滹沱河流域地處全國(guó)最缺水的華北平原與山西高原相接地區(qū)，跨越晉、冀兩地，分布有包括石家莊、陽(yáng)泉、忻州、衡水等城市的17個(gè)縣市，流域人口約646萬(wàn)。出于對(duì)突出水資源問(wèn)題解決的目的，多年來(lái)，許多學(xué)者針對(duì)流域范圍內(nèi)不同地區(qū)水資源問(wèn)題進(jìn)行過(guò)研究[1-7]，取得了不少成果，內(nèi)容涉及水資源特性、變化、影響因素等問(wèn)題。

　　摘要：通過(guò)分析滹沱河全流域自然地理環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況，將流域劃分為3個(gè)水資源區(qū)：小覺(jué)以上區(qū)域（I區(qū)—成水和用水環(huán)境）、小覺(jué)至黃壁莊之間區(qū)域（II區(qū)—成水環(huán)境）、黃壁莊以下區(qū)域（III區(qū)—用水環(huán)境）。利用20世紀(jì)50年代以來(lái)水文、氣象數(shù)據(jù)，結(jié)合對(duì)前人研究成果的整理，探討了半世紀(jì)以來(lái)滹沱河流域分區(qū)水資源的演變規(guī)律，并剖析了流域水資源變化的機(jī)理。結(jié)果表明：近50年來(lái)，全流域水資源總量呈現(xiàn)出減少趨勢(shì)，不同區(qū)域減少幅度各不相同；I區(qū)和II區(qū)的水資源變化受人類(lèi)活動(dòng)和氣候變化的雙重影響，但影響機(jī)理和程度有所差異；而III區(qū)的水資源變化則完全由人類(lèi)活動(dòng)控制，自然因素幾乎可以忽略。

　　關(guān)鍵詞：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),水資源量,降水量,徑流量,滹沱河流域

　　分析發(fā)現(xiàn)，這些成果對(duì)理清流域水資源的變化與影響機(jī)制還存在一些障礙：（1）缺乏全流域角度研究上中下游的關(guān)聯(lián)；（2）缺乏自然分區(qū)研究，多行政分研究；（3）存在研究標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問(wèn)題，如上中下游的劃分、水資源量的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)等；（4）較少有長(zhǎng)時(shí)間尺度的水資源演變分析。上述原因造成研究者得出的結(jié)論差異較大，甚至出現(xiàn)矛盾的現(xiàn)象。本文利用人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度最大的近50年資料，在前人有關(guān)環(huán)境變化、人類(lèi)活動(dòng)和水資源研究成果的基礎(chǔ)上，全流域地系統(tǒng)分析滹沱流域水資源變化情勢(shì)，剖析上中下游之間的相互影響，探討幾十年來(lái)水資源變化的驅(qū)動(dòng)因素，為流域水資源調(diào)控與水環(huán)境整治提供參考。

　　1流域的基本情況與分區(qū)

　　1.1流域的水系與地形

　　滹沱河為海河流域子牙河系的兩大支流之一，發(fā)源于山西省繁峙縣五臺(tái)山北麓，迂回穿越太行山進(jìn)入河北省平山縣境，東流至獻(xiàn)縣，與滏陽(yáng)河匯合后形成子牙河，全長(zhǎng)587km，流域面積24690km2，見(jiàn)圖1。

　　自源頭以下，滹沱河流經(jīng)了四種典型地貌類(lèi)型：山間盆地、山地、丘陵、平原，分別占流域總面積約為20%、50%、10%、20%。河流上游為源頭至山西五臺(tái)縣瑤池村（圖1中濟(jì)勝橋水文站所在地），流經(jīng)山西忻州盆地，河床寬淺，四周環(huán)繞云中山、五臺(tái)山等。上游河段周?chē)�群山環(huán)繞，支流密集，集水能力強(qiáng)，較大的支流有云中河、牧馬河、陽(yáng)武河。中游為瑤池至黃壁莊水庫(kù)段，屬太行山山地和丘陵地帶，其中瑤池至小覺(jué)為山區(qū)，小覺(jué)至黃壁莊水庫(kù)為丘陵區(qū)。中游河段河谷深切，呈“V”形谷，河床落差大，水流湍急，支流較稀疏，但發(fā)育有流域最大的支流（冶河）。河流下游是黃壁莊水庫(kù)。滹沱河經(jīng)過(guò)黃壁莊以后進(jìn)入華北平原，至河北獻(xiàn)縣為下游河段，河道寬廣，水流緩慢，基本無(wú)支流，為典型的線狀水系，集水能力極差。

　　1.2流域氣候條件

　　流域內(nèi)氣候類(lèi)型為溫帶季風(fēng)氣候，氣候空間分布規(guī)律受地貌控制：氣溫隨高程的增加而降低，盆地高、山區(qū)低，中上游多年平均氣溫為4.0℃～8.8℃，下游為11.8℃～13.3℃；受山東雨影區(qū)、太行山阻擋等影響，多年平均降水量呈現(xiàn)出上游少、中游多、下游少的特點(diǎn)，流域上游區(qū)和中游河谷區(qū)多年平均降水量為382.2～583.1mm、中游山區(qū)528.4～818.9mm，下游地區(qū)為480～570mm；平原區(qū)蒸發(fā)能力大于山丘，干旱高溫地區(qū)蒸發(fā)能力大于植被良好、濕度較大的低溫地區(qū)，中上游多年平均蒸發(fā)量在700～1100mm之間，由盆地河谷向高山遞減，下游多年平均蒸發(fā)量在1600～2100mm之間，比年降水量多2～3倍。

　　1.3水文地質(zhì)

　　流域山區(qū)和丘陵廣泛出露有前寒武系的片巖、片麻巖、板巖和砂巖、石灰?guī)r等，以及古生代的砂頁(yè)巖、石灰?guī)r和新生代的紅土、黃土、沖洪積松散堆積層。前寒武系變質(zhì)巖、碎屑巖石中的裂隙水是山區(qū)丘陵區(qū)地下水的主要開(kāi)發(fā)類(lèi)型；古生界石灰?guī)r中巖溶—裂隙水豐富，與地表水補(bǔ)排關(guān)系復(fù)雜；第四系松散堆積物中則富含孔隙水，是盆地、平原區(qū)地下水的主要賦存類(lèi)型。

　　1.4流域分區(qū)及特點(diǎn)

　　綜合分析滹沱河全流域自然環(huán)境及水資源開(kāi)發(fā)利用情況，不難發(fā)現(xiàn)滹沱具有獨(dú)特的流域特點(diǎn)：在人類(lèi)干擾活動(dòng)不大的情況下，流域徑流主要形成于中上游地區(qū)、水資源開(kāi)發(fā)于上游和下游環(huán)境，中游出口水量直接決定了下游平原地區(qū)水資源量。目前，上游水資源開(kāi)發(fā)形式主要是地表水利工程截水、地下水開(kāi)采；中游的大型水利工程主要是為下游城市及農(nóng)業(yè)供水；下游則主要是大規(guī)模地下水開(kāi)采。

　　考慮到數(shù)據(jù)獲取、水系劃分、自然環(huán)境特點(diǎn)以及計(jì)算方便，將滹沱河流域劃分為3個(gè)水資源區(qū)，即：小覺(jué)水文站以上區(qū)域（I區(qū)），流域面積14000km2，為成水與用水環(huán)境；小覺(jué)至黃壁莊區(qū)域（II區(qū)），控制上游流域面積23400km2，但I(xiàn)I本身流域面積9400km2，為成水環(huán)境；黃壁莊以下區(qū)域（III區(qū)），流域面積1290km2為典型的用水環(huán)境。

　　2流域分區(qū)水資源的變化

　　2.1分區(qū)地表水資源的變化

　　地表水資源量指河流、湖泊等地表水體的動(dòng)態(tài)水量，用天然河川徑流量表示。I區(qū)地表水資源量使用小覺(jué)水文站徑流數(shù)據(jù)；II區(qū)地表水資源量使用黃壁莊水文站數(shù)據(jù)，反映了崗南—黃壁莊水庫(kù)（即石家莊市主要地表水源地）區(qū)間的水資源變化情況；III區(qū)則使用北中山水文站數(shù)據(jù)。

　　根據(jù)石家莊市水資源公報(bào)及相關(guān)文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)[8-9]，將20世紀(jì)50年代以來(lái)，每10年一個(gè)階段，進(jìn)行水資源量距平計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)圖2。可以看出：80-90年代各區(qū)水資源變化不大，20世紀(jì)初期突然大幅減少；50-60年代的水資源量遠(yuǎn)超50年來(lái)的平均水平；70年代成為轉(zhuǎn)折時(shí)期，水資源顯著變少，但不同區(qū)的變化情況有所不同；50-60年代，越向下游減少幅度越小；70-80年代，越向下游減少幅度越大。中上游地區(qū)（I區(qū)）在70年代為正距平，70年代以后大幅減少。崗南——黃壁莊水庫(kù)之間地區(qū)（II區(qū)）水資源變化的轉(zhuǎn)折期在70年代。黃壁莊水庫(kù)以下地區(qū)（III區(qū)）60年代還有一定量的天然地表水資源，70年代后大幅減少，80年代后河道幾乎無(wú)水，因此70、80、90年代地表水資源沒(méi)有明顯變化。2.2分區(qū)地下水資源的變化

　　因?yàn)椴煌�文獻(xiàn)的地下水資源評(píng)價(jià)方法不同，進(jìn)行地下水資源量的比較存在困難，因此選擇地下水位這一客觀參數(shù)來(lái)分析地下水資源變化趨勢(shì)。

　　第I水資源分區(qū)在20世紀(jì)80年代開(kāi)始，地下水資源成為該區(qū)水資源開(kāi)發(fā)總量的主要組成部分，且開(kāi)采區(qū)域以盆地平原區(qū)為主[10]。資料顯示[1]，1982年-2000年間，忻定盆地地下水位平均每年下降1.04m。到2000年，盆地內(nèi)超采區(qū)集中在忻州市和原平市，超采區(qū)占盆地總面積3.5%，而采補(bǔ)平衡區(qū)47.6%，尚有開(kāi)采潛力區(qū)面積占48.9%。而到2010年，忻定盆地地下水位上升區(qū)、下降區(qū)、相對(duì)穩(wěn)定區(qū)面積分別占盆地區(qū)總面積的3.7%、14.7%和81.6%，地下水采補(bǔ)平衡區(qū)面積大幅增加，具有開(kāi)采潛力區(qū)面積大幅減小，超采區(qū)面積有所增大。

　　第II水資源區(qū)地下水以變質(zhì)巖、碎屑巖裂隙水和局部巖溶裂隙水形式，以及局部河床第四系堆積物中的孔隙水形式存在。根據(jù)石家莊市水資源公報(bào)數(shù)據(jù)，近10年內(nèi)地下水資源變化不明顯。

　　第III水資源區(qū)淺層地下水呈現(xiàn)區(qū)域疏干加劇的態(tài)勢(shì)[2-3]：20世紀(jì)60-70年代，地下水位埋深以小于10m為主，特別在60年代甚至全區(qū)地下水位均小于10m；到了80、90年代地下水位開(kāi)始以較大幅度下降，10～30m埋深的區(qū)域占據(jù)了主導(dǎo)；21世紀(jì)前10年則大部分地區(qū)達(dá)到20～40m埋深。從下降幅度來(lái)看，劇烈下降發(fā)生在70年代以后，特別是21世紀(jì)前10年[4]。

　　3流域水資源變化影響因素分析

　　3.1自然環(huán)境因素

　　從流域水平衡角度分析，在流域成水環(huán)境中（I、II水資源區(qū)），氣候因素中降水和蒸散發(fā)是天然條件下水資源形成的必要條件，下墊面的變化則起著分配蒸散發(fā)量、地表水資源量、地下水資源量的作用。下墊面變化對(duì)水資源總量的影響實(shí)際上可以被綜合在蒸散發(fā)量變化的影響中考慮，或者被綜合在徑流變化和地下水變化中。其他如氣溫、濕度等氣象因子對(duì)水資源的影響都可被綜合在降水、蒸散發(fā)這兩個(gè)因子中考慮。

　　3.1.1成水環(huán)境中的自然因素

　　近50年來(lái)氣候變化研究結(jié)果顯示[5，11-12]，流域成水環(huán)境中（第I、II水資源區(qū)）降水減少趨勢(shì)明顯，但是蒸散發(fā)量和降水量基本同步地持續(xù)下降，只是在20世紀(jì)80年代和90年代下降趨勢(shì)減緩，之后又加劇。這不但表示了蒸散發(fā)量變化受主要降水量控制，而非研究區(qū)水資源變化的主要影響因素，而且說(shuō)明I、II區(qū)影響水資源變化的關(guān)鍵自然因素是降水。

　　崔炳玉等[5]通過(guò)20世紀(jì)80年代之前40年和之后20年資料分析計(jì)算認(rèn)為，氣候變化對(duì)滹沱河徑流量影響程度從源頭向下游逐漸減小，山區(qū)大于山丘—盆地平原區(qū)混合區(qū)。與圖2（a）和圖2（b）對(duì)比后不難發(fā)現(xiàn)，降水減少與水資源減少同步且幅度相近，同樣說(shuō)明其是第I、II水資源區(qū)地表水資源減少的主要因素。不過(guò)，20世紀(jì)初期I、II區(qū)水資源大幅減少，而降水并未同步變化，說(shuō)明此階段水資源變化并非降水因素影響的結(jié)果，其原因?qū)⒃谙挛闹蟹治觥?/p>

　　3.1.2用水環(huán)境中的自然因素

　　在純用水環(huán)境的第III水資源區(qū)，表面上自然因素與人類(lèi)活動(dòng)因素相互疊加，幾乎難以區(qū)分，如蒸發(fā)量變化應(yīng)屬于自然因素，近60年來(lái)本區(qū)降水有減少趨勢(shì)但蒸發(fā)量、氣溫卻有增加趨勢(shì)[13]，這與前述的I、II區(qū)完全相反。但究其原因，是在下游平原區(qū)大面積灌溉和氣溫整體升高的趨勢(shì)下，蒸發(fā)量必然增加。

　　在氣候干旱年份，特別是農(nóng)作物生長(zhǎng)季干旱較嚴(yán)重時(shí)，農(nóng)業(yè)用水會(huì)大幅上升，但是這部分會(huì)被綜合反映到人類(lèi)活動(dòng)因素中的。總之，III區(qū)水資源量的變化應(yīng)該是嚴(yán)格受控于II區(qū)來(lái)水多少和區(qū)內(nèi)人類(lèi)活動(dòng)因素，區(qū)內(nèi)自然因素影響微弱。

　　3.2人類(lèi)活動(dòng)因素

　　3.2.1成水環(huán)境中的人類(lèi)活動(dòng)因素

　　（1）第I水資源區(qū)。該區(qū)人類(lèi)活動(dòng)遍及忻定盆地，但強(qiáng)度和形式都有所不同。2000年以前，忻州市水資源開(kāi)發(fā)利用程度并不算高，1990年-2000年間地表水開(kāi)發(fā)利用程度為41.1%，地下水開(kāi)發(fā)利用程度37.1%[14]。崔炳玉[5]通過(guò)計(jì)算認(rèn)為與1956年-1980年相比，1980年-2000年期間自然因素和人類(lèi)活動(dòng)造成的徑流減少量占整個(gè)徑流減少量的百分比分別為38.9%和61.1%。但因?yàn)槠溆?jì)算中將人類(lèi)對(duì)下墊面改造的影響也納入人類(lèi)活動(dòng)影響中，所以人類(lèi)活動(dòng)對(duì)水資源問(wèn)題的影響并沒(méi)有數(shù)據(jù)所顯示的那么大。

　　但是在進(jìn)入21世紀(jì)以后，情況發(fā)生了根本改變，以2000年為例，忻定盆地內(nèi)忻州市、定襄縣、原平市3個(gè)主要縣市取水量已達(dá)當(dāng)?shù)厮�資源總量的81.5%、95.3%、54.5%[15]。韓冬梅[16]對(duì)2004年忻定盆地進(jìn)行地下水資源均衡計(jì)算結(jié)果表明，水資源均衡誤差為-1.78%，多年平均排泄量略大于多年平均補(bǔ)給量，而排泄量中56.1%為地下水開(kāi)采。

　　對(duì)比圖2（a）及前文中自然環(huán)境因素分析，可以認(rèn)為，2000年以前I區(qū)中人類(lèi)活動(dòng)與自然環(huán)境變化對(duì)水資源的影響程度差異不大，前者影響要更大一些。但2000年以后，情況有所變化，圖2（a）中20世紀(jì)初期I區(qū)水資源較大幅度減少的主要原因是人類(lèi)活動(dòng)與降水減少雙重正向疊加的效應(yīng)，且人類(lèi)活動(dòng)影響比重更大一些。

　　（2）第II水資源區(qū)。本區(qū)內(nèi)人類(lèi)活動(dòng)的主要形式是20世紀(jì)50、60年代在本區(qū)修建了全流域最大的兩個(gè)水庫(kù)：崗南水庫(kù)和黃壁莊水庫(kù)。兩座水庫(kù)的建設(shè)幾乎同時(shí)進(jìn)行。水庫(kù)建設(shè)對(duì)地表水的阻滯和對(duì)地下水位的抬升作用有助于緩和II區(qū)內(nèi)水資源減少幅度。對(duì)比水庫(kù)建設(shè)大事記，還可發(fā)現(xiàn)圖2（b）中20世紀(jì)初期水資源大幅下降的原因是90年代末期開(kāi)始的水庫(kù)引水活動(dòng)。因此，第II區(qū)水資源變化的主導(dǎo)因素是自然因素疊加人類(lèi)活動(dòng)干擾，但近50年來(lái)人類(lèi)活動(dòng)干擾過(guò)程較復(fù)雜，經(jīng)歷了反向干擾—同向干擾的變化過(guò)程。

　　3.2.2用水環(huán)境中的人類(lèi)活動(dòng)因素第III區(qū)內(nèi)水資源短缺、水環(huán)境惡化問(wèn)題非常嚴(yán)重，突出表現(xiàn)在河道斷流、地下水位下降嚴(yán)重。綜合前方所述及圖2（c）所示，并對(duì)比水庫(kù)大事記，這兩種現(xiàn)象都直接由人類(lèi)活動(dòng)造成，即II區(qū)水庫(kù)截流、水庫(kù)引水供給III區(qū)的工農(nóng)業(yè)和城市用水等活動(dòng)，以及III區(qū)地下水開(kāi)采，并且這些活動(dòng)對(duì)本區(qū)的影響是疊加放大的。

　　首先在水庫(kù)建成后，III區(qū)地表水的主要依靠黃壁莊水庫(kù)泄洪[6-7]。20世紀(jì)70年代初曾有4年斷流；80、90年代河道基本干涸，其后果是淺層地下水補(bǔ)給基本缺失，加上水庫(kù)防滲處理，地下水的側(cè)向補(bǔ)給量也大幅減少[17]。石家莊地區(qū)1995年-2001年受1996年洪水影響，地下水位下降速率變?yōu)橛汕?0年的1.22m/a變?yōu)?.07m/a[18]，說(shuō)明河道徑流對(duì)地下水的位變化的影響比較明顯。

　　其次，作為全流域經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最為發(fā)達(dá)的地區(qū)，III區(qū)用水逐年高速增長(zhǎng)[7]，王金哲[19]等人考慮III區(qū)內(nèi)人口、耕地面積、地下水開(kāi)采井?dāng)?shù)、糧食產(chǎn)量、渠道引水等因素，綜合評(píng)價(jià)了III區(qū)內(nèi)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度，認(rèn)為從20世紀(jì)70年代至21世紀(jì)初期，人類(lèi)活動(dòng)不斷增強(qiáng)，且強(qiáng)度最大的區(qū)域在石家莊市周邊。根據(jù)石家莊的地下水開(kāi)采歷史和地下水位變化情況可知，人類(lèi)開(kāi)采活動(dòng)對(duì)地下水III區(qū)地下水位變化影響巨大[20]。

　　綜上所述，圖2（c）中地表水資源變化趨勢(shì)也表現(xiàn)出20世紀(jì)70年代開(kāi)始大幅減少，但80年代以后距平百分比達(dá)94%以上，原因是III區(qū)自身產(chǎn)流微弱，自然因素變化對(duì)水資源主要是間接影響，人類(lèi)活動(dòng)干擾下的上游來(lái)水變化和區(qū)內(nèi)地下水不斷增強(qiáng)的開(kāi)采活動(dòng)才是水資源銳減的主導(dǎo)因素。

　　4結(jié)論

　　（1）根據(jù)自然地理背景和經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，可將滹沱河劃分為3個(gè)水資源區(qū)：I區(qū)為小覺(jué)以上部分，屬于成水用水環(huán)境，具有一定規(guī)模的人類(lèi)用水活動(dòng)，但支流密集，產(chǎn)流能力較強(qiáng)；II區(qū)為小覺(jué)至黃壁莊段，屬于成水環(huán)境，降水較豐富，產(chǎn)流能力較強(qiáng)，區(qū)域內(nèi)的用水活動(dòng)并不強(qiáng)烈，但存在流域內(nèi)最大的水利工程；III區(qū)為黃壁莊以下區(qū)域，屬于用水環(huán)境，產(chǎn)流能力極弱，人類(lèi)用水活動(dòng)極為活躍。

　　（2）I區(qū)、II區(qū)的水資源減少趨勢(shì)受自然因素和人類(lèi)活動(dòng)雙重影響，但I(xiàn)區(qū)中兩種因素同向影響，II區(qū)中人類(lèi)活動(dòng)則經(jīng)過(guò)了反向影響到同向影響的變化；III區(qū)水資源減少幅度巨大，是II區(qū)水利工程和本區(qū)內(nèi)人類(lèi)活動(dòng)同向疊加影響的結(jié)果。

　　（3）在進(jìn)行水資源影響機(jī)理分析過(guò)程中，有時(shí)對(duì)具體某些影響難區(qū)分，此時(shí)應(yīng)從影響結(jié)果和計(jì)算過(guò)程進(jìn)行合理歸類(lèi)。比如人為改變下墊面造成的水資源總量變化可以被綜合在蒸散發(fā)量變化的影響中，其他如氣溫、濕度等氣象因子對(duì)水資源的影響都應(yīng)該被綜合在降水、蒸散發(fā)這兩個(gè)因子中考慮，而不應(yīng)重復(fù)計(jì)算。

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