何 耘 林 林 王學(xué)鳳

(中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京 100038)

1 研究背景

河流水沙量是水利工程、橋涵建設(shè)、臨水各類(lèi)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)及施工的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，服務(wù)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)，其大小和變化對(duì)于水資源開(kāi)發(fā)與利用、河道治理、防汛抗旱、水利工程建設(shè)與管理、流域規(guī)劃等意義重大。受人類(lèi)活動(dòng)和全球氣候變化的影響，全球河流的水沙量變化明顯，河流水沙量的變化吸引著全球科研工作者的關(guān)注。據(jù)估計(jì)，全球河流入海徑流量約為3.9萬(wàn)km3，人類(lèi)活動(dòng)影響導(dǎo)致進(jìn)入河流的沙量增加215，同時(shí)入海輸沙量減少49[1]。全球入海河流的徑流量基本無(wú)趨勢(shì)性變化的占大多數(shù)(69)，但輸沙量呈明顯下降趨勢(shì)的河流約占半數(shù)(48)，入海輸沙量由人類(lèi)活動(dòng)影響前的約190億t/a降至現(xiàn)在的約130億t/a[2]。

近些我國(guó)江河水沙量及其演變的研究豐富，多集中在長(zhǎng)江、黃河、淮河和珠江等[3-5]。我國(guó)江河入海徑流量總量無(wú)明顯變化趨勢(shì)，但淮河及其以北河流徑流量呈下降趨勢(shì)；入海輸沙量總量及大多數(shù)河流輸沙量呈明顯下降趨勢(shì)。大壩建設(shè)、水土保持措施、流域擾動(dòng)、河道采砂和氣候變化是輸沙量變化的主要驅(qū)動(dòng)因素[3]。海河流域特別是北京地區(qū)河流水沙演變的文獻(xiàn)較少，個(gè)別文獻(xiàn)研究了永定河下游的水沙變化情況[6]。收集、匯總并分析北京地區(qū)主要河流13個(gè)水文站徑流量和輸沙量數(shù)據(jù)，對(duì)其水沙變化的歷史演變過(guò)程進(jìn)行分析，為水資源開(kāi)發(fā)與利用、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等提供參考。

2 北京地區(qū)水系概況

北京地區(qū)的河流共有160多條，其中骨干河道有潮白河、永定河、北運(yùn)河、大清河支流拒馬河和薊運(yùn)河支流泃河，均屬海河流域。這些河流發(fā)源于西北山地乃至蒙古高原。其中泃河、永定河分別經(jīng)薊運(yùn)河、潮白新河、永定新河直接入海，拒馬河、北運(yùn)河經(jīng)海河注入渤海。

潮白河發(fā)源于燕山北部山區(qū)，流經(jīng)河北、北京、天津三省市，流域面積1.94萬(wàn) km2。北京市境內(nèi)主河道長(zhǎng)118 km，流域面積為5688 km2。潮白河上游分潮河、白河兩大支流。潮河自密云縣古北口入境，長(zhǎng)約200 km，流域面積6870 km2。白河于延慶縣白河堡入境，長(zhǎng)約250 km，流域面積約9100 km2。潮、白兩河于密云縣河槽村附近匯合后稱(chēng)潮白河。潮白河水系同時(shí)開(kāi)展河流流量和懸移質(zhì)泥沙測(cè)量的水文站有白河的下堡站和張家墳站、潮河的下會(huì)站、潮白河的蘇莊站、懷河北支的前辛莊站與懷河南支的口頭站。

永定河位于海河流域西北部，有桑干河和洋河兩大支流，永定河在門(mén)頭溝區(qū)檀木溝附近入北京市界，全長(zhǎng)747 km，流域面積為4.70 萬(wàn)km2，流經(jīng)官?gòu)d山峽段于三家店進(jìn)入平原，于屈家店入永定新河后匯入渤海。北京市境內(nèi)全長(zhǎng)170 km，流域面積3168 km2。永定河水系同時(shí)開(kāi)展河流流量和懸移質(zhì)泥沙測(cè)量的水文站有永定河的雁翅站、三家店站、盧溝橋站和清水河的青白口站。

北運(yùn)河以北關(guān)閘為界，上游為溫榆河，主要發(fā)源于昌平、海淀山丘及丘陵區(qū)，向南流入通州區(qū)，流經(jīng)河北省香河縣、天津市武清區(qū)，在天津市大紅橋匯入海河。河道干流長(zhǎng)142.7 km，流域面積為6051 km2。北京市界內(nèi)主河長(zhǎng)89.4 km，流域面積為4250 km2，占總面積70。北運(yùn)河水系同時(shí)開(kāi)展河流流量和懸移質(zhì)泥沙測(cè)量的水文站為北運(yùn)河的通縣站。

大清河水系在北京市境內(nèi)只是其北支，有拒馬河、大石河和小清河3條支流。拒馬河發(fā)源于河北省淶源縣，河流全長(zhǎng)238 km，市界內(nèi)流域面積為2219 km2。大石河發(fā)源于房山區(qū)，北京市境內(nèi)河道長(zhǎng)121 km，流域面積1243 km2。小清河流域面積436 km2。大清河水系同時(shí)開(kāi)展河流流量和懸移質(zhì)泥沙測(cè)量的水文站有大石河的漫水河站和拒馬河的張坊站。

薊運(yùn)河支流泃河發(fā)源于河北省興隆縣，于偏橋子西北入市境，在馬坊鄉(xiāng)出市境匯入薊運(yùn)河。全長(zhǎng)206 km，流域面積1712 km2。市境內(nèi)總長(zhǎng)66 km，流域面積952 km2。泃河沒(méi)有同時(shí)開(kāi)展河流流量和懸移質(zhì)泥沙測(cè)量的水文站。

3 北京地區(qū)主要河流水沙變化

數(shù)據(jù)主要來(lái)源于每出版的《中國(guó)河流泥沙公報(bào)》[7]和每發(fā)布的《北京市河流泥沙公報(bào)》，并參考《中華人民共和國(guó)水文鑒》等數(shù)據(jù)予以校核。北京主要河流13個(gè)水文站的水沙統(tǒng)計(jì)情況如表1所示，其中多均值采用自開(kāi)展水沙實(shí)測(cè)(或1950)至2020數(shù)據(jù)，21世紀(jì)均值根據(jù)2001—2022數(shù)據(jù)計(jì)算。

表1 北京地區(qū)主要河流主要水文站實(shí)測(cè)水沙統(tǒng)計(jì)

3.1 潮白河水系潮白河干流及密云水庫(kù)以上選取下堡、張家墳、下會(huì)、蘇莊水文站，支流上選取前辛莊、口頭水文站為代表站。各站實(shí)測(cè)徑流量與輸沙量統(tǒng)計(jì)值見(jiàn)表1。

3.1.1白河下堡站 下堡站為白河入境北京前的水文站，也是白河堡水庫(kù)的入庫(kù)控制站，其集水面積4015 km2。下堡站多平均徑流量為1.476億m3(1957—2020)，最大和最小徑流量分別為4.833億m3(1959)和0.538億m3(2014)。圖1可見(jiàn)，徑流量在1990前呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，之后基本無(wú)明顯變化趨勢(shì)狀態(tài)。2001—2022的徑流量均值為0.830億m3，為多均值的56.2(表1)。

圖1 白河下堡站歷徑流量與輸沙量變化Fig.1 Changes in annual runoff and sediment loads of the Xiabao Station on the Baihe River

下堡站多平均輸沙量為76.2萬(wàn)t(1957—2020)，最大和最小輸沙量分別為462.0萬(wàn)t(1974)和0(2014)。輸沙量變化過(guò)程與徑流量變化過(guò)程基本一致，1975—1983輸沙量明顯下降，應(yīng)與1970代修建一系列水庫(kù)有關(guān)。2005后輸沙量下降更為明顯，多為0(2014和2018)或接近0。2001—2022的輸沙量均值為14.436萬(wàn)t，為多均值的18.9(表1)。

3.1.2 白河張家墳站 張家墳站是密云水庫(kù)白河流域唯一的入庫(kù)水文站，集水面積8506 km2。張家墳站多平均徑流量為4.695億m3(1954—2020)，最大和最小徑流量分別為20.10億m3(1956)和0.575億m3(2001)。圖2可見(jiàn)，徑流量基本呈四個(gè)梯級(jí)下降，即1950—1960代、1970—1980代、1990代、以及2000后。2021北京市平均降水量(924 mm)較多平均降水量(585 mm)偏多57.9，受局部暴雨影響，當(dāng)徑流量高。2001—2022的徑流量均值為2.209億m3，為多均值的47.0(表1)。

圖2 白河張家墳站歷徑流量與輸沙量變化Fig.2 Changes in annual runoff and sediment loads of the Zhangjiafen Station on the Baihe River

張家墳站多平均輸沙量為108萬(wàn)t(1954—2000)，最大和最小輸沙量分別為964萬(wàn)t(1959)和0(2007)。輸沙量變化過(guò)程與徑流量變化過(guò)程基本一致，2000后輸沙量下降更為明顯，輸沙量為0的份有9。2001—2022的輸沙量均值為2.107萬(wàn)t，僅為多均值的2.0(表1)。

3.1.3 潮河下會(huì)站 下會(huì)站是潮河流域的出口控制水文站，為密云水庫(kù)的入庫(kù)站，集水面積5340 km2。下會(huì)站多平均徑流量為2.294億m3(1961—2020)，最大和最小徑流量分別為8.867億m3(1973)和0.573億m3(2009)。圖3可見(jiàn)，2000后徑流量明顯下降，在低值波動(dòng)。受2021北京市降水量偏高和局部暴雨影響，當(dāng)徑流量偏高。2001—2022的徑流量均值為1.289億m3，為多均值的56.2(表1)。

圖3 潮河下會(huì)站歷徑流量與輸沙量變化Fig.3 Changes in annual runoff and sediment loads of the Xiahui Station on the Chaohe River

下會(huì)站多平均輸沙量為67.8萬(wàn)t(1961—2020)，最大和最小輸沙量分別為497.0萬(wàn)t(1974)和0(2002)。輸沙量變化過(guò)程與徑流量變化過(guò)程基本一致。2000后輸沙量下降明顯，輸沙量為0的份有12。2001—2022的輸沙量均值為4.040萬(wàn)t，僅為多均值的6.0(表1)。

3.1.4 潮白河蘇莊站水沙演變 蘇莊站位于潮白河下游，集水面積17627 km2。蘇莊站2000之后多河干斷流，至2012才首次恢復(fù)流量，本文數(shù)據(jù)至2000。蘇莊站多平均徑流量為9.211億m3(1950—2000)，最大和最小徑流量分別為43.050億m3(1956)和0(2000)。圖4可見(jiàn)，徑流量呈三個(gè)梯級(jí)下降，即1950代、1960—1970代、1980代及之后。

圖4 潮河蘇莊站歷徑流量與輸沙量變化Fig.4 Changes in annual runoff and sediment loads of the Suzhuang Station on the Chaohe River

蘇莊站多平均輸沙量為149.6萬(wàn)t(1950—2000)，最大和最小輸沙量分別為1540萬(wàn)t(1958)和0(1986)。輸沙量變化過(guò)程與徑流量變化過(guò)程基本一致，也呈三個(gè)梯級(jí)下降，1981后輸沙量基本為0。

3.1.5 潮白河支流懷河前辛莊站和口頭站 潮白河支流懷河前辛莊站和口頭站分別位于懷河南北兩支流，是懷柔水庫(kù)的入庫(kù)水文站。南支流域面積332 km2，北支流域面積155 km2。

(1)前辛莊站。前辛莊站多平均徑流量為0.326億m3(1959—2020)，最大和最小徑流量分別為1.123億m3(1959)和0.048億m3(2010)。圖5可見(jiàn)，徑流量在2000后明顯下降，在低值波動(dòng)。受2021北京市降水量偏高和局部暴雨影響，當(dāng)徑流量偏高。2001—2022的徑流量均值為0.167億m3，為多均值的51.2(表1)。

圖5 懷河南支前辛莊站歷徑流量與輸沙量變化Fig.5 Changes in annual runoff and sediment loads of the Qianxinzhuang Station on the Huaihe River

前辛莊站多平均輸沙量為1.13萬(wàn)t(1959—2020)，最大和最小輸沙量分別為12.10萬(wàn)t(1973)和0(1980)。輸沙量變化過(guò)程與徑流量變化過(guò)程基本一致。2000后輸沙量下降明顯，有輸沙量數(shù)據(jù)的份僅有3(2008、2016和2021)。2001—2022的輸沙量均值為0.064萬(wàn)t，僅為多均值的5.7(表1)。

(2)口頭站?？陬^站多平均徑流量為0.306億m3(1959—2020)，最大和最小徑流量分別為0.980億m3(1969)和0.074億m3(2010)。徑流量在2000后明顯下降，在低值波動(dòng)。受2021北京市降水量偏高和局部暴雨影響，當(dāng)徑流量偏高。2001—2022的徑流量均值為0.171億m3，為多均值的55.9(表1)。

口頭站多平均輸沙量為0.545萬(wàn)t(1959—2020)，最大和最小輸沙量分別為9.540萬(wàn)t(1974)和0(1980)。輸沙量變化過(guò)程與徑流量變化過(guò)程基本一致。2000后輸沙量下降明顯，有輸沙量數(shù)據(jù)的份僅有3(2005、2021和2022)。2001—2022的輸沙量均值為0.071萬(wàn)t，為多均值的12.9(表1)。

3.2 永定河水系永定河水系選取雁翅、三家店、盧溝橋、青白口四個(gè)水文站為代表站。各站實(shí)測(cè)徑流量與輸沙量統(tǒng)計(jì)值見(jiàn)表1。

3.2.1 永定河雁翅站 雁翅站是為永定河干流在官?gòu)d水庫(kù)下游入京后的首個(gè)水文站，集水面積4.37萬(wàn) km2。雁翅站多平均徑流量為5.224億m3(1963—2020)，最大徑流量和最小分別為16.230億m3(1967)和0.622億m3(2012)。圖6可見(jiàn)，徑流量呈明顯下降趨勢(shì)，2000后徑流量較低，2017后略有抬升。2001—2022的徑流量均值為1.561億m3，為多均值的29.9(表1)。

圖6 永定河雁翅站歷徑流量與輸沙量變化Fig.6 Changes in annual runoff and sediment loads of the Yanchi Station on the Yongding River

雁翅站多平均輸沙量為10.1萬(wàn)t(1963—2020)，最大和最小輸沙量分別為381萬(wàn)t(1967)和0(1977)。輸沙量明顯下降，由1963—1979的平均輸沙量34萬(wàn)t至其后的幾乎為0。其中輸沙量在1967和1974劇增，主要是受到“1967.8”和“1974.7”暴雨影響造成的。2001—2022僅有2016—2020輸沙量不為0，輸沙量均值為0.031萬(wàn)t，僅為多均值的0.3(表1)。

3.2.2 永定河三家店站 三家店水文站位于永定河干流永定河引水渠的上游，集水面積4.42萬(wàn) km2。三家店站多平均徑流量為4.484億m3(1950—2020)，最大和最小徑流量分別為35.550億m3(1950)和0(1989)。圖7可見(jiàn)，1970代前徑流量呈明顯下降趨勢(shì)，之后一直處于低值，多的徑流量為0。2000后有徑流量數(shù)據(jù)的份有6(2003、2016、2019—2022)。2001—2022的徑流量均值為0.310億m3，僅為多均值的6.9(表1)。

圖7 永定河三家店站歷徑流量與輸沙量變化Fig.7 Changes in annual runoff and sediment loads of the Sanjiadian Station on the Yongding River

三家店站多平均輸沙量為741萬(wàn)t(1950—2020)，最大和最小輸沙量分別為1.55億t(1950)和0(1976)。1950—1956輸沙量高，均值約達(dá)0.66億t，之后除個(gè)別份外(1967、2021)輸沙量一直為0。

3.2.3 永定河盧溝橋站 盧溝橋水文站建站于1921，集水面積4.44萬(wàn) km2。盧溝橋站2000后多的水沙量均為0，本文數(shù)據(jù)分析至2000。盧溝橋站多平均徑流量為4.755億m3(1953—2000)，最大和最小徑流量分別為27.730億m3(1954)和0(1986)。圖8可見(jiàn)，徑流量在1980代前呈明顯趨勢(shì)性下降，1953—1960多均值約為16.7億m3，1961—1980多均值約為4.32億m3，其后除個(gè)別份外徑流量多基本為0。

圖8 永定河盧溝橋站歷徑流量與輸沙量變化Fig.8 Changes in annual runoff and sediment loads of the Lugouqiao Station on the Yongding River

盧溝橋站多平均輸沙量為361.5萬(wàn)t(1953—2000)，最大和最小輸沙量分別為6740萬(wàn)t(1953)和0(1986)。輸沙量變化也呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，1953—1960的多均值約2045萬(wàn)t，1961—1980的多均值下降至約為48萬(wàn)t，其后輸沙量多基本為0。

3.2.4 清水河青白口站 清水河是永定河的支流，位于門(mén)頭溝區(qū)境內(nèi)，在青白口匯入永定河，全長(zhǎng)48 km。青白口站為清水河匯入永定河前的水文站，流域面積550 km2。青白口站自1980代至2006有輸沙量數(shù)據(jù)的份僅有2(1994和2000)，本文數(shù)據(jù)分析至2006。青白口站多平均徑流量為0.190億m3(1958—2005)，最大和最小徑流量分別為1.547億m3(1959)和0(1972)?？傮w上看，1958—1972的徑流量較高，并呈明顯下降趨勢(shì)；其后徑流量較低，多為0；1989—2000的徑流量略有增加。

青白口站多平均輸沙量為0.820萬(wàn)t(1958—2005)，最大和最小輸沙量分別為18.6萬(wàn)t(1958)和0(1972)。1958、1959、1962—1964的輸沙量較高，其余份輸沙量基本為0。

3.3 北運(yùn)河水系北運(yùn)河選取通縣站為代表站，通縣上游為溫榆河。通縣站集水面積2478 km2(至2009)、2775 km2(自2010)。通縣站多平均徑流量為4.998億m3(1956—2020)，最大和最小徑流量分別為16.290億m3(1956)和0.757億m3(1981)。2001—2022的徑流量均值為6.757億m3，為多均值的135.2(表1和圖9)。通縣站多平均輸沙量為9.61萬(wàn)t(1956—2020)，最大和最小輸沙量分別為74.400萬(wàn)t(1959)和0(1980)。2001—2022有輸沙量數(shù)據(jù)的份僅有5(2012、2016、2019—2021)，輸沙量均值為3.228萬(wàn)t，為多均值的33.6(表1和圖9)。

圖9 北運(yùn)河通縣站歷徑流量與輸沙量變化Fig.9 Changes in annual runoff and sediment loads of the Tongxian Station on the Beiyun River

鑒于通縣站分別于1975、2010站點(diǎn)遷移，水文站控制面積增大，不分析水沙變化趨勢(shì)。

3.4 大清河水系大清河水系選取大石河的漫水河站和拒馬河的張坊站兩個(gè)水文站為代表站。各站實(shí)測(cè)徑流量與輸沙量統(tǒng)計(jì)值見(jiàn)表1。

3.4.1 大石河漫水河站 大石河漫水河站控制流域面積653 km2。漫水河站多平均徑流量為0.721億m3(1954—2020)，最大和最小徑流量分別為5.399億m3(1956)0(1984)。圖10可見(jiàn)，1954—1964的徑流量較高，并呈明顯下降趨勢(shì)；1965—2000徑流量在較低水平波動(dòng)；2000以后漫水河站大多數(shù)份河干，徑流量基本為0。僅部分份徑流量較大(2012、2016、2018、2021和2022)，是受局部暴雨的影響而產(chǎn)生的徑流。2001—2022的徑流量均值為0.163億m3，為多均值的22.6(表1)。

漫水河站多平均輸沙量為3.01萬(wàn)t(1954—2020)，最大和最小輸沙量分別為46.9萬(wàn)t(1963)和0(1980)。圖10可見(jiàn)，1954—1964的輸沙量較高，呈明顯下降趨勢(shì)，1963的最大輸沙量應(yīng)是8月份極端暴雨引起的；1965—2000輸沙量在較低水平波動(dòng)，多為0。2001—2022大多份輸沙量基本為0，個(gè)別份(2004、2012、2016、2018和2021)受局部暴雨的影響輸沙量較高。2001—2022的輸沙量均值為2.154萬(wàn)t，為多均值的71.6(表1)。

3.4.2 拒馬河張坊站 拒馬河張坊水文站至源頭控制河長(zhǎng)190 km，控制上游流域面積4810 km2。張坊站多平均徑流量為4.533億m3(1952—2000)，最大和最小徑流量分別為23.2億m3(1952)和0.031億m3(2007)。圖11可見(jiàn)，1954—1964的徑流量較高，基本呈三級(jí)臺(tái)階式下降(1954—1964、1965—2000和2001—2022)。2001—2022的徑流量均值為1.056億m3，為多均值的23.3(表1)。

圖11 拒馬河張坊站歷徑流量與輸沙量變化Fig.11 Changes in annual runoff and sediment loads of the Zhangfang Station on the Juma River

張坊站多平均輸沙量為52.0萬(wàn)t(1952—2000)，最大和最小輸沙量分別為849.0萬(wàn)t(1963)和0(1984)。圖11可見(jiàn)，1954—1964的輸沙量較高，1963的最大輸沙量應(yīng)是8月份極端暴雨引起的；1965—2022輸沙量較低，多輸沙量基本為0。2001—2022的輸沙量均值為8.883萬(wàn)t，為多均值的17.1(表1)。

4 影響河流水沙演變的主要原因分析

4.1 水沙演變的總體情況北京地區(qū)河流的水沙量?jī)?nèi)分布不均，際變幅大，水沙變化基本同步。徑流量和輸沙量的絕大部分均產(chǎn)生于汛，汛暴雨對(duì)水沙量的大小影響較大。永定河的輸沙量最大(三家店水文站1939輸沙量高達(dá)54 209萬(wàn)t)，其它河流沙量不大。本文分析的主要河流中，幾乎所有站點(diǎn)(北運(yùn)河通縣站除外)水沙變化呈下降趨勢(shì)，2000后水沙量銳減，不少河流多斷流。

潮白河水系河流含沙量不高，但因水量充沛，輸沙量較大。干支流的下堡站、張家墳站、下會(huì)站、前辛莊站和口頭站2001—2022的徑流量均值約為多均值的1/2，2001—2022的輸沙量均值為多均值的2～19；蘇莊站2000之后多河干斷流。

永定河歷史上素有“小黃河”之稱(chēng)，具有水少沙多、輸沙量的時(shí)程分布極不均勻的特點(diǎn)。永定河干流雁翅站、三家店站、盧溝橋站的水量和沙量在二十世紀(jì)總體呈減少趨勢(shì)。1980代后，三家店站、盧溝橋站除個(gè)別份外，徑流量基本為0；三站的輸沙量基本為0。雁翅站2001—2022的徑流量均值為多均值的30，2001—2022的輸沙量均值接近0；三家店站、盧溝橋站除個(gè)別份外，2000后徑流量和輸沙量基本為0。

北運(yùn)河水系具有水多沙少、水沙變化同步的特點(diǎn)。北運(yùn)河通縣站2次遷移站點(diǎn)位置，2010后納入通惠河匯入的徑流量，因此不分析該站的水沙變化。文獻(xiàn)[8]認(rèn)為北運(yùn)河徑流量呈上升趨勢(shì)值得商榷。

大清河水系具有水多沙少、水沙變化同步的特點(diǎn)。漫水河站和張坊站2001—2022的徑流量均值約為多均值的20，2001—2022的輸沙量均值分別為多均值的72和17。實(shí)際上2000以后漫水河站大多數(shù)份河干，較高的輸沙量均值是受個(gè)別份局部暴雨造成輸沙量激增的影響。

4.2 水沙演變的驅(qū)動(dòng)因素

4.2.1 人類(lèi)活動(dòng)影響 海河流域主要河流水沙量的大幅度下降主要受人類(lèi)活動(dòng)影響，包括水庫(kù)攔沙、上游引水、水土保持措施等[9]，這些因素改變了水沙的時(shí)空分布。

潮白河水系自1950代以來(lái)，已建水庫(kù)8座，其中白河堡水庫(kù)對(duì)水沙的調(diào)節(jié)作用顯著。文獻(xiàn)[10]認(rèn)為懷柔水庫(kù)(潮白河支流懷河南北支)徑流量降低的影響因素有兩個(gè)方面，一是流域植被變化引起徑流減少，主要1960—1970代興修水利工程、1980代的小流域治理、水庫(kù)塘壩和灌區(qū)的增加、山區(qū)果樹(shù)林木增加等造成的。二是攔蓄工程增多影響徑流規(guī)律，流域內(nèi)有小型水庫(kù)3 座、截流工程及蓄水閘壩共100多處，蓄水能力達(dá)850多萬(wàn)m3；2000 后，河道內(nèi)陸續(xù)建起鋼拱閘和小型塘壩，蓄水能力達(dá)390多m3。

永定河自從1954官?gòu)d水庫(kù)建成后，攔截了上游大量泥沙，至今水庫(kù)泥沙淤積量已達(dá)6.51億m3。雁翅站1952—1954的徑流量為17億～29億m3，1952和1954的輸沙量高達(dá)8010萬(wàn)t和7730萬(wàn)t[9]，而1963—2000徑流量和輸沙量均值只有5.224億m3和10.1萬(wàn)t。文獻(xiàn)[11]分析永定河上游流域徑流量認(rèn)為，1981以后人類(lèi)活動(dòng)干擾顯現(xiàn)，并于1999以后加劇，氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)徑流量的影響占比分別為20和80左右。文獻(xiàn)[12]指出永定河流域徑流減少的決定性因素為人類(lèi)活動(dòng)，主要包括人口的不斷擴(kuò)張、土地利用和下墊面的改變、水利工程的調(diào)節(jié)用水量和地下水開(kāi)采的增加等，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)永定河徑流減少的貢獻(xiàn)率約為95。文獻(xiàn)[6]認(rèn)為永定河流域人類(lèi)活動(dòng)影響因素包括水利工程的減沙作用和水土保持工作的效果等，官?gòu)d以上已建大型水庫(kù)2座和中小型水庫(kù)273座，總淤積量5.89億m3，占總庫(kù)容量的42.1。三家店攔河閘的建設(shè)進(jìn)一步加劇了下游三家店站和盧溝橋站減沙幅度。自1983，永定河上游被列為水土流失重點(diǎn)治理區(qū)，近幾又相繼實(shí)施了多項(xiàng)水土保持項(xiàng)目等國(guó)家重點(diǎn)工程，已治理水土流失面積1.1萬(wàn)m2。

北運(yùn)河水系1963修建運(yùn)潮減河向潮白河分洪，致使北遠(yuǎn)河水沙量變化顯著。

大清河水系影響水沙變化的人類(lèi)活動(dòng)如河北省保定地區(qū)在紫荊關(guān)建有攔河低壩，1973建成五一渠引水工程，設(shè)計(jì)引水流量20 m3/s，引水至安各莊水庫(kù)，灌溉農(nóng)田。文獻(xiàn)[13]分析提出大清河流域山區(qū)徑流量銳減在1980 及2000出現(xiàn)拐點(diǎn)，重要原因是取用水量的增加。前階段主要是小型水利工程、城市化或經(jīng)濟(jì)增速的影響，增加了上游攔、蓄、引水量；2000 后，由于調(diào)整種植結(jié)構(gòu)、植樹(shù)造林，增大了山區(qū)土壤含水量，減少了徑流的產(chǎn)生。文獻(xiàn)[14]認(rèn)為大清河流域山區(qū)徑流量的減少的人類(lèi)活動(dòng)因素主要為梯田面積大幅增加、植被質(zhì)量提高等。文獻(xiàn)[15]提出大清河流下墊面要素中的草地、耕地和建設(shè)用地對(duì)徑流系數(shù)的變化具有一定的影響。

4.2.2 氣候影響 海河流域近些來(lái)持續(xù)干旱，降水量減少引起徑流量的降低。

文獻(xiàn)[11]通過(guò)對(duì)永定河上游1960—2012的氣象數(shù)據(jù)分析，提出永定河上游流域降水量的減少量為8.21 mm/10 a。文獻(xiàn)[16]提出1961—2010海河流域降水量每10 a約降低18 mm。文獻(xiàn)[6]認(rèn)為2001—2005永定河雁翅、三家店、盧溝橋站的均降雨量較多平均分別減少21.6、20.3、18.7。

文獻(xiàn)[8]對(duì)北運(yùn)河流域1970—2020的降水量進(jìn)行分析，提出多平均降水量為544.33 mm，基本無(wú)明顯趨勢(shì)性變化，1999出現(xiàn)降水量最小值339.03 mm，1999—2012 波動(dòng)增加。

文獻(xiàn)[15]提出大清河流域降雨因素是河流徑流系數(shù)變化的主導(dǎo)因素。文獻(xiàn)[14]分析認(rèn)為大清河流域1961—1982、1983—1996、1997—20163個(gè)時(shí)段的降水量分別為548 mm、524 mm和467 mm，在統(tǒng)計(jì)意義上并未發(fā)生顯著性變化，但3個(gè)時(shí)段汛降水量分別為439 mm、424 mm和349 mm，汛降水減少是導(dǎo)致徑流減少的重要原因之一。

5 結(jié)論

對(duì)北京地區(qū)主要河流13個(gè)水文站自開(kāi)展水沙實(shí)測(cè)(或1950)至2022的水沙演變過(guò)程進(jìn)行分析，得出如下認(rèn)識(shí)：

(1)北京地區(qū)的河流的水沙量?jī)?nèi)分布不均，際變幅大，水沙變化基本同步。徑流量和輸沙量的絕大部分均產(chǎn)生于汛，汛暴雨對(duì)水沙量的大小影響較大。永定河的輸沙量最大，其它河流沙量較小。幾乎所有河流的水沙變化呈下降趨勢(shì)，2000后水沙量銳減，不少河流多斷流。

(2)潮白河水系干支流的下堡站、張家墳站、下會(huì)站、前辛莊站和口頭站2001—2022的徑流量均值約為多均值的1/2，2001—2022的輸沙量均值為多均值的2～19；蘇莊站2000之后多河干斷流。永定河水系雁翅站2001—2022的徑流量均值為多均值的30，2001—2022的輸沙量均值接近0；三家店站和盧溝橋站除個(gè)別份外，2000后徑流量和輸沙量基本為0。大清河水系漫水河站和張坊站2001—2022的徑流量均值約為多均值的20，2001—2022的輸沙量均值分別為多均值的72和17。漫水河站2000以后大多數(shù)份河干，較高的輸沙量均值是受個(gè)別份局部暴雨造成輸沙量激增的影響。

(3)北京地區(qū)主要河流水沙量大幅降低，與上游人類(lèi)活動(dòng)和氣候變化密切相關(guān)。人類(lèi)活動(dòng)是河流水沙量降低的主要驅(qū)動(dòng)因素，氣候變化引起降水量(尤其是汛降水量)的減少對(duì)河流水沙量有一定的影響。