山西、河北两省向官厅水库集中输水情况分析

陈利者

（海河水利委员会水文局，天津 300170）

1 引言

永定河是海河流域的重要水系，是京津冀区域重要的水源涵养区和生态廊道，流经内蒙古、山西、河北、北京和天津5 个省（自治区、直辖市），全长759 km，流域面积4.70 万km2。历史上，永定河上游地区山谷幽邃，林木茂密，河水清澈见底，被称为“清泉河”。20世纪60年代以后，由于上游来水减少，永定河下游河段出现不同程度的干涸断流。特别是1980 年以后，随着工农业生产和城市用水的增加，流域下游生态环境逐渐恶化，平原地区河道出现连续断流，卢沟桥以下河道断流天数从20世纪60年代的 197 d 增加到 20 世纪 80 年代的 361 d，20 世纪 90年代出现全年断流，河道完全干涸，河床裸露，周边地区地下水水位持续下降。

2000 年以来，国务院先后批准实施了《21 世纪初期首都水资源可持续利用规划》（以下简称《首水规划》）和《永定河干流水量分配方案》（以下简称《分配方案》），开展了官厅水库上游工农业节水、水土保持和水污染治理等重点建设项目，在实施工程措施的基础上，通过强化跨地区水量调度，实施山西、河北两省向官厅水库集中输水，显著增加了官厅水库入库水量，实现了《首水规划》中山西、河北两省出境水量目标。

2 集中输水工程

为了完成《首水规划》确定的山西、河北两省年度出境水量目标，每年汛后或年初采取调度手段将官厅水库上游山西、河北两省大型和相关重点中型水库存蓄水量，在一段时间内集中下泄，然后通过水库下游河道输水至官厅水库，这种通过统一调度永定河官厅水库上游当地径流的水量调度输水方式称为永定河上游山西、河北两省向官厅水库集中输水。集中输水涉及的工程包括参与集中输水调度的水库和输水线路途经的河道。

2.1 水库工程

参与集中输水的水库工程包括册田和友谊2 座大型水库，以及东榆林、壶流河、洋河3座中型水库。5 座水库控制流域面积32 589 km2，占官厅水库以上流域面积的75%，总库容9.06 亿m3，其中兴利库容3.21 亿m3。 5 座水库均以灌溉供水为主，册田水库还兼顾向城市供水任务。水库相关技术指标，详见表1。

表1 向官厅水库集中输水的水库工程指标

2.2 输水线路

输水线路分为桑干河输水线路和洋河输水线路。

桑干河输水线路主要输送桑干河上的东榆林水库和册田水库放水，以及桑干河支流壶流河上的壶流河水库放水。东榆林水库至册田水库段线路，利用桑干河主河槽输水，线路长140 km。册田水库至官厅水库段线路，册田水库至洋河汇合口段利用桑干河主河槽输水，汇合口以下段利用永定河干流主槽输水至官厅水库，该段线路总长185 km，其中永定河干流段长10 km。壶流河水库放水先利用壶流河河槽输水至桑干河，然后通过桑干河和永定河输水至官厅水库，壶流河段输水线路长80 km，壶流河入桑干河口至洋河与桑干河汇合口段线路长91 km。

洋河输水线路主要输送洋河支流西洋河上友谊水库放水和洋河干流上的洋河水库放水。友谊水库放水先从西洋河输送到洋河，进入洋河水库后继续利用水库以下段洋河干流至洋河与桑干河汇流口入永定河干流，此后通过永定河干流入官厅水库。友谊水库至洋河水库输水线路长160 km，洋河水库至官厅水库输水线路长40 km。

3 水量监测

为及时准确掌握山西省、河北省集中输水过程中的水库放水量、官厅水库收水量以及输水沿线主要控制站点的输水数据，需要在集中输水期间开展专项水文监测，并在输水结束后根据监测资料开展收水量和输水损失量评估。

3.1 监测站布设

主要利用现有的常设水文站开展水量监测，包括参与放水的水库站和输水河道上的主要控制水文站，放水水库站涉及友谊、册田、东榆林、壶流河、洋河（响水堡）5 个水文站（出库），河道控制站包括固定桥、石匣里、响水堡、八号桥等水文站。每次集中输水时的水量监测站布设根据当次放水情况和输水线路进行安排。监测项目包括水位、流量、累计过水量等。

3.2 监测组织形式

水量监测工作的组织、协调、监督等由海委总负责，山西省、河北省具体负责其境内测站的监测工作，作为北京市的收水断面八号桥水文站由北京市负责监测。册田水库的出库水量由河北省和北京市协测，友谊、洋河、壶流河3 座水库的出库水量由北京市协测，八号桥水文站（官厅水库入库）的水量由河北省协测。各项水文要素的测验技术标准和质量，由海委和各省、直辖市水文水资源勘测局（总站）负责，监测记录由主测、协测单位代表现场签字并存档，并实时将监测结果报送海委。海委根据水情对全程进行不定点、不定时的水量巡测或校测。

4 历年集中输水情况

2003 年开启了册田水库向官厅水库首次集中输水工作，2003—2018 年的16 a 间山西、河北两省向官厅水库集中输水14 次，其中2009、2011 和2012年山西、河北两省因干旱缺水均未实施集中输水。2003—2017 年，每年秋季实施集中输水；2018 年，首次实施春、秋两季集中输水。

4.1 输水时间

根据实际集中输水数据统计，14 次集中输水累计输水时间共490 d，年平均输水时间为37.7 d。输水时间最长的为2018 年的120 d，其中春季48 d、秋季72 d；输水时间最短的为2008 年的19 d。历年输水起止时间及输水时长，如图1所示。

图1 山西省、河北省向官厅水库集中输水时间统计

4.2 输水量及收水量

4.2.1 总体情况

2003—2018 年，永定河上游山西、河北两省累计向官厅水库输水69 934 万m3，官厅水库实收水42 478 万m3，总体收水率为61.4%，多年平均输水量为 5 380 万 m3，多年平均收水量为 3 268 万 m3；输水量最多的为2018 年的12 609 万m3，官厅水库收水7 457 万 m3；输水量最少的为 2008 年的 2 009 万 m3，官厅水库收水1 118万m3。

4.2.2 山西省历年输水情况

2003—2018 年，山西省通过东榆林水库和册田水库联合调度，向官厅水库实施集中输水14 次，累计向官厅水库输水52 175 万m3，多年平均输水量为4 013万m3，占山西河北两省总输水量的75%。2018年输水量最多，为11 794 万m3；2008 年输水量最少，为1 508万m3。

4.2.3 河北省历年输水情况

2003—2018 年，河北省通过壶流河水库、友谊水库和洋河水库联合调度，向官厅水库实施集中输水11 次，累计向官厅水库输水17 759 万m3，多年平均输水量为1 614 万m3，占山西河北两省总输水量的25%。2016年输水量最多，为3 298万m3；2007年输水量最少，为2008年的501万m3。

山西省、河北省历年输水量及官厅水库实收水量，如图2所示。

图2 山西省、河北省向官厅水库集中输水输水量与收水量统计

4.2.4 官厅水库历年收水情况

永定河上游山西省、河北省向官厅水库集中输水是利用天然河道进行的，官厅水库入库站八号桥水文站监测水量既包括集中输水水量又包括河道内基流量，如在输水期间有较大的集中降雨，还包括降水产生的地表径流量。因此，在收水量计算时需要在八号桥站实测流量过程中对河道基流量进行分割和扣除。根据历次集中输水前后一段时期的实测径流资料分析，集中输水期永定河八号桥断面的河道基流量为1.81～9.27 m3/s，扣除基流后估算山西河北两省向官厅水库集中输水的多年平均收水率为60.7%，收水率最大为2003 年的66.4%，收水率最小为2018 年春季的43.4%。山西省、河北省历年向官厅水库集中输水统计，详见表2。

表2 山西省、河北省历年向官厅水库集中输水统计

5 有关建议

5.1 完善监测站布置并加强巡测工作

（1）建议在桑干河河口或洋河河口增设1～2 处常设监测站。桑干河、洋河在八号桥测站上游的朱官屯村汇合，当桑干河和洋河2 条输水线路同时向官厅水库输水时，仅依靠永定河干流上的八号桥站实测数据不能准确区分两河来水量，特别是目前山西万家寨引黄工程向永定河生态补水常态化后，由于黄河调水量成本远高于当地径流，从水量计量和水费结算等方面看，对桑干河和洋河来水的准确区分非常必要。

（2）加强巡测。如在输水期间发生集中降雨产生较大径流过程，仅靠八号桥站实测流量过程进行基流分割尚不能全面反映当地径流入河水量，要及时开展巡测工作，对来水量较大的支流河道开展临时观测，以增加收水量计量数据的合理性。

5.2 加强灌区引水监管和引水数据的统计上报

官厅水库上游桑干河和洋河两岸地表水引水灌溉较为发达，分布着多个引水灌区。在集中输水期间做好灌区引水口管理是保障正常输水的重要条件。通过集中输水实践，总结出了“输水尽量安排在非灌溉季节，同时对灌区引水口采取闭口管理”的经验，在遇干旱年份或在集中输水期与灌溉季节重叠时，集中输水和当地农业灌溉引水矛盾就比较大。在输水期间要加强灌区引水口门的监管，关闭所有非计划引水口，同时灌区管理部门要做好计划内灌溉引水口的引水量计量工作，并按要求及时上报有关部门。