流域概况及存在的水生态环境问题
官厅水库是新中国成立后建成的第一座大型水库，兼有供水、防洪和发电等功能。水库流域位于东经112°8.3′～东经116°20.6′，北纬41°14.2′～北纬38°51′，水库总库容41.6亿m3，坝址以上永定河流域面积43402km2，地跨内蒙古、山西、河北及北京4个省市自治区。流域四周群山环抱、山峦起伏，地形特点是山、丘、川、盆地相间分布。据数据统计分析，山区面积14191km2，占全流域面积的33%；丘陵面积16173km2，占37%；河川面积13038km2，占30%。（见图一）
洋河、桑干河和妫水河是官厅水库主要的3条支流。洋河发源于内蒙古高原南缘，桑干河发源于山西省宁武县管岑山北坡，两河于朱官屯汇合后称永定河，其流域面积占官厅水库流域总面积的91%，是流域产水产沙的主要来源。妫水河发源于北京延庆县，河长约18.5km，年均径流总量为0.95亿m3，妫水河有8条支流，大部分属于季节性河流。
官厅水库流域水生态环境问题
入库水量逐年减少
近年来，流域上游社会经济快速发展，用水量增加，引发官厅水库来水呈严重衰减趋势。此外，官厅水库上游修建了册田等大中小蓄水设施267座，发展灌溉面积545万亩，加之采选、冶炼、电力、化工等高耗水工业的发展，致使官厅水库年平均来水量由上世纪50年代的20.4亿m3锐减到上世纪90年代的4.0亿m3。如1985年～1995年流域年均降水量与1955年～1984年流域年均降水量407.5mm相当，而前者年均来水量仅为2.7亿m3，只相当于后者年均来水量11.3亿m3的1/4。(见图二)
1999年～2005年，水库上游遭遇连续7年枯水期，年均入库水量不足1.5亿m3，如果这种趋势延续，来水衰减的问题将更加突出，对北京供水造成巨大威胁。
水体污染加剧
随着流域社会经济的快速发展，污水排放量不断增加，大量未经处理的废污水排入河道，加之入库水量减少，流域内水生态环境逐年恶化，水库水体污染程度日趋严重。此外，过量施用农药和化肥，使得河库水体还受到面源污染。近年来，库区水体中总氮、总磷一直维持在较高水平，已处于富营养化状态。
水土流失造成水库淤积，形成内源污染
水库上游水土流失面积达183.11万ha（1公顷ha=100公亩）。水土流失不仅造成耕地减少、肥力下降、生态失衡、环境恶化，而且加剧了官厅水库的淤积。据有关资料，官厅水库泥沙淤积总量为6.5亿m3，占总库容的15.5%，多年平均淤积量1549.4万m3。淤积形态为三角洲，绝大部分泥沙淤积在永定河库区和坝前区，淤积三角洲前坡顶点已抵达永定河和妫水河的汇合处。淤积底泥形成了水库的内污染源，底泥污染释放将影响库区水体水质。
库岸淘刷，塌岸严重
库岸周边地处山前洪积扇及河流阶地的前缘地带，沙质壤土，陡峭冲沟发育，库岸坡陡岸高，多为地形再造多发区和不稳定区，外营力较强，库区风急浪大，造成库岸坍塌严重。
由于上述诸多环境问题，水库水体污染严重，1997年底官厅水库被迫退出了北京城市饮用水供水系统。
流域污染源调查评价与污染控制技术初步成果
为应对首都水资源紧缺的严峻形势，国务院批复了《21世纪初期首都水资源可持续利用规划》，明确提出“稳定密云、挽救官厅，恢复官厅水库饮用水源地功能”的治水方略。为此，北京市水务局积极组织开展了大量调查论证和科技攻关，完成20多项专题研究，基本查清了官厅水库流域污染状况，并探索了污染控制技术措施。
官厅水库污染来源、分布及贡献率
北京水务局对流域内工业污染源、农业污染源、生活污染源、固体废弃物等点源和非点源进行了大量调查、监测和污染成因分析。分析确定了官厅水库流域不同水文年、不同污染源中的污染物负荷量及其贡献率，并对其发展趋势进行了预测，为水污染治理工程找出了重点，达到对症下药、标本兼治的目的。
研究结果表明：污染源由3个部分组成，一是由工业废水和城市生活污水形成的点污染源；二是由降雨径流、水土流失、农田中农药化肥等形成的面污染源（非点污染源）；三是由水库沉积底泥形成的内污染源。（见图3）
其污染物分布和贡献率为：官厅水库主要污染物质是氨氮、COD和总磷；年入库污水总量为9328万m3。其中永定河入库8600万m3，妫水河入库540万m3，库区周边188万m3；山峡区年污水排放506万m3；官厅水库污染物贡献率分布为点源65%~70%、面源20%~30%、内源（底泥）5%~10%。
污染控制技术初步研究
针对流域水生态环境污染现状，探索污染控制技术的可行性，北京水务局开展了人工湿地、稳定塘、微污染水源深度净化、生态护岸等多项污染控制技术的初步研究。研究成果表明，在北方低温地区，采取适宜的生态技术方案，可以到达污染控制目的。为确保总体修复工程实施的把握性和投资高效性，在试验研究的基础上又开展了水体改善关键技术示范研究，为大规模实施官厅水库流域水体修复工程提供了技术支撑。关键技术示范研究包括：（1）污染水体生态湿地处理技术研究与示范；（2）库区水华防治和库滨带生态防护技术研究与示范；（3）底泥污染控制与生态处置技术研究与示范；（4）河道源水净化技术研究与示范。项目于2002年8月启动，现已基本完成。
流域水生态修复总体方案
流域治理依据流域上中下游相结合、点线面相结合、软硬件相结合和源头控制的原则，借鉴国内外类似工程经验，综合考虑物理、化学和生物生态等技术方法。在总体治理上分两大区域：官厅入库口上游永定河流域、库区周边及下游北京区域。
永定河流域治理规划：以源头控制为主
重点针对洋河，分为源头控制和流域污染治理两大环节，其中以源头控制为主。
首先，要对排放有毒有害污染物的污染源进行治理。流域一些企业排放有毒有害物质，如金矿、钢厂、洗涤剂厂、农药厂排放氰化物、汞、有机磷、阿特拉津等，虽然这些污染物的排放量不是很大，但对人体危害极大，必须进行处理。经过筛选、比较，确定2005年以前对7个厂矿进行污染治理，可削减Cro.16t/a（吨/年）、CN332t/a、酚70t/a、油26t/a。
其次，对污染严重的企业实施关、停。规划对流域内的长城化工厂、张家口市化工原料厂、下花园造纸厂、张家口市制革厂等企业实施关停。企业停产后可削减CODcr760t/a。
再次，加强对独立工业污染源的治理。对污染较严重的35家企业进行污染治理。包括化工、医药、造纸、食品、毛纺、皮革等行业。由于各个行业污染性质不同，需采取不同的治理工艺。35家污染源治理后，可削减CODcr25249.5t/a、氨氮2302t/a。
同时，还建设城市集中污水处理工程。规划在张家口市区、宣化区和怀来县建设3座污水处理厂和1处生物氧化塘，处理能力可达28万m3/日，每年削减CODcr2.58万吨，占流域上游CODcr排放总量的36.33%；削减氨氮1934.0t/a，占流域上游氨氮总排放量的25.51%。
在以上点源控制的基础上，还要采取生态湿地、渗滤净化系统、灌区节水等生态措施，进一步提高流域的水生态环境水平。
库区周边及下游北京区域治理：三大环节不可或缺
北京水务局按照“1个目标，3个环节，10项措施”的修复思路，围绕恢复官厅水库饮用水源地功能，实现了三家店出库水质达到饮用水源标准的目标。通过官厅水库库区、永定河河道和三家店库区3个环节，综合采取生物、化学和物理等多方面的措施，着重解决氨氮、COD、BOD等3类超标污染。
第一环节，官厅水库库区。
在当地建设黑土洼、八号桥及野鸭湖3处湿地，削减非汛期入库污染物40%~50%，其总面积约为7万亩，为水库提供了蓄水和净化水的作用。在水库周边地区，建设库滨带生态防护工程190公里，防止水土流失，减轻面源污染。
建设延庆县县城污水处理厂二期工程，建设康庄、旧县、永宁、张山营、水库管理处、官厅镇、温泉疗养院等7处小型污水处理厂；现有企业污废水达标排放，停建和关闭耗水量大的企业。
妫水河流域生态环境建设：一是在479米高程以外5公里的范围内，建设延庆县境内水库二级保护区水源涵养林190平方公里（二级保护区总面积为534平方公里）；二是结合京津风沙源治理，在水库周边地区退耕还林；三是治理延庆县水土流失面积300平方公里。
在水库污染基本得到控制、水质状况基本好转后，将采用底泥污染阻断及环保疏浚等综合技术，控制水库底泥污染释放。
第一环节库区及周边地区工程实施后，可实现污水达标排放，增加入库水量。妫水河库区水质可控制在II类，永定河库区水质可控制在IV类，出库水质可控制在IV类。
第二环节，永定河山峡区河道。
在珠窝水库和落坡岭水库电站出水口处建设人工渗滤系统。在官厅水库坝后至珠窝水库区间40多公里的河道内，构建天然曝气段，增加水流的滞留时间，提高河道水体净化能力。
因地制宜，在珠窝水库到三家店区间65公里河道内，结合门头沟区经济开发，利用滩地建设河滨带防护、河道内建设沙滤坝等工程。
建设京西电厂、大台煤矿、王平村煤矿和雁翅镇等7处污水深度处理工程，处理规模11400吨/日。在门头沟山峡区建设130平方公里水土保持工程。
第二环节永定河山峡区实施以上工程后，实现沿河污水达标排放，同时可削减氨氮70%以上，削减COD20%左右。
第三环节，三家店库区。
三家店库区进行生态清淤80万方，增加库容，同时消除底泥污染的释放。保留入库区现有自然湿地系统，在水库周边浅水区种植挺水植物，对水体进行生态修复。利用回灌渗滤技术，进一步提高水质，为自来水厂供水。
上述3个环节的综合措施实施后，三家店出库区水质可控制在III类标准。
修复方案实施情况及效果
在总体修复方案指导下，已完成了如下工程项目：水库上游河北、山西两省完成部分污水处理厂建设及节水灌溉工程；北京已完成黑土洼湿地系统建设；完成三家店水库清淤及永定河生态治理工程；完成延庆县、官厅水库管理处等污水处理厂建设；开展延庆和门头沟水土保持工程，完成了白河堡灌区节水改造15万亩；正在实施山峡区污水处理及官厅水库塌岸生态治理。
自2004年3月至今，三家店水库水体基本维持在Ⅲ类水体，初步实现了《21世纪初期首都水资源可持续利用规划》的阶段目标。
