河北省雨洪資源優(yōu)化利用研究

張 文

（河北省水文勘測研究中心，河北 石家莊 050031）

河北省水資源嚴(yán)重短缺，地下水嚴(yán)重超采，雨洪水既是一種嚴(yán)重威脅人類安全的災(zāi)害，又是一種重要的水資源。汛期降雨量占全年的70%～80%，汛期既是防洪保安全的關(guān)鍵時期，又是集雨蓄水的黃金季節(jié)。在確保防洪安全的前提下，開展雨洪資源優(yōu)化利用研究，通過水庫科學(xué)調(diào)度、水系連通、河道坑塘存蓄等舉措，切實留住用好雨洪資源，實現(xiàn)人與洪水和諧共處，是解決河北省水資源短缺、地下水超采問題，提高水資源承載能力的重要措施。

1 河北省自然狀況及雨洪水特點

1.1 自然地理

河北省位于華北平原北部、內(nèi)蒙古高原東南部，國土面積18.88 萬km2，總的地勢為西北高、東南低，太行山、燕山環(huán)抱河北平原，對全省降水和河流分布影響顯著。燕山山地和丘陵植被較好，河流源遠(yuǎn)流長；太行山山地丘陵區(qū)山勢陡峭，河流源短流急；河北平原背山面海，地勢平緩，分為山前沖積洪積平原區(qū)、中部沖積湖積平原區(qū)和濱海沖積海積平原區(qū)。

1.2 雨洪水特點

河北省屬半濕潤半干旱大陸性季風(fēng)氣候，多年平均降雨量521mm，降雨量呈現(xiàn)年際變化大、年內(nèi)分布不均、空間分布差別大等特點。從年際變化看，20世紀(jì)五六十年代以來，大體呈現(xiàn)震蕩式下降趨勢，且年際間分布極不均衡，1964 年降水量為778.6 mm，而1997年嚴(yán)重干旱降水量只有367.3 mm；從年內(nèi)分配看，6—9 月汛期降水量約占全年降水量的80%，且主要集中在7、8 月；從區(qū)域分布看，受氣候、地形等因素影響，降水量分布總的趨勢是燕山、太行山迎風(fēng)坡為多雨帶，分別向西北和東南兩側(cè)遞減；從流域分布看，河北省海河流域中灤河水系降雨量最大，多年平均為563 mm，內(nèi)陸河流域降雨量最少，多年平均為383 mm。

1.3 河流水系

河北省分屬海河、遼河和內(nèi)陸河流域。海河流域面積17.27萬km2，占全省面積的91.5%，遍布全省大部分地區(qū)，從北向南主要分為灤河、北三河、永定河、大清河、子牙河、黑龍港及運(yùn)東諸河、漳衛(wèi)河等七大水系。根據(jù)全國第一次水利普查統(tǒng)計成果，河北省流域面積50 km2以上河流共1 386條，總長40 916 km。河北省河流大概可分為2 種類型：一種類型是發(fā)源于太行山、燕山背風(fēng)坡的河流，如漳河、滹沱河、永定河、潮白河、灤河等，這些河流源遠(yuǎn)流長，山區(qū)匯水面積大，水系集中，比較容易控制；另一種類型是發(fā)源于太行山、燕山迎風(fēng)坡的河流，如衛(wèi)河、滏陽河、大清河、北運(yùn)河、薊運(yùn)河、冀東沿海河流等，其支流分散，源短流急，洪峰高、匯流短，難以控制，此類河流的洪水多是經(jīng)過洼淀滯蓄后下泄。

1.4 工程體系

按照“上蓄中疏下排、適當(dāng)?shù)販钡姆篮橹卫矸结?，?jīng)過幾十年建設(shè)，在河北省境內(nèi)修建了大中小型水庫1 000 余座，構(gòu)筑河道堤防1.1 萬km，建設(shè)蓄滯洪區(qū)13處，新辟了子牙新河、漳衛(wèi)新河等入海通道，各河系基本建成“分區(qū)防守、分流入?！钡墓こ腆w系。

1.5 入海水量

近20 a 入海總水量為176 億m3，主要集中在2012、2013、2016、2018 年4 個大水年份，占65%；從年內(nèi)分配看，入海水量主要集中在汛期，占77%；從空間分布看，主要集中在灤河及冀東沿海，占74%。2019 年實際入海水量9.7 億m3，其中灤河及冀東沿海8.7 億m3、占90.2%。2000—2019 年入海水量，如圖1所示。

圖1 2000—2019年入海水量

2 洪水遭遇分析

2.1 河系間洪水遭遇分析

受地理位置和氣候條件影響，河北省各流域同時發(fā)生暴雨洪水的概率很小，但發(fā)生相鄰量級的洪水可能性很大，當(dāng)有一個水系發(fā)生特大洪水時其他水系發(fā)生大洪水的可能性很大；當(dāng)有水系發(fā)生大洪水時，其他水系可能發(fā)生較大洪水。從近30 a 河北省實際發(fā)生的3 次暴雨洪水情況看，1996 年“96·8”洪水主要發(fā)生在子牙河流域的滹沱河，2012 年“7·21”洪水主要發(fā)生在大清河流域拒馬河和灤河流域長河、潵河，2016 年“7·19”洪水主要發(fā)生在子牙河流域的滏陽河水系，2021 年洪水主要發(fā)生在漳衛(wèi)河流域、子牙河流域。

2.2 山區(qū)與平原洪瀝水遭遇分析

逐年對6—9 月山區(qū)、平原代表性水文站水量進(jìn)行統(tǒng)計，分析洪瀝水遭遇情況，山區(qū)洪水與平原瀝水基本不遭遇，為雨洪水資源化提供了可能。

3 總體思路

遵循“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”治水思路，統(tǒng)籌防洪安全與雨洪資源利用，統(tǒng)籌山區(qū)攔蓄與平原存蓄，統(tǒng)籌工程與非工程措施，以防洪保安全為前提，以多蓄水、多興利為目標(biāo)，創(chuàng)新舉措，科學(xué)調(diào)度，通過“水庫調(diào)蓄、河道引蓄、坑塘存蓄、蓄滯洪區(qū)滯蓄”等蓄水保水綜合措施，充分利用汛期雨洪資源，切實留住用好水資源。對于超20 a一遇的較大洪水，以防洪保安全為主，最大限度減少洪災(zāi)損失。對于中小洪水，在保障防洪安全的前提下，充分利用現(xiàn)有水庫、河渠、坑塘、蓄滯洪區(qū)組成的水系水網(wǎng)工程體系，引蓄雨洪資源；對于較大洪水，以防洪保安全為主，按照洪水調(diào)度方案和指令，科學(xué)有序宣泄洪水。雨洪資源優(yōu)化利用，應(yīng)重點遵循以下原則。

（1）保障安全，應(yīng)蓄盡蓄。在保障防洪工程安全和人民群眾生命安全的前提下，創(chuàng)新舉措，充分發(fā)揮水庫、河道、坑塘、蓄滯洪區(qū)等工程的調(diào)蓄作用，實現(xiàn)雨洪資源利用最大化。

（2）精準(zhǔn)預(yù)測，科學(xué)調(diào)度。利用氣象、水文預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)，超前預(yù)測和滾動預(yù)報，提高精準(zhǔn)度，上下游統(tǒng)籌，區(qū)域間互濟(jì)，科學(xué)調(diào)控，防洪興利兼顧。

（3）蓄滯引補(bǔ)，有序利用。依托現(xiàn)有水系水網(wǎng)工程體系，上游調(diào)蓄與調(diào)度，中游疏導(dǎo)與滯蓄，下游排洪與分引，蓄、滯、引、滲、補(bǔ)有機(jī)結(jié)合，減少雨洪水入海水量。

4 總體布局

（1）上游山丘區(qū)，充分利用水窖、水池、塘壩等山區(qū)集雨工程和水土保持工程，延長洪水匯流時間，坦化洪水過程；充分發(fā)揮上游大中型水庫攔洪、削峰、錯峰作用，合理存蓄水資源。

（2）山前平原區(qū)，利用山前行洪河道河面寬闊、槽蓄能力大、滲漏性能好的特點，合理引滲補(bǔ)充地下水，削減洪峰，為下游河渠引蓄洪水創(chuàng)造條件。

（3）中下游平原，根據(jù)上游來水及河道水情，充分利用平原河網(wǎng)工程體系，通過優(yōu)化閘涵樞紐調(diào)度，利用蓄水閘、節(jié)制閘、橡膠壩等進(jìn)行河道攔蓄，利用坑塘進(jìn)行存蓄雨洪資源，結(jié)合分洪適時啟動蓄滯洪區(qū)蓄洪。

5 主要舉措

5.1 科學(xué)預(yù)測預(yù)報

結(jié)合雨情水情工情實施動態(tài)預(yù)報、精準(zhǔn)調(diào)度，統(tǒng)籌水庫、河道、蓄滯洪區(qū)的調(diào)洪、行洪、蓄洪能力，科學(xué)分析研判，優(yōu)化洪水調(diào)度，充分利用水庫、河道、坑塘、蓄滯洪區(qū)引洪蓄洪滯洪緩洪，在確保防洪安全的前提下，實現(xiàn)雨洪資源利用最大化。

5.2 強(qiáng)化管理調(diào)度

（1）強(qiáng)化統(tǒng)一調(diào)度機(jī)制。按照《河北省大中型水庫汛期調(diào)度運(yùn)用方案》《河北省主要行洪河道洪水調(diào)度方案》進(jìn)行洪水調(diào)度，科學(xué)合理引蓄雨洪資源。

（2）完善水庫動態(tài)調(diào)度機(jī)制。根據(jù)河北省降雨特點，采用分段浮動控制汛限水位。汛前結(jié)合灌溉和生態(tài)補(bǔ)水，降低蓄水位，及時騰庫迎汛；主汛期嚴(yán)格控制汛限水位，保障防洪安全；后汛期逐步抬高汛限水位，有序增加水庫蓄水。

（3）完善河渠、坑塘引蓄調(diào)度機(jī)制。根據(jù)不同河系的雨情、水情、工情變化及引蓄能力，各地要及時組織有關(guān)部門會商，研究引蓄水方案，切實用好水資源。

5.3 水庫調(diào)蓄調(diào)度

河北省境內(nèi)修建了大中型水庫65 座，總庫容112.83億m3，大中型水庫主汛期對應(yīng)水庫庫容33.99億m3，后汛期對應(yīng)水庫庫容49.33億m3。

前汛期，科學(xué)預(yù)測水庫來水，對位于汛限水位以下的水庫，適時攔蓄雨洪水；對于超過汛限水位的水庫，結(jié)合下游灌溉、生態(tài)補(bǔ)水，及時預(yù)泄騰庫至汛限水位以下；主汛期，嚴(yán)格汛限水位控制，強(qiáng)化會商分析研判，統(tǒng)籌考慮上下游防洪形勢及水庫自身安全，科學(xué)精細(xì)調(diào)度；后汛期，汛限水位采用分段浮動控制，通過抬高汛限水位，增加蓄水庫容，將雨洪水?dāng)r蓄在水庫。

5.4 河道引蓄調(diào)度

全省流域面積在200 km2以上的河流共計307條，其中流經(jīng)平原區(qū)的有117 條，河道長度約0.6 萬km，河道滲蓄、攔蓄能力較大。

5.4.1 分時段引蓄研究

前汛期，對位于預(yù)泄騰庫下游的河道，搶抓上游雨洪水下泄有利時機(jī)，利用河渠、坑塘多引蓄雨洪資源，用于農(nóng)田灌溉，減少地下水開采，回補(bǔ)地下水；主汛期，強(qiáng)化會商分析研判，統(tǒng)籌考慮上下游防洪形勢及河道安全，合理攔蓄雨洪資源；后汛期，通過節(jié)制閘、橡膠壩等存蓄在河道，利用沿岸閘涵樞紐引蓄至河渠、坑塘，將后汛期的雨洪資源盡可能地攔蓄下來。

5.4.2 分河系引蓄研究

（1）漳衛(wèi)河水系。主要包括漳河、衛(wèi)河、衛(wèi)運(yùn)河、漳衛(wèi)新河等，流域總面積3.8 萬km2，河北省境內(nèi)面積不足0.4 萬km2。流域降雨主要在山西、河南2 省境內(nèi)。漳河上游可利用涉縣漳南渠、漳西渠、漳北渠、邯鄲市大躍峰渠和磁縣小躍峰渠等引水，引水時需注意避開洪峰，以防止因洪水?dāng)y帶大量泥沙而淤積渠道。漳河岳城水庫下游，衛(wèi)河、衛(wèi)運(yùn)河遇中小洪水時，可通過民有渠、東風(fēng)渠、衛(wèi)西干渠及沿岸揚(yáng)水站點或下游河道相機(jī)引水入黑龍港和運(yùn)東地區(qū)。

（2）子牙河水系。主要包括滏陽河、滹沱河兩大河系，兩河洪水在獻(xiàn)縣樞紐匯合后經(jīng)子牙新河下泄入海，流域總面積4.8萬km2，河北省境內(nèi)面積2.8萬km2。滹沱河上游遇中小洪水時，可通過里榭涵洞相機(jī)引水入清南地區(qū)。艾辛莊樞紐以上來水小于5 a 一遇時，可利用商店、孫家口、北陳海等涵洞相機(jī)引水入滏東排河、老鹽河、衡水湖等清涼江以西的黑龍港地區(qū)；艾辛莊樞紐以下中小洪水可利用滏東排河，將水輸入南排河及北排河，本著先下后上的原則相機(jī)攔蓄，這樣，既可減輕滏陽新河和子牙新河深水河槽行洪的壓力，提高寧晉泊和獻(xiàn)縣泛區(qū)的滯洪啟用標(biāo)準(zhǔn)，又可以有計劃地利用洪水排污、沖淤，改善河口的淤積狀況，并可引洪蓄水灌溉及回灌地下水。子牙河系的中小洪水可利用子牙河相機(jī)為沿河各縣引蓄水。

（3）大清河水系。主要包括南北兩支，南支為趙王河水系，各河均匯入白洋淀，由棗林莊樞紐下泄，經(jīng)趙王新河匯入東淀；北支為白溝河水系，經(jīng)新蓋房分洪道匯入東淀。大清河水系洪水經(jīng)天津市獨流減河和海河干流入海，流域總面積4.3 萬km2，河北省境內(nèi)面積3.5 萬km2。大清河南支遇中小洪水時，可通過王大引水線路，將水相機(jī)引至清南地區(qū)、黑龍港地區(qū)及大浪淀水庫；北支遇中小洪水時，可利用太平莊閘、中亭河相機(jī)向清北地區(qū)引水。

（4）黑龍港運(yùn)東水系。主要包括南排河和北排河兩大平原排瀝河道，流域總面積2.2 萬km2，基本全部在河北省境內(nèi)。其中，南排河上游納滏東排河、老鹽河、清涼江至黃驊市趙家堡入海；北排河納港河西支、中支、東支和本支至天津入海。該區(qū)是洪水資源利用的重點地區(qū)，通過閘涵樞紐引調(diào)相鄰子牙河水系和漳衛(wèi)河水系雨洪資源，進(jìn)入滏東排河、清涼江、南運(yùn)河、宣惠河平原水網(wǎng)系統(tǒng)。

（5）永定河水系。主要包括桑干河、洋河兩大支流。官廳水庫以上地區(qū)，利用桑干河、洋河兩岸引洪淤灌工程，提高洪水資源利用量；中下游平原地區(qū)，可利用北馬莊、楊官村等閘向清北地區(qū)引蓄洪水資源。中小型洪水可擇機(jī)利用永定河泛區(qū)北前衛(wèi)埝和南小埝之間的區(qū)域進(jìn)行洪水利用。

（6）北三河水系。主要包括北運(yùn)河、潮白河、薊運(yùn)河等，流域總面積3.6 萬km2，河北省境內(nèi)面積1.8萬km2。當(dāng)發(fā)生中小洪水時，優(yōu)化調(diào)度吳村樞紐，利用潮南、嶺子等閘向五一渠、梁務(wù)干渠等引蓄潮白河洪水資源；優(yōu)化調(diào)度土門樓樞紐，向北運(yùn)河、青龍灣減河引水；利用小河口、盛莊子等排灌泵站引蓄薊運(yùn)河洪水入玉田洼河網(wǎng)；利用白宮屯、大和平等閘引蓄還鄉(xiāng)河洪水資源。

（7）灤河水系。主要包括灤河及冀東沿海諸河，流域總面積5.4 萬km2，河北省境內(nèi)面積4.6 萬km2。利用巖山渠首向灤河下游灌區(qū)輸水，進(jìn)而利用灌區(qū)渠系、坑塘、洼淀及河渠閘壩引蓄洪水資源；洋河水庫利用洋河灌區(qū)渠首分引洋河洪水進(jìn)入洋河灌區(qū)渠系系統(tǒng)，利用閘壩引蓄洪水。

5.5 坑塘存蓄

河北省中南部平原現(xiàn)有坑塘1 萬余座，蓄水能力8億m3，其中與河道相連、能引蓄雨洪資源的坑塘1 000余處，蓄水能力1.7億m3。根據(jù)上游河渠來水，通過閘涵調(diào)度，多引蓄雨洪水用于農(nóng)田灌溉，回補(bǔ)地下水。

5.6 蓄滯洪區(qū)滯蓄

全省13 處蓄滯洪區(qū)，蓄滯洪區(qū)洪水資源利用包括2個途徑，一是存蓄洪水汛后直接利用，一是通過入滲補(bǔ)充地下水間接利用。在分洪蓄洪期間，綜合洪水來量和蓄滯洪區(qū)運(yùn)用原則，適時啟動合理安排蓄滯洪區(qū)蓄泄，適當(dāng)延長蓄滯洪區(qū)滯洪時間，增加地下水下滲補(bǔ)給。近期順應(yīng)滯洪形勢和滯洪需要，擴(kuò)大安全區(qū)，在做好居民轉(zhuǎn)移、避險的基礎(chǔ)上，充分利用蓄滯洪區(qū)內(nèi)的河道和坑塘蓄水，發(fā)揮蓄滯洪區(qū)入滲回補(bǔ)地下水的功能；遠(yuǎn)期則應(yīng)站在洪水資源化的角度變被動啟用為主動啟用，特別是對滲漏性好適合地下水回補(bǔ)的小清河分洪區(qū)、永定河泛區(qū)、獻(xiàn)縣泛區(qū)、蘭溝洼、寧晉泊、大陸澤等蓄滯洪區(qū)，合理規(guī)劃安全區(qū)、蓄水區(qū)和緩沖區(qū)，實施分區(qū)利用，主動引洪、過洪、適當(dāng)蓄洪，增加洪水資源利用能力，包括汛后引用蓄滯洪區(qū)存蓄的地表水和利用蓄滯洪區(qū)存蓄的洪水回補(bǔ)地下水。

6 問題與建議

洪水資源利用是在汛期洪水調(diào)度過程中實現(xiàn)的，在獲得水資源利益的同時，難免存在一定風(fēng)險，主要包括防洪風(fēng)險、經(jīng)濟(jì)損失等。①防洪風(fēng)險，若主動引入防洪標(biāo)準(zhǔn)以下的洪水入蓄滯洪區(qū)或保留正常分蓄的洪水作為水資源儲備或回補(bǔ)地下水，將占用部分蓄洪庫容，若隨后發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水，可能會影響蓄滯洪區(qū)防洪能力的發(fā)揮；②經(jīng)濟(jì)損失，在蓄滯洪區(qū)無論是回補(bǔ)地下水型還是蓄洪利用型，由于蓄滯洪區(qū)土地基本上已開發(fā)利用，會造成農(nóng)作物被淹等經(jīng)濟(jì)損失。

建議加強(qiáng)洪水利用和地下水庫調(diào)蓄洪水的技術(shù)研究，開展淹沒損失補(bǔ)償機(jī)制研究，進(jìn)一步完善防汛及雨洪資源利用機(jī)制，健全預(yù)測預(yù)警、洪水調(diào)度制度，細(xì)化調(diào)度措施，確保防洪安全，實現(xiàn)雨洪資源優(yōu)化利用。