畢遠(yuǎn)山

（石家莊市冶河灌區(qū)管理局，石家莊 050051）

滹沱河流域水資源與水環(huán)境變化分析

畢遠(yuǎn)山

（石家莊市冶河灌區(qū)管理局，石家莊 050051）

以黃壁莊站60多年的水文實(shí)測(cè)和還原資料為基礎(chǔ)，分析滹沱河徑流量的變化情況，并對(duì)代表站枯季徑流及下游河道水量變化進(jìn)行分析。分析表明在氣候變化及人類活動(dòng)共同作用下，河道流量減少，河流水環(huán)境尤其是下游河流環(huán)境變化劇烈。這對(duì)河流水環(huán)境的恢復(fù)與重建意義重大。

滹沱河；徑流變化；影響；枯季徑流；水環(huán)境

1 流域概況

滹沱河是海河流域子牙河上游的主要支流，發(fā)源于繁峙縣東北的泰戲山，至獻(xiàn)縣樞紐與滏陽(yáng)河及滏陽(yáng)新河匯流入子牙河，干流總長(zhǎng)588km，流域面積24774km2，滹沱河跨晉、冀兩地，山西省境內(nèi)較大支流有陽(yáng)武河、云中河、牧馬河、清水河等，河北省境內(nèi)較大河流有營(yíng)里河、卸甲河、柳林河、險(xiǎn)溢河、冶河等。河流兩岸有平原、丘陵、河谷、山地等地貌，地形復(fù)雜多變。河北省會(huì)石家莊市傍河而建，河流水資源與水環(huán)境狀況與石家莊市區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人民生活息息相關(guān)。

據(jù)資料分析［1］，該區(qū)域多年平均氣溫12.8℃，極端最高氣溫42.8℃，極端最低氣溫-17.9℃。多年平均降水量（1956～2000年）512.8mm，且年內(nèi)分配極不均勻，年降水量的70%～80%集中在汛期，并多以暴雨形式出現(xiàn)。吳家窯最大年降水量1462.1mm，發(fā)生在1963年；橋兒溝最小年降水量183.4mm，發(fā)生在1972年。

區(qū)內(nèi)水利工程眾多，歷史悠久。20世紀(jì)20年代初，源泉、大同、興民3條灌區(qū)就已建成通水，1958年在全民辦水利的高潮中，滹沱河出山口干流上興建了崗南和黃壁莊兩座大型水庫(kù)，總庫(kù)容29.14億m3；另外建有孤山、下茹越、觀上、雙乳山、石板、下觀、大石門、郭莊等中型水庫(kù)12座及小型水庫(kù)和塘壩多處。

2 流域天然徑流量變化

天然徑流量反映了流域產(chǎn)水能力，包括實(shí)測(cè)徑流量和人類活動(dòng)對(duì)河川徑流量影響的徑流量?jī)刹糠?。黃壁莊水庫(kù)運(yùn)行后實(shí)測(cè)年徑流量為水庫(kù)出庫(kù)量，1950～2012年實(shí)測(cè)徑流量14.1億m3，天然徑流量20.3億m3。黃壁莊站為滹沱河山區(qū)出山口徑流控制站，1918年6月開始有監(jiān)測(cè)資料，1950年開始有連續(xù)的系列，通過分析黃壁莊站1950年以來天然徑流［1，4］的變化，來反映氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)滹沱河天然年徑流的影響。

2.1 徑流趨勢(shì)分析

由圖1黃壁莊站天然年徑流量變化過程，可以看出黃壁莊站天然年徑流量雖然在不同時(shí)間存在波動(dòng)，如1996年有一個(gè)突然增大，但總體上減少趨勢(shì)明顯。20世紀(jì)50年代年平均徑流量33.9億m3，60年代27.8億m3，70年代后不足20億m3，21世紀(jì)以來更少，僅11.1億m3。趨勢(shì)線方程y=-0.3886x+ 790.03，斜率為負(fù)值，也反映了其下降趨勢(shì)。天然年徑流衰減造成河流來水量減少。

圖1 黃壁莊站天然年徑流量變化過程

2.2 氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)天然年徑流的影響

河川徑流源于降水，是氣候條件及下墊面綜合作用產(chǎn)物，河川徑流量變化也是氣候變化和人類活動(dòng)多因素綜合結(jié)果［2-3］，通過黃壁莊站1950年以來降水與天然徑流的關(guān)系來確定氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)滹沱河天然年徑流的影響程度。

參照以往研究成果，以1980年作為天然年徑流系列發(fā)生變異的突變點(diǎn)年份［2-3］，分成兩個(gè)系列點(diǎn)繪年降水量與天然年徑流量關(guān)系圖（見圖2）。將1980年以前系列看作是不受大規(guī)模人類活動(dòng)影響或徑流過程仍然以自然特征為主的系列，稱為“基準(zhǔn)期”，1980年以后系列為人類活動(dòng)影響下墊面及降水等氣候因素綜合作用狀況下的“現(xiàn)狀期”。其中1950～1979年平均降水552.5mm、平均徑流116.5mm，1980～2012平均降水515.8mm、平均徑流59.4mm，“現(xiàn)狀期”比“基準(zhǔn)期”降水偏少6.6%、徑流偏少49.0%；從圖2也可以看到突變點(diǎn)年份前后系列年降水量與天然年徑流量之間的相關(guān)關(guān)系顯著不同?！盎鶞?zhǔn)期”點(diǎn)距呈帶狀集中在右側(cè)，而“現(xiàn)狀期”的點(diǎn)距則集中在左側(cè)，兩者徑流量變化的差值可看作氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流的綜合影響量。將黃壁莊“基準(zhǔn)期”和“現(xiàn)狀期”面降水量均值，代入擬合的基準(zhǔn)期降水～徑流關(guān)系方程式，計(jì)算該“基準(zhǔn)期”和“現(xiàn)狀期”降水量均值對(duì)應(yīng)的產(chǎn)流量，其產(chǎn)流量差值即為降水量變化對(duì)徑流的影響量。經(jīng)計(jì)算綜合影響下，“現(xiàn)狀期”比“基準(zhǔn)期”徑流減少48.9%。從綜合影響量中扣除降水對(duì)徑流的影響量即為人類活動(dòng)影響量，人類活動(dòng)是黃壁莊流域徑流變化的主要?jiǎng)右颉?/p>

圖2 黃壁莊站年降水與天然年徑流相關(guān)關(guān)系

在氣候變化和大規(guī)模人類活動(dòng)的綜合作用下，尤其是人類活動(dòng)影響使流域下墊面條件發(fā)生了很大變化，天然徑流量減少近五成。天然年徑流這種劇烈的衰減，直接導(dǎo)致河川徑流量減少，這是河流水環(huán)境惡化的主要原因。

3 河流水環(huán)境

3.1 枯季徑流變化

滹沱河山區(qū)河流的汛期水量（6～9月）可占全年水量的60%左右［5］，汛期外我們稱之為枯季，枯季時(shí)間長(zhǎng)，徑流少，對(duì)河道水環(huán)境影響更顯著。選取滹沱河干流上的南莊、小覺站及主要支流冶河上的地都、平山站，通過20世紀(jì)50年代以來（建站以來）至2012年實(shí)測(cè)徑流系列，對(duì)枯季徑流進(jìn)行變化趨勢(shì)分析。

各站分年代枯季月平均、連續(xù)最枯3個(gè)月平均及最枯月平均流量的變化，可用來反映枯季河道水環(huán)境狀況［6］（見表1）。分析表明：枯季徑流遞減趨勢(shì)顯著，各站的枯季月平均流量從20世紀(jì)60年代開始減少，南莊、小覺、平山遞減率分別為-15.0%、-14.1%、-5.0%；70年代減少更劇烈，遞減率分別為-33.6%、-34.5%、-32.5%；1980年之前年代之間遞減趨勢(shì)明顯，1980年之后仍呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，但速率變??；各代表站總衰減率在50%～75%之間。

表1 山區(qū)代表站枯季不同年代河川徑流單位：m3/s

地都站1959年建站，50年代代表性不強(qiáng)，其余年代間變化規(guī)律與其他站一致?？菁緩搅鞯臏p少，不僅造成水資源供需矛盾，還會(huì)引發(fā)河流斷流、水質(zhì)污染等一系列河流生態(tài)環(huán)境問題。

3.2 水庫(kù)下游河流水環(huán)境變化

以黃壁莊站和下游平原站北中山過水情況［7］來說明下游河道水環(huán)境變化，黃壁莊站從1918年6月開始到1959年有資料年份（部分年份缺測(cè)），河道只有1958年底斷流9d。1959年6月水庫(kù)建成運(yùn)行后，主要通過黃壁莊溢洪道放水。1960～1969年10年間1966年全年未放水，其余年份都有放水；1970～1979年，未放水天數(shù)明顯增多，其中1974～1976連續(xù)3年未放水；進(jìn)入1980年以后，河道成為泄洪河道，1980以來較大泄洪僅4次，1988年8月份21d，1991年6、7月份29d，1995年9月21d，1996年8、9月份54d。另外1997年4、5月份為水庫(kù)防汛調(diào)度棄水19d；2000年以后由于防汛需要，放水3次，2000年2d，2001年3d，2004年9d。

北中山站，1919年開始設(shè)水位觀測(cè)，1955年設(shè)流量觀測(cè)［10］，從1955年開始分析。1955～1959年5年間斷流217d，水庫(kù)運(yùn)行后1960～1969年，河道斷流356d（水量來自黃壁莊溢洪道及石津渠、靈正渠退水），1970年以后斷流天數(shù)明顯增多，1970～1979年斷流2395d，1980～1989年斷流3615d（見表2），由于溢洪道只有1988年泄洪，石津渠、靈正渠也無(wú)退水，1980至1988年8月完全河干；1990～1999年斷流3382d，只有豐水年水庫(kù)泄洪河道才過水，從1998年開始平原河道逐漸成為納污河道，即便水庫(kù)放水，水量小也到不了北中山，河道水環(huán)境徹底改變，河道沙化、垃圾遍布、污水橫流，一條興利之河變成一條毒害之河。

表2 黃壁莊、北中山站斷流天數(shù)單位：d

4 結(jié)語(yǔ)

（1）流域天然年徑流變化分析表明，受氣候變化和人類活動(dòng)的共同影響，天然年徑流序列發(fā)生了顯著變化，與20世紀(jì)50～70年代相比，現(xiàn)狀條件降水情況下，天然年徑流減少近5成。大規(guī)模人類活動(dòng)使流域下墊面情況發(fā)生了變異，是導(dǎo)致天然年徑流減少的主要?jiǎng)右?。流域天然年徑流的減少是影響河流水環(huán)境惡化的主要因素之一。

（2）對(duì)河流水環(huán)境變化分析可看到，上游代表站河道枯季月平均、連續(xù)最枯3個(gè)月及最枯月平均流量遞減趨勢(shì)十分明顯，從20世紀(jì)50年代到21世紀(jì)初，河道枯季徑流量減少了6成。上游枯季徑流劇減會(huì)引發(fā)河流斷流、水質(zhì)污染等一系列河流生態(tài)環(huán)境問題。下游平原區(qū)河流由于上游用水及水庫(kù)水量控制，從20世紀(jì)70年代開始出現(xiàn)連續(xù)斷流，80年代河流開始干涸沙化，90年代成為納污河道，河道水環(huán)境惡化顯著。

［1］任憲韶，戶作亮，曹寅白，等.海河流域水資源評(píng)價(jià)［M］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2007.

［2］河北省水文水資源勘測(cè)局.海河南系洪水一致性修正研究技術(shù)報(bào)告［R］．2011．

［3］劉克巖，張櫓，張光輝，等．人類活動(dòng)對(duì)華北白洋淀流域徑流影響的識(shí)別研究［J］．水文，2006，27（6）：6-10．

［4］水利部海河水利委員會(huì)．海河流域水資源公報(bào)［R］．2012．

［5］許建廷.河北省滹沱河流域山區(qū)年徑流變化情勢(shì)分析［J］.水科學(xué)與工程技術(shù)，2008（6）：3-5.

［6］顧穎，汪向蘭，林錦．近60年來我國(guó)主要江河枯季徑流變化及趨勢(shì)分析［J］．水利水電技術(shù)，2011，42（4）：6-8．

［7］費(fèi)宇紅，陳樹娥，劉克巖，等．滹沱河斷流區(qū)水環(huán)境裂變特征與地下調(diào)蓄潛力［J］．水利學(xué)報(bào)，2001，32（11）：41-45．

Variance Analysis of Water Resources and Water Environment in Hutuohe River

BI Yuan-shan
（Shijiazhuang City Yehe River Irrigation Management Bureau，Shijiazhuang 050051，China）

Based on the more than 60 years of hydrology actual measurement and restore data of Huangbizhuang station，analysis the variance situation of Hutuo River runoff changes，and analysis the dry season?runoff and downstream river water changes of the representative station.The analysis indicates that the river flow reduced and river water environment changed dramatically under the effect of climate change and human activities，especially the downstream river environment.It is of great significance to the recovery and reconstruction of river water environment.

Hutuo River；runoff change；effect；dry season runoff；water environment

TV121

B

1672-9900（2014）03-0037-04

2014-04-16

畢遠(yuǎn)山（1971-），男（蒙古族），河北承德人，高級(jí)工程師，主要從事水利工程施工管理工作，（Tel）13930100082。