环境变化对张家口水资源的影响

PAGEPAGE5环境变化对张家口水资源的影响徐宝荣张占贵徐晓雪（张家口水文水资源勘测局，河北张家口075000）摘要：环境变化对水资源的影响是一个复杂的过程。大量统计数据分析表明，张家口地区的地表水、地下水资源呈不断减少的趋势。降水量减少，气温升高，持续干旱、大风又加剧了水资源的减少速度。积极应对水资源严重不足带来的各种挑战，积极开展节水技术和节水灌溉的推广和实施，是缓解水资源严重不足的有效途径。关键词：水资源；气候变化；地表水；地下水张家口地区是全国严重缺水的地区之一，人均水资源占有量为410m3，耕地亩均占有量为160m3，均不足全国的1/5和1/10[1]。降雨时空不均，汛期降水量占全年的80％，又集中在７月和8两个月内，水资源供需矛盾十分突出。十年九旱是张家口地区的气候特征，特别是近几十年来，水资源的短缺已成为张家口经济发展和人民生活水平提高的“瓶颈”，制约和限制着国民经济的发展速度。笔者针对水资源严重不足的客观情况，论述环境变化对张家口水资源的影响。1气候变化对张家口水资源的影响1.1气温变化对张家口水资源的影响。气温变化是引起张家口的水资源短缺的主要原因之一。自1960年以来，张家口平均气温呈整体上升趋势[2]，以0.4℃/10ａ的速率上升，而气温升高主要在冬季，以0.68℃/10a的速率上升。进入20世纪90年代后升幅增加，在“九五”期间，全市平均气温较历年平均升高了1.2℃气温变化对水资源的影响，首先主要表现为温度升高，使水体的蒸发量加大，蒸发强度提高，无论是水面蒸发，土面蒸发，叶面蒸发，还是潜水的蒸发，气温的升高都会使水的消耗量增加，造成可以利用的水资源数量减少。其次，表现在温度的升高，人们的用水量和需水量进一步加大，加速了水资源量减少速度。再次，表现为高温与干旱同时出现。据《河北日报》报道，截至2007年张家口地区连续11ａ干旱了，而2009年又是1965年以来降水量最少的年份，属50ａ一遇的旱灾。全市280.4万人受灾，占农村人口的89.8%。高温与干旱同时出现，使水资源的供需矛盾更加突出。最后，随着连续干旱和气候变暖以及大气环境异常，张家口地区大风日、沙尘暴呈逐渐增加的趋势[4]。据张北县气象站统计表明，20世纪50年代沙尘暴最多，六七十年代开始减少，从80年代开始沙尘暴明显减少，到了90年代达到最少，2000年以来又有明显的增加趋势。从时间上看大风和沙尘暴的发生一般以3－5月份，在这段时间内正是农民春耕大忙时节，农民为了不失时节，不惜利用一切水资源保播、保种、保苗。由此，大风和沙尘暴的频繁出现，加剧了张家口有限水资源的使用量，真所谓是“雪上加霜”。1.2降水量变化对张家口水资源的影响相关资料统计[5]在1956－2003年的48ａ降水系列中，张家口多年平均降雨量为409.5mm，其中，20世纪50年代（1956-1959年）平均降水量比48ａ均值偏大19%；60年代（1960-1969年）平均降水量接近平均值；60年代（1970-1979年）比48年均值偏大4%；80年代（1980-1989年）年均降水量比48ａ均值偏小9%；90年代（1990-1999年）平均降水量比48ａ均值偏大3%；2000-2003年均值降水量比48ａ均值偏小7%。张家口市降水量年代变化见图1-1。图1-1张家口市降水量年代变化图根据相关资料分析，全区平均降水量从20世纪50－80年代逐渐减少，减度为114.7mm，平均10ａ减少28.6mm，90年代后有所回升，但仍比50年代少65.6mm。通常情况下，一个地区可利用水资源的数量主要指可以恢复再生的地表水资源、地下水资源。对于地表水资源主要来源于大气降水量，其次是山区地下水的补给，地下水资源是来源于大气降水和地表水以及其他含水层的越流补给。因此，一个地区水资源的丰富程度，主要是依赖于大气降水量的多少。可见，张家口地区大气降水量的减少，导致了该地区的水资源的短缺和贫乏。2地下水过度开采对水资源的影响2.1地下水开采状况张家口是开发利用地下水资源为主的地区。地下水开采量达56.1884亿m3，已占可开采量64.789亿m3的86.7%。从地下水开采的利用而言，70%-80%是用于农业灌溉。近十几年来，河流干涸，地下水资源已经成为农业、工业、特色经济、特色蔬菜的唯一水资源来源。在张家口的坝下地区开发和利用地下水起步于20世纪60年代末期，地下水埋深的变化也是逐渐由浅变深的。以怀来县为例[6]，1977年普查统计实有机井97眼，其中井深大于70m的深井占30%，到了1985年全县有机井1265眼，深井占到91%，可见仅仅近10ａ的时间，机井总数增加了3倍，大于70m的深井扩大了2倍。在1985年之后全市机井总数增加呈现了快速增长的态势，截至对于坝上地区的地下水开采，起步于1998年，到2007年仅10ａ的时间，机井总数达23238眼，造成了坝上地下水位急骤下降的局面，据尚义县大营盘乡付家村地下水观测，从2003年到2006年的3ａ，地下水位下降了10m。2.2地下水大量开采对水资源造成的影响由于地下水的大量开采和超采，不仅造成区域地下水大幅度持续下降，同时在开采程度较大，用水集中的周边地区出现不同程度的地下水降落漏斗。怀来县沙城从20世纪60年末期形成了地下水漏斗，到1985年地下水累计下降38.45m，相应漏斗面积扩大到67.4km2。从沙城漏斗区中心牛家园村的地下水位变化看，漏斗形成前地下水埋深为5.5m，到1985年降到了43.85m。在20世纪90年代以后，张宣盆地、涿怀盆地也出现了不同程度的地下水漏斗区。对于坝上而言，地下水位的急骤下降，不仅导致地下水资源的减少，还造成了淖泊干涸，湿地萎缩。安固里淖的干涸，于过量开采地下水有着密切的关联。地下水位的下降，还造成土壤包气带增厚，致使土壤失养，草原退化，土壤沙化，引发一系列地质变化的发生。对于张家口地区地下水的补给来源，主要是依靠大气降水为主。大气降水入渗补给占地下水总补给近70%。地表水向地下水转化是通过河流入渗、渠道渗漏、田间灌溉渗入、水库、塘坝等渗漏的方式转入为地下水的[7]。从土壤学的角度看，大气降水直接作用于土壤包气带之中，大部分被转化为土壤水，形成土面蒸发和植物的叶面蒸发排放于大气之中，进行水循环。大气降水的另一部分靠重力作用补给地下水。正是由于地下水位的下降，致使包气带变厚，而降水量又严重不足，导致地表产水量的减少，从而造成地下水资源量的减少。3地表径流变化对水资源的影响3.1地表径流的变化张家口的河流分属于永定河、滦河、大清河、潮白河、内陆河五大水系。永定河流域面积最大为17662km2，滦河流域面积为926km2，大清河流域面积1110km2，潮白河流域面积5611km永定河流域占全流域面积的47.8%，从永定河流域的桑干河和洋河的地表径流变化看，地表径流呈逐年减少的趋势。根据桑干河石匣里水文站51ａ（1951－2001年）系列实测，各年年均值为5.209亿m3，依据相关资料分析，该站20世纪60年代比50年代地表径流减少了32.5%，70年代比60年代地表径流减少了51%，八九十年代地表径流一直呈下降趋势。张家口市五十年代~七十年代平均地表水资源量比48a（1956~2003）系列均值分别偏多107%、5%、3%，八十年代分别偏少20%、12%，2000~2003年更为偏少，减少值多大48%。张家口市地表水资源量年代变化见图3-1。图3-1张家口市地表水资源量年代变化图从入境水量来看[8]，张家口市入境水量较大的是桑干河和洋河，各年平均入境水量为2.929亿m3和0.8394亿m3，其他河流为0.16亿~0.6亿m3之间，桑干河入境水量受水利工程的影响变化较大。在20世纪60年代修建册田水库前，各年入境水量在5.0亿m3以上，最大达到11.05亿m3（1959年），到70年代，年入境水量减少至1.0亿~3.5亿m3，至80年代各年入境水量减少到1.0亿m3以下，1984-2001年，十几年间曾出现5ａ入境水量为0。在水利工程方面，从1950年起，张家口开展了相当规模的水利工程建设。目前，山区已建成由市管理的大型水库2座，中型水库7座，小型水库92座，引水工程69处[9]。特别是山西省册田水库的修建，控制着桑干河上游16700km3.2地表径流的变化对水资源的影响地表水资源的总量是以地表径流来表征的，由于地表径流的快速减少，直接导致地表水资源量的减少。近十几年来张家口持续干旱，降水量偏少，导致境内十几条河流过水量逐年变小，甚至在汛期也只有几到几十立方米每秒的流量通过，使沿河常年接受地表水补给的地下水现已无水可补，或者仅汛期短时间内有水补给，造成河道对地下水的补给受到极大的影响。由于地表水资源的严重不足，不得大量开采利用地下水[10]。特别是进入20世纪90年代以来，由于地下水的超采，地下水位的快速下降，水资源危机进一步加重，形成了恶性循环，产生的生态环境问题日趋严重。4结论（1）在气候持续变暖的大背景下，环境变化对张家口地下水资源的影响是十分明显的。其中，降水量的变化、气温升高、持续干旱、大风、沙尘暴，导致地表径流以及地下水补给量的减少，是张家口水资源减少的主要原因。地下水的过度开采，是造成张家口水资源减少的人为因素。（2）在水资源严重不足的地区，以旱作农业为突破口[11]，适度调整种植结构，积极开展节水实践，延缓地表、地下水资源减少速度；节约用水，提高水资源的利用率，推行节水技术和节水灌溉[12]的实施，是缓解水资源严重不足的有效途径。参考文献：[1]张亚琼.张家口坝上地区节水灌溉浅议[J].河北水利，2010.(7)：45[2]张云娉，刘爱梅，苗致成，王娟娟，安磊.张家口近47年气候变化及其对水资源的影响[J].中国农业气象，2008.(3)：42-44[3].邵爱军，葛之艺，刘志刚，杜兴明.环境变化对河北省可利用水资源的影响[J].南水北调与水利科技，2003.(8)：33-35[4].尤风春，史印山，付桂琴.环京津沙尘暴天气成因分析[C].河北省政协人口资源环境委员会.河北省生态环境与可持续发展研讨会论文集.2004：222-231[5].原彪.河北省张家口水资源评价报告[Ｒ]．2008.(2)．[6].候云鹏.怀来县水利志.怀来县水利志编篆委员会,2001.(11).[7].荆继红，孙继朝，韩双平，汪珊.西北地区地下水资源分布及开发利用状况[J].南水北调与水利科技，2007.(5)：54-55[8].原彪，白云鹏.张家口市水环境与首都