海河流域洪水资源利用的探讨（韩瑞光）

时间：2022-02-25 15:09:21 浏览量：次

摘要海河流域是我国水资源严重短缺的地区，供水需求远远超过了流域水资源承载能力，并引发了一系列的生态环境问题。海河流域具有河系分散、降水区域分布不均匀、洪水相对集中等特点。从洪水资源量、工程措施、洪水调度等方面综合分析，得出了海河流域洪水资源利用潜力，提出了洪水资源利用的保障措施。进一步开发利用洪水资源对于缓解海河流域水资源短缺,保障用水安全具有重要意义。

关键词：洪水资源利用洪水调度海河流域

引言

洪水给人类带来过巨大灾难，但其本身并不单具有灾害属性，还具有资源属性，即具有水害和水利双重特性。如何避害趋利有效利用好洪水资源一直是人类探索的课题。

海河流域是我国政治文化中心和经济发达地区，具有洪涝与缺水干旱并存的特点，旱灾十分突出，素有“十年九旱”之说。多年平均水资源总量370亿m3，仅占全国的1.3%；人均水资源占有量约290m3，不足全国的1／7。总体来说，海河流域属于资源性严重缺水地区，却承担着占全国11%的耕地面积、10%的人口和12%的GDP。不断扩大的供水范围和供水需求，远远超过了海河流域的水资源承载能力。目前，流域总用水量已达400亿m3，除了每年引用黄河水50亿m3左右外，还超采地下水约80亿m3。即便如此，遇枯水年份，用水仍出现紧张局面，部分城市和地区出现水荒，并由此引发一系列严重的生态环境问题，如河道干涸、湖泊萎缩、水质恶化、地面沉降、土壤沙化等等。

流域内紧迫的水资源形势要求我们必须多视角、全方位寻求开源、节流措施。50-70年代，海河流域水资源短缺和生态环境问题尚不突出，当时由于防洪能力低下，洪水对流域发展和生命财产的危害最大，为流域治理的主要目标，特别是中下游先后疏浚、新辟入海行洪河道50余条，以图将洪水尽数排泄入海，免除洪水灾害。这种防洪思路是把洪水作为一种自然灾害来对待，是以把洪水灾害减至最小为目标而制定的，没有考虑到洪水的资源特性。时隔不足20年，流域情况发生巨变，防洪能力已大幅度提高，水资源短缺和生态环境恶化已严重威胁到流域的可持续发展，洪水问题纵使不可忽视，但已不是唯一的流域性问题，对干旱缺水的地区，洪水的发生还有改善生态环境、缓解水资源短缺的功效。

海河流域河系众多且呈扇形分布并单入海，降水区域分布不均匀，河川径流主要集中在汛期，干流及主要支流7月至10月径流量一般占年径流量的60%以上，这为洪水资源利用提供了物质基础。目前海河流域基本建成了由水库、河道、蓄滞洪区组成的防洪工程体系，特别是流域内河系间连通，河系内河渠湖库连通，为洪水资源利用提供了必要的调控手段。从洪水的水害和水利的双重属性来看，海河流域洪水资源具有进一步深化利用的潜力。如何抓住机遇，在防洪的同时，采取工程和非工程措施，充分利用洪水的资源特性，缓解流域水资源短缺和生态环境恶化等问题，对支撑流域经济社会可持续发展具有重要意义。

1、洪水资源利用的含义

人类对洪水资源的利用是有其历史过程的。洪水资源利用自人类对水资源有规模地开发利用以来就存在，只是洪水资源利用一词的明确提出，是随着近十余年来水资源供需矛盾的日益突出、生态环境问题倍受关注，以及防御洪水由控制洪水向洪水管理转变的新要求而产生的。当然，在不同的历史阶段洪水资源利用的表现形式是不完全相同的。在没有防洪工程或防洪标准低下的地区，通常，洪水给人类造成的灾害远大于洪水所提供的资源利益。高标准的防洪工程则为洪水的安全利用提供了条件，但有时也会减少洪水资源利用程度。

从广义上讲，洪水资源利用就是人类通过各种措施让洪水发挥有益效果的功能。如发挥冲泻功能：改善水环境恶化河道的水质；引洪淤灌；减少河口淤积等。再如通过拦蓄，增加水资源可利用量和河道内生态用水功能：一是利用水库调蓄洪水，将汛期洪水转化为非汛期供水，适当抬高水库的汛限水位，多蓄汛期洪水；二是利用河道引蓄洪水，主要为河系沟通，以丰补歉；三是利用蓄滞洪区或地下水超采区滞蓄洪水；四是城市雨洪资源利用，通过积蓄措施改善城市生态环境用水。

从狭义上讲，针对水资源短缺，洪水资源利用就是通过各种措施利用洪水资源，以提高河道内外水资源的可利用量（或可供水量），进一步满足生态、生产和生活的需要。简单地讲就是利用洪水资源提高陆域内的用水保证率。在全国流域水资源综合规划中，水资源可利用量是指“在可预见期内，以流域水系为单元，在维持特定的生态与环境目标和保障水资源可持续利用的前期下，通过经济合理、技术可行的措施，在水资源量中可供河道外一次性利用的最大水量”[2]。从水资源配置的角度来看，是先确定河道内生态环境用水量，然后是河道外用水量，但是并没有保障河道内生态用水的措施。本文就是进一步研究，通过工程和管理措施，提高河道内生态环境用水量的保障率，并将部分入海的洪水资源量转化成河道内生态环境用水量或河道外可利用的水资源量。

2、海河流域洪水资源利用潜力分析

决定洪水资源利用潜力的因素主要有尚待利用的洪水资源量、支撑洪水资源利用可能采用的工程措施以及非工程措施等方面。为此从以下几方面进行分析。

2.1从洪水资源量上分析

根据流域水资源综合评价成果，流域1956～2000年多年平均年降水量为535mm，且降雨量年内分配非常集中, 汛期(6～9月)雨量占全年降雨量75%－85%，往往集中在一两次暴雨。流域多年平均地表水资源量为216亿m3，多年平均地表水资源可利用量为110亿m3，可利用率为51％[2]。流域多年平均年入海水量为101亿m3，占同期平均水资源量的46.9％，（详见表1），约有80％的入海水量集中在汛期（详见表2）。

本次以洪水期的入海水量作为最大洪水资源可利用量的阈值，因为非洪水期的入海水量仅占全年入海水量的20%，并且这一时期往往是污水下泄，其中的洪水资源量也很小，故选取汛期洪水入海量作为潜力分析对象。又因较大洪水难以控制，故选取的洪水量级为中小洪水（3-20年一遇）。自1985年以来，海河流域发生的洪水全部为中小洪水，其洪水资源可利用的潜力分析具有一定的代表性（详见表2）。

从表2可知，海河流域中小洪水多年平均入海水量徘徊在40亿m3左右，约占地表水资源总量的20%，即流域总体可能利用的洪水资源量阈值为40亿m3。其中，滦河及冀东沿海和徒骇马颊河入海水量偏大，而海河水系的洪水资源可利用潜力较小。但海河水系具有较大的场次洪水还是有利用潜力的，如在1994～1996年，海河南系出现连续丰水年，使得这几年入海水量显著增加，具有挖掘洪水资源的潜力。

2.2、从洪水资源利用工程措施上分析

海河流域洪水资源利用的主要工程措施为通过水库蓄水，将汛期洪水转化为非汛期供水；蓄滞洪区分蓄部分洪水；利用河网将汛期洪水用于补源和灌溉用水等。为此，从以下几方面分析。

（1）挖掘水库的兴利潜力。水库是调节水资源分配的重要工程措施，适当抬高水库的汛限水位，多蓄汛期洪水，是确保各河系不断流的一个有力途径。经过50多年的防洪工程建设，海河流域已修建山区大型水库31座，控制山区面积85%。在已有的水库设计洪水、预报预泄、洪水预报调度方式、上下游防洪设计标准、上游移民淹没及土地退赔线、水库长期运行的效益和风险分析等方面的分析论证成果基础上，在保证水库及下游防洪风险不显著增加的前提下，确定水库汛限水位调整运用方案。经分析，岳城水库采用峰量控制预报调度方式可使汛限水位提高到133.0m，多年平均可供水量比原设计提高770万m3；潘家口水库采用预报调度方式可使汛限水位提高到218.0m，多年平均可供水量比原设计提高7000万m3；密云水库采用错峰调度方案可使汛限水位提高到151.18m，针对水库下游不同的供水保证率，多年平均主汛期可减少弃水量1330～2550万m3。[3]

（2）蓄滞洪区主动分洪蓄水。对流域内28处蓄滞洪区实施分区利用和分类管理，针对常年蓄水区，在条件允许地区，退田还湖，开辟洼淀常年蓄水区，恢复湿地；针对常遇洪水蓄滞洪区，如5～10年一遇洪水启用区，增加运用概率，回补地下水，改善生态环境；针对标准及超标准洪水运用的蓄滞洪区，以防洪为主，按正常蓄滞洪区的标准使用。

（3）增建河系连通工程。利用流域中下游网状的河渠系统，实施河、渠、湖、库连通工程，最大限度把洪水蓄留在河道中，调引到河、湖、洼淀和田间，改善生态环境，回灌地下水。目前，海河流域内滦河水系与海河水系之间、海河水系的南北水系之间以及南系和北系内的各河系之间都具备连同条件。如通过引滦输水工程将滦河流域与海河流域的北三河连通；通过天津市的北水南调工程将海河北系的水调往大清河系；通过小清河和白洋淀，把永定河与大清河联系起来，实施中小洪水两条河流的联合调度，用永定河多余洪水改善大清河以及沿河文安洼和贾口洼，乃至天津市的生态环境；用运潮减河把北运河和潮白河联系起来，用曾口河、卫星引河、西关引河把潮白河和蓟运河联系起来；海河南系通过引黄济津（冀）、引岳济淀、南运河、王大引水以及南水北调中东线工程等相连通。以上工程已具备一定的连通通水条件，经过进一步的建设完善，在流域范围内加大调配洪水资源成为可能，同时河道内通过利用闸、坝拦蓄洪水，也将会提高洪水资源利用量。

（4）其他措施，如城市化进程中的城市绿地建设、透水路面改造、雨水集流工程等雨洪利用，田间工程的集雨蓄水，水土保持，调整种植结构等。为解决城市水资源危机问题，目前一些大型城市如北京、深圳等已建设了雨洪利用示范区，通过雨水集流、入渗回灌、雨水贮存、管网运输及调蓄利用等措施，城市洪水资源利用已收到良好功效。

2.3 从防洪调度上分析

洪水资源利用对防洪调度提出了更高的要求，洪水资源利用的实现使得防洪调度将要承受更大的风险，这就需要在调度上达到兴利与防洪的统一，尽可能多利用洪水资源，并把风险降到最小。

从来水的量级来分析。现有的流域防洪骨干工程基本能够承担着20年一遇的洪水。因此，对于超过20年一遇的大洪水，防洪调度应侧重防洪安全，在可能的条件下与补源用水相结合；对于10-20年一遇的中等洪水，防洪调度时应以行洪与水资源利用兼顾；对于10年一遇以下的小洪水，尽可能拦蓄。

从洪水发生的时间点上分析。7、8月份尤其是7月下旬到8月上旬是海河流域发生大洪水的几率最高时期，这一时期的防洪调度还应以防御大洪水为主。8月下旬到10月份，洪水相对较小，这时要以蓄洪为主防洪为辅，尽量为非汛期多蓄水，缓解下游水资源短缺的局面。从单个河系来讲要在主汛期以后蓄水，而对于河系之间可适当尝试丰枯调水。

另外，在防洪调度中，不仅要考虑水量的调度，还要考虑污水调度、沙量调度。由于海河流域内河道污染严重、水质较差，需要先冲污后蓄、调水；对不同的库区淤积、不同的下游河道情况应有不同的洪水调度方式。

因此，在考虑以上工程措施和洪水调度以及河道内生态环境用水等各种因素的条件下，流域内年均可增加地表、地下水可利用量约6-10亿m3，这对于缓解流域水资源短缺是非常重要的。

3 推进洪水资源利用的保障措施

（1）尽快完善各河系洪水调度方案，并使其成为流域内合法调度利用汛期洪水资源的依据。在国务院已批复的《海河流域防洪规划》和国家防总批复的有关河系调度方案的基础上，加快流域内各河系洪水调度方案的编制或修订，并抓紧批复、颁发施行。调度方案要从防洪和水资源利用有机结合上考虑，细化部分河系调度方案，或适当修改由单河系调度转为多河系联合调度；要针对不同的来水情况制定不同的防洪调度原则，要有放、有调、有蓄，作到汛期洪水的“综合利用”。

（2）提高调度水平和洪水预见期。为了避免新的防洪风险，多考虑使用非工程措施。完成水库设计洪水的全面复核，改一级控制为多级控制，实施水库初汛、主汛、后汛分时段汛限水位；利用卫星云图、雨水情遥测系统等现代化手段，实施分期抬高汛期水位、预报调度、考虑天气预报延长预见期等水库调度方式，在保证安全的前提下多蓄水，提高洪水资源利用。

（3）工程建设中要突出综合性。在工程规划、设计中注重将工程防洪的单一功能转变为防洪与水资源利用等综合功能。加快流域内的病险水库除险加固治理；完善蓄滞洪区的分区运用和进退水工程建设；在防洪河道整治中要考虑有利于水资源调度和水生态环境改善。加快编制河系沟通规划，在系统分析的基础上提出工程规模，为工程建设提供依据。

（4）建立动态的防洪能力评估体系。要对流域内的防洪工程建立档案，对工程现状防洪能力及时动态修正，做到洪水调度方案与防洪工程安全相统一。

（5）抓紧在部分河系开展洪水资源利用试点工作，积累经验，进而推广。

4 结语

任何事物都有双重特性，洪水能给人类带来灾害，也可以为人类所利用[4]。海河流域水资源匮乏的现实，要求我们转变对待洪水的态度，积极研究洪水资源利用问题。通过水库、河道、蓄滞洪区等工程措施和洪水调度中与水量调度、污染物调度、沙量调度相结合的非工程措施，能够将部分入海洪水资源转变成可利用的水资源，既保证海河流域的防洪安全，又能充分利用洪水缓解海河平原的水资源问题和生态环境问题。实现海河流域洪水资源利用需要完善河系洪水调度方案、提高调度水平和洪水预见期、突出防洪工程的综合功能和建立动态防洪能力评估体系作为支撑。

本文只考虑把洪水资源尽可能地留在陆域内发挥效益，没有考虑减少入海水量所产生的负面影响，有待进一步研究。

参考文献

[1] 水利部水利水电规划设计总院. 全国水资源及其开发利用调查评价报告[R]. 北京：水利部水利水电规划设计总院， 2005.

[2] 海河水利委员会. 海河流域水资源及其开发利用调查评价简要报告[R]. 天津：海河水利委员会，2005.

[3] 南京水利科学研究院等. 海河流域洪水资源安全利用技术研究[R]. 南京:南京水利科学研究院,2005.

[4] 王道席,陈焰明,靳锋,刘红珍. 黄河洪水资源化及其保障措施. 水电能源科学[J]. 2004,10(1).

作者简介：韩瑞光，男，高级工程师，主要从事流域规划和水文学及水资源问题的研究。

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