北京市南水北调大宁管理处 北京市 102400
摘要：习近平总书记在中央财经领导小组第五次会议上明确提出的“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的新时期水利工作思路，深入开展节水型城市建设。2014年12月27日以来，超过50亿立方米的南来江水源源不断流入京城，南水已经成为北京城区供水主力水源，直接受益人口超过1100万。尽管由于江水进京，北京人均水资源量已达150立方米，但这个数字仍远低于国际上规定的标准，北京仍处在缺水状态中，节水工作仍是水务部门下一步工作的重要任务和目标。本文通过对北京市南水北调大宁调蓄水库水源地2016至2019年蒸发量、渗漏量、降雨量、小哑叭河汇流入库等数据资料进行分析，总结出大宁调蓄水库水源地用水节水规律，找到节水保障的关键点及关键技术，通过选择雨洪利用接纳入库雨水径流、科学地选择林地灌溉方式、加强水工建筑物维护控制渗漏、改善水质几方面采取措施，可有效提升大宁调蓄水库饮用水资源量，从而在一定程度上达到节水效果，提高可饮用水资源利用率，使南水北调来水得以充分、稳定、有效的利用，提升南水北调用水效益。
关键词：节水；大宁调蓄水库；蒸发；渗漏；雨洪利用；节水保障
绪 论
北京市属于严重缺水地区，南水北调通水前人均水资源量仅为115m³，不足世界平均水平的1/64，在世界特大城市中水资源匮乏程度如此严重绝无仅有。南水北调中线工程从湖北丹江口水库陶岔渠首引水，跨越1276公里到达北京，2014年底至今累积接纳南水50亿m³，承担城区七成自来水供应，受益人口达到1100万，极大的缓解了北京市的水资源紧张情势。南水对北京来说是跨越千里的“雪中送炭”，每一滴水无论从经济成本还是社会效益都值得倍加珍惜。大宁调蓄水库作为南水进京的第一站，在承担供水任务的同时，也不能忽视节水工作，目前各项节水保障设施仍有待完善，包括节水潜力未评估、节水路径不清晰、节水意识不到位等，本文系统梳理大宁调蓄水库节水薄弱环节，探讨节水可行措施，力图形成完整的节水路径，不但对保障首都居民生活饮用水安全具有重大社会意义，同时对其他水库型水源地保护和节水措施改善也有一定的借鉴意义。
我国中小水库节水措施多以除险加固和节水节能改造措施相结合[1]，辅以新型灌溉技术改造灌区[2]。也有针对内陆干旱区无效蒸发严重的特点，用塑料空心板覆盖部分库面，减少蒸发的研究[3]。水源地保护[4]、管理体系建设[5]的研究也比较深入。但城市水库型水源地研究较少，尤其是南水进京以后，南水北调工程相关的水库型水源地节水研究较为滞后，亟需因地制宜的梳理出一套适宜城市水库型水源地节水的措施和方法。
1.研究区域概况
大宁调蓄水库位于小清河上，入库河流涉及小哑叭河、小清河和永定河。水库上游约2km处建有小清河分洪闸，当永定河卢沟桥断面2500m3/s~6200m3/s洪水时，配合永定河卢沟桥拦洪闸，卢沟桥拦洪闸控泄2500m3/s，超过2500m3/s的洪水经小清河分洪闸滞蓄大宁、稻田、马厂水库，平时小清河分洪闸以下至大宁调蓄水库库尾为干涸河道，为保证水库上游小清河小流量不入库且避免调蓄库回水范围至小清河和小哑叭河，库区上游京石高速公路桥与京周公路桥间建有两座橡胶坝，小清河橡胶坝和小哑叭河橡胶坝，水库作为调蓄水库蓄水时橡胶坝挡水，永定河通过小清河分洪至大宁水库及小哑叭河泄洪至大宁水库时橡胶坝塌坝泄水。小清河橡胶坝长300m，高4.5m；小哑叭河橡胶坝长15m，高4.5m，两座橡胶坝坝顶高程均为58.50m。大宁水库泄洪闸共8孔，其中6孔孔口尺寸8×9.2m，闸底板高程52.0m，2孔孔口尺寸6×13.2m，闸底板高程48.0m。滞洪水库进水闸共6孔，孔口尺寸10×6m。永定河位于大宁调蓄水库东侧，永定河右堤即为大宁调蓄水库中堤。大宁调蓄水库总库容4611万m3，非汛期最大可调蓄库容3753万m3，汛期最大可调蓄库容为1006万m3，水域面积约220万m2。
2.大宁调蓄水库水耗情况调查
2.1 蒸发渗漏耗水
根据大宁调蓄水库2015-2018年蒸发渗漏数据计算得出，大宁调蓄水库年均蒸发889mm，年均渗漏量为390.5万 m3，蒸发和渗漏是大宁调蓄水库固定水耗中最大的部分。
2.2绿化林地用水
大宁调蓄水库中、西堤有平原造林林地780亩，于2013年5月全部建成并定期养护，包含常绿乔木2702株，落叶乔木15785株，花灌木23749株，花卉5000平方米，地被107836平方米。林地养护用水也是大宁调蓄水库用水大户，灌溉采用柴油泵从水库抽水，以人工拉塑料管的方式浇灌林木，大部分林地采用漫灌形式，水量浪费严重，灌溉年均耗水约19万立方米。
2.3 设施损耗
大宁调蓄水库主坝西侧设有泄洪闸一座、副坝东侧设有滞洪水库进水闸一座，两闸的闸门止水因长期使用不可避免的产生渗漏，低水位渗漏量较小，可忽略不计，高水位相对较多。
小清河橡胶坝和小哑叭河橡胶坝总长315m，高4.5m，两座橡胶坝坝顶高程均为58.50m，大宁调蓄水库高水位时需要将两座橡胶坝充水，防止大宁调蓄库回水范围至小清河和小哑叭河，但也会存在渗漏风险，使高水位时大宁调蓄水库饮用水倒流至上游小清河及小哑叭河内，造成水源浪费。
2.4 输水损耗
大宁调蓄水库输水设施主要是两部分：南水自副坝中段大宁调蓄水库节制闸退入调蓄水库，水库中堤宛平湖临时泵站不定期从水库向四湖一线补水。这两个输水过程存在局部水头损失和沿程水头损失，但损失量不大。
综上所述：大宁调蓄水库水资源损失总量=蒸发+渗漏+输水损耗+绿化林地用水
3.大宁调蓄水库非南水北调水入库情况
3.1库区内降雨
大宁调蓄水库位于房山区北端（紧邻丰台区），属暖温带半湿润大陆性气候，四季分明。因受大陆季风和地形、地势影响，降水量在年际间和地区间分布不均，该地区多年平均（1956~2000年）降水量590.5mm，其中汛期6~9月降雨量约占全年的80%以上。2017-2019年大宁调蓄水库橡胶坝雨量计实测降雨量累计341.2mm。
3.2小哑叭河及小清河降雨汇流入库
因小哑叭河河道较窄，降雨时易形成汇流，根据小哑叭河2016-2019年汇流入库情况进行计算，共计305万m3从小哑巴和汇流入库。
由于小清河河道内近4年内有施工，且河道很宽，永定河未出现超过2500m3/s的洪水，无需开启小清河分洪闸，降雨在小清河内无明显径流，小清河近4年无汇流入库。
3.3库区内径流及京港澳高速雨水径流入库
当库区及周边经历暴雨时，库区内及西堤会有雨水径流，京港澳高速公路径流经5处雨水涵洞收集后汇入城市雨水排水管网，当径流流量超过集水涵过流能力时，因水库及西堤高程低于京港澳高速公路高程，溢流雨水会进入西堤防护林，最后进入大宁调蓄水库。
综上所述：非南水北调水入库量=小哑叭河入库+京港澳高速雨水径流+降雨*水面面积
4.分析
结合大宁调蓄水库实际运行情况，为了能够达到节水目的，应在降低大宁调蓄水库水资源损失总量（蒸发+渗漏+输水损耗+绿化林地用水），增加非南水北调水入库量（小哑叭河入库+京港澳高速雨水径流+降雨*水面面积）采取以下几点措施：
4.1 库区雨洪利用工程
2016年-2019年，在大宁调蓄水库及水库周边经历暴雨时，在库区北部小哑叭河和小清河汇水会产生汇流，特别是小哑叭河河道窄，容易形成较大汇流，超过小哑叭河橡胶坝拦蓄能力，流入水库。库区西堤京港澳高速公路雨水径流，经雨水涵洞收集后汇入城市雨水排水管网，当径流流量超过集水涵洞过流能力时，会通过自然植被的拦截过滤后进入水库。
在暴雨停止，雨水径流流入大宁调蓄水库后，水质监测人员及时对水库多个点位进行水质检测，检测结果显示，雨水径流流入水库初期会对水质造成一定影响，但影响不大，整体水源符合《地表水环境质量标准》GB3838-2002地表Ⅱ类水源水质标准。
4.2水库灌溉工程
通过对同一种植物对漫灌、喷灌、滴灌用水量进行测算与比对，植物生长相同效果下，喷灌用水是漫灌的80%左右，滴灌用水是漫灌的50%-80%左右，所以在今后的林地灌溉中，应尝试在水库西堤采用以滴灌为主的新型灌溉技术，辅以科学的灌溉制度，保证林木正常生长，同时节约灌溉水源。在中堤草坪面积大，林木矮小地带采用喷、微灌相结合的手段，提升景观效果，节约灌溉用水，实现水资源的高效利用。
4.3管道输水工程
大宁调蓄水库周边的水工建筑物及输水管道均有漏水风险，整修宛平湖输水管线，优化输水路径，适当减小管线的急弯段。对库区燕化管线进行细致的检查，发现破损部位及时修复。整修中、西堤及库区的输水管线，加强维护小清河及小哑叭河橡胶坝，更换破损段，严控跑冒滴漏现象，加强巡视，同时设置监督指示牌，发挥群众力量，发现跑水现象及时修复，避免水资源浪费。
4.4蒸发渗漏监测
水库建成时已建有7.84公里垂直防渗墙，运行多年，库区周边土壤水逐渐饱和，不同特征水位下的蒸发渗漏量随水位的增加而增大，随着2017年河西支线施工，水库水位已降至49m以下，蒸发渗漏量进一步减小，当河西支线工程投入运行，水库高水位情况下蒸发渗漏量将会增加，渗漏风险也会加大，所以蒸发渗漏量应持续进行严密观测，目前大宁管理处正在实施的安全监测项目中，对大宁调蓄水库地下水位监测、防渗墙及主副坝沉降监测、库区渗漏量计算等都有观测，大宁调蓄水库运行维护之安全监测项目要求，参照规范和大宁水库的运行工况确定。目前常规渗压计地下水位监测、防渗墙应变和库水位监测频次为1次/6天，水位井和测压管水位监测1次/10天，防渗墙、主副坝、西堤扶臂挡墙结构垂直和水平位移监测1次/10天，其他外观变形监测1次/月，气象环境量采用小型自动化气象站每小时进行一次记录。所以应当要求安全监测施工单位在水库高水位运行时，加密观测渗漏量，发现异常及时找出问题采取相应措施。
4.5水质保护
大宁调蓄水库周垂直防渗墙打到库底基岩，库底为自然土质下垫面，水库本身就是一个小型自然水生态环境，具有自净功能，水库目前采用增殖放流项目，通过投放鲢鱼鳙鱼到水库中，这两类鱼可以滤食水中的藻类和浮游生物，通过这种作用可以净化和改善水质。当水库水质出现问题时，将会在水厂处理程序中增加更多的处理程序及工序，也会增加水处理投入。当水质过度恶化时，甚至会因为过度污染而将水源放掉，造成水资源流失。减少浪费就是一种节约，所以保持库区良好水质也是在一定程度上达到节约的目的。
5．结论及建议
5.1结论：
（1）大宁调蓄水库周边雨水径流及小清河小哑叭河雨水径流流入水库对水库水质造成影响极小，整体水库整体水源水质不会变差，可以充分利用雨水径流汇流增加入库水资源量，汛期前期应协同小哑叭河流域管理里部门将小哑叭河内河道垃圾清理干净，避免垃圾随汇流流入大宁调蓄水库内，当入库停止后，安排人员将入库垃圾及时清理。
（2）请农业植物方面专家分析大宁调蓄水库林地特征，按照种植种类、种植特点科学选取灌溉方式、灌溉制度，合理确定并采用新型灌溉方式，推广使用滴灌、喷灌、微喷等，尝试利用蒸腾蒸发管理技术实现“真实节水”。
（3）在水库运行管理过程中强化工程维护，特别是针对水库周边橡胶坝、泄洪闸、滞洪水库进水闸等水工建筑进行巡查与维护，定制巡查维护记录，保证水工建筑物保持在最优状态，杜绝“跑冒滴漏”现象的发生。
（4）通过加强安全监测及时了解库区防渗墙、西堤扶壁挡墙等渗漏风险点情况。参照规范和大宁调蓄水库的运行工况，当大宁调蓄水库水位变化时应根据相应水位调整观测频率，制定水位及观测频率对照表，严格执行观测规定。
（5）在大宁调蓄水库实际运行管理过程中，加大水质保护，通过增殖放流工程，用自然的生态环境，达到水质净化效果，平时严格观测水库水质，发现问题及时采取相应措施处理，避免出现因水质不达标而浪费水资源。
5.2建议
（1）加强大宁调蓄水库节水保护监督管理
水源地节水建设应从社会经济可持续发展的战略高度出发，进一步加强组织领导和部门协调，建立健全大宁调蓄水库节水保护的各项规章制度和监督管理体系，逐步加大政府投入，拓宽投融资渠道，加强水库取水管理与采用先进实用节水技术攻关并开展试点研究，探索积累经验并予以推广，确保大宁调蓄水库水源地节水工作稳步提升。
（2）探索节水长效机制，促进管理部门节水联动
加强区域节水联动，千方百计保护水源，确保居民民生用水安全。建立水库节水长效机制，按照水环境保护法规，结合应急处理预案和专家知识为领导快速决策提供科学依据，最大程度的降低生态影响和经济损失。建立并完善与水务、供水、环保、市政、交通等部门的协商、协调机制。
（3）强化人员能力建设
邀请相关领域知名专家组成智囊团，为大宁调蓄水库节水保障建设出谋划策，提升节水建设科技水平。联合有关重点科研单位和高等院校，开展大宁调蓄水库水源地节水保障建设的理论和技术研究，引进国内外先进、适用的节水先进技术，进行消化吸收和技术创新，提升大宁调蓄水库节约用水水平。
（4）加强节水宣传
加强水源地节水宣传教育，依托电视、广播等媒体多层次、多形式、全方位宣传大宁调蓄水库的重要性，跟踪报道大宁调蓄水库节水保障措施建设进程和成果。在水库库区宣传北京市水资源、水环境形势，普及水源地保护，抓好维护村镇环境整洁，不断增强库区群众节水意识，立和完善有奖举报等激励机制，为公众行使知情权、参与权、监督权创造条件，推动公众参与水库节水保护和建设[6]。
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