古水文信息与古气候

根据侵蚀面和河床滞留沉积资料(表2-1)，以及古河砂带的几何形态、结构和构造特征，得出25000 a(b . p .)以来华北平原约有4次古洪水期，分别为1。此外，在1.5 ~ 1.0、3.5 ~ 3.0、5.5 ~ 5.0、13.0 ~ 12.0、17.0 ~ 15.0 Ka (B.P .)的洪水频率较低，平均为65438由于11.0 ~ 7.5 ka (b.p .)、3.0 ka (b.p .)，洪水发生频率相对较低，平均为1次/580a，流量变异性较大，为百年一遇的低频洪水；7.5 ~ 3.0 ka (b.p .)洪水频率高，平均1次/240a，但流量变率小，为高频百年尺度一般洪水(石亚峰等，1.996)。这些洪水对华北平原地下水的形成起了根本性的作用。

表2-1华北平原古河道特征及古水文信息

(据陈武1991)

二、古气候和古水文环境

11.0 Ka (B.P .)前气候寒冷干燥，植被属草原-森林植被(陈武，1992)，山麓栖息着犀牛-那马象等食草耐寒哺乳动物。海平面下降，侵蚀基准面降低，地面坡度增大，河流流量小但变异性大，这就是瀑布的洪水性质。机械风化强烈，水土流失严重。河流开始时主要是侵蚀和切割，形成切割谷和第四侵蚀面。然后迅速堆积，在平原地区构筑了山前砾石洪积扇和沙质古河道带。

表2-2华北平原古洪水重建信息

(根据陈武，1991，1992)

全新世早期(11.0 ~ 7.5 Ka (b.p .))气候由寒冷干燥向温暖湿润转变，植被、动物、地形、河流、沉积物和海平面都具有过渡性特征。虽然在开始时，由于河流水量的增加，海平面在上升的过程中停止了(石亚峰等，1996)，在冲积扇区形成了侵蚀谷，在冲积平原和滨海平原区形成了侵蚀面(第三侵蚀面)，几乎完全侵蚀了冲积平原和滨海平原的黄土状物质，但毕竟由于侵蚀强度较低，过渡时期的河流堆积性质没有得到根本改变。亚粘土和粘土堆积在扇洼地和河流洼地。

7.5 ~ 3.0 Ka (b.p .)全新世中期，气候温暖湿润，以针阔叶混交林-草地为主的植被茂盛，亚热带动物麋鹿、牡蛎取代了寒温带动物。海平面上升，地面坡度变小。河水量增加，流量稳定。起初河道底部的侵蚀面(第二侵蚀面)以底部侵蚀为主，但很快就以侧向侵蚀为主，形成微弯弯曲的河流和大量牛轭湖。除山前冲积扇和沙质高原古河道外，整个平原为河流相和湖泊相沉积，淤泥和有机质增加。含淤泥和泥炭的细砂构筑了古河道二期和古三角洲入海。在7.5 ~ 3.0 ka (b.p .)期间，有一个短暂的冷却过程，所以河水流量的变异性增加，侵蚀加剧，沙层丰富，大量的草根和树叶夹杂其中，以至于还没来得及分解形成一层泥炭就被沙掩埋了。冷期过后，很快恢复原状。生活在晚更新世晚期和全新世早期急流中的贻贝，因为不能适应静水环境而全部死亡。新石器时代的人们开始在山前洪积扇和古河道高地繁衍生息。

自3.0 ka以来，气候趋于寒冷干燥。目前处于凉爽干燥阶段(陈武，1992)，森林植被趋于减少，人类大量繁衍。栽培作物取代了自然植被，暖温带动物取代了亚热带动物(陈武，1992)。随着海平面下降，侵蚀基准面降低，河流的深切割能力重新活跃，在冲积扇谷地形成第一阶地，在冲积平原和滨海平原形成第一侵蚀面。机械风化强烈，水土流失严重，河流携带大量泥沙堆积，故在河口建有冲积扇谷内的河漫滩、冲积扇前缘以下的冲积扇和河漫滩上的一级古河道。于是，就进入了现在的地理版图。

三。水体的演变和分布特征

白洋淀水体区域的时空演变过程是华北平原古水文演变规律的一个缩影。其一万多年的膨胀与收缩，反映了气候干湿冷暖的交替变化，并在地质历史(地层)中留下印记，从中不难窥见全新世以来华北平原区域地下水演化的过去。

白洋淀地区全新世地层明显分为三段，分别反映全新世早期以暴雨-径流河流沉积为主，中期以浅层地下水-地表汇水湖泊、沼泽或湿地沉积为主，后期以多变河流沉积为主。这一特征符合冷-暖-湿-暖-凉的气候变化过程。全新世期间，由于许多河流流入或流经白洋淀洼地以及河流的迁移，白洋淀的湖泊面积和水深不断变化。晚更新世晚期，世界范围的玉木冰期来临，中国东部季风区自然带南移多达4个纬度(石亚峰等，1996)，白洋淀地区处于冰缘气候带的前沿。因此，在干旱寒冷的气候条件下，白洋淀基本干涸，是本次研究期间华北平原自然因素造成的最严重干旱期。全新世初期，华北地区的冷空气团下降，来自东南的湿气团经常进入华北，导致气温上升，降雨量增加。据张兰生研究，中国东部晚更新世冰期年平均气温比现在低4 ~ 11℃，华北平原和河北北部山区年降水量比现代少30%。多年平均年降水量只有100 ~ 200mm，比现在少了300~500mm(张兰生，1980)。石亚峰等人恢复了中国东部晚更新世的古雪线高度，认为末次冰期从华北到长江下游的高峰期年平均气温比现在低8℃，年降水量是现在的30%，即100 ~ 200mm，比现在少70%(石亚峰等人，1989)。

早全新世晚期，气候变暖，开始下雨，渤海开始逐渐上升，地表径流量开始增加。大雨过后，洪水经常出现。曾经干涸的湖泊首先在地势最低的地方再次上涨，地表湖泊水位变化很大。湖面面积略大于今天的白洋淀，向南延伸至肃宁-河间一带的北部，东部与同时崛起的文安古洼地连成一体(王会昌，1988)

中全新世时期，河北平原东部发生海侵，海平面上升使地面坡度减缓，河流流量缩短，大量陆地径流滞留在低洼地，特别是不断上升的侵蚀基底，使河流由侵蚀变为堆积，蜿蜒发育，排水不畅，低洼地堆积成湖泊。同时，大西洋气候温暖湿润多雨，地表水产水量和河流入流量充沛，使全新世早期晚期重新出现的白洋淀面积扩大到全新世以来最大范围。东起永清，西南经雄县、霸州北部，西至容城，再折向南。它经保定东、清苑望穿京畿、定州东部，再向东转安国、博野，直抵肃宁、河间，东与文安洼水域相连。这一时期北京年平均气温比现在高2 ~ 4℃，森林特征与江南低丘相似(陈，1979)，湿度系数为1.25 ~ 1.9；南宫附近年平均气温比现在高2 ~ 3℃，湿度系数为1.6 ~ 2.3，相当于雷州半岛和海南岛南部的湿润环境(白润光，1986)。当时河北平原65438+10月平均气温比现在高2 ~ 3℃，7月平均气温和现在差不多，年平均降水量比现在高100 ~ 300 mm。5438年6月+10月鲁北平原平均气温比现在高2℃，7月平均气温和现在一样，年平均降水量比现在高100 ~ 200mm。中全新世时期，华北平原地下水得到充分持续的补给，是全新世以来华北平原地下水的主要补给期。

到晚全新世末期，由于中全新世温暖、湿润、多雨的大西洋气候向温暖、凉爽、干燥方向转化，海平面下降，降雨量减少，年地表径流明显减少，陆地蒸发系数由前期的69% ~ 85%增加到84% ~ 96%，甚至白洋淀等湖泊变浅，甚至解体、萎缩或部分干涸。

近1000年以来，白洋淀地区经历了990 ~ 1170、1260 ~ 1430、1500 ~ 1890和1620。年平均气温比今天(陈武，1992)低0.2 ~ 0.7℃，经历了1180 ~ 1250，1440 ~ 1900 ~。其中AD 960 ~ 1099，1165 ~ 1214，1269 ~ 1368，1386 ~ 1439。1648 ~ 1669，1760 ~ 1810，1881 ~ 1913和1949。

近100年以来，水文条件一直没有改善。由于上游太行山区自然植被遭到破坏，河流含沙量增加，使得白洋淀马蓬湖和枣座湖近40年来平均淤积高度为0.4 m。与1924中的1966相比，白洋淀库容减少约2.25亿m3。上世纪60年代末，流入白洋淀的水量锐减，湖区水位低且不稳定。特别是20世纪80年代以来，湖区已经连续6年干涸。在20世纪50年代之前，当流域的年平均降水量不到250毫米时，白洋淀的一些部分在来年干涸，但水仍然全年进入湖中。上世纪六七十年代，流域年平均降水量不足350毫米时，白洋淀来年部分干涸，但仍未出现年来水量为零的情况。20世纪80年代，除丰水年外，平水年和枯水年，白洋淀部分干涸，常年干涸，常年来水量为零。从乾隆到新中国成立前夕，白洋淀的水资源基本没有大的开发。新中国成立后，白洋淀水系的变迁大致经历了两个阶段:1958 ~ 1963，以蓄水为主，山区修建了一批水库；1964后，上游扩建大型水库，中下游修建泄水闸涵，整治洼地，开挖拓宽河道，扩大白洋淀出口和入海单流，减少河道解决排水问题。

四。地表河流水文变化过程

滹沱河是本研究区山前洪积扇区的一条重要河流，具有一定的代表性。全新世早期，滹沱河宽深比为63.6，弯曲度为1.14，河床纵向比降为0.99‰，年平均流量为24.1m3/s，年平均洪水流量为1，968.7m3/s，年平均洪水流量与年平均流量之比高达80倍(陈武居中 河床纵坡比下降0.4‰，为微弯河流，年平均流量46.1m3/s，年平均洪水流量1100m3/s ..滹沱河中山水文站1919 ~ 1978年的观测结果表明，多年平均流量为29.3m3/s，多年平均洪水流量为364.7m3/s..与全新世早期相比，年平均流量多5.2m3/s，年平均泄洪量少5倍。比中全新世年平均流量小1.5倍，比年平均洪水流量小3倍。这说明在全新世早期，河流流量变异性大，气候多变，干湿交替明显，是暴涨暴跌的洪水，不利于地下水补给。全新世中期，年平均洪水流量与年平均流量之比在20倍以上，河流流量变率降低，气候稳定，洪水性质减弱，有利于地表水向地下渗透，有利于地下水的形成。

贯穿华北平原中部的黄河、清河(今渭河)、漳河，枣强以上地区曲度为1.24 ~ 1.27，枣强以下地区为1.38 ~ 1.42，年平均流量4000 ~ 6000 m3/年。全新世中期，清河以上河道曲率为1.40 ~ 1.45，清河以下河道曲率为1.59 ~ 1.62，年平均流量3000 ~ 3500m3/s，年平均洪水流量20000 ~ 25000m3/s..晚全新世河道弯曲度1.40 ~ 1.50，年平均流量300 ~ 750m3/s，年平均洪水流量4500 ~ 9000m3/s(表2-3)。目前，黄河高村水文站多年平均流量1490m3/s，多年平均泄洪量3730 m3/s；漳河岳城站年平均流量58m3/s，年平均泄洪量147 m3/s；渭河表示，沟湾站多年平均流量53m3/s，多年平均泄洪量120m3/s..上述三条河流的年平均流量为1601m3/s，年平均洪水流量为8137m3/s..可以看出，全新世晚期的年平均流量比现在小2 ~ 5倍，年平均泄洪量与现在相当。全新世中期，年平均流量比现在大2倍，年平均泄洪量比现在大3倍。全新世早期，年平均流量比现在小2-3倍，年平均泄洪量比现在大4-6倍。进一步说明天早上全新世的河流变率是洪水性质的，中全新世的河流流量相对稳定。

表2-3华北平原黄河和清河古水文演变特征

(据陈武1991)