永定河北京段生态补水调配方案研究

针对永定河多水源、多通道、多补水点情况下生态补水调度难的问题,为了实现生态补水总量既定情况下、尽可能增加全线有水时间的目标,基于2019年、2020年永定河三次生态补水试验情况,建立水量平衡模型,对永定河北京段生态补水方式进行了深入研究。在此基础上对永定河北京段不同可配置水源、不同入渗条件下的生态补水效果进行对比分析,提出了永定河生态补水调配方案建议。结果表明:永定河首次通水时采用70 m~3/s的大流量集中补水方式,可有效缩短全线首次"湿河槽"通水时间,减少河道输水损失,节约首次通水补水量;后期维持水面采取官厅山峡段、平原段分段小流量补水方式,可减小山峡段大流量补水渗漏量、避开平原北段园博湖高渗漏河段,在节约水资源的同时可增加北京段全线有水时间,如常态化补水3～5 a后入渗条件下,增加平原段南水北调补水1亿m~3,可增加永定河北京段全线流动天数200 d。     

永定河引黄生态补水长效机制初步探索

利用山西省万家寨引黄工程对永定河进行生态补水,是永定河成为流动的河、绿色的河的重要措施。文章简要回顾了永定河生态环境变化沿革,阐述了永定河生态补水的可行性与必要性,分析了永定河引黄生态补水的主要制约因素,提出了建立永定河生态补水长效良性机制的相关建议:组建晋冀京津生态调水协调机构,降低引黄补水成本,制定合理生态补水水价,建立省际水权制度,编制生态补水利用规划。     

基于生态补水的缺水河流生态修复研究

为研究河流生态修复所需的补水量和补水关键期,以永定河官厅山峡段为例,采用环境需水量和生态需水量两种方法,计算不同阶段河流生态修复所需的生态水量。结果表明:水文变异后,永定河生态严重退化,实施生态补水迫在眉睫;现状1. 7×10~8m~3补水水量具有一定的积极作用,但不能满足河流正常需水;未来3个典型年(75%、90%和95%)最低的生态补水量为4. 88×10~8、6. 11×10~8和6. 37×10~8m~3,同时推荐3-6月份为生态补水关键期。通过对生态补水量和补水时机的研究,为永定河生态修复提供一定的理论依据。     

永定河北京段25年来首次全线通水

正5月12日15时18分,从北京官厅水库远道而来的水头经过北京大兴国际机场到达京冀交界大兴区榆垡镇崔指挥营处,永定河北京段25年来首次实现全线通水。自4月20日永定河生态补水正式启动以来,水头经历22 d的"旅程",在北京境内穿行170 km,冲出了市界。按照2020年永定河北京段生态补水工作计划,4月20日8时起分阶段、分流量对永定河北京段进行了补水,截至目前,补水各项工作有效有序推进,河道水势总体平稳,官厅山峡段流势稳定,工程设施运行正常。官厅水库水位     

生态补水对城南河水质水量改善效果研究

为改善城市河道枯水期流量小、水位低、水动力不足、水质污染严重等情况,以南京市城南河为例,进行枯水期生态补水方案效果研究。通过综合考虑枯水期上下游及干支流水质状况,同时结合补水水量及补水方式(包括间断补水和持续补水)的差异性设置补水方案。论文建立了研究区域MIKE11水量水质耦合模型,模拟分析不同补水方案下污染物COD、NH3-N、TP削减率及流速分布变化,进而得出不同生态补水方案效果。结果表明:随着补水水量的增长,污染物浓度削减率的增幅先快后慢;间断补水方案优于持续补水方案;生态补水对污染物浓度的削减效果显著,对于水质较好和曲折连绵的河段的改善不明显;生态补水对流速分布的改善效果明显,但受到河道内建筑物的影响,需要综合考虑确定补水点。     

引黄生态补水对官厅水库水质时空分布影响及污染源解析

为探讨引黄生态补水对官厅水库水质时空分布的影响,本文对官厅水库2015—2020年9个断面的8项污染物指标监测数据,采用系统聚类法进行时空聚类,分析了引黄生态补水与水库水质时空变化的关系,并对官厅水库进行水质评价,研究各断面水质指标年际变化特征及进行污染源解析。结果表明:官厅水库入库水质与出库水质、库区水质具有明显的时空差异;妫水河上游来水以3年为时间节点,水质从Ⅳ类提升至Ⅲ类;永定河入库水质以两年为节点呈波动性好转;引黄生态补水进一步降低了永定河入库水体TN和NO₃^--N的浓度,但对库区水质变化尚未产生显著影响,官厅水库库区水质符合地表水Ⅳ类标准。     

1985—2020年京津冀平原水面面积演变特征及归因分析

在国家复苏河湖生态环境的要求下,分析京津冀平原区长序列水面面积变化特征及变化原因,有助于科学制定区域生态补水量及预测补水效果。研究通过3期土地利用数据融合确定了京津冀平原区的水域面积,基于GEE(Google Earth Engine)云平台提取了1985—2020年京津冀平原区长序列水面面积,并分析了水域面积填充率及水面面积演变原因。结果表明,京津冀平原区水面面积呈增加趋势,与1985年相比,2020年中部平原区水域面积填充率由3.6%增加到18.5%,滨海平原区水域面积填充率由30%增加到45%;生态补水是河湖水面面积增加的主要原因,2020年较2001年中部平原区水面面积增加了176 km²,本地和南水北调生态补水的贡献占到84%。进一步以河湖复苏为目标,从水域面积填充率的角度设置了不同情景,分别估算了不同情景下的河湖生态需水量,为未来生态补水计划提供参考。研究成果系统分析了京津冀平原区水面现状及生态补水的效果,对京津冀平原区开展合理河湖复苏措施具有重要意义。     

永定河山峡段生态补水过程渗漏特征

以2019年和2020年春、秋两季共3次永定河生态补水的水文观测数据为基础,结合河道内砂石坑渗漏试验,并综合考虑补水时过流通道和水文地质条件等因素,分析永定河山峡段生态补水过程的渗漏特征。结果表明：3次生态补水期间,永定河山峡段渗漏损失率逐渐降低,渗漏损失率范围在20%~30%;落坡岭水库至下苇甸电站为现状永定河山峡段重点渗漏段,渗漏损失流量占山峡段渗漏损失流量的约60%;下苇甸电站至三家店拦河闸段由于河道减渗仅占山峡段的约10%;官厅水库至落坡岭水库段占山峡段的约30%。研究成果可为永定河山峡段生态治理与修复工程方案制定以及常态化生态补水的水资源配置提供依据。     

永定河生态补水水文要素变化分析

为深入探究永定河春季生态补水期间各水文要素的变化情况,本研究以实测数据为基础,应用数理统计方法,分析了各断面水量变化及河道断面的冲淤影响、永定河沿线地下水变化过程以及水质情况。结果表明:永定河干流共补水1亿6 642万m~3,补水期间下游河道冲刷严重,两岸河槽发生改变;与补水前对比,永定河沿线10 km以内77眼监测井地下水位平均回升2.62 m;水头所到之处氟化物升高、化学需氧量总体升高,水流稳定后化学需氧量总体呈下降趋势;研究结果为下一步永定河相关工作的开展提供支撑。     

基于时间序列遥感的2020年黄河三角洲湿地补水效果监测

2020年汛期在防御大洪水实战演练期间进行的黄河三角洲湿地生态补水,生态补水量创历史最高,三角洲湿地首次实现漫滩式补水。基于Sentinel-1与Sentinel-2时间序列卫星遥感影像,评估了2020年三角洲生态补水前中后期湿地动态变化与补水效果。结果表明:生态补水期间清水沟、刁口河流路湿地水体淹没频率较高,大多为0.6~0.8,清水沟流路湿地水面面积由补水前的70 km~2扩大到100 km~2,刁口河流路湿地水面面积由补水前的不足0.1 km~2扩大到5.25 km~2,淹没频率的提高和水面面积的扩大改善了湿地的水分条件,满足了植被生长期的水分要求;研究区湿地地表水分指数均值由补水前的下降趋势转为上升趋势,补水期间与补水后地表水分指数明显高于补水前,有利于湿地植物群落的正向演替和湿地生态功能的维持,展现出生态补水对湿地生态恢复的正向作用。     

永定河全线通水需水量及保障方案研究

基于永定河长期断流对于生态水量的迫切需求,通过对永定河2019年春季生态补水河道水位、流量、入渗数据监测,计算满足河道全线不断流需水量。综合考虑万家寨引黄、本地径流、南水北调中线及本地再生水等水源补给条件,提出生态用水配置方案以及保障措施与建议。     

永定河水生态修复与生态水量精细化调度

在气候变化和人类活动双重影响下,永定河水资源过度利用、水环境污染、水生态退化等问题十分突出。通过阐述永定河生态修复治理的形势和需求,指出将永定河恢复成"流动的河、绿色的河、清洁的河、安全的河"的要点与难点,围绕在流域可用水量极为短缺的条件下生态水量保障这一关键问题,提出了永定河流域多水源配置和精细化调度的基本思路和框架。     

永定河综合治理与生态修复管理实践

永定河历史上是一条排洪河道,治理多以防洪减灾为主。自20世纪80年代起,永定河水量逐年减少直到下游出现断流,生态环境恶化,因此对河道的治理理念发生了转变,由单一防洪治理逐渐转变为综合治理、生态修复。河道经过多年运行,且随着经济社会的发展,跨河建筑物的不断增多,加之近年来综合治理和生态修复的实施,自2019年起连续五年大规模的生态补水,实现了全线通水,初步实现了打造“流动的河”的目标。本文阐述了永定河实施综合治理前后的河道现状,并对新时期永定河生态修复存在的问题进行了分析,并据此提出了相应对策建议,研究成果可为永定河新时期的综合治理与生态修复提供参考。     

以生态优先理念 加强永定河生态水量监管

正永定河作为京津冀地区重要生态廊道,在开发利用和治理保护过程中要紧紧围绕"十六字"治水思路和水利改革发展总基调,认真剖析永定河流域生态系统面临的难题,以永定河水量调度"强监管"为主调,着力实现"流动的河、绿色的河、清洁的河、安全的河"的目标,建设幸福永定河,支撑流域生态环境改善。     

创新 支撑 引领——北京市水科学技术研究院助力永定河生态补水

正为践行习近平总书记生态文明思想,加快推进永定河生态修复,将永定河恢复成"流动的河、清洁的河、安全的河",北京市按照市委、市政府领导调研永定河的指示精神,遵循"以水开路,用水引路"等指示要求,在国家部委以及山西、河北、天津等省市的大力支持下,2020年4月20日至5月14日成功实施了春季永定     

永定河北京段生态补水流量及模式

以永定河北京段为例，建立水文学和水力学相结合的水流演进模型，利用生态补水实测监测数据率定并验 证模型。利用建立的模型研究永定河北京段的生态补水规律及模式，结果表明：在持续稳定流量补水条件下，固 安（出境断面）通水后 11d 左右达到稳定状态，停止放水后可维持河道 12~13d 有水；在持续稳定流量下，随着补水 流量的增大，河道首次贯通的时间和损失水量占比均降低，且降低速率逐渐减缓，官厅补水下泄流量以 30~35 m3/s 为宜；在生态补水总水量受限条件下，先以大流量下泄再调整为小流量的补水方式，对快速实现全线通水、河道渗 漏回补地下水等效果更佳；平原段同步加入再生水和南水北调水，将进一步缩短全线通水时间；在官厅水库和平 原段再生水、南水北调水向河道补水 2.24 亿~4.14 亿 m3条件下，全线通水时间约需要 15d，固安断面出境水量约 1.05 亿~2.22 亿 m3，蒸发和渗漏水量 1.19 亿~1.93 亿 m3，且补水水量越大，下渗和蒸发水量的占比越低；卢沟桥-六 环路河段的入渗能力最强。本研究对永定河北京段生态补水水量、下泄过程及补水方式的确定具有实践意义。     

永定河平原南段生态补水对地下水位的影响分析

通过系统分析2019-2020年3次生态补水的特点以及补水时平原南段两侧10 km范围内地下水位变化情况,分析补水对地下水位产生的影响,结果表明:对地下水位影响范围与补水的时长和规模呈正相关关系,且受到水文地质条件因素的制约.从涵养地下水的角度出发,建议生态补水的水资源应优先配置在京良路以上河段.本研究对于优化永定河生态补水的水资源配置具有重要的参考意义.     

永定河水量调度实施进展与展望

从2003年开始实施的永定河水量统一调度分为两个阶段,第一阶段以缓解首都北京水资源紧张状况为调度目标,第二阶段以永定河生态水量保障为调度目标。2020年春季永定河平原段重新全线通水。分析了2003年以来永定河水量调度实施情况和实施效果,并对下一步深入开展水量调度工作提出了对策建议。     

永定河健康评估指标体系及标准研究

永定河是北京的母亲河,也是京津冀地区重要的生态廊道,目前面临着河流断流、生态退化、水质污染、防洪隐患等问题。为科学评估永定河健康状况,更好地指导永定河生态修复,以"流动的河、绿色的河、清洁的河、安全的河"为准则构建永定河健康评估指标体系。通过参考国内外相关研究成果以及有关技术规范和标准,划分了指标等级,确定了标准值;采用该指标体系对永定河水系进行了全面健康诊断。建议统一调度水资源,恢复生态基流;加强流域节水管理,量水而行;严格防治水污染,控制污染物排放总量。     

永定河流域水文演变与多水源联合优化调度

水资源是保护修复永定河生态环境功能、维护河流生命健康的控制性因素。永定河流域水资源极为紧缺,且地表水资源量呈显著衰减态势。为实现紧缺严苛的水资源条件下永定河生态水量的有效保障,系统解析了流域水文演变特征,核算了分河段基本生态水量和多水源生态补水潜力,建立了耦合水资源供用耗排过程和水工程群联合运用的多水源优化调度模型,提出了常规和极端情况下的多水源生态水量调度方案和基于降水年型研判的调度方案运用方式。研究成果为有效保障永定河生态水量、提升应对变化环境的韧性提供了关键方法和模型,为华北地区其他河流生态保护修复和综合治理提供技术参考。