人類活動(dòng)對(duì)沱澮河水量平衡的影響

□王占峰 □李 博 □許 猛（商丘水文水資源勘測(cè)局）

1.問(wèn)題的由來(lái)

沱河和澮河是兩條近于平行的河流，區(qū)內(nèi)下墊面和氣候都基本相同，沱河流域多年平均降水量小于惠河流域6 mm，建閘前的1956年到1969年，沱河控制站永城閘水文站的年平均徑流深為129.8 mm，澮河控制站黃口水文站年平均徑流深162.4 mm，兩站的比值為1.25，而1970年建閘后的兩站的徑流深相差卻越來(lái)越大。見(jiàn)表1。

表1 沱、澮河徑流深變化情況表

存在一個(gè)系統(tǒng)偏大問(wèn)題：越是干旱年份兩站的徑流深比值越大，有幾倍到幾十倍。(平均年降水量采用流域內(nèi)面上平均后的年平均降水量)

2.沱、澮河概況

2.1 沱河

屬淮河流域洪澤湖水系，發(fā)源于黃河故道南側(cè)，商丘縣劉口集西南朱柚村，經(jīng)虞城縣西關(guān)，夏邑縣司胡同北，永城市閆橋入皖境。省界以上河流長(zhǎng)度132.7km。流域面積2348km2,集水面積100 km2以上的支流有毛河、虬龍溝等10條，30～100 km2的支流有33條。沱河永城閘水文站以上控制流域面積2237 km2，流域平均高度41.5 m，平均坡度1/5000，河流縱比降1/6250。流向由西北流向東南。

2.2 澮河

屬淮河流域洪澤湖水系，發(fā)源于夏邑縣業(yè)廟鄉(xiāng)茅油坊，至永城縣李口集南入皖境。省界以上河流長(zhǎng)度58.4 km，流域面積1314km2,集水面積100km2以上的支流有：東沙河、鐺馬河、洛河、大澗溝，30～100km2的支流有18條。東沙河是澮河上游的主要支流，發(fā)源于黃河故道的南側(cè)商丘縣李莊鄉(xiāng)，與沱河發(fā)源地僅相距數(shù)公里，流經(jīng)虞城、夏邑、至大王集入澮河，河流長(zhǎng)度105.7km，流域面積394km2。澮河黃口閘水文站以上控制面積1201km2，河流長(zhǎng)度43.0km（自東沙河源地算起為119km），流域平均高度38.3m，平均坡度1/5000，河流縱比降1/5880,流向由西北向東南。

3.人類活動(dòng)影響下地表水與地下水的變化

沱、澮河流域在20世紀(jì)70年代以前，地下水埋深平均在1～3m，汛期常溢至地表造成內(nèi)澇，大范圍上的坑、塘、庫(kù)及各處溝壑都常年有水。20世紀(jì)70年代以后開(kāi)采利用地下水的措施普遍實(shí)行，河道節(jié)節(jié)建閘，水利工程配套成龍，農(nóng)田基本建設(shè)大規(guī)模興起，使得地下水位不斷的下降。20世紀(jì)70年代以前骨干河道的加深加寬，支溝的疏通提高了防洪排澇的能力，降低了地下水排泄基準(zhǔn)面，也促使了地下潛水在20世紀(jì)70年代前后的減少，排泄基準(zhǔn)面以上的水被疏干。

20世紀(jì)80年代以后兩流域的中上游（夏邑胡橋以上）的坑塘庫(kù)、溝河等全部干涸，河流多年斷流，好些蓄水處成了人們的種植場(chǎng)所，且收成尚可。地下水位平均下降了6～8m，有的地方達(dá)15m以上。

多年來(lái)，農(nóng)田基本建設(shè)連續(xù)不斷地開(kāi)展，平整土地，深耕深翻，打硅田，筑田埂，擴(kuò)大復(fù)種指數(shù)，植樹(shù)造林等，這些措施使降水在田間的停留時(shí)間延長(zhǎng)，入滲增加，地表徑流減少。工農(nóng)業(yè)普遍使用地下水，且用水量與日俱增，加之建閘，興修水利工程等，使得陸面蒸發(fā)量加大（和降水相比），地表水地下水減少。人類活動(dòng)造成地表水、地下水、土壤水、蒸發(fā)等各項(xiàng)對(duì)降水的分配不斷變化，反之變化后的各項(xiàng)對(duì)降水也構(gòu)成了一定的影響。

人類活動(dòng)對(duì)流域內(nèi)幾項(xiàng)參數(shù)的影響（1956-2010年）∶降水量在減少,有828.3mm→698.7mm（階段平均值）;降水入滲系數(shù)（a表）在增大：約0.75→0.95;降水入滲補(bǔ)給地下水系數(shù)（a下）由0.23→0.08;地表水徑流系數(shù)在減?。河?.18→0;地表水體：由有→無(wú)

兩流域內(nèi)總水量在減少，陸面蒸發(fā)在增大（和降水比）。

4.水文地質(zhì)分析

4.1 地質(zhì)概況

沱、澮河兩流域系黃河、淮河沖擊而成，自西北向東南微傾，平均坡度1/5000。上部2～15m厚的巖性自上游往下游依次為砂土→亞砂土→亞粘土→粘土組成，顆粒由粗變細(xì)，層位由厚變薄。其下：在古河床相中沉積由較厚中、粗、細(xì)沙層，分布在商丘到會(huì)亭一線，（兩邊擺動(dòng)較大）這條線以北為古河床泛濫沉積物：亞砂土，亞粘土，粉細(xì)砂互層出現(xiàn)。夏邑縣城以南以東為黃淮沖積物和淺互相沉積，上部亞粘土厚2～3 m，往下有1～2 m厚的黑色碳質(zhì)淤泥層（為淺湖沉積物），再下是黑色亞粘土含鈣質(zhì)結(jié)核，厚4～5 m有較好的透水性，本區(qū)劃為含水層，再下為1m左右厚的粉細(xì)砂，其下為亞粘土。

4.2 地下水流向

兩流域地下水的流向與地表水的流向基本相同，有西北流向東南，水力坡度1/5000，但下游地段，夏邑縣胡橋以東至永城大閘，沱河以北地下水由北向南流動(dòng)，以南流向南東15°，大部分滲入澮河，酇城以南地下水由西向東流動(dòng)。

4.3 閘上之水地下來(lái)

沱河的下游建有永城閘、張板橋閘、金黃鄧閘等5座較大的攔河閘，常年有水可蓄，但閘門(mén)很少開(kāi)啟，這5座閘設(shè)計(jì)蓄水總能力為1600×104m3。上游建有6座攔河閘，蓄水能力為500×104m3，但經(jīng)常無(wú)水可蓄。澮河上建有黃口閘、和順閘2座，設(shè)計(jì)蓄水能力為1100×104m3，常年有蓄不完的水，閘門(mén)經(jīng)常開(kāi)啟放水，上中游斷流以后閘上的水體來(lái)源下文作出詳細(xì)論述。

本區(qū)地下水的交替因水力坡度較小而以垂向變化為主，以側(cè)向?yàn)檩o，但在兩流域的下游地段（過(guò)了夏邑縣）地勢(shì)明顯低。而且上部巖性以亞粘土為主，下部為淺湖相沉積物和沖擊物間而有之，顆粒較細(xì)，滲透系數(shù)較上中游明顯減小，地下徑流到此流動(dòng)不暢，匯集而使地下水位升高。以往常形成內(nèi)澇。

上部潛水與下部含水層無(wú)水力聯(lián)系，大范圍匯攏而來(lái)的地下徑流遇到深挖的河道在沒(méi)有地表徑流的時(shí)候就不可小觀了。就永城閘上而言，地下水滲入河谷向下游流去，遇到大閘攔擋的一部分積聚閘前，一部分被蒸發(fā)和利用，一部分潛入孔隙之中，向河道兩側(cè)滲去。這樣形成閘前水位高于地下水位，閘中游有一與地下水位持平點(diǎn)，閘上游水位低于地下水位，形成閘前河水補(bǔ)給地下水，中間為回水零點(diǎn)，上游地下水補(bǔ)給河水。但是無(wú)論補(bǔ)給關(guān)系怎么在閘前變化，河里的水都是地下水補(bǔ)給，河谷成了排泄地下水的井與泉，這里只不過(guò)多了一個(gè)地下水變河水，河水變地下水的變化過(guò)程而已，其質(zhì)屬同一種水化學(xué)類型，其量基本相當(dāng)，其它各閘與此相仿。大閘長(zhǎng)期關(guān)閉，變化也長(zhǎng)期進(jìn)行。

下游多年面平均年降雨量為807.9 mm，水面蒸發(fā)為1115.1mm，蒸發(fā)大于降水，如沒(méi)有地下水的補(bǔ)給，在地表徑流消失以后河谷應(yīng)是干的河谷，閘上也是干的閘上，根本談不上有水可蓄，有水可放。

據(jù)2010年在沱河張板橋閘下和將口設(shè)立的兩個(gè)測(cè)流斷面所測(cè)得的70余份資料來(lái)看：中間2.7km的區(qū)間地下水補(bǔ)給河水的量為：2010年汛后＞0.02 m3/s，中間為0.02 m3/s。如采用0.02m3/s，來(lái)計(jì)算永城閘上地下水的補(bǔ)給量每年當(dāng)在1000×104m3以上（一般年份）折合本流域徑流深5mm。

5.沱、澮河水量失衡原因

沱、澮河的地表徑流逐漸消失以后，控制站所得的流量實(shí)際上成了單一的地下水徑流量或以地下水為主的徑流量，沱、澮河的水量比實(shí)際上成了地下水的徑流量比（或徑流深比）。

兩條河流在水文上分屬兩個(gè)流域，界限清晰；但在水文地質(zhì)中兩條河流卻在同一個(gè)地質(zhì)單元之中，它們的補(bǔ)給區(qū)、徑流區(qū)、排泄區(qū)基本是一致的，澮河在地下徑流的下方，且排泄地下水基準(zhǔn)面—河床較其上方的沱河低了2～3m，這就決定了排入澮河的地下徑流量較沱河多。

沱河在澮河的上方，排泄地下水基準(zhǔn)面河床較澮河高2～3m，以前地下水位淺，相應(yīng)的沱河截取的地下徑流量就多些，20世紀(jì)70年代以后，地下水位漸漸下降，沱河截取的地下徑流量就相應(yīng)減少了，澮河也是如此,但沒(méi)有沱河那么明顯。

在匯水面積上，沱河地下水匯水面積略小于地表水匯水面積2237km2，而澮河不但占有了自己的1201km2，又幾乎囊括了澮河的全部2237km2及下游包河的一小部分，這樣澮河的地下水匯流面積約在3500km2，在其上方只不過(guò)被沱河截取了一部分，澮河在地下水匯集上占有水文地質(zhì)上的有利條件。70年沱河建閘后，大閘長(zhǎng)期關(guān)閉期間，閘上的存水除一部分漏失、利用和蒸發(fā)外，約3500km2上的地下徑流量就基本都?xì)w澮河所有了（排泄基準(zhǔn)面以上）。

兩河流域各項(xiàng)情況基本相同，地表徑流量也基本相同，為一等式，但這里的地下徑流量卻占了主導(dǎo)地位，而且兩河不等，使等式變成了不等式，沱小于澮。沱河成了澮河的河中之河，沱河水成了澮河中的水中之水，這就是沱、澮河徑流失衡的原因。