京密引水渠
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京密引水渠，簡稱京引，是一條位於中華人民共和國北京市境內的引水渠，全長112.7公里，始建於1960年，一期工程於1961年建設完成，二期工程則在1966年完工，其工程總目標為引密雲水庫攔蓄的潮白河河水進入北京市區[2]。京密引水渠是北京市最主要的供水線路，所以有「北京市民日常飲用的三杯水中，就有兩杯是通過京密引水渠輸送」這樣的說法[3]。
京密引水渠源自密雲水庫的白河主壩，流經懷柔水庫、頤和園昆明湖，最後在濱角匯入永定河引水渠，其中自昆明湖至濱角段與濱角至玉淵潭的永定河引水渠稱為昆玉河。京密引水渠共流經北京市的5個區縣，依次是密雲區、懷柔區、順義區、昌平區和海淀區[4]。
京密引水渠於1960年開始動工挖掘，自1961年起正式向北京城區輸送淡水，1966年開始第二期的挖掘工程。1989年，京密引水渠開始在冬季向北京城區輸送淡水，使之從季節性輸水的引水渠變為全年無休輸水的引水渠。由於京密引水渠年久失修，並且持續進行超負荷的輸水任務，在2005年，政府對京密引水渠進行了大面積的維修，主要工作為硬化渠道和去除淤泥[1]。2009年，趁官廳水庫在秋季水質最好的時候，停止京密引水渠的輸送工作，並在50天內對引水渠進行改造工程[5]。
1958年，北京市市委令市政設計院開始著手設計引密雲水庫水進入北京市區的京密運河方案。起初這個方案的主要目標有三：第一，為滿足北京市生活、工業及農業用水需求；其二，為京津運河提供水源；第三，利用人工水道提供北京市區與郊區間的航運能力；第四，在運河中修築水電站，利用水流發電；第五，連接玉淵潭、昆明湖、十三陵水庫、密雲水庫、小湯山溫泉等風景區，利用運河使這些風景區形成一個旅遊風景帶，帶動旅遊發展。[6]
同年下半年，市政設計院開始組織工作人員開始規劃，並向北京市市委提出一個方案。這個方案為此運河以密雲水庫調節池為起點，經時密雲區韓各莊船閘流向西南，過懷柔水庫後，行至西崔村，並流經溫榆河各支流，之後，從昆明湖匯出，流向玉淵潭上游的羅道莊，最後與永定河引水渠會合，流入西便門護城河；流入護城河後，運河將會分為兩部分，其一流向前三門護城河，另一支流入南護城河，經龍潭湖至通縣馬駒橋，並與同在規劃中的京津運河匯流。[7]除此之外，設計人員還規劃了一條支流，這條支流始於昌平縣（今昌平區）小辛峰，流經沙河水庫、清河鎮、東直門，流入東護城河。
為了實現航運功能，方案中規劃在密雲水庫北白岩副壩下修建升船機，使遊輪可駛入水庫內。運河流經的昆明湖段以上、龍潭湖段以下被設計為郊區航運段，實施中國國家三級運河標準，設計可通過最大1000噸的駁船或雙層客輪；而昆明湖段至龍潭湖段之間則被設計為城區運河段，實施國家五級標準，即可通行最大500噸的駁船或單層客輪。根據當時北京市生活、工業、農業用水需求，運河的流量被設計成100立方公尺每秒。郊區段寬60公尺、深3公尺；城區段寬40公尺、深2.5公尺。工程總土方量達8000萬立方公尺。[7]
北京市市委批准方案後，市政設計院開始著手設計引水工程，並任命時任副總工程師的黃震東為該工程設計負責人。首期工程從密雲水庫調節池龔莊子村起，至昌平縣西崔村止，總長約53公里。[7]
一期設計工程共分四段，首段為龔莊子進水閘至懷柔水庫段，此段長約25公里，其工程主要為擴建已有的白河灌渠，設計流量每秒40立方公尺，渠道底寬8公尺，設計水深2.84公尺至2.97公尺。此段首13公里以砂礫石為底，為了防止水資源滲漏，設計使用粘土襯砌。此段原設計需要通過懷柔水庫的輸水隧洞，但此隧洞的設計流量僅為每秒20立方公尺，不能滿足京密引水渠的要求，於是設計組決定在風山另開出口，新建流量每秒40立方公尺的新渠道。[7]第二段從西台下起，至李史山節制閘，也是利用已有白河灌渠，輔以擴建。此段設計河道底寬10公尺，設計流量每秒60立方公尺，水深3.1公尺。第三段從李史山起，至西崔村涵洞，長21.2公里，設計渠底寬20公尺、水深3公尺、設計流量每秒30立方公尺。第四段以西崔村為起點，至東便門為止，設計長度37公里、渠底寬20公尺、流量每秒30立方公尺，但並沒有在一期工程中施工。[8]
京密引水渠的渠首被定在密雲水庫白河主壩下游5公里處的龔莊子村，此渠首設計有調節池攔河壩、洩洪閘，除此之外，還配備引渠進水閘、船閘及水電站。其中攔河壩和洩洪閘在密雲水庫的建設中已經建設完成，而船閘及水電站則預留出位置，不在一期工程中建設。所以一期工程僅剩引渠進水閘需要修建。此進水閘為兩孔式，擁有2.5公尺×4.0公尺的平板鋼閘門，從閘底算，總高86公尺，設計流量可達每秒40立方公尺，後改為每秒50立方公尺，並預留出每秒100立方公尺的能力，以防出現事故。[9]
在設計方案中，設計人員在風山口處設計了出水閘，在李史山設計了節制閘，並打算擴建懷柔水庫的進水閘。風山口出水閘設計流量每秒40立方公尺，建成後可允許最大100噸的船隻進入懷柔水庫。閘底高程54.5公尺，閘頂高程63.0公尺，閘室長20公尺，通航水位59.2公尺通，通航淨空3.8公尺。李史山節制閘設計流量每秒20立方公尺，此閘作為分水閘的作用。擴建後的懷柔水庫進水閘將由兩孔式升級為四孔式，並擁有2.3公尺×3.0公尺的平板鋼閘門[9]。為了防止洪水事故的發生，在雁棲湖和桃峪口設計了兩座洩洪閘。雁棲湖洩洪閘位於北台上水庫壩下1公里處，京密引水渠在此處與山洪溝平交，便設計在渠道的左岸設置洩洪閘。此洩洪閘為兩孔，孔寬6公尺，閘底高程57.0公尺，6公尺×5公尺弧型鋼閘門，設計流量每秒155立方公尺，校對後改為每秒231立方公尺。桃峪口洩洪閘設計為3孔式，孔寬6公尺，閘底高程47.82公尺，6公尺×5公尺弧型鋼閘門，設計流量每秒239立方公尺，校對後改為每秒388立方公尺[10]。
為了實現京密引水渠部分段落從路面或河溝下穿過，設計方案中為引水渠設計了一座倒虹吸。此倒虹吸位於龔莊子進水閘下游12.3公里處，因處於沙河，故名為「沙河倒虹吸」。這座倒虹吸為雙孔式，由3公尺×3公尺的鋼筋混凝土為主結構，總長131公尺，設計流量每秒40立方公尺，流速每秒2.5公尺。由於部分渠道落差過大，設計人員在龔莊子進水閘至沙河倒虹吸之間9公里的渠道上設計了6座跌水。此6座跌水落差在2.25公尺至5.65公尺之間，每座跌水設一個寬3公尺的兩孔閘，並在一些落差較大的跌水上預留出水電站的位置。設計方案中，凡是引水渠流經泥沙較多或流域面積達10平方公里至50平方公里的山洪溝，均在此設立涵洞，京密引水渠全渠共設計了25座涵洞。涵洞斷面為四孔式至八孔式，在山溝無水時，涵洞可允許汽車通過。為了防止渠道水位過高造成漫堤事故，設計人員在懷柔水庫進水閘上游2公里處設計了一座側堰。側堰位於引水渠左岸，渠底高程56.95公尺，堰頂高程59.65公尺。堰頂設13個1.5公尺×1.2公尺的泄水閘，採用疊梁閘板。[10]
1960年10月14日，北京市市委召開了「關於京引工程籌建」的會議，時任北京市副市長的馮基平主持了此次會議。會議決定成立「京引工程修建總指揮部」，並任命原密雲水庫修建總指揮部總指揮為京密引水渠工程的總指揮。工程分為四段進行分別施工，並下設密雲區指揮部、懷柔縣指揮部、昌平縣指揮部和朝陽區指揮部。1960年正值中國三年困難時期，故指揮部決議不動員農民參加此次工程，改為抽調城市基礎建設、水電工程及商業系統的職工約5萬人參與此次的建設。除此之外，再從黨政機關、學校抽調5千人，並招收一些農民工支援建設。這些建設者於10月下旬陸續抵達施工地點，在11月上旬正式開工。大部分建設者都被安排在首段，即西崔村以上河段。西崔村以下則只安排部分建築物的施工。1961年4月，首段渠道工程正式完成。[11]
1961年3月，官廳水庫的蓄水量比政府預計的要多，這暫時緩解了北京市全市的用水困難。北京市市委又考慮到施工人員已經連續施工5個月，便決定從西崔村以下的引水渠工程全部停止，而西崔村以上的工程則被稱作京密引水渠一期工程。一期工程歷時5個月，完成土石方632萬立方公尺，修築建築物94座，共使用資金3590萬人民幣。[12]
一期引水渠正式開始運作後，市政設計院發現龔莊子至沙河間、渠道與雁棲河間及劉各莊附近段落河道有嚴重的滲漏現象；劉各莊附近的河道同時出現邊坡不穩定的現象；懷柔水庫至李史山段落則達不到設計流量，沒有滿足輸水需求。因此，市政設計院於1963年9月提出了《京密引水一期續建工程初步設計》，同年12月份又提出了《京密引水一期續建工程擴大初步設計》。經過上級機關批准後，於1964年進行了修補工作，徹底廢棄了幾個被淤泥堵塞的涵洞，改建了壽倒虹吸和新建范各莊節制閘。[12]
京密引水渠一期工程暫停施工後，市政設計院開始對未完工的工程進行深入的研究調查，其研究重點放在了西崔村以下得東、西兩個支流上。在調研期間，市政設計院曾委託北京水文地質大隊對原方案中的渠道路線周圍進行地質勘測。經過勘測後，水文地質大隊提交了《地質勘察報告》及《初設階段地質報告和附圖》。時任北京市市委第二書記的劉仁、時任北京市副市長的萬里和馮基平均研究了這些報告。1963年夏，市政府召開了研討會，研究應選擇東支線還是西支線。研討會結束後，政府決定選擇西線，其理由為雖然西線比東線長9公里，技術上也不如東線容易開鑿，但西線能經過當時還屬農村的昌平和海淀，有利於農業灌溉；西線可將水引進昆明湖，也有利於北京西部郊區的農業發展。[13]
1965年，華北大旱，北京當年年降水量僅有377公釐，當時主要的供水源官廳水庫蓄水量大減。到1965年9月，官廳水庫僅有2.65億立方公尺的水資源，而自三年困難時期結束以來，北京市工業、農業有了一定的發展，用水量急劇增加，供需矛盾開始顯現出來。為此，北京市市委報告中國國務院，請求批准實施京密引水渠二期工程。北京市市委向國務院提交了《京密引水二期工程計劃任務書》及《京密引水二期工程初步設計》，其預算資金為3000萬元人民幣。國務院接到報告後，時任中國總理的周恩來批准了北京市市委的請求，但要求要保證質量、按期完工、預算不許超過3000萬元。[13]
二期工程渠道設計與一期工程的規劃相差不多，但根據當時的情況做出了一些微調。小辛峰處本計劃修築一條長達600公尺的渠道，但為了避免輸水後對當地居民的影響，改為從山腳下穿過。南辛村段河道原計劃穿過全村，但為了避免滲漏造成房屋塌陷，新計劃將渠道往東部方向移動。此段設計底寬20公尺，各段最大水深在2.4公尺至2.8公尺之間，為了防止雨水沖刷渠道，新設計了排水溝、集水井。設計渠道路線附近土質多為砂質粘土，需要進行襯砌工作，但由於預算限制，設計方案只對砂礫、粉細砂土質段進行局部襯砌。[14]
1965年9月，京密引水工程總指揮部重新成立，總部駐於昌平縣陽坊村（今昌平區陽坊鎮）。北京市委書記處書記、副市長趙凡擔任總指揮，市政設計院副總工程師黃震東擔任設計總工程師，水利局總工程師高振奎擔任施工總工程師。二期工程除了新建西崔村至昆明湖的渠道外，還包括了對原一期工程建設的渠道進行維修改善工作。總指揮部下設南段、北段兩個分指揮部；昆明湖至玉淵潭段開工後，又新設崑玉段分指揮部。二期工程於1965年10月10日正式開工，參加建設施工的為北京市的6萬名農民工，及參加義務勞動的中國人民解放軍官兵、中央及北京市機關單位職工、北京院校師生。1965年11月中旬，崑玉段正式開工，其主要土方工程由解放軍駐京部隊的3000名士兵及5000名機關職工進行建設。沿引水渠各水閘等建築物則由農民工施工。1966年4月，京密引水渠大體完工，並進行了試通水試驗。同年5月，引水渠正式宣布全面竣工，共完成土石方926萬立方公尺、建築物299座，歷時600萬個工日，總投資2980萬元人民幣[15]。1965年10月，對一期工程的維修改善工作正式開始。這個改善工程將懷柔水庫至李史山段的輸水能力從每秒40立方公尺提高到了每秒60立方公尺，李史山至西崔村從每秒20立方公尺提高到了每秒40立方公尺，並在渠道沿岸修建了排水系統和沿渠道公路。除此之外，二期工程還在一期工程建設的渠道上建設了兩座公路橋，以幫助車輛橫跨渠道。這個修補工程共完成土石方137萬立方公尺、新建建築物69座，工程總用工123萬個工日[16]。
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在南水北調的工程規劃中，原計劃在房山拒馬河修建張坊水庫，作為南水北調來水的在線調蓄水庫，進行年際調節；與此同時，還計劃採用回灌地下水進行調蓄。但是，張坊水庫的修建成本巨大，需要淹沒十渡景區，修建困難；如果單純使用地下水調蓄，又因為地下水開採能力有限，而受到限制。因而規劃選擇了南水北調來水調入密雲水庫，取消張坊水庫的修建。[17]
南水北調來水調入密雲水庫調蓄工程（簡稱密雲水庫調蓄工程）從團城湖調節池取水，利用了京密引水渠的大部分渠道，在京密引水渠沿線的屯佃、柳林、埝頭、興壽、李史山、西台上，建設6級泵站，調入懷柔水庫；在懷柔水庫上游再建設郭家塢、雁棲泵站後，改為新建內徑2600公釐的PCCP管道輸水，經溪翁莊泵站後進入密雲水庫。線路總長103公里，其中新建管道22公里，其餘利用京密引水渠既有渠道；總揚程149.3公尺。團城湖至懷柔水庫段設計最大流量每秒20立方公尺，懷柔水庫至密雲水庫則為每秒10立方公尺[18]。調水初期，將中線沿線其他省市剩餘的水量調入密雲水庫，以增加密雲水庫的水量；而遠期則實現調蓄功能，調配南水北調來水[19]。
工程於2013年開工建設。2014年12月南水北調中線工程通水，密雲水庫調蓄工程2015年5月進入試運行階段[20]。
在京密引水渠二期工程及改善工程中，曾利用混凝土板、石板、粘土、塑料薄膜等材料對礫石及砂性土壤渠道進行襯砌防滲工作，工程總長約33公里。在京密引水渠投入運作後，這個襯砌防滲工程對減少水資源滲透損失上發揮了一定作用，但這也造成了此地段土質滲水性不強，土質內水分不易排出，故當冬季來臨時，土壤中的水分會凍住，造成渠道兩岸的混凝土板出現塌陷、崩裂、下滑等現象。根據1974年至1975年的調查，做了襯砌防滲工作的河段均出現嚴重凍漲現象，大部分鋪設在兩岸的混凝土板均因土地凍住，而遭受傷害。[21]
1989年12月至1990年3月，京密引水渠進行冬季輸水後，崑玉段的襯砌段就因土壤凍住隆起而發生「冰凍害」，致使30％左右的渠道都受到破壞。1990年5月26日至1990年6月28日，工程組吸取了山東引黃濟青工程的經驗，採用聚苯乙烯作為防滲材料，才解決了凍傷害的問題。[22]
京密引水渠雖然作為北京市首要的淡水運輸線路，但一直受到不同程度的污染，一些白色垃圾和生活垃圾污染了引水渠內的淡水，還堵塞了渠道，使引水渠運力下降。京密引水渠管理處則每日清理水面上的垃圾，並在某些河段處增設防護網阻隔垃圾流向下流[23]。昌平區環境保護局則在引水渠下遊河段設置水質監控裝置，並不定時抽查水質，以確保引水渠內的淡水質量合格[24]。
自京密引水渠完工至2005年以來的幾十年間，人們對京密引水渠始終沒有進行過大面積的維修，這導致其年老失修，渠道沖刷嚴重，渠坡也很不穩定，在渠底又沉澱了大量淤泥，還生長了很多水草，極大的影響了輸水能力。自2005年起，京密引水渠的輸水能力從每秒40立方公尺降低至每秒11立方公尺。在2007年前後甚至一度被迫停止向北京城區輸水。政府曾派遣武警官兵下渠除水草，還在渠中飼養專門吃水草的魚類，並專門組織了打撈水草的船隊，但依然無法阻止河渠的進一步老化，使之浪費了許多水資源。據統計，1990年至1999年，京密引水渠的自然蒸發量高達23%，1999年的蒸發量更達到了32.7%，使密雲水庫的水資源在運送到北京城區的途中不能很好的保存。2005年，政府決定對京密引水渠進行大範圍的維修，維修包括了清理渠道淤泥和引水渠渠底的硬化工作。據統計，由於此次維修，京密引水渠每年可少浪費一億立方公尺淡水，也使得運往北京城區的淡水均至少達到了中國二級水質標準[1]。
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