王永亮

(河北省衡水水文水資源勘測(cè)局，河北 衡水 053000)

隨著人類(lèi)社會(huì)的不斷發(fā)展及人口的增長(zhǎng)，社會(huì)對(duì)水資源的需求不斷增加，水資源已成為制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要因素，而自然界能夠提供的可利用水資源是有限的[1]。

衡水市地處河北省東南部平原，屬暖溫帶大陸性、半濕潤(rùn)半干旱季風(fēng)氣候區(qū)，氣候降水是水資源最重要的來(lái)源，也是影響衡水市水資源周期性變化的主要因素之一[2]。本文通過(guò)1956－2003年衡水市降水和年徑流分析，找出了衡水市降水特征及水資源狀況。掌握這些變化特性，為今后制定和修訂水資源開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃方案提供科學(xué)依據(jù)。

1 概況[3]

1.1 自然地理

衡水市位于河北省東南部平原，南北最長(zhǎng)距離125.3 km，東西最寬距離98.1 km，全市行政區(qū)域面積8 815 km2。衡水市東南隔衛(wèi)運(yùn)河與山東相望，東面、北面與滄州市、保定市相鄰，西面、南面與石家莊、邢臺(tái)接壤。

衡水市皆為平原區(qū)，地勢(shì)平坦。東部海拔高度(黃海)28.0～12.0 m之間。地形自西南向東北緩慢傾斜，地面坡降1/4 000～1/1 000。地貌為沖洪積，沖湖積平原區(qū)。

流經(jīng)衡水市的主要河道有9條，滏陽(yáng)河、滏陽(yáng)新和、滏東排河大體平行分布，從西南向東北斜傳衡水市中部，將全市分為兩大部分，滏陽(yáng)新河右堤以東為滏東區(qū)(黑龍港平原區(qū))，以西為滏西區(qū)(滹滏區(qū)間平原)。滏東區(qū)除滏東排河外，還有索蘆河、清涼江、江江河和南運(yùn)河;滹沱河自西向東經(jīng)安平、饒陽(yáng)、武強(qiáng)三縣至獻(xiàn)縣與滏陽(yáng)河匯合，滹沱河左堤以北為淀東清南區(qū)，該區(qū)面積僅為269 km2，，潴瀧河流經(jīng)衡水市西北部，境內(nèi)長(zhǎng)度僅16km。

1.2 氣候

衡水市氣候?qū)倥瘻貛Т箨懶?、半濕?rùn)半干旱季風(fēng)氣候區(qū)。多年平均降水量509.7 mm，年蒸發(fā)量1 209.5 mm干旱指數(shù)在2.36～2.76之間，氣候干燥。四季分明，冬夏長(zhǎng)、春秋短。春季干燥多風(fēng)、夏季炎熱多雨、秋季氣候涼爽，冬季寒冷少雪。年平均氣溫 12.6℃;一月份最冷，月平均氣溫－4.0℃，7月份最熱，月平均氣溫 26.6℃.歷史最低氣溫為－26.0℃，最高氣溫為 41.5℃，全市無(wú)霜期 191 d，日照時(shí)數(shù)2 616.8 h。

2 年降水特征

2.1 降水量的地區(qū)分布

受氣候、地理、地形諸多因素影響，衡水市東部降水較大，西部降水較小。西部降水量在450～500 mm之間，其中冀州市東羨一帶多年平均降水量最小為457.7 mm;東部降水量在520～560 mm之間，其中阜城一帶多年平均降水量最大為 554.0 mm。

2.2 降水量的年內(nèi)分配

年內(nèi)集中度PCI。又稱降水量集中指數(shù)(Precipitation Concentration Index，簡(jiǎn)稱 PCI)。反映年降水量在各月的分配，當(dāng)PCL＜10，降水年內(nèi)分配均平衡;當(dāng)PCL變化于11～20之間，降水呈季節(jié)性變化;當(dāng) PCL＞20，降水年內(nèi)分配明顯不均衡。PCI計(jì)算如下:

式中:Pi為多年平均的各月降水量，i=1，2，…12。

對(duì)衡水市資料進(jìn)行計(jì)算，PCI結(jié)果為19.6，說(shuō)明該市降水量的年內(nèi)分布不均勻，呈季節(jié)性變化。從1956－2003年多年月平均降水量柱狀圖中可以看出，衡水市全年降水量多年平均值是 509.7 mm，春季(3－5月)平均為 64.9 mm，占全年的13%;夏季汛期(6－9月)平均為391.9 mm，占全年的77%;秋冬季(10－2月)平均為52.9 mm，占全年的 10%。其中夏季汛期降水量又主要集中在7月、8月兩個(gè)月，甚至?xí)r間更短內(nèi);其他季節(jié)非汛期8個(gè)月的降水量?jī)H占全年降水量的23%左右，而非汛期又以4月、5月、10月三個(gè)月所占比重大。由此可見(jiàn)，夏季降水對(duì)水資源變化起著至關(guān)重要的作用。從變化趨勢(shì)看，衡水市夏季降水量呈下降趨勢(shì)[3]，對(duì)48年的年平均降水量進(jìn)行線性擬合，其趨勢(shì)方程為y=－2.123x+407.2，可近似得出以每年 2.12 mm 的速率下降，從1964年開(kāi)始下降趨勢(shì)逐年增大。

2.3 降水量的年際變化及變化趨勢(shì)

降水量受氣侯、地理和地形諸多因數(shù)的綜合影響，年際變化也較大。降水量年際變化的大小，可用變差系數(shù)或極值比(最大值與最小值之比)加以衡量。年降水量的Cv值越大，極值比越大，年降水量變化越不均勻。衡水市年降水量變差系數(shù)在0.30～0.35之間變化，1964年全市降水量最大為 934.5 mm，1997年全市降水量最小為 271.2 mm，極值比為 3.45。

從區(qū)域分布看，Cv值大于0.33的高值區(qū)，位于棗強(qiáng)南部、故城南部和饒陽(yáng)東部、武強(qiáng)北部、阜城一帶;Cv值小于0.31的低值區(qū)，位于武邑東南部和景縣南部。各縣市區(qū)年際變化極值比，棗強(qiáng)最大為4.4，Cv值為0.32;桃城、深州、景縣極值比最小為 3.6，Cv值在 0.31 ～0.32 之間。

圖1 衡水市1956－2003年多年月平均降水量

從圖2年降水量二次多項(xiàng)式回歸分析趨勢(shì)可以看出，年降水量呈下降趨勢(shì)，1965－1968年年降水量連續(xù)4年低于平均水平，1997年降至最低點(diǎn)，1964年、1977年、1990年為衡水市降水較多的年份，年降水量大于700 mm。

圖2 衡水市年降水量變化趨勢(shì)過(guò)程線

2.4 48年評(píng)價(jià)系列中降水量變化特征

上世紀(jì)二十世紀(jì)五十年代全衡水市處于豐水期，平均降水量比48年均值偏大8%;上世紀(jì)六十年代，雖然有1965年、1968年兩個(gè)嚴(yán)重干旱年份，但有1963年、1964年兩個(gè)特大水年，全市年代表平均降水量仍處于偏豐水期，平均年降水量比48年均值偏大6%;上世紀(jì)七十年代，1972年嚴(yán)重干旱，但1977年降水量較大，全市年代平均降水量仍處于偏豐水期，平均年降水量比48年均值偏大6%;上世紀(jì)八十年代到九十年代，全市均處于偏枯水期，平均年降水量比48年均值分別偏小7%和8%;本世紀(jì)前四年，全市平均降水量逐漸向豐水期過(guò)度，比48年均值略小。

3 年徑流特征

3.1 年徑流的地區(qū)分布

年徑流的分布規(guī)律基本上與年降水一致，但地區(qū)分布變化更為明顯，其原因是由于徑流除了受降水分布不均的影響外，還要經(jīng)過(guò)流域下墊面的調(diào)節(jié)，其地區(qū)分布的變化是降水和流域下墊面綜合作用的結(jié)果。

從多年年平均徑流深等值線圖上可以看出，東北部徑流深較大，西部、南部徑流深較小。在11個(gè)縣市區(qū)中，阜城縣多年平均徑流深最大為19.5 mm，棗強(qiáng)縣多年平均徑流深最小為2.7 mm。按流域分區(qū)分布，黑龍港平原多年平均徑流深最大為9.5 mm，淀東清南區(qū)多年平均徑流深最小為 4.4 mm，滹滏平原多年平均徑流深為6.6mm。

3.2 徑流量年內(nèi)分配

從衡水市現(xiàn)狀條件下多年平均降水量與徑流深年內(nèi)分布圖中可以看出，徑流年內(nèi)分配的特點(diǎn)與降水年內(nèi)變化的規(guī)律相似。但由于下墊面因素的影響，使徑流的年內(nèi)分配比降雨更為集中，主要集中在7－9月份，三個(gè)月多年平均徑流深8.0 mm 占全年的 97.2% 。

圖3 衡水市現(xiàn)狀條件下多年平均降水量與徑流深年內(nèi)分布

3.3 徑流量年際變化和變化趨勢(shì)

受降雨和產(chǎn)匯流條件的共同影響，徑流量的年際變化比降水量年際變化大得多，通過(guò)對(duì)1956－2003年徑流量系列分析可看出，全市年最大徑流深為33.2 mm(1964年)，全市年最小徑流深為0.1 mm(1965年和1997年，主要是衡水市區(qū)城市產(chǎn)流)、計(jì)算系列中有8年徑流深小于1 mm。從行政分區(qū)看，阜城徑流系數(shù)較大，其最大年徑流深為119.4 mm(1964年)，但也有7年沒(méi)有徑流產(chǎn)生。這足以說(shuō)明徑流量年際變化的巨大差別。

衡水市地表水除了少數(shù)幾年的徑流深明顯高于平均值以外，大部分年份的徑流深都為負(fù)距平，而且從20世紀(jì)80年代后期開(kāi)始地表水資源量呈明顯減少趨勢(shì).[5]

3.4 年徑流系數(shù)

衡水市各水資源分區(qū)多年平均徑流深均在10 mm以下，年徑流系數(shù)低于0.02，是水資源比較貧乏的地區(qū)。黑龍港平原多年平均徑流深最大為9.5 mm，徑流系數(shù)為 0.018，該區(qū)東北部、東部是我市典型的降水高值區(qū);淀東清南區(qū)多年平均徑流深最小為4.4 mm，徑流系數(shù)只有 0.009，主要原因是該區(qū)淺層地下水埋深較大，不利于降水產(chǎn)流的發(fā)生;滹滏平原區(qū)多年平均徑流深為6.6 mm，徑流系數(shù)為0.013。

4 地表水資源

4.1 自然資源

衡水市地處華北平原區(qū)，無(wú)水文控制站，平原區(qū)水資源量的計(jì)算，采用河北省水資源二次評(píng)價(jià)研究確定的，能反映八十年代以來(lái)下墊面條件，以不同分區(qū)地下水埋深為參數(shù)的不同平原區(qū)的綜合降水徑流關(guān)系，推求各計(jì)算分區(qū)的地表水資源量。就衡水的降水特點(diǎn)和地表水資源的產(chǎn)生條件，衡水降水徑流主要發(fā)在汛期的7－9月份，6月、10月份降水產(chǎn)流機(jī)會(huì)較少，其它月份基本沒(méi)有徑流產(chǎn)生機(jī)會(huì)。根據(jù)計(jì)算和修正，得到全市多年平均地表水資源量為 7254.8萬(wàn) m3，折合年徑流深8.2 mm。其中淀東清南區(qū)多年平均地表水資源量為119.9萬(wàn) m3，滹滏平原區(qū)多年平均地表水資源量為2 331.2萬(wàn)m3，黑龍港平原區(qū)多年平均地表水資源量為4 803.7萬(wàn) m3。在48年地表水資源量系列中，各年代豐枯變化與降水不盡相同，豐枯變化更為突出。二十世紀(jì)六十年代、八十年代和本世紀(jì)初全市年平均地表水資源量比48年系列均值分別偏多65%、10%、4%，二十世紀(jì)五十年代、九十年代和七十年代分別偏少45%、40%和18%。

4.2 入境水量

衡水市入境水量分別自山東省和河北省的邢臺(tái)市、石家莊市、保定市入境，多年平均入境水量82 638.0萬(wàn) m3，黑龍港平原區(qū)多年平均入境量最大為 55 266.0萬(wàn) m3，占總?cè)刖沉康?6.9%;淀東清南區(qū)多年平均入境量最小為7 655.4萬(wàn)m3，占總?cè)刖沉康?9.3%;滹滏平原區(qū)多年平均入境量為21 360.0 萬(wàn) m3，占全市的 25.8% 。

4.3 水資源主要特點(diǎn)

1)衡水地處華北平原區(qū)，受下墊面條件的影響，年地表水資源的大小主要取決于一兩場(chǎng)特大暴雨，所以年降水量大，地表徑流不一定大。

2)衡水市水資源變化趨勢(shì)與降水量變化趨勢(shì)基本相同，隨著降水的減少而減少，全市多年均地表水資源量為7 254.8萬(wàn) m3，并且自產(chǎn)徑流主要發(fā)生在7月下旬至8月上旬，這段時(shí)間降水基本能滿足農(nóng)作物生長(zhǎng)的需要，這部分水量水質(zhì)較差，不能滿足工業(yè)及生活用水要求，一般存蓄在坑塘或河道中用于農(nóng)業(yè)灌溉，損失較大。綜合考慮各方面因素，有效利用系數(shù)按0.3計(jì)算，全市自產(chǎn)地表水可利用量為2 176.4萬(wàn)m3。

3)水環(huán)境狀況不容樂(lè)觀。全市各河段的地表水污染狀況嚴(yán)重，水質(zhì)全年均為大于 V級(jí)水，屬嚴(yán)重污染。從年內(nèi)變化看，我市各河渠汛期水質(zhì)好于非汛期，僅清涼江下半年受引黃影響水質(zhì)好轉(zhuǎn)，12月份達(dá)尚清潔標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語(yǔ)

衡水市現(xiàn)狀是處于嚴(yán)重缺水的狀態(tài)，水資源短缺已成為當(dāng)今社會(huì)制約衡水市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。降水與徑流地區(qū)之間差異明顯、年際變化大、水資源年內(nèi)分配的不均衡給水資源配置帶來(lái)很大困難，汛期的洪水很難利用，枯季又沒(méi)水可用，這是亟待解決的問(wèn)題。

通過(guò)對(duì)衡水市年降水與年徑流分析，對(duì)兩者的時(shí)空變化規(guī)律有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，為今后做好衡水市對(duì)多種水資源進(jìn)行優(yōu)化配置和聯(lián)合調(diào)度，協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)，最大限度地發(fā)揮水的潛在效益，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與人口、資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。

[1]王樹(shù)謙，陳南祥.水資源評(píng)價(jià)與管理[M].北京:水利電力出版社.1996.

[2]楊廣基.華北地區(qū)的降水特征及趨勢(shì)估計(jì)[J].高原氣象.1999，18(4).

[3]衡水市水務(wù)局.衡水水文水資源勘測(cè)局.衡水市水資源評(píng)價(jià)[R].2006.

[4]王永亮.衡水市降水量系列變化規(guī)律分析[J].南水北調(diào)與水利科技.2012，10(01):65 －68.

[5]丁二峰，安國(guó)慶.衡水市氣候影響水資源變化特征及對(duì)策[J].地下水.2013，32(1):93 －95.