秦皇島城市供水水資源量分析

任喜龍

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250）

1 流域概況

秦皇島地處河北省東北部，位于東經(jīng)118°33～119°51’，北緯 39°23’～40°37’之間，南瀕渤海，北依燕山，西近京津，東臨遼寧，處于東北、華北兩大經(jīng)濟區(qū)的結(jié)合部和環(huán)渤海經(jīng)濟區(qū)的中部地帶，是華北、東北、西北地區(qū)重要的出?？凇?/p>

秦皇島是河北省改革開放的前沿城市，是1984年經(jīng)國務院確定的首批全國14個沿海開放城市之一。秦皇島市轄海港區(qū)、山海關、北戴河3個城市區(qū)和撫寧、昌黎、盧龍、青龍滿族自治縣四個縣，總面積7812km2，人口291.22萬人，其中城市區(qū)面積502km2，人口 87.43萬人。

流經(jīng)秦皇島市區(qū)的河流主要有8條，自東向西依次為潮河、石河、沙河、新開河、湯河、小湯河、新河及戴河。這些河流均屬河北沿海諸河系，皆發(fā)源于燕山南側(cè)的淺山丘陵區(qū)，流向基本是西北——東南方向，單獨注入渤海。

各河基本情況見表1。

石河流域總面積625km2，在山海關西北6km的小陳莊建有石河水庫，控制流域面積569km2，占總流域面積的91%，多年平均天然年徑流量1.45億m3。

與秦皇島城市供水有關的河流還有青龍河和洋河。

表1 秦皇島市區(qū)各河流基本情況

青龍河為灤河一大支流，發(fā)源于燕山山脈的七老圖山支脈南側(cè)的臺頭山，流經(jīng)遼寧省的凌源、建昌縣及河北省的寬城、青龍縣，于灤縣境內(nèi)的石梯子村匯入灤河，全長246km，流域面積6340km2。在青龍縣桃林口村附近青龍河干流上建有桃林口水庫，控制流域面積5060km2，平均天然年徑流量9.60億m3。

洋河屬冀東沿海水系，上游分東西兩支，東支為東洋河，發(fā)源于青龍縣境內(nèi)；西支為西洋河，發(fā)源于盧龍縣境內(nèi)。東、西兩支在撫寧縣灣子村北匯合后，向南流經(jīng)撫寧縣城，穿越京秦、京山鐵路，于洋河口注入渤海，全長100余km，流域面積1100km2。洋河水庫位于撫寧縣洋河干流上，控制流域面積755km2。

2 地表水可供水量分析

秦皇島城市供水地表水水源主要有石河水庫、桃林口水庫和洋河水庫，分別通過石河水庫輸水管線和引青濟秦工程輸送至市區(qū)自來水廠。

2.1 石河水庫

石河水庫于1975年6月建成，是一座以供水為主，承擔防洪任務，兼顧發(fā)電的中型水利樞紐。總庫容7000萬m3，興利庫容 5163萬m3，死庫容201萬 m3。

1953～2010年石河徑流過程如圖1。

圖1 石河年徑流過程

石河水庫自改革開放以來，隨著秦皇島市區(qū)面積不斷擴大，農(nóng)業(yè)供水量逐年減少，2000年以后石河水庫供水量全部用于秦皇島城市供水。

根據(jù)實測入庫徑流過程，采用時歷法多年調(diào)節(jié)計算，石河水庫枯水年（P=75%）可供水量為0.64億m3，特枯水年（P=95%）可供水量為0.42億m3。

2.2 桃林口水庫

桃林口水庫為灤河中下游水資源開發(fā)骨干工程，是引灤濟津工程調(diào)水給天津后，為解決灤河中下游地區(qū)工農(nóng)業(yè)用水困難，中央對河北省的補償工程，是“八五”、“九五”期間水利部和河北省重點建設項目之一。水庫主要任務是調(diào)節(jié)青龍河徑流，供秦皇島市城市和灤河中下游農(nóng)業(yè)灌溉用水，結(jié)合供水發(fā)電，并起到部分削減洪峰作用。水庫壩址位于秦皇島市青龍縣三道河村附近，一期工程總庫容8.59億m3，興利庫容7.09億m3，是一座以城市供水、灌溉為主，兼顧防洪、發(fā)電等綜合利用的大（Ⅱ）型水庫。

1)樣品預處理裝置，包括采樣探針及過濾器、流量計、電磁多支管、真空泵、管型燃燒爐、冷凝器、凝聚式過濾器、脫水器及真空變換器等；

根據(jù)國家計委及水利部有關桃林口水庫工程的審批文件，桃林口水庫供水任務按城市、工業(yè)供水、灤河下游農(nóng)業(yè)用水的順序安排，城市及工業(yè)供水保證率為95%，農(nóng)業(yè)供水保證率為75%。一期工程建成后，可供給秦皇島市城鎮(zhèn)、工業(yè)用水1.82億m3（其中秦皇島城市供水1.75億m3，盧龍縣城供水0.07億m3）。

桃林口水庫設計為多年調(diào)節(jié)水庫，初步設計階段采用的水文系列為1929～1983年，經(jīng)調(diào)節(jié)計算特殊干旱年（保證率95%）水庫可供水量為3.32億m3。由于近年來流域內(nèi)降水的減少，入庫年徑流過程有顯著下降的趨勢，將水文系列延長至2009年，系列延長后桃林口水庫年徑流過程線如圖2。

圖2 桃林口水庫年徑流過程

按原水庫設計參數(shù)和調(diào)度規(guī)則進行長系列興利調(diào)節(jié)計算，特殊干旱年（保證率95%）水庫可供水量減小為1.85億m3，在優(yōu)先保證城鎮(zhèn)和工業(yè)用水前提下，仍然能夠保障桃林口水庫向秦皇島城市供水1.75億m3的要求。

2.3 洋河水庫

洋河水庫位于撫寧縣大灣子村北，距縣城約10km，控制流域面積755km2，水庫總庫容3.86億m3，興利庫容1.384億m3，是一座以防洪和城市供水為主，兼顧灌溉及發(fā)電等綜合利用的大（Ⅱ）型水庫。

洋河水庫1956～2010年實測入庫徑流過程線如圖3。

圖3 洋河水庫年徑流過程

根據(jù)實測入庫徑流過程，經(jīng)興利調(diào)節(jié)計算，洋河水庫75%保證率可供水量為0.61億m3，95%保證率可供水量為0.33億m3。

由于目前洋河水庫水質(zhì)富營養(yǎng)化嚴重，暑期藻類頻繁爆發(fā)，水質(zhì)較難處理，為保障城市供水安全，現(xiàn)狀和近期洋河水庫暫不作為城市供水水源。經(jīng)過綜合治理水質(zhì)符合城市供水水源要求后，遠期可作為城市供水水源。

2.4 流經(jīng)市區(qū)的主要河流

這些河流共同特點是源短流急，汛期6～9月徑流量占全年徑流量的80%以上，并且主要集中在幾場洪水中，每遇暴雨，洪水暴漲暴落，大部分只能排泄入海，而非汛期流量很小甚至干涸，難以作為城市供水水源開發(fā)利用。

3 地表水徑流變化規(guī)律分析

3.1 地表水資源特性

本地區(qū)年徑流的時空變化與降雨情況基本相同，一是年際間變化懸殊，二是年內(nèi)分配不均勻。根據(jù)實測資料統(tǒng)計，石河水庫年徑流量最大為3.697億m3（1977 年），最小為 0.067 億 m3（1992 年），兩者相差55.2倍；洋河水庫年徑流量最大為4.16億m3（1959年），最小為0.356億m3（1980年），兩者相差11.7倍；桃林口水庫年徑流量最大為37.01億m3（1949年），最小為 1.15億 m3（1993年），兩者相差 32.2倍。并且常發(fā)生連續(xù)豐水年和連續(xù)枯水年的情況，例如1973～1977 年、1994～1996 年等豐水段及 1980～1983年、1989～1993 年、1999～2002 年等枯水段。年徑流的年內(nèi)分配，汛期7～9月占全年的65%左右，而農(nóng)業(yè)集中用水季節(jié)的4～6月僅占15%。

3.2 青龍河、洋河、石河徑流豐、枯關系分析

根據(jù)青龍河、洋河、石河年徑流過程（如圖4）。從年徑流變化過程可以看出，青龍河、洋河、石河年徑流豐、枯變化相當一致，因此豐、枯互補性比較差。

圖4 青龍河、洋河、石河年徑流相關圖

3.3 周期分析

秦皇島地區(qū)水庫入庫流量與流域降水具有直接的影響關系，而降水具有豐枯演變的周期性變化規(guī)律。單站年徑流的周期分析選用桃林口水庫1929～2009年長系列入庫徑流資料，通過最大熵譜分析和方差周期譜分析，發(fā)現(xiàn)桃林口水庫入庫徑流過程具有9年的最顯著周期成分及2.7年的次顯著周期成分。

4 地下水可利用量

秦皇島市區(qū)（包括郊區(qū)）大部分為巖岸。山丘區(qū)面積239.8km2，占市區(qū)總面積的61.5%，平原面積150.2km2，占市區(qū)總面積的38.5%，海岸線全長55km。該地區(qū)地下水按其賦存條件劃分為巖漿巖類裂隙水和松散巖類空隙水。巖漿巖類裂隙水含水巖組分布于山丘區(qū)，地下水開采困難，且出水量小，可供開采利用的水量較小。松散巖類空隙水含水巖組主曰愛分布于山前平原區(qū)及濱海平原區(qū)。

為秦皇島市區(qū)供水的主要地下水源地有柳江地下水源和棗園地下水源。柳江水廠于1987年8月投入使用，設計日供水能力5萬m3/d。由于運行后過度超采地下水，造成當?shù)氐叵滤淮蠓认陆?，機井干枯、地面塌陷。棗園水廠于1958年建成，設計日供水能力為1萬m3/d，由于連年超采地下水，形成以棗園為中心的地下水降落漏斗區(qū)，造成海水入侵。由于地下水超采給社會、經(jīng)濟、環(huán)境造成十分嚴重的影響，2005年后柳江水廠和棗園水廠停止了地下水的開采。

《秦皇島市城市總體規(guī)劃（2008～2020 年）》中明確“規(guī)劃年份內(nèi)城市不再開采地下水”、“地下水不做為本市城市供水水源”的原則，目前城區(qū)企業(yè)自備井已基本封閉。地下水源只作為特殊情況下城市應急備用水源。

5 城市供水可利用水資源總量

表2 秦皇島城市供水可利用水資源量匯總 單位：萬m3

根據(jù)前述分析，秦皇島城市供水水源主要為地表水，地下水水源只作為特殊情況下城市應急備用水源。

現(xiàn)狀和近期主要供水水源為石河水庫和桃林口水庫，75%和95%保證率可供水量分別為2.39億m3和2.17億m3。遠期考慮洋河水庫水質(zhì)達標后，供水水源為石河水庫、桃林口水庫和洋河水庫，遠期水平年75%、95%保證率可供水量分別為3.00億m3和2.50億m3。

6 結(jié)語

（1）目前秦皇島城市供水水源主要為石河水庫和桃林口水庫，分別通過石河水庫輸水管線和引青濟秦工程輸送至市區(qū)自來水廠。由于洋河水庫水體富營養(yǎng)化嚴重，暑期藻類大量繁殖，水質(zhì)較難處理，已經(jīng)不能作為城市供水水源，有關部門應加緊水體修復工程，盡快使其水質(zhì)符合城市供水水源要求。

（2）引青濟秦是從桃林口水庫和洋河水庫引水供秦皇島城市用水的唯一輸水工程，供水量占秦皇島城市用水量的60%以上。但現(xiàn)狀引青工程最大輸水能力僅為34萬m3/d，年理論最大供水能力9546萬m3，與桃林口水庫分配給秦皇島市1.75億m3/a的用水指標相比有較大差距，因此對引青工程進行擴建，增加引青供水量是緩解秦皇島市城區(qū)用水緊張的最佳途徑之一。

［1］SL 278—2002，水利水電工程水文計算規(guī)范［S］.

［2］河北省水利水電勘測設計研究院.青龍河桃林口水庫初步設計（第二冊）［R］.1989.

［3］河北省水利水電勘測設計研究院.洋河水庫除險加固工作可行性研究報告［R］.1998.

［4］河北省水利水電第二勘測設計研究院.秦皇島市石河水庫除險加固工程初步設計報告［R］.2011.

［5］河北省水利水電勘測設計研究院.秦皇島市引青濟秦東線擴建（二期）工程初步設計報告［R］.2005.