Question

跨流域调水工程引起的水环境变化

Answer 1

一、引滦入津工程

滦河多年平均年径流量为44.0亿t（滦县站1929～1989年资料统计），其中80%来自山区，大黑汀水库位以上控制滦河面积35300km²，占滦河总面积的78.6%。多年平均径流量为26.8亿t，占滦河总径流量的60.9%。

引滦入津工程包括：潘家口、大黑汀两座大水库，以及引滦入津和引滦入唐两条输水线路。潘家口水库位于承德地区与唐山的分界处，总库容29.3亿t（兴利库容17.3亿t），水库以上集水面积为33700km²。大黑汀水库位于潘家口水库下游约30km处，控制西库区，面积为1600km²，总库容为3.12 亿 t（兴利库容2.11 亿 t），两库均竣工于1979年底，1980年开始使用运行。

引滦入津输水工程投入运用于1983年，整个输水线路自大黑汀水库输水渠分水闸开始，穿越蓟、滦两大流域分水岭，经于桥、尔王庄两座水库调节后进入天津市区，全长247.6km，输水能力60m³/s；引滦入唐工程于1984年试通水，整个工程自大黑汀水库分闸开始，经引滦入还（还乡河）进入丘庄水库，再经引还如陡河水库，最后进入唐山市区，全长63.3km，输水能力80m³/s，1986年又建成陡河水库至南堡碱厂的输水管道，第一期工程引水能力为1500m³/a。潘家口和大黑汀水库水利枢纽工程投入运转后的历年运行情况见表13-10。

表13-10 潘家口、大黑汀水库历年运行情况

二、引滦入津工程运行后对下游水环境的影响

潘家口水利枢纽工程投入使用后，改变了下游河流的水文状态，将天然河道的水文状态变成了人工控制的水文状态，即改变了下游地表水环境因素，主要表现在下列几个方面。

（一）改变了径流量的年内分配

潘家口水利枢纽工程投入运行后的10多年间，向下游河道放水的时间多数年份为3～6月份提供农用灌溉水，7～8月份大部分为汛期弃水。由于在运行其间连续遭遇枯水年份，这10多年间滦县站还原后的年径流量平均值仅为22.97亿t，人为调节因素占的比重大，径流量的年内分配与天然状况相比有了显著的差异（表13-11）。

表13-11 桑园、滦县两站受工程影响径流量变化比较表

从总的情况来看，受工程调节后径流量年内分配相对均匀。4～6月份所占比重增加较大，10月份至次年3月份则严重减少，这主要是工程运转方式所造成。

（二）输沙量减少

水库的拦沙作用，减少了下游河道的输沙量。由于水库的蓄水作用，库区内水流速减缓，使水库以上地区的来沙量在库区内沉积，水库下泄的水量基本是清水。据潘家口水库入库站的实测悬移质输沙量推算，工程运行10a当中，该水库拦蓄悬移质沙量为4320万t，另据1989年该水库实测泥沙淤积量达到5700 万m³。由于上游来沙全部为两库所拦截，下游河道含沙量急剧减少，沙量维持时间也明显短于工程运行前的情况。建库前流经滦县站的径流一般常年平均含沙量5.15kg/m³，而建库后枯季含沙量一般为零或接近零。

（三）水温降低

潘家口、大黑汀水库一般是从汛期开始闭闸蓄水，至冬末春初达到最高蓄水位，潘家口水库最高蓄水量一般在19亿t，成为两个热容量较大的温度调节体，在升温季节难以变热，降温季节难以变冷，且受水体分层作用，底层的水温比气温变化要错后一个时差。受这种热调节的影响，再加上大黑汀水库在灌溉季节一直以低孔放水，使下游河段水体的温度明显降低。经统计，工程运行的10a中，桑园、滦县两站4～6月份实测水温资料的月平均值与工程运行前10a的平均值比较，桑园站4月份降低1.4℃，5月份降低4.3℃，6月份降低2.7℃；滦县站4月份基本相同，5月份降低1.0℃，6月份降低1.1℃。

（四）入海水量减少

受跨流域调水和水库对径流调节的影响，水库运行几年中，滦河的年平均入海水量仅有8.2亿t，最枯的1982年仅有0.01亿t，近于干枯状态。经分析计算，受工程影响年平均入海水量减少6.4亿t，其中跨流域调水和水库拦蓄直接减少5.2亿t。

（五）沿河两岸地下水位下降

滦河下游地区，多数为滦河冲洪积扇所形成，地表土层多为细沙土，透水性强。在靠近河流两岸区域，地下水位的变化量基本决定于河道水位的高低和河道径流的增减。河道流量的减少，导致下游水库闭闸期间地下水位的大幅度降低。

据观测资料统计，迁西县城关地下水位平均下降2～4m，水位标高由80m 降低到76m。迁西县擂鼓台乡沙坝以上区域地下水位最大埋深由工程前的8m增加到工程后的11～13m，水位下降3～5m。另据迁安盆地65眼地下水位观测井1987～1989年的观测资料分析，地下水水位呈连年下降的趋势，如潘营乡的吴庄，12月份的平均地下水位，1987年为57.76m，1988年为54.57m，1989年降低到53.36m，两年共降低4.08m。马兰庄的后裴庄12月份平均地下水水位，1987年为61.28m，1988年为60.57m，1989年就降低到58.57m，两年共降低2.71m。

随着地下水位的降低，还引起山泉干枯。如迁安段的三里河，原来有清泉10 多处，一年四季清水潺潺，近几年已近于干枯状态。其他地方的类似例子不胜枚举。

（六）下游河道的水质恶化

滦河过去被称为我国最干净的河流之一，但近几年来，下游河流的水质也发生了程度不同的污染，其中主要以有机污染物为主，主要污染组分为COD、BOD和氨氮等，而且从历年水质监测成果看河道水质呈现逐年恶化的趋势（图13-2）。

图13-2 滦县站COD含量逐年增长趋势图

当然，形成滦河下游水质污染的原因是多方面的，除了滦河两岸工业污水向河里排放的原因外，就是受水量外调和工程调节的影响，枯季径流量严重减少，河水的自净能力严重降低，以至丧失，污水与河水的比例大大增高。如2月份污水与河水的比例在迁安段为1：2，滦县段为1：11，分别是不受水利工程影响时的6～10倍，这是促使下游河段水质污染恶化的重要原因。

（七）沿河两岸土地沙化

滦河下游地区的迁西、迁安、滦县、滦南、乐亭五县是京津唐地区土地沙化的主要分布地带。据实际调查资料表明，该地区正在沙化中的土地面积达106.6万亩，占总土地面积的13.2%。有潜在沙化危险的土地面积为365.9万亩，占总土地面积的46.7%。

土地沙化的根本原因在于历史上滦河在该地区泛滥所引起的河流改道和淤积，在滦河冲积扇上留下了大量的沙质堆积物。但是，影响土地沙化发展速度的主要因素有农垦、植被破坏、水资源开发利用，尤其是潘家口水库的运行。表现在下列几个方面：

（1）冬春季节10月至次年2月份河道水流减少，地下水位下降，使表层土壤进一步干旱，土层结构松散。

（2）河道水流减少，地下水开采困难，部分地区因不能适时浇灌返青水，不得不将麦田改种花生，土地失去植被的保护，加快沙化的进程。

（3）河道水流减少，河床滩地干枯裸露，增加了新的沙源。因河床空旷屏障少，风力增大，刮起的沙土更多，加速沙化进程。

（八）河道及河口淤积

（1）河道淤积：受水库拦蓄影响，滦河主河道汛期来水量减少，下游河道的水流主要来自区间支流和两岸汇水，因主河道断面宽、纵坡小，支流和两岸汇水进入河道后，流速减小，水流挟沙能力降低，泥沙沿主河道堆积，河床抬升。经1986年与1990年两年实测比较，下游河道每年淤高0.15m左右。

（2）河口淤积：滦河在20世纪70年代以前，由于入海水量较大（年平均41.9亿t），河口淤积不如陡河、大清河那样严重。但在兴建水利工程后的10a中，随着水的外调和本流域内工农业用水的大幅度增长，又赶上连续遭遇枯水年份，滦河入海水量骤减，河口淤积也随之严重起来，使当地渔船只有在河水高潮时才能沿深槽进出河口。

三、小结

归纳起来，水利工程对华北地区地表水环境影响如下：

（1）水库对海滦河流域地表水分布的影响：海滦河流域23座大型水库控制了全流域总面积的54.11%，控制全流域山区面积的70.56%。加上其他水库的作用，使得华北平原山区修建的许多大中型水库中有73%以上的地表径流被截蓄，滹沱河等河流的流量减少了65%～88%除灌溉及大洪水时由灌渠放水外，华北平原上水库下游河道一般无水，只有在遭大洪水威胁时，开闸泄溢，河道里才有河水。这样长期使河道干枯暴露，加上平原区广泛大量开采地下水，使包气带深度由一般1～4m变为10～30m深，使许多喜水和喜湿植物基本消失，沙化不断发展。这些都是人类修建水库对地表水体分布规律的影响而导致的后果。

（2）修建水库对湖泊洼淀的影响：近年来，由于气候变化和人类水利工程活动的双重影响，来水量减少，用水量增加，这些平原洼淀发生了很大的变化。有些洼淀已干涸多年，现已经改造为农田，一般年份不再用于滞蓄，如宁晋泊、团泊洼、黄庄洼、大陆泽等；有些大水年蓄些洪水、沥水，一般年份无水可蓄，滞水面积已大为缩小，如大浪淀、南大港等；还有些洼淀，经人工调节，一般年份可维持一定水面面积，但在特殊干旱年或连续干旱年也将干涸，如白洋淀、千顷洼等。

（3）跨流域调水工程———引滦入津工程运行后对下游水环境产生较大影响：改变了下游河流的水文状态，将天然河道的水文状态变成了人工控制的水文状态，即改变了下游地表水环境因素。主要表现为改变了径流量的年内分配、输沙量减少、水温降低、入海水量减少、沿河两岸地下水位下降、下游河道的水质恶化及沿河两岸土地沙化等。