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白洋淀干淀原因与对策分析

2017-04-08邱琳

水科学与工程技术 2017年4期
关键词:白洋淀补水降雨量

邱琳

(河北省大清河河务管理处,河北 保定 071051)

白洋淀干淀原因与对策分析

邱琳

(河北省大清河河务管理处,河北 保定 071051)

白洋淀多年来由于干旱少雨,水位一直维持在干淀水位附近。通过不断引水补淀,白洋淀至今没有出现干涸。白洋淀流域内自然条件改变和人类活动,对白洋淀干淀产生的影响进行分析和探讨,提出干淀原因及对策。

白洋淀;干淀;原因;对策

1 概况

白洋淀位于大清河水系中部,是大清河水系中游缓洪、滞沥和综合利用的大型平原洼淀,东西长29.6km,南北宽28.5km,在水位10.5m(大沽高程,下同)时,面积366km2,容积10.5亿m3。白洋淀以上流域面积31205km2,其中山区面积18659km2。大清河南支潴龙河、孝义河、唐河、府河、漕河、瀑河、萍河及北支白沟引河的洪沥水汇入白洋淀,经调蓄后由枣林庄枢纽控制下泄。

白洋淀由大小143个淀泊和3700多条沟壕组成,淀内地形西部高东部低,淀泊底高程最低5.0m,一般5.5~6.0m。淀内常年有水,平时水深2~3m。低水位时,各淀泊轮廓分明,淀泊间有沟壕相通;高水位各淀相连,一片汪洋。淀内现有36个纯水村,人口10万人。河淀相连,沟壕纵横交错,芦荡荷塘密布,村镇园田镶嵌其间是白洋淀特有的自然景观。

2 干淀原因

白洋淀流域属华北半干旱季风气候区,多年平均降雨量563mm,且年际变化大,年内分配不均,降雨主要集中在汛期。自20世纪60年代以来,白洋淀频繁出现干淀。当白洋淀十方院站水位6.5m时被视为干淀水位,此时淀内水面面积仅70km2,容积0.52亿m3。造成白洋淀频繁干淀的主要原因是自然条件的改变和人类活动的影响。

白洋淀是一个大型的平原洼淀,本身调节库容小,不具备以丰补枯的能力,其蓄水量主要来源是淀区降雨和上游入淀河流的洪沥水。由于受气候、降雨等自然因素的直接影响,历史上白洋淀也曾多次干淀。根据白洋淀十方院站1919~2010年间资料分析,年内或全年出现干淀的年份共19年。特别是进入20世纪60年代以来华北地区气候连续干旱,降雨减少。由于上游的利用和水库拦蓄以及流域内大量开采地下水,致使入淀水量日趋减少,往往在平、枯年份则无水入淀。白洋淀在1983~1987年曾出现连续5年的干淀,其中1984~1986年完全干涸,直到1988年大清河水系普降暴雨,白洋淀才重新蓄水。自20世纪90年代后,经过20多次补水入淀,白洋淀再也没有干涸,较好地维持了水生态环境。

2.1 流域降雨减少是干旱的直接原因

汛期河系南北支各河洪沥水和淀区降雨是白洋淀蓄水的主要来源,而各河的水量又直接受流域内降雨影响,其主要集中在7,8两月的几次较大降雨中。从1951~2005年白洋淀流域的降雨资料可以看出,自20世纪60年代以来,白洋淀流域降雨量呈大幅减少趋势。

资料显示,20世纪50年代到1964年为丰水期;1965~1980年为平水期;1980年以后进入枯水期。流域平均年降雨量由20世纪50年代的725.6mm、20世纪60年代600.2mm、20世纪70年代的560.4mm、20世纪80年代的503.0mm、20世纪90年代的543.0mm减少到21世纪初的475.2mm,由此可见流域平均年降雨量已大幅减少。在一般情况下丰水年白洋淀入淀水量较多;而平枯水年则由于上游降雨量少,河道产流不多,尤其在连续枯水年后则无水入淀。因此,上游降雨偏少是造成白洋淀干淀的直接原因。

进入21世纪以来,由于降雨偏少,连续干旱又使得土壤严重缺墒,地下水埋深进一步加大,即便在丰水年有时也可能无水入淀。2001~2008年8年间只有2008年属丰水年;2004,2007年属平水年,其他5年为枯水年,属偏枯时段;2008年保定市全年平均降雨量678.6mm,较多年同期偏多19.6%。但由于汛期没有出现大的降雨过程,加之连续多年的干旱,土壤墒情差,产水量大为减少,河道大多没有过水。白洋淀入淀主要依赖的北支南拒马河和白沟河水量也很小,当年南拒马河落宝滩站最大洪峰流量只有146m3/s,然而在行进过程中因洪水的大量入渗致使下游北河店水文站没有过水;白沟河东茨村水文站最大流量只有6.8m3/s,当年两河无水入淀。

2.2 人类活动造成下垫面变化,入淀量骤减

造成白洋淀流域年径流量及入淀量骤减,降雨减少并不是唯一的原因,人类活动影响在其中占有相当大的比重,且随着时间的推移对白洋淀的影响越来越显著。20世纪60年代以来,随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的提高,流域内对水资源的需求量越来越大,水资源开发利用程度也越来越高,大量开采地下水,使得下垫面的改变也日趋加剧,从而造成地表和地下产水量都不同程度减少。

人类活动主要包括水利化程度提高 (修建大中小型引蓄水工程、小流域综合治理、水土保持及地下水的开采等)和农业种植结构的调整,改变了流域的自然形态,增强了流域调蓄能力,使产、汇流规律发生重大改变。

2.2.1 上游山区拦蓄了大部分来水

白洋淀流域上游山区建有王快、西大洋等6座大型水库和8个中型水库,控制面积10302.9km2,占流域山区面积的55%,水库总库容达34.86亿m3。并建有沙河、唐河等大中型灌区,有效灌溉面积214667hm2。水库在汛期拦蓄大量洪水,减轻了下游洪涝灾害,但同时大量洪水也被拦蓄在中上游,用于农业灌溉。除北支无水库控制的拒马河外,水库以下河道一般情况下很少过流,造成这些河道难有水入淀。以1997~2010年资料为例,14年中只有4年有少量洪水入淀,其他年份则无水入淀;在有水的4年(1997,1998,2000,2004年)入淀总水量3.48亿m3,其中1998年最大,为1.82亿m3;2004年最小,只有0.2亿m3。据有关资料,20世纪60年代年平均入淀水量17.3亿m3,70年代11.4亿m3,80年代2.4亿m3,而1997~2010年的14年年平均入淀量只有0.25亿m3。以地处流域中心、占流域面积近70%的保定市为例,保定市多年平均入境水量6.32亿m3,而2001~2008年平均入境水量只有2.14亿m3,现状比多年平均值减少66.1%。即便是2012年大清河北支突发的“7·21”暴雨洪水,暴雨中心在北京市房山区的大石河(河北称琉璃河)的河北镇,最大1日降雨465mm,达到特大暴雨级,下游漫水河水文站出现1100m3/s的最大洪峰;拒马河上游河北省王安镇最大降雨高达349mm,下游张坊水文站出现2500m3/s的最大洪峰流量。南拒马河落宝滩水文站的洪峰流量高达2510m3/s,然而洪水行进到下游49km处的北河店水文站,洪峰流量只剩118m3/s,且在5d后断流。另外,白沟河东茨村水文站最大洪峰流量只有404m3/s。至9月30日整个汛期北支洪水入淀水量只有1亿m3。

目前白洋淀的自然入淀水量来源基本依靠大清河北支没有修建水库的拒马河,但由于整个北支流域面积只有10151km3,仅占白洋淀流域面积的32.5%,以及降雨的不均衡,加之这些年山区径流的减少,白洋淀的蓄水不可能完全依靠其来解决。

2.2.2 大规模超采地下水

目前,流域内水资源的利用基本上是依靠大量开采地下水。保定市2001~2008年年平均供水量32.65亿m3。其中地表水占9.17%,地下水占90.36%,回用水占0.46%,其他水0.01%。全市供水水源以地下水为主,地下水供水量29.50亿m3,而同期地下水水资源量只有16.72亿m3,地下水开采已远远超过其承载能力。由于地下水超量开采,浅层地下水被疏干,已改变了产、汇流条件,使平、枯水年山区洪水和平原沥水入淀量进一步减少。

白洋淀周边地区有大量的农田需要灌溉,用水量也大幅度增加,已由解放初期的0.2亿m3增加到目前的3亿多m3。占白洋淀面积78.1%的安新县,1965年仅有机井65眼,到1989年增加到4449眼,2010年农业机井增加到7882眼。每年白洋淀周边机井大量抽水,使地下水位大幅下降,同时也加快了白洋淀水面水位的下降,尤其在干旱年份更为显著。

2.2.3 农业种植结构和耕作方式改变大量消耗水资源

由于多年干旱造成地下水埋深持续增大,入渗损失大幅增加。2012年北支“7·21”暴雨洪水期间,流经涞水、高碑店、定兴三县市的南拒马河洪水因地下水水位埋深过大,在行进过程中大量入渗达到了惊人地步。本次洪水落宝滩站过水量0.79亿m3,下游北河店水文站过水量只有0.13亿m3,其余全部入渗地下,河道损失水量0.66亿m3,损失高达84%。

综上分析,由于下垫面条件的改变,已引起地表水资源的明显衰减,使同样的降雨已无法产生过去相同的径流。山区入渗损失量及陆面的蒸发量加大,从而导致山区产水量的减少,入淀量也随之减少。

以大清河南支1957~1982年期间几个典型年降雨量与入淀量变化为例,1957年年降雨量449mm,径流量18.3亿m3,实际入淀量11.65亿m3;1969年年降雨量612mm,径流量19.9亿m3,实际入淀量10.66亿m3;1976年年降雨量612mm,径流量19.83亿m3,实际入淀量6.35亿m3;1982年年降雨量558mm,径流量18.78亿m3,实际入淀量只有1.82亿m3。20世纪50年代上游山区还未修建水库,水库的建成多在20世纪60年代,通过典型年的对比说明人类活动的增加对白洋淀入淀量的影响越来越大。刘克岩等人在“人类活动对华北白洋淀流域径流影响的识别分析”中得出结论:人类活动对流域水循环要素的影响而产生的年径流衰变影响巨大。以全流域尺度讲,相对1956~1979年系列,近20年(1980~2000年)以来气候变化和人类活动对白洋淀年径流量衰减影响,分别占总变化的43.9%和56.1%,即分别减少9.32亿m3和11.94亿m3。同时,流域粮食单产1980年只有4000kg/hm2,到1998年以后,增至1.15万kg/hm2,粮食单产和总产大幅增加,必然消耗大量的水。人类活动对流域水循环要素的影响,在一定程度上具有持久不可逆性。

2.3 白洋淀特有的地形造成蒸发渗漏大

白洋淀为天然的大型平原洼淀,呈浅碟状,一般水深2~3m。由于淀内水面宽阔而水深较浅,造成淀区的蒸发渗漏损失很大,调节能力差。白洋淀内还有大面积的芦苇,更增加了淀内水体的消耗。淀区多年平均年降雨量523mm,相当于0.86亿m3的入淀水量。而年天然蒸发量(包括苇田的蒸发量)1102mm,是降雨量的2.1倍,相当于1.8亿m3的水量。因此,年净蒸发损失,即年天然蒸发量和年降雨量的差值,为0.95亿m3。另外,白洋淀年平均侧渗量0.61亿m3,蒸发和侧渗二者之和年平均为1.56亿m3,如此大的蒸发和侧渗损失进一步消耗淀内的蓄水,使得白洋淀遇到连续枯水年,必将面临干淀危险。

春夏期间白洋淀的蒸发、渗漏也非常大,即便是补水有时也不能保证不干淀。2006年12月实施应急生态调水,当时进淀水量1亿m3,到2007年3月6日十方院最高水位达7.31m,蓄水量1.27亿m3。以后水位开始下降,到6月16日水位在6.50m以下,已经干淀,可见白洋淀蒸发与渗漏非同一般。

3 结论与对策

(1)及时补水是避免白洋淀干淀唯一办法。由于气候的原因降雨偏少,脆弱的生态环境及人类活动的巨大影响,造成山区和平原地区径流大大减少。在连续平枯水年,白洋淀缺水的状况在短时间内难以解决,干淀难以避免。解决白洋淀面临干淀,首先要立足本流域水库补水,从白洋淀补水来源看,本流域北支的安各庄水库补水保证率较高,由于其蓄水量有限,在补水数量上受到限制,加之沿途渗透消耗大,能入淀的就更少了,根本满足不了白洋淀生态水位的需求。2013年5月王快水库与西大洋水库连通工程竣工,在正常年份,王快水库可向白洋淀供水1.2亿~1.5亿m3,当大清河系出现连续干旱无水可补时,必须考虑从外流域给白洋淀调水,其中可启用已经实施多年的引黄济淀工程;引黄入冀补淀工程建成可向白洋淀生态补水1.1亿m3。另外,南水北调中线工程通水后,保定市年均可分配水5.5亿m3,这些将是白洋淀补水的有力保证。

(2)由于白洋淀水源不足,水位不稳,水体污染问题日渐突出,区域生态受到严重影响,在考虑解决干淀的同时要突出抓好并解决淀水污染的问题。

(3)为保证白洋淀补水计划得到及时、有效的实施,必须尽早落实补水资金。从过去给白洋淀补水过程来看,往往是临时筹措资金。由于白洋淀涉及保定、沧州两市的5个县(市),补水资金的筹集有一定难度。现在白洋淀补水已经成为常态,每一次补水都需要投入大量资金,尤其将来使用“南水北调水”补淀时更是一笔巨资。因此,立足本流域引水和引黄补淀是第一选择,在万不得已的情况下才可以考虑引“南”水补淀。为此,急需设立专项的白洋淀补水基金,根据受益大小,由受益县市分摊,省里可适当补贴。

[1]白洋淀国土经济研究会.白洋淀综合治理与开发研究[M].石家庄:河北人民出版社,1987.

[2]宋中海.白洋淀流域水文特性分析[J].河北水利,2005(9):10-11.

[3]杨春霄.白洋淀入淀水量变化及影响因素分析[J].地下水,2010(2):111-112.

[4]刘克岩,张橹,张光辉,等.人类活动对华北白洋淀流域径流影响的识别分析[J].水文,2007(6):8-9.

[5]梁宝成.白洋淀水资源可持续发展探讨[J].河北水利水电技术,2002(2):20-21.

(责任编辑:王艳肖)

Analysis of the causes and countermeasures of drying up of Baiyangdian wetland

QIU Lin
(Daqinghe River ManagementOffice of Hebei Province,Baoding 071051,China)

The Baiyangdian wetlend is hardly to bemaintained at the drying up water level due to lack of rain in the recent years.Through water diversion continuously,the Baiyangdian wetlend has not dried up so far.This thesis analyzes the effects of the changes of natural conditions and human activities to Baiyangdian wetlend water drying up,and proposes its countermeasures.

Baiyangdian wetlend;water dry up;causes;countermeasures

TV12

:B

:1672-9900(2017)04-0038-04

2017-06-19

邱 琳(1982-),女(汉族),四川大竹人,工程师,主要从事水利工程管理工作,(Tel)13803285832。

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