徐州市水文特性.docx

徐州市水文特性(江苏省水文水资源勘测局徐州分局，江苏，徐州 221006)摘要：介绍了徐州市的自然地理环境状况,根据多年的水文统计资料，分析了降水、蒸发、径流、泥沙与水质等水文特性，为区域合理开发利用与保护水资源及农业生产的可持续开展提供水文依据。关键词：徐州; 水文; 特性Hydrological characteristics of Xuzhou CitySHI-Gui-Ju1, QIAN-Xue-Zhi2, ZHENG-Chang-Ling3, ZHANG-Jing4CHEN-Wei-Dong5, WU-Cheng-Geng6,(Xuzhou Branch of Jiangsu Hydrology and Water Resources Survey Bureau, Xuzhou 221006, Jiangsu Province)Abstract: In this paper, natural geological environment in Xuzhou City is introduced. Moreover, we analyze rainfall, evaporation, runoff, silt and water quality main hydrological characteristics, which provide hydrological foundation for regional water resources utilization and protection and agricultural sustainable development.Keywords: Xuzhou City; Hydrology; Characteristics1 自然地理概况地理位置徐州市位于江苏省西北部，东经116°22118°40，北纬33°4334°58，东西长约210km，南北宽约140km，土地总面积11258km2。属于淮河流域中下游，东襟黄海，西接中原，南屏江淮，北扼齐鲁，在全国区域经济开展中具有连接东西、沟通南北、双向开放、梯度推进的战略优势；京沪、陇海两大铁路干线在此交汇，京杭大运河傍城而过，多条国道、省道高速公路在此集合，昔日的兵家必争之地，现为全国重要交通枢纽与联系东西、南北经济开展的战略要地。徐州市总人口万，下辖二市三县五区，即邳州市、新沂市、丰县、沛县、睢宁县、云龙区、鼓楼区、泉山区、贾汪区与铜山区。徐州是中国历史文化名城，今为淮海经济区中心城市,江苏省重点规划建立的三大都市与四个特大城市之一。地形地貌徐州市地貌，根据成因与区域特征自西向东大致可分为丰、沛黄泛冲积平原，铜、邳、睢低山剥蚀平原，沂、沭河洪积冲积平原三个地貌区。全市地形由平原与山丘岗地两局部组成，以平原为主，约占全市总面积的90%，属黄淮平原的一局部，地势低平，海拔一般在2050m之间，大致由西北向东南降低，系黄河、淮河的支流长期合力冲积而成。丘陵岗地约占10%，为鲁中南低山丘陵向南延续局部，海拔高度一般在100300m之间，多属顶平坡缓的侵蚀残丘。1.3 气候特征徐州市位居中纬度地区，属暖温带季风气候区，既受东南季风影响，又受西北季风控制，气候资源较为丰富，有利于农作物的生长。其主要气候特点是：四季清楚，光照充足，雨热同期。春季多风少雨，夏季高温多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷枯燥，雨雪稀少。以中运河为界，东部属暖温带湿润季风区，西部属暖温带半湿润季风区；全市平均日照时数2100h左右，日照率52%57%，年平均气温14左右。1.4 河流水系徐州市区域内的水系可分为三个：即废黄河水系、沂沭泗水系、濉安河水系。废黄河是历史上的黄河故道，自成独立水系，是沂沭泗水系与濉安河水系的分水岭，徐州境内长196km，流域面积885 km2。废黄河北侧为沂沭泗水系，境内面积8479 km2，流域内主要骨干河道有沂河、沭河、中运河及邳苍分洪道，并有南四湖及骆马湖两座湖泊调蓄洪水。废黄河以南为濉安河水系，境内面积2021 km2，又分为濉河与安河水系。濉河水系主要有铜山的奎河、闸河等河流组成，经安徽后流入洪泽湖。安河水系主要有龙河、潼河、徐沙河等河流组成，流经安河后汇入洪泽湖。徐州市主要河流及干支流分布详见图1。2水文特征2.1 降水量由于受地理位置、地形地貌与气候条件的影响，全市降水量地域分布欠均匀，其分布的总趋势自西北向东南方向递增，全市多年平均降水量825.2mm，西北部的丰县闸站多年平均降水量为mm，到东南部的睢宁站多年平均降水量递增为880.8mm。从流域分布看，东部沂沭区、洪泽湖水系的降水量大于西部泗运区的降水量，东部地区的邳州、新沂、睢宁地区的多年平均降水量在800900mm之间，而西部丰、沛地区多年平均降水量在600800mm之间。图1 徐州市主要河流水系示意图Fig.1 Sketch map of main rivers in Xuzhou city由于受大气环境的影响,该地区降水量年际间变化幅度较大，丰、枯水年周期变化也比拟明显。1丰、枯水年变化幅度大：从各站多年资料系列统计结果，得出历年最大年降水量与最小年降水量比值在2.53.5之间，极值差一般在7001000mm之间；极值比最大量为3.24，出现在丰县闸；极值差最大为931.6mm，出现在睢宁站；极值比最小值为2.53，出现在蔺家坝站mm，出现在塂上站。其余各站特征值变化详见表1。2丰、枯水年的变化周期：本区降水有连丰、连枯与丰、枯交替的特点。连丰、连枯2年出现的时机多，最长的连丰期是5年，为19601964年，K丰值丰水期平均年降水量与多年平均降水量系列的比值的变幅为1.121.44。最长的连枯期。丰枯交替小的周期为25年左右；大的周期为815年，平均周期11年左右。以年份为横坐标，以降水量与多年平均降水量比值的差值累计值Ki-1为纵坐标绘制的年降水量差积曲线可以反响年降水量丰枯变化情况，徐州市年降水量差积曲线见图2。表1 徐州市代表站降雨量特征值表Table1 The eigenvalues of rainfall for the representative stations in Xuzhou City站 名多年平均降雨量历年最大历年最小比值Cv资料年限年降雨量年份年降雨量年份丰县闸200320053.24 1953-2021沛城闸200319882.96 1932-2021蔺家坝200320052.53 1951-2021塂 上197419882.76 1956-2021徐 州196319882.54 1948-2021运 河197419992.67 1950-2021新 安197419662.66 1950-2021睢 宁200719782.67 1951-2021双 沟200719682.55 1954-2021注:降水量单位:mm图2 徐州市年降水量差积曲线Fig.2 The difference product curves of annual rainfall in Xuzhou City降水量年内分配表2是徐州市雨量代表站历年来多年平均降水量的月分配表，从表中可明显看出，徐州市降水量四季变化明显，年内分配很不均匀，春冬少，夏秋多。年内降水量主要集中在汛期69月，其平均降水量，占全年降水量的68.4%，非汛期的13月与1112月只占全年降水量的18.7%。7、8月份降水最多，两个月之与占年降水量的46.5%。其中7月降水量最大，占全年降水量的27.5%，特大暴雨也常发生在7、8月份。如1977年7月17日徐州站日降水量达mm；干旱多出现在非汛期，枯水年常常出现大面积干旱，给农业生产带来很大影响。详细降水量年内变化见表2。蒸发选用运河、新安、沛城闸作为代表站，均采用E601型蒸发器进展蒸发量观测。本文统计了30多年的蒸发资料，其结果列于表3。表2 徐州市雨量站代表站多年平均降水量月分配表Table2 The month distribution of average precipitation of many year for therepresentative stations in Xuzhou City雨 量逐月多年平均降水量mm/占年降水量的百分比 汛 期全 年站 名123456789101112(6-9)(1-12)蔺家坝运 河23107丰县闸46沛城闸95徐 州塂 上新 安232342916睢 宁19双 沟76水面蒸发量的变化趋势全市多年平均蒸发量为，最大年蒸发量，发生在1978年沛城闸站；最小年蒸发量，发生在2003年新安站；月最大蒸发量，发生在1977年7月沛城闸站。蒸发量在年内分布很不均匀，全年蒸发主要集中在49月，其蒸发量占全年蒸发量的69.0%73.6%。1月蒸发量较小，6月蒸发量最大，两者相差约倍。干旱指数干旱指数为年蒸发能力即水面蒸发量与年降水量的比值。干旱指数小于1说明该地区蒸发能力小于降水量，气候湿润；干旱指数大于1说明该地区蒸发能力大于降水量，气候偏枯燥。本市控制站多年平均干旱指数在左右，属于半湿润气候带。其地域分布南部干旱指数小于北部，说明气候南部地区较北部地区湿润。徐州市代表站水面蒸发量特征值及干旱指数统计见表3。表3 徐州市代表站水面蒸发量及干旱指数表Table3 The evaporation capacities and drought indexes for therepresentative stations in Xuzhou City单位:mm站名降水量蒸发量干旱指数年最 大量时间年最 小量时间月最 大量时间月最小量时间资料年限运 河873.8 878.5 1.0 1981 739.2 1998 36沛城闸764.1 876.6 1.1 1978 710.1 2005 36新 安847.0 866.6 1.0 1988 200333径流径流量的年际变化年径流量的年际变化除受降水强度、降水历时等气象因素影响外，还受流域、土壤与植被等因素影响。通过19562021年资料计算分析，从年径流量系列变差系数Cv与年降水量系列变差系数Cv比拟可以看出，径流量的年际变化要明显大于降水量的年际变化。本市降水量系列Cv值在之间，而年径流量系列Cv值那么在之间，年径流量的Cv值是年降水量Cv的3倍多。全市历年最大径流量与最小径流量的比值也高达几十倍。径流量年际变化也具有丰、枯年交替的特点，其丰枯比值为。丰枯年的变化规律与降水量的丰枯变化根本一致，丰水年与枯水年交替出现，周期多为25年。徐州市代表站天然年径流量特征值见表4。表4 徐州市代表站天然年径流量特征值表Table4 The eigenvalues of crude run-off for the representative stations in Xuzhou City河名站名历年最大历年最小极值比Cv平均年径流量年径流量年份年径流量年份复新河丰县闸8965197801981-2310沿 河沛城闸15571196301988-2743沂 河港上44231320058760198350.49 145638中运河运河196315428198883.52 347638沭 河新安15964019577431200221.48 51889注:径流量单位:万m3径流量的年内分配径流量的年内分配极不均匀，径流量主要集中在汛期69月，汛期径流量占全年径流量的7090%之间，汛期径流量又集中在78月，78月径流量占全年径流量的5075%。最大径流量一般出现在8月份，年内枯水期径流量很小：14月仅占年径流的13.6%。详见徐州市各代表站多年径流量月分配表5。表5 徐州市代表站年径流量月分配表Table5 The month distributons of crude run-off for the representative stations in Xuzhou City径流量单位：万m3河名站名典型年出现年份月径流量年径流量6-9月径流量123456789101112沂河塂上偏丰年19959723 3967 3803 912 198 44 10392 91066 48730 23382 17315 6401 215934 150232 %4.5 1.8 1.8 0.4 0.1 0.0 4.8 42.2 22.6 10.8 8.0 3.0 枯水年19994393 1824 59 0 0 0 1029 0 0 4098 3473 477 15352 1029%28.6 11.9 0.4 0.0 0.0 0.0 6.7 0.0 0.0 26.7 22.6 3.1 多年平均271618882082165824374200378164996122344993265824022145638114321%1.9 1.3 1.4 1.1 1.7 2.9 26.0 34.3 15.3 6.8 4.5 2.8 沭河新安偏丰年2005000007931848129998155522370465061689520264824 %0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.8 19.4 31.5 16.3 24.9 6.8 0.2 枯水年19920000007339675194900099639963%0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 73.7 6.8 19.6 0.0 0.0 0.0 多年平均410401344564875213322332205646740250910396695858051769%0.7 0.7 0.6 1.0 1.5 3.6 38.1 35.1 11.5 4.3 1.8 1.1 中运河运河偏丰年20049294904583837698329408570917195316355533748469235355532726421217 %1.7 1.7 1.6 1.4 0.6 0.0 16.1 32.3 30.7 6.3 0.9 6.6 枯水年1999147616111835396660265158126153455391420222891684107760425142%1.9 2.1 2.4 5.1 7.8 6.6 16.3 4.5 5.0 26.1 11.5 10.8 多年平均918574307670634981998737735399120166368361941692712859344660239845%2.7 2.2 2.2 1.8 2.4 2.5 21.3 26.5 19.3 10.5 4.9 3.7 泥沙主要河流泥沙的特点运河区域的泥沙主要来源于暴雨对坡面的侵蚀以及洪水对河床的冲刷。流域内土壤因受侵蚀外移的泥沙向河流聚集。沂河与沭河内除流域自身产生的泥沙外，还有一局部来自于上游沂蒙山区来水夹带的泥沙。通过计算分析，本流域各河流年平均含沙量在/m³之间，多年平均输沙率在/s，年输沙量在万t。泥沙的年内变化及淤积情况本流域内河流泥沙量主要集中在汛期6-9月，约占全年的6598%；最大日平均输沙量9010万t，发生在1991年7月25日塂上站；最大含沙量/m³，发生在1966年7月22日运河站。1980年前降水为丰水年，径流量大，自然植被差，河流泥沙显著偏大，河槽淤积较严重。1980年以后，降水进入枯水期，径流量减少泥沙也相应减少；流域上游山东境内橡胶坝等蓄水工程逐级拦截，导致过境水泥沙含量大大减少，河床淤积现象已根本不存在。水质根据环境监测中心2021年资料，全市共监测各类水功能区49个，大小河流27条, 监测断面76个。据评价结果统计，累计超过类水标准的断面占54.0%，水功能区总达标率61%。从年内不同时期看,水质状况也存在着差异。汛期水质评价为类、类、类、类与劣类断面分别为15.8%、34.2%、22.4%、7.9%与19.7%；由于南水北调工程的启用，非汛期水功能区断面水质状况好于汛期，非汛期评价为类、类、类、类与劣类断面分别为17.1%、34.2%、23.7%、5.3%与19.7%。徐州市水功能区断面水质分期统计见图3。图3 2021年徐州市水功能区断面水质分期统计Fig.3 Water quality statistics by stages in different functional section of Xuzhou City in 2021 year主要污染指标评价区域内主要污染物为化学需氧量、高锰酸盐指数与氨氮，超标分别为51.3%、43.4%、31.6%。挥发酚最大检测值为0.0385mg/L(劣类)；氟化物最小检测值0.28 mg/L类，最大值为4.54 mg/L劣类；各监测点PH、铜、锌、铅、镉、砷、氰化物与六价铬等指标年均值能满足水标准要求。3、结语由上述分析可知,徐州市总的自然条件适合农业生产的开展,但由于降水时空分布不均，造成洪涝与干旱频繁发生，给农业的高产与稳产造成不利影响。尤其旱灾发生率较高，农业灌溉需水量增加；由于径流的不确定性与环境污染，导致大量水资源无法利用，加剧了区域水资源的供需矛盾。因此，建议根据区域内水文特性，兴修水利工程增加雨洪调蓄能力；加强水资源保护，减少污染；加快高标准农业建立步伐，推广节水灌溉技术，调整农作物布局，才能确保区域内的农业生产的可持续开展。参考文献：1张涛, 汪中华, 李吉学, 颜力, 冯文献, 汪国华, 李金海. 济宁水文特性J. 海洋湖沼通报, 2007(3): 13-22.2徐沛林, 王曙光, 徐东风. 抚顺市降水量特性分析J. 水利与建筑工程学报, 2021(1): 83-84转95.第 14 页