人類活動對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局）

1.問題的由來

沱河和澮河是兩條近于平行的河流，區內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越大。見表1。

表1 沱、澮河徑流深變化情況表

存在一個系統偏大問題：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，發源于黃河故道南側，商丘縣劉口集西南朱柚村，經虞城縣西關，夏邑縣司胡同北，永城市閆橋入皖境。省界以上河流長度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，發源于夏邑縣業廟鄉茅油坊，至永城縣李口集南入皖境。省界以上河流長度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，發源于黃河故道的南側商丘縣李莊鄉，與沱河發源地僅相距數公里，流經虞城、夏邑、至大王集入澮河，河流長度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.人類活動影響下地表水與地下水的變化

沱、澮河流域在20世紀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澇，大范圍上的坑、塘、庫及各處溝壑都常年有水。20世紀70年代以后開采利用地下水的措施普遍實行，河道節節建閘，水利工程配套成龍，農田基本建設大規模興起，使得地下水位不斷的下降。20世紀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面，也促使了地下潛水在20世紀70年代前后的減少，排泄基準面以上的水被疏干。

20世紀80年代以后兩流域的中上游（夏邑胡橋以上）的坑塘庫、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所，且收成尚可。地下水位平均下降了6～8m，有的地方達15m以上。

多年來，農田基本建設連續不斷地開展，平整土地，深耕深翻，打硅田，筑田埂，擴大復種指數，植樹造林等，這些措施使降水在田間的停留時間延長，入滲增加，地表徑流減少。工農業普遍使用地下水，且用水量與日俱增，加之建閘，興修水利工程等，使得陸面蒸發量加大（和降水相比），地表水地下水減少。人類活動造成地表水、地下水、土壤水、蒸發等各項對降水的分配不斷變化，反之變化后的各項對降水也構成了一定的影響。

人類活動對流域內幾項參數的影響（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（a表）在增大：約0.75→0.95;降水入滲補給地下水系數（a下）由0.23→0.08;地表水徑流系數在減小：有0.18→0;地表水體：由有→無

兩流域內總水量在減少，陸面蒸發在增大（和降水比）。

4.水文地質分析

4.1 地質概況

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，層位由厚變薄。其下：在古河床相中沉積由較厚中、粗、細沙層，分布在商丘到會亭一線，（兩邊擺動較大）這條線以北為古河床泛濫沉積物：亞砂土，亞粘土，粉細砂互層出現。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厚的黑色碳質淤泥層（為淺湖沉積物），再下是黑色亞粘土含鈣質結核，厚4～5 m有較好的透水性，本區劃為含水層，再下為1m左右厚的粉細砂，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，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。

4.3 閘上之水地下來

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，但閘門很少開啟，這5座閘設計蓄水總能力為1600×104m3。上游建有6座攔河閘，蓄水能力為500×104m3，但經常無水可蓄。澮河上建有黃口閘、和順閘2座，設計蓄水能力為1100×104m3，常年有蓄不完的水，閘門經常開啟放水，上中游斷流以后閘上的水體來源下文作出詳細論述。

本區地下水的交替因水力坡度較小而以垂向變化為主，以側向為輔，但在兩流域的下游地段（過了夏邑縣）地勢明顯低。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，滲透系數較上中游明顯減小，地下徑流到此流動不暢，匯集而使地下水位升高。以往常形成內澇。

上部潛水與下部含水層無水力聯系，大范圍匯攏而來的地下徑流遇到深挖的河道在沒有地表徑流的時候就不可小觀了。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，一部分被蒸發和利用，一部分潛入孔隙之中，向河道兩側滲去。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，閘上游水位低于地下水位，形成閘前河水補給地下水，中間為回水零點，上游地下水補給河水。但是無論補給關系怎么在閘前變化，河里的水都是地下水補給，河谷成了排泄地下水的井與泉，這里只不過多了一個地下水變河水，河水變地下水的變化過程而已，其質屬同一種水化學類型，其量基本相當，其它各閘與此相仿。大閘長期關閉，變化也長期進行。

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

據2010年在沱河張板橋閘下和將口設立的兩個測流斷面所測得的70余份資料來看：中間2.7km的區間地下水補給河水的量為：2010年汛后＞0.02 m3/s，中間為0.02 m3/s。如采用0.02m3/s，來計算永城閘上地下水的補給量每年當在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流域，界限清晰；但在水文地質中兩條河流卻在同一個地質單元之中，它們的補給區、徑流區、排泄區基本是一致的，澮河在地下徑流的下方，且排泄地下水基準面—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，排泄地下水基準面河床較澮河高2～3m，以前地下水位淺，相應的沱河截取的地下徑流量就多些，20世紀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減少了，澮河也是如此,但沒有沱河那么明顯。

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，在其上方只不過被沱河截取了一部分，澮河在地下水匯集上占有水文地質上的有利條件。70年沱河建閘后，大閘長期關閉期間，閘上的存水除一部分漏失、利用和蒸發外，約3500km2上的地下徑流量就基本都歸澮河所有了（排泄基準面以上）。

兩河流域各項情況基本相同，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。