秦皇岛城市供水水资源量分析

任喜龙

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

1 流域概况

秦皇岛地处河北省东北部，位于东经118°33～119°51’，北纬 39°23’～40°37’之间，南濒渤海，北依燕山，西近京津，东临辽宁，处于东北、华北两大经济区的结合部和环渤海经济区的中部地带，是华北、东北、西北地区重要的出海口。

秦皇岛是河北省改革开放的前沿城市，是1984年经国务院确定的首批全国14个沿海开放城市之一。秦皇岛市辖海港区、山海关、北戴河3个城市区和抚宁、昌黎、卢龙、青龙满族自治县四个县，总面积7812km2，人口291.22万人，其中城市区面积502km2，人口 87.43万人。

流经秦皇岛市区的河流主要有8条，自东向西依次为潮河、石河、沙河、新开河、汤河、小汤河、新河及戴河。这些河流均属河北沿海诸河系，皆发源于燕山南侧的浅山丘陵区，流向基本是西北——东南方向，单独注入渤海。

各河基本情况见表1。

石河流域总面积625km2，在山海关西北6km的小陈庄建有石河水库，控制流域面积569km2，占总流域面积的91%，多年平均天然年径流量1.45亿m3。

与秦皇岛城市供水有关的河流还有青龙河和洋河。

表1 秦皇岛市区各河流基本情况

青龙河为滦河一大支流，发源于燕山山脉的七老图山支脉南侧的台头山，流经辽宁省的凌源、建昌县及河北省的宽城、青龙县，于滦县境内的石梯子村汇入滦河，全长246km，流域面积6340km2。在青龙县桃林口村附近青龙河干流上建有桃林口水库，控制流域面积5060km2，平均天然年径流量9.60亿m3。

洋河属冀东沿海水系，上游分东西两支，东支为东洋河，发源于青龙县境内；西支为西洋河，发源于卢龙县境内。东、西两支在抚宁县湾子村北汇合后，向南流经抚宁县城，穿越京秦、京山铁路，于洋河口注入渤海，全长100余km，流域面积1100km2。洋河水库位于抚宁县洋河干流上，控制流域面积755km2。

2 地表水可供水量分析

秦皇岛城市供水地表水水源主要有石河水库、桃林口水库和洋河水库，分别通过石河水库输水管线和引青济秦工程输送至市区自来水厂。

2.1 石河水库

石河水库于1975年6月建成，是一座以供水为主，承担防洪任务，兼顾发电的中型水利枢纽。总库容7000万m3，兴利库容 5163万m3，死库容201万 m3。

1953～2010年石河径流过程如图1。

图1 石河年径流过程

石河水库自改革开放以来，随着秦皇岛市区面积不断扩大，农业供水量逐年减少，2000年以后石河水库供水量全部用于秦皇岛城市供水。

根据实测入库径流过程，采用时历法多年调节计算，石河水库枯水年（P=75%）可供水量为0.64亿m3，特枯水年（P=95%）可供水量为0.42亿m3。

2.2 桃林口水库

桃林口水库为滦河中下游水资源开发骨干工程，是引滦济津工程调水给天津后，为解决滦河中下游地区工农业用水困难，中央对河北省的补偿工程，是“八五”、“九五”期间水利部和河北省重点建设项目之一。水库主要任务是调节青龙河径流，供秦皇岛市城市和滦河中下游农业灌溉用水，结合供水发电，并起到部分削减洪峰作用。水库坝址位于秦皇岛市青龙县三道河村附近，一期工程总库容8.59亿m3，兴利库容7.09亿m3，是一座以城市供水、灌溉为主，兼顾防洪、发电等综合利用的大（Ⅱ）型水库。

1)样品预处理装置，包括采样探针及过滤器、流量计、电磁多支管、真空泵、管型燃烧炉、冷凝器、凝聚式过滤器、脱水器及真空变换器等；

根据国家计委及水利部有关桃林口水库工程的审批文件，桃林口水库供水任务按城市、工业供水、滦河下游农业用水的顺序安排，城市及工业供水保证率为95%，农业供水保证率为75%。一期工程建成后，可供给秦皇岛市城镇、工业用水1.82亿m3（其中秦皇岛城市供水1.75亿m3，卢龙县城供水0.07亿m3）。

桃林口水库设计为多年调节水库，初步设计阶段采用的水文系列为1929～1983年，经调节计算特殊干旱年（保证率95%）水库可供水量为3.32亿m3。由于近年来流域内降水的减少，入库年径流过程有显著下降的趋势，将水文系列延长至2009年，系列延长后桃林口水库年径流过程线如图2。

图2 桃林口水库年径流过程

按原水库设计参数和调度规则进行长系列兴利调节计算，特殊干旱年（保证率95%）水库可供水量减小为1.85亿m3，在优先保证城镇和工业用水前提下，仍然能够保障桃林口水库向秦皇岛城市供水1.75亿m3的要求。

2.3 洋河水库

洋河水库位于抚宁县大湾子村北，距县城约10km，控制流域面积755km2，水库总库容3.86亿m3，兴利库容1.384亿m3，是一座以防洪和城市供水为主，兼顾灌溉及发电等综合利用的大（Ⅱ）型水库。

洋河水库1956～2010年实测入库径流过程线如图3。

图3 洋河水库年径流过程

根据实测入库径流过程，经兴利调节计算，洋河水库75%保证率可供水量为0.61亿m3，95%保证率可供水量为0.33亿m3。

由于目前洋河水库水质富营养化严重，暑期藻类频繁爆发，水质较难处理，为保障城市供水安全，现状和近期洋河水库暂不作为城市供水水源。经过综合治理水质符合城市供水水源要求后，远期可作为城市供水水源。

2.4 流经市区的主要河流

这些河流共同特点是源短流急，汛期6～9月径流量占全年径流量的80%以上，并且主要集中在几场洪水中，每遇暴雨，洪水暴涨暴落，大部分只能排泄入海，而非汛期流量很小甚至干涸，难以作为城市供水水源开发利用。

3 地表水径流变化规律分析

3.1 地表水资源特性

本地区年径流的时空变化与降雨情况基本相同，一是年际间变化悬殊，二是年内分配不均匀。根据实测资料统计，石河水库年径流量最大为3.697亿m3（1977 年），最小为 0.067 亿 m3（1992 年），两者相差55.2倍；洋河水库年径流量最大为4.16亿m3（1959年），最小为0.356亿m3（1980年），两者相差11.7倍；桃林口水库年径流量最大为37.01亿m3（1949年），最小为 1.15亿 m3（1993年），两者相差 32.2倍。并且常发生连续丰水年和连续枯水年的情况，例如1973～1977 年、1994～1996 年等丰水段及 1980～1983年、1989～1993 年、1999～2002 年等枯水段。年径流的年内分配，汛期7～9月占全年的65%左右，而农业集中用水季节的4～6月仅占15%。

3.2 青龙河、洋河、石河径流丰、枯关系分析

根据青龙河、洋河、石河年径流过程（如图4）。从年径流变化过程可以看出，青龙河、洋河、石河年径流丰、枯变化相当一致，因此丰、枯互补性比较差。

图4 青龙河、洋河、石河年径流相关图

3.3 周期分析

秦皇岛地区水库入库流量与流域降水具有直接的影响关系，而降水具有丰枯演变的周期性变化规律。单站年径流的周期分析选用桃林口水库1929～2009年长系列入库径流资料，通过最大熵谱分析和方差周期谱分析，发现桃林口水库入库径流过程具有9年的最显著周期成分及2.7年的次显著周期成分。

4 地下水可利用量

秦皇岛市区（包括郊区）大部分为岩岸。山丘区面积239.8km2，占市区总面积的61.5%，平原面积150.2km2，占市区总面积的38.5%，海岸线全长55km。该地区地下水按其赋存条件划分为岩浆岩类裂隙水和松散岩类空隙水。岩浆岩类裂隙水含水岩组分布于山丘区，地下水开采困难，且出水量小，可供开采利用的水量较小。松散岩类空隙水含水岩组主曰爱分布于山前平原区及滨海平原区。

为秦皇岛市区供水的主要地下水源地有柳江地下水源和枣园地下水源。柳江水厂于1987年8月投入使用，设计日供水能力5万m3/d。由于运行后过度超采地下水，造成当地地下水位大幅度下降，机井干枯、地面塌陷。枣园水厂于1958年建成，设计日供水能力为1万m3/d，由于连年超采地下水，形成以枣园为中心的地下水降落漏斗区，造成海水入侵。由于地下水超采给社会、经济、环境造成十分严重的影响，2005年后柳江水厂和枣园水厂停止了地下水的开采。

《秦皇岛市城市总体规划（2008～2020 年）》中明确“规划年份内城市不再开采地下水”、“地下水不做为本市城市供水水源”的原则，目前城区企业自备井已基本封闭。地下水源只作为特殊情况下城市应急备用水源。

5 城市供水可利用水资源总量

表2 秦皇岛城市供水可利用水资源量汇总 单位：万m3

根据前述分析，秦皇岛城市供水水源主要为地表水，地下水水源只作为特殊情况下城市应急备用水源。

现状和近期主要供水水源为石河水库和桃林口水库，75%和95%保证率可供水量分别为2.39亿m3和2.17亿m3。远期考虑洋河水库水质达标后，供水水源为石河水库、桃林口水库和洋河水库，远期水平年75%、95%保证率可供水量分别为3.00亿m3和2.50亿m3。

6 结语

（1）目前秦皇岛城市供水水源主要为石河水库和桃林口水库，分别通过石河水库输水管线和引青济秦工程输送至市区自来水厂。由于洋河水库水体富营养化严重，暑期藻类大量繁殖，水质较难处理，已经不能作为城市供水水源，有关部门应加紧水体修复工程，尽快使其水质符合城市供水水源要求。

（2）引青济秦是从桃林口水库和洋河水库引水供秦皇岛城市用水的唯一输水工程，供水量占秦皇岛城市用水量的60%以上。但现状引青工程最大输水能力仅为34万m3/d，年理论最大供水能力9546万m3，与桃林口水库分配给秦皇岛市1.75亿m3/a的用水指标相比有较大差距，因此对引青工程进行扩建，增加引青供水量是缓解秦皇岛市城区用水紧张的最佳途径之一。

［1］SL 278—2002，水利水电工程水文计算规范［S］.

［2］河北省水利水电勘测设计研究院.青龙河桃林口水库初步设计（第二册）［R］.1989.

［3］河北省水利水电勘测设计研究院.洋河水库除险加固工作可行性研究报告［R］.1998.

［4］河北省水利水电第二勘测设计研究院.秦皇岛市石河水库除险加固工程初步设计报告［R］.2011.

［5］河北省水利水电勘测设计研究院.秦皇岛市引青济秦东线扩建（二期）工程初步设计报告［R］.2005.