北京市水资源研究
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第一章 概论

第一节 北京市自然和社会经济概况

北京市位于我国华北平原西北端,全市地理坐标南起北纬39°28′,北至北纬41°05′,南北跨度159km,西起东经115°25′,东至东经117°30′,东西跨度157km,总面积16800km2

一、地形地貌

北京市地貌形态由西向东、由北向南倾斜,由中山、低山、丘陵过渡到冲积台坡地、冲积洪积扇平原、洪积冲积倾斜平原,直到冲积平原,地势下降明显。从800~1400m到50m等高线只有几十公里。

北京西、北、东三面环山,自古就有“北枕居庸,西峙太行,东连山海,南俯中原”之说。其地形骨架形成于中生代的燕山运动,山脉连绵,大小有名者近百座。西部山地从南口的关沟,到拒马河一带,统称西山,属太行山余脉,由一系列东北-西南走向、大致平行的褶皱山脉组成,山脊平均高程为1400~1600m。太行山从山西经河北至北京南口,绵延数百里,历史上被称为“神京右臂”。北部山地统称军都山,属燕山山脉,是有着若干山间盆地的断块山地,山脊平均高程为1000~1500m,其地势由南而北呈阶梯状逐级上升,而后进入蒙古高原,向东直达渤海之滨。这两条山脉在南口附近交会,形成一个向东南展开的半圆形大山弯,被称为“北京弯”,它所环抱的平原即北京小平原。

与平原相接的边缘山地为低山区,海拔200~500m,西部山地海拔一般在1000~1500m,最高峰是门头沟区与河北省交界的东灵山,海拔2303m,有“京都第一峰”之称。北部山地海拔一般为800~1000m,最高峰是延庆的海坨山,海拔2241m,是北京的第二高峰。

1.军都山

燕山山脉是冀北山地南部的重要山脉,位于河北省和北京市北部,南临华北平原,并以桑干河一线与太行山交界,北以冀北中部山地过渡到内蒙古高原,东西走向长约350km,宽100多km,中段南部的军都山构成北京北部山区的主体。燕山山脉以低山和中山为主,海拔2000m以上的高峰有海坨山、大南山、雾灵山、汗海梁等,且山间分布有宣化、怀来、承德等断陷盆地。山区原始植被多遭破坏,除中山尚存小片落叶阔叶林和山地草甸外,大部分地区的植被覆盖比较低,多为次生林和灌木丛,部分山地有人工针叶林,南麓一带为温带水果产地,古长城沿山脊蜿蜒分布。

军都山西起关沟,东到昌平、延庆、怀柔、密云等区(县),北接冀北中部山地,南临北京小平原,面积约7000km2,约占全市面积的43%,大致呈东西向延伸,长100多km,宽数十公里。军都山主体由两支山脉构成,北支为海坨山-佛爷岭-卯镇山,南支为燕羽山-风蛇梁-云蒙山,且山间镶嵌着一系列断陷盆地,主要有延庆盆地、十三陵盆地等。军都山以低山为主,山体分散,相对高差较小,山势略缓,较高的山峰有海坨山、南猴顶、云蒙山、梧桐树沟顶、黑坨山等。白河、潮河等斜穿山区,深切峡谷,曲流发育。山区建有密云、怀柔、海子等大中型水库。植被主要为次生落叶阔叶林及灌丛,部分山地有人工油松林。海坨山、云蒙山的自然植被保存较好,已划为自然保护区。南麓低山丘陵区有著名的板栗产地。长城沿山脊蜿蜒分布,在八达岭、慕田峪、古北口等处保存较好,为主要的游览地段。十三陵盆地周围有明陵环列,为重要的旅游区。

2.西山

太行山是中国东部地区的重要山脉和地理分界线,北起北京关沟,南止于黄河谷地,西接山西高原,东临华北平原;走向北北东,长4000多km,宽约100km。北段的西山构成北京西部山地的主体,主要由古老的变质岩及岩浆岩构成,以中山为主,平均海拔在1000m以上,海拔2000m以上的高峰有小五台山、灵山、太白山、东灵山、南培山、曲阳山、白石山等;山势东陡西缓,西翼连接山西高原,东翼由中山、低山、丘陵过渡到平原;自然植被大多已遭破坏,2000m上下出现高山草甸;东部山麓一线为古今重要的交通要道。

西山北以南口附近的关沟为界,南抵房山区拒马河谷,西至市界,东临北京小平原,面积3000多km2,约占全市面积的17%,走向北东,长约90km,宽约60km。地势由西北向东南逐级下降,依次有东灵山-黄草梁-笔架山、百花山枣髫髻山-妙峰山、九龙山-香峪大梁、大洼尖-猫耳山等4列山脉。永定河横切山体,为泥石流多发区。植被多为次生落叶阔叶林及灌丛,局部地区有人工针叶林,1900m以上出现山地草甸。百花山、东灵山、龙门涧等地已划为北京市自然保护区。低山及山麓一带多为名胜古迹,如上方山、香山、八大处、潭柘寺、戒台寺、石花洞、云居寺、十渡等京西著名游览地。

二、地质、土壤与土地利用

北京地区的地质构造单元属燕山纬向褶皱构造带,太行山北东向龙骑构造带及华北平原沉降带的复合部位断裂结构较为发育,大断层之间往往分布着许多小的断裂破碎带,属地震活动较为频繁和强烈的地区。发达的岩层裂隙和断层成为地下水、地下热水及温泉的赋存条件。

在岩性分布方面,山区为坚硬岩石,主要有岩浆岩、沉积岩和变质岩等;平原区为松散堆积物,其厚度从山前的数米向东南逐渐增加至数百米,主要为各类壤土、沙壤土、砂及卵砾石。

北京郊区的土壤覆盖率为82%,土壤面积为2067万亩,其中山区占53%,平原占47%。山区土壤以砾质轻壤土为主,砾质沙壤土及中壤土次之。由高到低,依次为草甸土、棕壤和褐土,其中厚度小于30cm的薄土层和粗骨土占山地土壤面积的47.3%。因坡地雨大和历时原因,山地林木植被遭到严重破坏,水土流失严重,局部地区易发泥石流。平原区土壤主要是洪积冲积物,以轻壤土为主,沙壤土、中壤土次之,砂质重壤土较少。其分布规律是,山麓阶地及洪积冲积扇中,上部为褐土(黄土)、潮褐土(黑黄土),冲积扇末端及洼地则多为砂浆潮土、湿潮土和水稻土,城近郊区为菜园褐土,东部及东南部平原是盐碱地集中的地区,为以硫酸盐类为主、重碳酸盐类次之的硫酸盐潮土和苏打盐潮土。

北京市的土地利用划分为耕地、园地、林地、草地、交通用地、城镇工矿用地、水域及水利设施用地和其他用地等八大类。各类土地利用类型所占比重见表1-1。

表1-1 北京市各类土地利用类型所占比重%

三、气候

北京市位于华北地区,属典型的大陆性季风气候。冬季受蒙古高压影响,盛行偏北风,天气寒冷而少雨;夏季处于热带低压范围内,盛行太平洋东南气流和印度洋西南气流,炎热多阴雨天;春秋季天高气爽,温度适宜。因此,北京具有“春旱多风,夏热多雨,秋高气爽,冬寒晴燥”和“四季分明,冬季最长,夏季次之,春秋短促”的特点。多年平均气温11.7℃,夏季最高气温可达43.5℃(1961年6月10日,房山区),冬季最低气温可达-27.4℃(1966年2月22日,北京气象台)。

山前平原区的年平均气温为11~12℃,随着高程的增高,年平均气温不断降低,大约每升高100m,年平均气温下降0.7℃。随着人类活动的增加,城市工业的发展,以及城区大量人为热源的影响,出现了较明显的城市热岛效应,城区的平均气温比郊区偏高1.1~1.4℃。

根据北京气象台1951—1990年的资料统计,年平均水汽压为10.3hPa,较大水汽压集中在7—8月,与暴雨同期,年最大水汽压为40hPa,年最小水汽压为0。

北京地区的多年平均降水量为585mm,其中山区为577mm,平原区为597mm;年平均风速为2~3m/s,春季风速最大,平均达3.5~4m/s,冬季风速次之,夏秋最小,日平均风速大于17m/s的大风日数为20~30d,冬春两季占其中的60%~70%;日照时数为2600~2800h;年水面蒸发值为1120mm,年陆地蒸散发平原地区为500mm,西部山地及延庆盆地为400~500mm;平原地区无霜期为190~195d,延庆盆地仅150d。

从1981—2012年的气象数据看,气温持续升高,空气饱和差增加,日照时数和净辐射减少,而风速基本没有什么变化。

北京地区形成暴雨的天气系统有蒙古低涡低槽、西南低涡、切变线、回流、内蒙古低涡、东北低涡、台风、西来槽、西北低涡等9类,其次是西北低涡和内蒙古低涡在一定环流形势天气系统影响下,加上特殊地形的作用而产生的。每当夏季,东南风、西南风夹带大量水汽从海洋输送到大陆,其方向几乎与太行山燕山的走向垂直,当水汽到达北京后受到西山、军都山的阻挡,使水汽抬升,导致暴雨。从1883—1984年有记录的43次特大暴雨来看,暴雨中心绝大多数位于山前迎风区,只有1927年7月12日的暴雨中心在官厅地区。暴雨最早出现的时间是4月上旬(1964年4月5日),最晚出现在10月下旬(1977年10月29日),暴雨的最集中期是7月下旬到8月上旬。日平均暴雨为70~95mm,最大日(或24h)降水量为609mm(1891年7月23日,东直门站),最大1h降水量为150mm(1976年7月23日,密云县田庄)。

北京市各项气象要素的年代际变化见表1-2。

表1-2 北京市气象要素的年代际变化

四、社会经济概况

北京是我国社会经济较为发达的地区,2010年调整行政区划以后北京市划分为16个区县,分别是东城区、西城区、朝阳区、海淀区、石景山区、丰台区、门头沟区、房山区、大兴区、昌平区、通州区、顺义区、平谷区、怀柔区、密云县和延庆县。北京市2010年实现社会经济总产值13778亿元,其中,第一产业增加值124.3亿元;第二产业增加值3323.1亿元;第三产业增加值10330.5亿元。三次产业的比重为1∶24∶75。

全国第二次水资源评价结果显示,北京市多年平均水资源量为37.3亿m3,其中地表水17.7亿m3、地下水19.7亿m3。按照2010年常住人口1961万人计算,多年平均的人均水资源量约为190m3,相当于全国平均水平的9%。

近十年以来(2001—2010年),由于气候波动原因,北京市实际降水量显著减少,10年平均降水量为489mm,区域自产水资源量仅有22.3亿m3,分别下降了16%和40%。人均水资源量更是减少到110m3/(人·年),北京市的水资源紧张形势进一步加剧。

2010年,北京市的降水量为523.3mm,水资源总量为23.1亿m3,其中地表水资源量为7.2亿m3,地下水资源量为18.9亿m3。全市总用水量35.2亿m3,其中,城镇生活用水12.7亿m3、农村生活用水2.6亿m3、工业用水5.1亿m3、农业灌溉用水7.9亿m3、林牧渔业用水2.9亿m3、环境用水4.0亿m3。利用地下水21.2亿m3,其中深层水1.2亿m3;利用地表水7.2亿m3,其中从黄壁庄、王快等水库集中输水3.3亿m3;利用再生水6.8亿m3

全市万元地区生产总值水耗为29.9m3。“十一五”期间,全市万元地区生产总值水耗累计下降39.54%。2010年,全市处理污水11.4亿m3,削减污染物化学需氧量46万t,污水处理率为81%,城六区污水处理率达到95%,郊区达到53%;全市城市绿化覆盖率达到45%,林木绿化率达到53%;全年自来水销售量8.7亿m3,其中,生产运营用水1.3亿m3、居民家庭用水4.2亿m3

2010年全国第六次人口普查结果显示,北京市有常住人口1961万人,其中,城市居民1686万人(占86%),农村居民275万人(占14%)。