段,連通性差;河道主槽邊坡較陡,河內生境單一,未注重生態邊坡和生物棲息地的營造,不利于魚類和涉禽等動物的覓食繁殖,野生動植物的數量和種類較少,生物多樣性較差;河道灘地雖然綠化程度較高,但是以楊樹柳樹等速生樹種為主,植物品種單一,未形成有層次的生態群落,生態系統較簡單脆弱。

沿河林帶多以速生樹種為主,植物品種單一且存在林相老化、林分稠密等問題,行政區之間、城鄉之間存在綠色缺口;現狀河道水位與岸頂高差大,濱水綠帶實現率低,水岸空間融合不足;河道生態景觀風貌品質低,無法滿足人民群眾對高質量生態環境需求。

3.3 水環境有待提升

近些年潮白河水質明顯好轉,目前北京境內所有排污口已經全部實施封堵治理,且左岸河北省尚有8 個入河排污口還未進行治理,仍有污水直排入河[6];密云匯合口處河段生態用水主要以再生水為主,匯合口下斷面與功能區要求水質目標差距較大;蘇莊及吳村斷面雖達標但水質狀況還不是很穩定,水環境問題仍未徹底解決。

3.4 水務信息化存在短板

潮白河水務信息化建設存在明顯短板,2021 年以前沒有成形的信息化系統。2021 年,密云水庫向潮白河生態補水,實現了水流全線貫通,為了確保安全,建設了覆蓋重點河段的視頻監控系統和14套水文觀測設施。2022 年,建設了向陽閘自動化監控系統和潮白河水源地智慧化運行系統,實現了對重要水利工程設施的遠程監控,但距離“流域數字孿生”和“智慧潮白河”還存在較大的差距,主要表現在數據采集種類不全、密度不夠;沒有高效穩定的數據傳輸系統;沒有預警、預報、推演的計算模型等方面。

3.5 管理機制問題

潮白河干流河道以往管理界限不清,灘地上無序建有多處非水利工程設施,影響了河道的行洪,水域空間受到擠占,管控保護力度不夠。潮白河界河段以行政區域為主,但存在標準不統一、發展不協調問題?,F有水資源利用、保護等方面的合作多以一事一議為主,尚未建立跨區域跨行業的議事協調機構,缺乏健全的流域生態環境保護協作機制、涉水聯合執法機制。水文、水質、水生態等監測站網不完備且智慧水平不高,各部門、地區之間信息溝通不暢,智慧水利有待提升。

4 綜合治理主要思路和建議

將潮白河建設成水源安全、防洪達標、生態健康、藍綠交織的近自然河流的生態廊道,實現水清岸綠的生態愿景,打造人與自然和諧共生的潮白生態畫卷和京津冀交界地區生態協同示范區。此次綜合治理需實現以下5個目標:①防洪體系進一步完善;②河道生態功能得到有效提升;③河道水環境狀況明顯好轉;④河道景觀風貌明顯改善;⑤綜合管理能力顯著提高。

4.1 河道功能定位

潮白河是北京市東部地區重要的防洪河道,承擔著密云水庫、懷柔水庫等多座大中型水庫下泄洪水和蘇密懷區間匯水的行洪任務。河道周邊分布著水源八廠、懷柔應急水源、順義水廠、通州水廠等多座水源地。潮白河從順義城區穿城而過,河道下游是京冀界河,且緊鄰城市副中心。潮白河的功能定位應體現出河道特點,可提煉為5個方面:①北京東部地區重要的防洪保安屏障;②首都重要的水源地,重要的地下水回補區;③貫穿首都東部發展帶的生態綠廊;④人與自然和諧共生的生態休閑帶;⑤連接京津冀區域經濟社會發展的重要紐帶。

4.2 河勢優化

順平河底,穩定水流流勢和流態。由于歷史上砂石盜采造成的河道內局部高包,可將土方平衡至堤防內坡腳臨近砂石坑段進行坡腳局部防護。在河道落差較大的河段,建設跌水消除落差處水流勢能,保證河道的水流平順可控流動,防止溯源沖刷。

在“河八村”、小楊各莊等河道轉彎易沖刷段,實施岸坡保護工程。對通州趙莊、尹家河等河道束窄河段,實施拓寬順平措施。

4.3 水工建筑物布置

拆除現有橡膠壩,修建水閘。水閘位置布置應重點考慮以下4個因素:①位于河道順直處,減少對水流的影響;②在滿足梯級蓄水的情況下,盡量減少水閘數量;③在京冀界河段,考慮工程投資和施工因素,充分利用北京在河北一側的飛地,保障建筑物全部位于北京區域內;④要考慮河北省大廠回族自治縣的引水需求,該段水位高程需滿足引水條件。

對順義、通州局部堤防進行加高培厚,滿足防洪要求。對河道左岸趙莊附近約1.5 km 無堤段進行筑堤,并與箭桿河堤防順接,補全堤防體系最后一處短板。

對于堤頂路交通管理,應納入路網規劃,滿足社會交通需求,促進京冀協同發展。

4.4 水生態提升

河道徑流主要受上游水庫泄水和南水北調補水影響,水庫以下流域區間產流較少。因此,應通過多水源聯合調度,合理配置水源,保障最基本的生態基流,逐步恢復潮白河生態系統。同時,適當營造適合鳥類等野生動物棲息的濕地景觀,減少人類活動干擾。

改善河道水質,協同河北“北三縣”,實施入河排水口的全部在線監測。實施入河雨水初期治理,使主要入河污染物得到有效控制,河流水質進一步改善,國控斷面水質全部穩定達標。充分利用牛欄山以上地下水回補能力,建成“地下水庫”,實現藏水于地。

4.5 為民服務設施興建

潮白河向陽閘以上水功能區劃為地表Ⅲ類水體,滿足人體直接接觸的要求,可利用向陽閘庫區等區域開展天然河道游泳場等項目。

向陽閘以下河道,選取河道順直段,如城北減河口—柳各莊閘段,開展賽艇、皮劃艇、游船等項目。充分利用向陽閘以下段河道灘地寬闊的特點以及現有林木的優勢,開展帳篷露營、沙灘排球、定向越野、騎行、慢跑等休閑項目。還可以利用向陽閘庫區建設水生態科普教育基地,開展觀鳥、動植物識別、科普長廊等教育項目。

4.6 涉河工程保護

目前,穿越潮白河的管線有燃氣、供水、電力、國防電纜、通信電纜等各類管線,建議管線產權單位根據下游河道砂坑分布及超挖情況,開展洪水影響風險評估,并進行加固改造。

受潮白河無序開采砂石影響,現狀耿辛莊橋、京承高速橋、大秦鐵路橋、牛欄山引水橋南橋、白馬路橋、京平高速橋、京榆舊線橋、通燕高速橋、京秦鐵路橋、京唐城際橋、友誼大橋11 座跨河橋梁處河底高程遠高于上下游河底成為擋水壩。為防止落差形成的高速水流造成溯源沖刷,危及橋梁安全,建議橋梁權屬單位根據橋梁下游砂坑分布及超挖情況,開展洪水影響風險評估,并進行除險加固。

4.7 挖掘水文化

充分挖掘潮白河的水文化,并在此次綜合治理中通過不同的形式展示出來。水文化挖掘點主要包括:漁陽太守張堪引潮白河水種植水稻,牛欄山漕運,潮白河渡口、糧墩遠眺,狐奴山、蘇莊老閘,珠寶屯藏寶,西集擺渡,元圣宮,開元寺,順義古縣城水關遺址等。

4.8 智慧潮白河建設

智慧潮白河建議采取由“點”到“線”再到“面”,分階段建設的模式。首先,實現重點水利工程如水閘的智慧化建設,在設計階段應同步考慮信息化智慧化的管理手段,在建設的同時開展數字孿生工程的建設。其次,將各重點水利工程的信息資源接入潮白河統一平臺,同時在沿河布設水文、水質、音視頻等各類采集設施,向統一平臺匯聚,實現水資源和防洪的遠程指揮調度。最后,接入密云水庫及以上流域的相關數據,實現潮白河流域的智慧化運行管理。

4.9 管理機制完善

按照市、區各自職責和特點,潮白河管理處主要負責水資源和防洪調度,因此建議控制性工程、重點河段應由市水務部門立項、建設、運行。河道治理工程由沿河各區分別立項,市發改投資。建設形成資產直接由市、區相應管理機構入賬管理,避免重復投資立項、資產移交存在障礙等問題。

潮白河管理處作為流域管理機構,為便于對全河道進行水資源調度和洪水調度,應對潮白河上重要的控制性工程進行直接管理。因此,可在相應的閘站成立管理所,作為潮白河管理處的直屬部門。

5 結語

潮白河的功能定位要求它在防洪安全、生態環境、親水休閑、服務區域發展等方面有更高的標準,此次綜合治理與生態修復要體現系統性、前瞻性,為將來河道的運行打好基礎,實現在水生態、水環境方面經得住野生動植物的檢驗,在為民設施方面經得住群眾的檢驗,在水安全方面經得住洪水的檢驗,在智慧河道方面經得住數據價值挖掘的檢驗。

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