沧州市水资源多年特征分析及利用现状

2014-09-18吕庆玉

地下水 2014年4期

吕庆玉

(河北省沧州水文水资源勘测局，河北沧州061000)

沧州市地处河北省东南部，位于北纬37°28'～38°57'、东经 115°42'～117°50'之间，下辖十八个县(市区)，全市总面积14 056 km2，属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，冬夏长、春秋短。春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季气候凉爽，冬季寒冷少雪。降水量年际变化较大，年内分配也不均，80%的降水量集中在汛期，地区分布由西往东逐渐增大。

沧州市区域河道众多，且处于海河流域下游，历史上就有“九河下梢”之称。大清河、子牙河、南运河三大水系从沧州经过，境内有10条行洪河道，总长度为708.43 km;26条排沥河道，总长度1 555.08 km。根据地理位置和地貌特征，参照全省水资源分区，沧州市共划分为四个水资源区，分别为淀东清南区、黑龙港平原区、运东平原区和滹滏平原区。

本市地下水主要赋存于第四系松散岩层中，划分成五个含水组，西部有小面积全淡区，主要含水层集中于第Ⅰ、第Ⅱ含水组，第Ⅲ、第Ⅳ含水组含水层较薄，砂层颗粒较细。大部分面积为有咸水区，该区内浅层淡水包括第Ⅰ含水组、第Ⅱ含水组上段，第Ⅱ含水组咸水基本没有开采，第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ含水组为深层淡水。

1 水资源数量

1.1 地表水资源

1.1.1 降水量

根据1956—2005年降水量同步系列资料采用算术平均法进行计算，沧州市多年平均降水量551.1 mm。1964年全市平均降水量最大为1 077.4 mm，1965年全市平均降水量最小为232.2 mm。

沧州市区域降水总的趋势是自东向西递减，变化在590～490 mm之间。最大值出现在南大港管理区和黄骅市周青庄一带，黄骅市周青庄站多年平均降水量最大，为593.1 mm;任丘市的七间房乡是全市降水的低值区，多年平均降水量最小的站为白洋淀边的大树刘庄站，为476.5 mm。沧州市西部降水量偏小的原因是太平洋暖湿气流受泰山沂蒙山阻挡，在冀中平原形成一个年降水量500 mm左右的低值区，而沧州市西部正处在这个低值区的北部边缘。

沧州市降水量年内分配很不均匀，6—9月份多年平均降水量为436.1 mm，占全年降水量的79.1%，区域分布与年降水量基本一致，而整个汛期的降水又多集中于7、8两个月份的二、三场暴雨，特别是大水年份更为集中。7、8两月多年平均降水量之和为328.2 mm，占年降水量的59.6%，而非汛期3～5月多年平均降水量63.7 mm，占年降水量的11.6%;10～2月多年平均降水量51.3 mm，占年降水量9.3%。一年中7月份多年平均降水量最多191.7 mm，占年降水量的37.5%;1月份多年平均降水量最小为3.4mm，占年降水量的 0.6%(见图 1)。

图1 沧州市多年平均降水量年内分布图

1.1.2 径流量

根据1956—2005年五十年系列年径流量，分析计算全市多年平均地表水资源量6.040 4亿 m3，折合年径流深为43.0 mm。

图2 沧州市多年平均地表水资源量统计图

年径流量的地区分布与降水量分布基本一致，即从南运河以西向东部沿海逐渐增大，东部南大港多年平均径流深达到62.6 mm，而西部的肃宁县只有19.0 mm，相差3.3倍。其原因除年降水量西部小于东部外，地下水埋深的差异也是产流重要影响因素，据2005年统计，黄骅、海兴平均地下水埋深分别为:2.77 m、2.70 m，而西部的肃宁、河间则分别为26.29 m、12.74 m。相对而言，东部易形成蓄满产流而西部却有较大的地下库容供入渗调蓄。

沧州市地处滨海平原，地面坡度1/8 000～1/15 000，平均地下水埋深较大，下垫面条件较好，流域的调蓄能力较强，一般降雨产流发生在汛期的6—9月份，往往集中在7、8月份的一两场暴雨，而其它月份一般很少产流。

受降水的多年变化规律及下垫面因素的影响，径流的年际变化比降水更加剧烈，从各县(市、区)年径流系列来看，东部南大港管理区1964年最大为521.0 mm，而2002年最小为0。西部的肃宁县在50 a系列中，径流量最大的是1964年为131.0 mm，而产流量为0的年份竟有6 a之多。从全市角度来看，1964年最大为 289.0 mm，1997年最小仅为 1.2 mm，相差240倍之多，由此可见径流年际变化之大(见图2)。

受下垫面条件变化的影响，沧州市不同年代地表水资源的变化很大。五十年代到七十年代平均地表水资源量为多年平均值的136%;八十年代后地表水资源明显减少，仅为多年平均值的47%。见表1

表1 沧州市地表水资源量年代变化统计表

1.2 地下水资源

地下水资源主要是指与大气降水和地表水体有直接水力联系、参与地下水循环且可以更新的潜水即浅层地下水。沧州市浅层地下水溶解性总固呈自西向东逐渐增大的趋势，西部肃宁一带有小面积全淡区，中部为咸淡交错混和区，东部沿海一带基本上全是咸水区。沧州市浅层地下水可划分为≤2 g/L、2～3 g/L、3～5 g/L和＞5 g/L四类分区，即淡水区、微咸水区、弱咸水区和咸水区。沧州市多年平均淡水资源量为6.057 5亿 m3，微咸水资源量为4.939 3亿 m3，弱咸水资源量为2.397 3亿 m3，咸水资源量为2.083 7亿 m3。各县(市、区)地下淡水资源量见图3。

图3 沧州市多年平均地下水资源量统计图

沧州市地下淡水资源的空间分布用模数表示，全市多年平均地下水资源模数为11.0万 m3/km2。受地形、地貌、水文气象以及地质条件的影响，区域内地下水资源模数具有一定的差别，降水量是最主要的影响因素。沧州市中南部和东南部地区地下水资源模数较大，而西部和中北部地区相对来说较小。吴桥县水资源模数最大，为13.9万 m3/km2，临港区和南大港管理区因没有淡水资源分布，所以模数为0。

地下水资源量补给比例分析如图4，总补给量为6.911 0亿 m3，降水入渗补给量最大，为5.467 4 亿 m3，占79.1%;蓄水渗漏入渗量最小，为0.037 8亿m3，占0.6%。地下水资源量排泄比例分析如图5，总排泄量7.158 4亿 m3，人工开采量最大，为 4.194 6亿 m3，占 58.6%，潜水蒸发量最小，为0.714 4亿 m3，占 10% 。

图4 多年平均地下水资源量入渗补给图

图5 多年平均地下水资源量排泄量图

1.3 水资源总量

水资源总量指区域内由降水所形成的地表和地下水量之和，用如下方程式计算:

式中:W总为水资源总量;Rp为地表水资源量;Pr为降水入渗补给量。

水资源总量的计算采用1956～2005年系列。根据公式(1)即可得各行政分区和水资源分区多年水资源总量。全市多年平均水资源总量为12.071 5亿 m3，其中沧县水资源总量最大为1.414 4亿 m3，南大港管理区最小为0.183 9亿m3。见图6。

图6 沧州市多年平均水资源总量统计图

2 水资源质量

2.1 地表水质量

依据国家《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)，选取1996－2005年水质监测资料，对全市主要河渠具有代表性的河段进行趋势变化分析，见表2。

全市地表水综合污染指数呈现先上升后下降的趋势，尤其是1998年以来上升趋势较为明显，各河渠十年来综合污染指数的最高点均出现在1998年之后，1998年以来各河污染加重的趋势。而随着近几年水污染治理力度的加大，自2003年以后大部分河段水质都呈现出好转的趋势。

表2 沧州市近十年主要河段地表水体综合污染指数表

表3 沧州市地表水主要河流单项污染变化趋势表

按照综合污染趋势分析方法，选取资料系列完整的子牙河献县站、子牙新河周官屯站、北排水河冯官屯站和窦庄子站、南排水河东关站、漳卫新河辛集站、宣惠河新立庄站和刘福青站、沧浪渠窦庄子站及南支小元站、中支鞠官屯站、北支赵官屯站进行分析，采用季节性肯德尔检验法进行水质变化趋势分析。单向污染变化趋势分析项目选用氯化物、硫酸盐、化学耗氧量、氨氮、挥发酚、氟化物六项。

从表中可看出，宣惠河新立庄和沧浪渠中支鞠官屯站各项污染变化均呈下降趋势，子牙河献县站、子牙新河周官屯站、北排水河窦庄子站、漳卫新河辛集站和沧浪渠窦庄子站以下降为主，上升项目不超过两项，主要上升项目为氯化物，北排水河冯官屯、南排水河东关和沧浪渠北支赵官屯站以上升为主，主要上升项目为氯化物、硫酸根、COD、氟化物。污染原因主要是受各河流沿途化工厂、化肥厂等企业排污的影响。各河流综合污染指数自2003年以后有所下降，说明严控排污后，污染有所缓解;沧浪渠中支鞠官屯各单项污染物总体呈下降趋势;这说明沧州市大部分河道排污治理工作已经初见成效，但是我们仍应该关注境内的部分河段尤其是沧浪渠、北排水河污染还在继续加重，应进一步加强领导，加大各河流污染治理力度，通过号召各企业节能减排，多上污水处理厂等手段将各河流污染降至最小。

2.2 地下水质量

根据2005年沧州市32眼浅层地下水水质监测井的实测资料，通分析评价，结果表明，IV类水占3.1%;V类水占96.9%;没有I～Ⅲ类水。其中超标最严重的是溶解性总固体，其后依次是:总硬度、氯化物、硫酸盐、氨氮、氟化物、高锰酸盐指数。

32眼浅层地下水监测井的水质均不具备生活饮用和农田灌溉功能，影响饮用功能的主要项目是矿化度、总硬度、氯化物、硫酸盐，影响灌溉功能的主要物质是溶解性总固体、氯化物。从整体情况来看，沧州市境内浅层地下水基本上都属于较差级别，不宜饮用和灌溉，虽然西部地区存有浅层淡水，中部地区淡水较少且呈零星分布，但是水中个别物质含量超标，按照相关标准和方法进行评价，也是较差级别的水质。

3 利用现状

用2005年作为现状水平年。本年度沧州市用水总量为13.838 6亿 m3，其中污水利用量为0.006 7亿 m3，占总量的0.05%;地表用水量为 2.514 9 亿 m3，占总量的 18.17%;地下水用水量为11.317 1亿 m3，占总量的81.78%，其中微咸水0.414 5 亿 m3，占总量的 3.00%，浅层淡水 3.601 3 亿m3，占总量的26.02%，深层地下水为7.301 2亿 m3，占总量的52.76%;从数据可以看出，深层地下水是全市各行业的主要水源。

表4 沧州市地2005年用水量统计表亿m3

3.1 地表水

现状年的水文情况与多年均值基本接近，沧州市平均降水量为467.6 mm，地表水资源量为1.585 2亿 m3，较多年均值偏少4.455 2亿 m3;2005年全市通过引用黄河水及上游各大水库水源等方式，引用客水0.936 4亿 m3，地表水合计利用量为2.521 6亿 m3，其中包括0.006 7亿 m3的污水。本地地表水资源量远远不能满足用水需要，需要引用近亿立方米的客水来满足用水需求。

3.2 浅层地下水

2005年，沧州市有浅机井62 381眼，全年共开采浅层淡水3.601 3亿m3，占地下水开采量的31.8%。虽然只占多年平均地下水资源量(6.057 5亿 m3)的51.7%，但超出现状年地下水资源量(3.537 7亿 m3)1.8%，该年浅层地下水基本处于采补平衡的状态。

3.3 深层地下水

2005年，沧州市共有深机井20 776眼，全年共开采深层淡水7.301 2亿 m3，占地下水开采量的64.5%。沧州市深层地下水允许开采量为2.920 0亿 m3，实际开采量为允许开采量的 2.4 倍，超采 4.381 2 亿 m3。

4 利用建议

4.1 节流

农业用水占总用水量的55%以上，是用水主力，灌溉节水至关重要。首先要解决好水源在渠道中的传输损失，做好防渗工作，比如管道送水，硬化沟渠都是可行之策;其次，大力推广农田三灌技术(喷灌、微灌、滴灌)，避免大水漫灌带来的用水浪费;第三，根据不同作物，制定不同的灌溉方案，做到科学灌溉，把水用到刀刃上。根据我市的水资源和地理位置的实际情况，在不影响全市农业宏观政策的基础上，适当对农业种植结构进行科学调整，发展旱作农业，减少高耗水作物的种植面积;同时适时推广“坐水点种”、地膜覆盖、耕作保墒和小拱棚等旱作农业技术等抗旱措施。

强化全民节水意识，使各单位、个人都要真正认识到水资源的宝贵，从而达到自觉节水的目的。并且通过严格管理，最大程度减少跑、冒、滴、漏等用水损失现象，构建节水型社会。

4.2 开源

1)充分利用本地资源。沧州区域咸水和微咸水资源丰富。近年来，微咸水和咸水在工农业上均有成功利用的经验。工业咸水淡化、咸水冷却等技术，农业有咸淡水混灌、咸淡水轮灌等技术，在今后的生产中仍需继续进行实验研究，以期取得更先进成果;咸淡水混浇技术要加大推广力度，在资金投入上给予适当补贴或在政策上给予优惠，以提高农民的积极性;并提倡利用微咸水或咸水进行水产养殖，充分利用咸水资源增加农民的经济收入;还可采用分质供水方式，用咸水和微咸水代替部分生活用水，可以大大降低城镇生活中淡水的利用量。

2)引蓄客水。沧州市水资源先天不足，属资源型缺水。继续开展引黄河、引江、引岳等引水工程的实施，加大引蓄客水力度，缓解缺水现状。

3)加大雨洪资源利用。沧州市降水主要集中在七、八月份，大雨过后，径流形成沥水白白流走，通过修建小型水库、坑塘等小型蓄水工程设施施，提高雨洪资源的利用率。

4)合理利用污水。经过处理的污水得到日渐广泛的应用，逐渐成为一种新的资源，可以代替新水进行喷洒街道、绿化、洗车等等。