雄安新区水文要素特性分析

2018-03-25赵本龙马占辉赵建永

水科学与工程技术 2018年3期

赵本龙，马占辉，赵建永

（河北省保定水文水资源勘测局，河北保定 071000）

1 区域概况

雄安新区位于河北省中部、太行山东麓，地处北京、天津和保定腹地，涵盖河北省雄县、容城县、安新县及周边部分区域。区域面积1566km2。全境地势平坦开阔，自西北向东南略有倾斜，海拔高度在6.51～19.5m。土壤类型主要为潮土和潮湿土，土壤质地主要为沙壤土和壤土［1］。

雄安新区属于海河流域大清河水系，境内主要河流有大清河、白沟引河、萍河、瀑河、漕河、府河、唐河和孝义河［2］。大清河、白沟引河和府河丰水年有水外，其余河流都属于季节性河流，境内河段几乎常年河干。除大清河外，其余几条河流全部汇入白洋淀。

白洋淀位于大清河水系中下游，是华北地区最大的淡水湖，素有“华北明珠”之称。其主要由多个淀泊和壕沟组成，淀底高程一般5.1～6.5m。主要承纳白沟引河、萍河、瀑河、漕河、府河、孝义河和潴龙河等8条河流入淀，流域面积3.12万km2。当白洋淀保证水位达到10.50m时，水面面积366km2，蓄水量10.38亿km3。

雄安新区地处中纬度地带，属东部暖温带大陆性季风气候，四季分明，春季干燥多风，夏季炎热多雨、秋季天高气爽、冬季寒冷少雪。多年平均气温12.0℃，极端最高气温40.9℃，最低气温-26.7℃；年日照2554h，无霜期186d。全年以偏北风居多，多年平均风速2.1m/s。区域内平均相对湿度64%。

2 降水［3］

2.1 降水量地域分布

降水量地域分布比较均匀，降水量509.1～517.8mm，降水量从西北向东南略减，白洋淀淀区降水量小于区域内陆地部分降水量。雄安新区多年平均降水量513.9mm，低于保定地区多年平均降水量570.2mm。区域内年有效降水天数为61.4d。

2.2 降水量年内分配

降水量年内分配极不均匀，其主要特点是汛期降水量大且集中，其余时节降水较少。汛期降水占全年降水量的80%左右，而主汛期7、8月降水量占全年的42%。丰水年汛期降水量所占比重更大，能达到90%以上。

区域内暴雨多发生在7、8月份，尤其是7月下旬到8月中上旬，历史上几次大暴雨都发生在这一时期，暴雨中心降水强度大、历时长，一般持续3d，最长的能持续6～7d。

2.3 降水量年际变化

降水量年际变化非常大，最大年降水量1201.4mm，发生在1954年，最小年降水量130.6mm，发生在1975年，两者相差8倍之多。降水量年际变化非常不规律，大多数年份降水量小于多年平均降水量，而大于平均降水量的年份降水又较充沛，是多年平均降水量的1倍多。近些年多有局部暴雨发生，导致降水量年际变化很大［4］。

3 径流

3.1 径流的形成

径流主要由降水、降水入渗、渗出补给而成，因此径流的年内、年际变化与降水的变化过程大体一致。区域内多年平均径流量6.471亿m3，折合成径流深64.7mm。

3.2 径流的年内分配

径流的年内分配极不均匀，与降水的年内分布一致。汛期径流量占全年径流量的70%，一般8月份径流量最大，最大值24.48亿m3（1956年），4或5月份径流量最小，枯水年份为0。汛期径流量占全年径流量的70%，一般8月份径流量最大，4或5月份径流量最小。随着近年实施的白洋淀生态补水，最大径流量出现的时间一般在补水期间。

3.3 径流的年际变化

径流随降水变化而变化，年际变化也非常大。最大年径流量发生在1956年，为45.40亿m3，而最大瞬时流量发生在1963年，为3540m3/s。20世纪80年代以前为丰水年，而到了20世纪80年代以后，除了1995年和1996年径流量较大，其余年份河道径流较小，且断流时有发生，更甚者是全年断流，年径流量为0。进入到21世纪后，完全进入枯水年。

3.4 洪水

洪水主要集中在主汛期7、8月份，且多发生在7月下旬到8月中上旬这一时间段。区域内的洪水属于暴雨型洪水，洪水主要为陡涨陡落型，一般性洪水持续时间较短，少则几小时，多则3～5d，特大洪水持续时间可达6～8d。大洪水年份主汛期径流量能占到全年径流量的90%左右［5］。

4 泥沙

泥沙主要为悬移质泥沙，来源于降水对流域表面的侵蚀和水流对河道的冲刷。区域内多年平均输沙模数34.1t/km2，建站累积输沙量2010万t。最大含沙量发生在1954年，为21.8kg/m3，最大日平均输沙率发生在1973年，为2060kg/s，最大年输沙量发生在1959年，为393万t。而进入2000年以后，随着河道水量的减少，河道出现了干涸状况，导致部分年份输沙量为0。泥沙主要集中在汛期，且主汛期7、8月份占全年泥沙总量的90%以上，最大含沙量出现在洪水期间，最小含沙量一般发生在枯季。

5 白洋淀蓄水

白洋淀承接保定地区上游8条主要河流入淀，但由于建国后大部分河流上游修建了大型水库和中小型水库若干，导致白洋淀蓄水量总体上减少。特别是进入1980年以后，出现过连续5年淀干情况，2000～2004年也出现过平均每年有一半以上时间处于淀干状态。近些年随着保定市向白洋淀的“生态补水”和引调黄河水的“引黄济淀”等工程的实施，使白洋淀蓄水得到保证，其中保定市各水库向白洋淀输水3.841亿m3，引黄济淀水量4.113亿m3。通过向白洋淀的补水，使得淀内水位处于7~8m，个别年份水位在8m以上，对保护白洋淀湿地环境起到了不小的作用。由于白洋淀水面面积较大，蒸发和渗漏的影响不能忽视，同样由于每年补水量和天然径流量的不同，白洋淀每年的蓄水变量无规律可循，年蓄水变量时正时负。截止2016年底，白洋淀水位8.38m，蓄水量3.31亿m3。

6 地下水

区域内地下水井主要为降水入渗—人工开采类型，所以地下水埋深变化主要受降水和人工开采量的影响。部分地下水井埋深也受河道和白洋淀蓄水影响。地下水多年平均埋深为14.40m，最大埋深值17.44m，最小埋深值6.51m。从多年地下水埋深统计值可以看出，除个别年份因为降水充沛，地下水水位有所抬升，从年际看总的地下水水位呈持续下降的趋势，1999～2000年为地下水水位下降最为明显的时段。从地下水埋深的年内变化可以看出，2～4月份为地下水水位上升期，最小埋深一般出现在3或4月份；5～7月份为地下水下降期，最大埋深一般出现在6或7月份；其他时段地下水水位基本变化平缓。从地下水的区域分布情况看，近白洋淀的观测站地下水埋深较浅，埋深5～6m，且多年埋深平均值相差不大；在雄安新区西北部地区，地下水平均埋深17～19m，最大埋深值在23m以上。

7 水质

7.1 河道水质

由于上游城镇生活污水和工业废水的排放，致使辖区内河流水质极差，根本无法利用。20世纪90年代中期以前，河流水质尚处于Ⅳ或Ⅴ类，但是进入20世纪90年代后期至今，河流水质常年处于Ⅴ类或超Ⅴ类。个别年份由于河水充沛稀释了污染物，某一时段水质可达到Ⅳ类。河流中主要污染物为非离子氨、铁、氨氮、高锰酸钾指数、化学需氧量、五日生化需氧量等。

7.2 白洋淀水质

白洋淀水域内共布设有15处监测断面，水质较好区域分布于白洋淀的下游区，水质可达到Ⅳ类；水质较差区域分布白洋淀的上游区，为Ⅴ类或超Ⅴ类水质。白洋淀主要污染物为氨氮、总磷、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、大肠菌群等，富营养化程度十分严重。汛期水质略好于非汛期，主要是汛期降水比较多，地表径流汇入白洋淀内，使淀水得到补充和稀释，污染物含量有所下降，水质略有好转。

7.3 地下水水质

区域内地下水水质状况总体良好，水质处在Ⅱ～Ⅲ类水，能够满足生活饮用和灌溉用水需求。个别年份水质为Ⅳ类或Ⅴ类水，仅能用于灌溉。从地区分布来看，雄安新区东北部、西北部和靠近白洋淀淀区部分水质较差，尤其淀区附近地下水受白洋淀污水影响比较严重，水质已降Ⅴ类水。从时间上看，2010年以前地下水水质处在Ⅱ～Ⅲ类，进入2010年以后，地下水水质处于Ⅲ～Ⅳ类，甚至出现Ⅴ类水；部分地下水站水质综合评价呈下降趋势，地下水不能饮用，仅能满足农业灌溉的需求。地下水水质超标物质主要为溶解性固体、总硬度、总锰、氟化物、硫酸盐等。