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吉林大学精品课专门水文地质学教材水文与水资源工程教学实习指导 第十章 秦皇岛实习基地概况 10.1自然地理与社会经济概况 10.1.1地理位置及交通 秦皇岛市位于河北省东北部，北依燕山，南临渤海，西隔缸山与碣石山遥望，东越长城与辽宁绥中为邻。市区划分为秦皇岛海港、山海关和海滨三个区，三区之间有高速、沥青或水泥公路相连，呈狭长带状，全称秦皇岛市。其外围尚有抚宁、昌黎、卢龙和青龙四个市管县，所谓秦皇岛地区即包括上述三区四县。全区面积7 467 km2，人口约300万。秦皇岛海港区是全市的政治、经济和文化中心，素有“不冻港”和“玻璃城”的美誉。新建的大型能源出口码头，各国轮船往来频繁。耀华玻璃远销世界各地。山海关区的天下第一关是万里长城的东端起点，雄伟壮观，为山、海相接的隘口，向为兵家必争之地。名胜古迹较多，海滨区为疗养避暑胜地，风景秀丽，气候宜人，滨海沙滩最适宜海浴。 秦皇岛市以其优越的自然地理环境于1984年4月被国务院列为14个对外开放的沿海重点建设城市之一。目前已形成以港口、旅游和玻璃工业三大优势为主体的新兴城市。秦皇岛市为东北和华北两大经济区的交通咽喉，故铁路和公路交通发达。现有京沈、京秦、大秦和青秦四条铁路。公路除京沈和津秦两条国道外，还有地方性沥青路多条，通往所属各县和乡镇，每天均有班车往来。空运线自1984年以来已辟有京秦、秦石和秦沪等民用航线，有定期班机飞行。 柳江盆地位于秦皇岛市区之北的抚宁县境内，属石门寨镇管辖。南起黑山窑村，北至义院口长城脚下，长约15 km；东起张崖子村，西至伍庄山羊寨一带，宽约12 km，总面积约180 km2。盆地中心南距秦皇岛市23 km，由秦皇岛市区开来的班车通往盆地内各村寨，青秦铁路纵贯盆地中部，交通较为便利图10-1。 图10-1 秦皇岛市石门寨实习基地位置图 在柳江盆地范围内，各时代地层的发育具区域代表性且连续出露，岩石类型也较齐全，地质构造清晰直观，外动力地质作用现象较多。此外，在海滨和山海关一带可以观察到许多近、现代海洋地质作用现象及各种地貌，配合柳江盆地的野外地质观察，极易进行将今论古的分析，有助于直观地理解和深入地思考许多地质学中的基本原理。所以，秦皇岛地区是一个非常理想的地质实习场所。目前柳江盆地已经被批准为国家级地质公园，成为地质旅游和地质实习的理想场所，已有众多的高校在此进行地学方面的野外实习。 10.1.2 气候特征 本区属暖温半湿润季风带华北型大陆性气候区。 1.气温 历年平均气温为10.5 ℃，元月最冷，最低为零下21.5 ℃1959年，冬季平均为零下7 ℃；7月最热，最高达39.9 ℃1961年；夏季平均为25.7 ℃。每年20-25 ℃的气温占全年的33，主要出现在6、7、8、9四个月，是不冷不热、不干不湿的最佳季节，而其它地方正处于酷热难耐干燥之时，所以为旅游避暑者提供了良好的条件。 2.降雨量 年平均降雨量为695.5 mm，最大年降雨量为1 273.5 mm1969年，最小年降雨量为320.1 mm1979年。降雨期集中于每年的78月，占全年降雨量的7075，冬季降雪稀少，最大积雪厚度多在15 cm以下。降雪初日多在11月下旬，最早在10月24日1980年，最晚在1月21日1972年。降雪终日在3月末4月上旬，最早在2月24日1980年，最晚在4月15日1979年。降雪期达45个月。冰雹期较长，每年311月内均可发生，59月为降雹盛期。冰雹直径一般为14 mm，历年平均为2.1次/年，很少成灾。 本区夏季雨量过于集中，且多以暴雨形式出现。据统计，最大暴雨强度为215.4 mm/d1975年7月30日，平均暴雨强度为105.6 mm。年最多暴雨日数为9 d1969年，这种雨量分配不均的结果，最易引起旱涝灾害。 3. 日照 据唐山资料统计，本区年平均日照为2 902.3 h，最多月份为5月，多达292.9h，最小月份是12月，为199 h。太阳出没时间，6月夏至的出没间隔最长，430出，1929没，长达15 h；12月大雪的出没间隔最短，705出，1634没，仅9 h29分种。二者相差5个多小时。 4.蒸发量 本区多年平均蒸发量为1 646.8 mm，为多年平均降雨量的2.3倍，蒸发量最大的月份是5月，一般为234 mm，占全年蒸发量的15。 5.相对湿度 本区多年平均相对湿度为61.7，最大月平均为87，最小月平均为0，与气温和降雨量呈正相关。6、7、8、9四个月相对湿度最大，多在70以上。干燥度平均在1.3左右。 6.风 本区因距蒙古高压中心较近，全年受其控制的风最长，主要风向受季风影响，随季节的变化规律是每年3月为东风，5月为西风，7月为东南及南风，11月为东北风。总之，夏季多西南风，冬春季多东北风。主导风向为西南，平均频率为12.9，其次为南西，再次为正东，平均风速均在5 m/s以下。强风向为北东及东，平均风速6m/s左右，最大风速分别为20.8 m/s及23.7 m/s。另据多年统计，本区风速成13级占74.3，34级占35.6，大于6级者仅占0.5。除上述常日风外，尚有台风串扰。据历史记录资料，渤海每年8月15日前后，都会有或大或小，或多或少的台风串扰。秦皇岛地区在1949年、1959年、1969年、1984年、1985年均在台风串扰下发生过大潮与洪水叠加的波浪，造成一些损失。 7.冻土 本区冻土厚度一般为70 cm，始冻开始于11月中旬，至翌年4月上旬解冻，长达140 d。最大冻土深度为80 cm 1986年，最小冻土深度为35 cm 1977年。结冻与开化以及冻结深度均与当年气温变化相关，二者成正相关。 综上所述，本区气象资源光、热、水条件较好，适于农业生产和旅游业的开展，但本区又处于高低气压过渡带，季风盛行，为滨岸沙丘堆积带来动力。夏季雨量过于集中，暴雨频发，10 a周期的大雨和每年台风的串扰，给第四纪沉积物的堆积带来特殊的影响。 10.1.3 地形及水系 俯瞰秦皇岛地区，表现为北高南低，总趋势为西北高，东南低，总体上属丘陵区；但其北部和西北部的局部为低山区，临海地带长约50 km，发育有狭窄的向海倾斜平原和台地。 柳江盆地地处燕山山脉东段，为南北延伸的低山丘陵区。北、东、南三面为燕山期花岗岩形成的陡峻山岭所包围，东南面多为丘陵。最高峰西北部的老君顶，海拔493.7 m，最低处为东南部大石河河谷内的南刁部落村，海拔70 m左右。盆地内的主要水系为大石河，即沿此方向纵贯盆地，出盆地后于山海关西侧注入渤海。 境内的主要河流有大石河、汤河、代河和洋河等，均系入海河流，为临海小型水系。它们大都发源于北部的低山丘陵和台地区，其流向均为由北向南、由西北向东南流入渤海。河流的补给源以降水补给占绝对优势，约占全年径流量的80左右，皆为流程短、流量小、含砂量高的季节性河流。 1. 大石河 发源于青龙县前山附近，由西北向东南流经柳江盆地后注入渤海。全长70 km，其中近60 km河段流经山区，并有9条小河汇入，仅下游12 km的河段流经倾斜平原。该河流域面积约618 km2，其中560 km2以上为山区，故为山区性河流。河床总高差为400 m，平均坡降为5.9‰左右。山神庙以上为20‰，大桥河口为1.3‰。河床主要为砾石，少有漂砾和粗中砂。据地矿部天津地质矿产研究所研究员李凤林统计，砾石的主要岩性为火山岩，其次为花岗闪长岩。流域内植被覆盖度达5060，故水土流失不严重，河床也较稳定。 大石河水量丰富，多年平均径流量为1.68亿m3。河流补给源以降水为主，所以平时流量很小，一般为0.30.6 m3/s，枯水期最小流量仅为0.15 m3/s，78月雨季时，径流量占全年的7080，多年7月份平均流量为25.4 m3/s小陈庄测站。暴雨后洪水立刻上涨，且暴涨暴落。据统计大石河大汛周期为20 a，小汛周期为5 a。过去曾多次造成水患。自1972年在大石河出山口建成石河水库通称燕塞湖后，灾情大大减少。燕塞湖库容6750万m3，不仅是秦皇岛市区主要供水水库，而且是一个美丽的旅游景点。 据李凤林统计，大石河洪水期具有洪峰高、流量大、来势猛、历时短、泥沙多等特点。大石河输沙率常随流量增减，集中于每年的7、8、9三个月，尤其7月份最大。月平均输沙率为26.7 kg/s，14年平均输沙量为10.41万t；而15月和10-12月几乎无泥沙入海。大石河的泥沙出海后，主要堆积在河口外，形成向海突出23 km的水下三角洲。其前缘以急斜坡式逼近10 m等深线。三角洲上部水浅沙多，船只进入河口常被搁浅。当地居民称其为阎王殿。据老渔民介绍，60年来阎王殿已向前推进百余米，淤高约2 m。目前大石河口外浅滩外缘远远超过老龙头岬角，所以老龙头岬角已不足为拦堵大石河泥沙的屏障。 石门寨地区的大石河流域可以划分为4个回水亚区，包括石门寨汇水亚区、东宫河汇水亚区、驻操营汇水亚区和秋子峪拿子峪汇水亚区（图10-2）。 图10-2 大石河流域水系图 2.汤河 发源于抚宁县柳观峪西沟和温泉堡一带，因其上游有汤泉而得名。汤河上有二源，以东支为大，发源于抚宁县柳观峪村西北；西支次之，当地人称其为头河，发源于抚宁县温泉堡西南的方家河村。全长30 km，在秦皇岛市海港区西侧入海。流域面积240 km2，流域内除西北源头为低山外，其余皆为丘陵和台地。河床高差近200 m，山区部分为峡谷，出山后河床立即变宽，最宽可达1 km。 据汤河站观测，该河年平均径流量为0.368亿m3。该河上游尽管有温泉水补给，但仍以降水补给为主。所以平时无水，降雨即涨。洪水期集中在每年的7、8、9三个月，具有洪峰高、流量大、来势猛、历时短和泥沙多等特征。1959年最大洪峰流量为2000 m3/s，枯水期流量一般仅0.05 m3/s。河床砾石成分以变质岩和火山岩为主，但有的河段以泥砂为主。 （3）洋河 由东洋河和西洋河两大支流组成，于洋河水库汇合，至洋河口村西入海。东洋河发源于青龙县南大峪和独石，高差达500 m；西洋河发源于卢龙县相公庄乡的李家窝铺，高差达100 m。洋河全长80 km以上，流域面积932 km2。在水库以上东洋河处于深山峡谷之中，系山区性河流；西洋河则在丘陵、台地间环绕迂回。1961年3月竣工的洋河水库，其库容量为3.53亿m3，是一座防洪发电和灌溉等多种用途的大型水库。据坝下观测站观测，洋河多年平均流量为5.47 m3/s，平均年径流量为1.66亿m3，最大年径流量为2.86亿m3 1969年，最小0.3亿m3 1961年。多年平均输沙率为0.69 kg/s，年平均输沙量为2.15万t。该河河床大部分为沙，只有水库以上的东洋河河床为砂砾、卵石。河口因受潮汐影响呈葫芦状。 （4）代河 发源于抚宁县北庄河乡的蚂蚁沟，全长35 km，流域面积187.5 km2。高差为200 m，全程纵坡比，上游为0.11‰，下游一半为0.05‰。河床上游宽浅无水，多砂砾石，下游窄深多泥沙。由于该河无※测站，缺少具体水文资料。 10.1.4海洋水文特征 1.潮汐 本区基本上为不正规的全日潮，每天24 h 50 min涨、落各一次。潮差较小，由北而南逐渐增大。据多年观测资料，平均潮差0.72 m，最大潮差2.45 m。山海关、秦皇岛区潮差常达11.5 m。 2.潮流 涨潮时向西南流，落潮时向东北流。流速为0.60.9 m/s ，据交通部一航院在油港附近观测，该处最大涨潮流和最大落潮流的表层皆向东流，而中层和低层则向西流。其最大涨潮流速大于向东的最大落潮流速。沿岸流发生在沿岸浅水地带，水不深，水层薄。其流向易受风影响。冬季由于盛行北风，自北向南的沿岸流最强，扩展范围最大；夏季是南向季风盛行期，沿岸流流向与冬季相反，且强度减小。 3.海浪 本区近海以风浪为主，频率占94，受季风影响明显。一年之内，35月波浪大，79月波浪小。涌浪以南风为主，且夏秋季多于春季。近岸浪高较小，一般为11.5 m，波长平均为2030 m，而外海浪高较大，可达34 m。 4.表层海水盐度 据多年统计，平均盐度为2.983，1972年最高为3.055，1977年最低为2.886，据多年平均统计，16月皆在3以上，712月皆在3以下，多雨的8月份盐度最低为2.877，4月份最高为3.048。表层海水盐度变化与降水关系密切，最高盐度出现于冬季，不利于结冰。秦皇岛港为不冻港，盐度加重也是原因之一。 5.表层海水温度 据多年统计，平均温度为12 ℃，最高温度为31.3 ℃1967年，最低温度为零下2.3℃1971年。 10.1.5 经济地理概况 秦皇岛市是我国14个沿海开放城市之一，它以港口、旅游业和建材玻璃业而著称。北戴河海滨区南临渤海，北倚燕山山脉东段。整个海岸线长20 km以上，除金山嘴、小东山、鸽子窝一带为陡峭的岩岸和岬湾相间的砂砾质海滩外，东西两侧均为沙质海滩，滩平沙软，是良好的海滨浴场。由于该区流入海中的淡水较少，含盐度较高，海水比较深，再加上南方来的黄海暖流流经该海域，使秦皇岛港成为著名的不冻港。 旅游业作为主要产业，在秦皇岛市已有了长足的发展，该区有万里长城的天下第一关，万里长城的东部起点老龙头，孟姜女庙等著名名胜古迹以及近几年来开发的黄金海岸等现代化旅游设施，每年旅游旺季吸引了大量的国内外游客，旅游业已经成为秦皇岛市一个新的经济增长点。随着全国改革开放政策的不断深入，工农业生产都有长足的发展，农业主要种植玉米、小麦、高粱等，山坡多种植果树，尤以桃树为多，盛产蜜桃。渔业较发达，46月春汛以捕鱼为主，810月秋汛以捕虾、捕蟹为主。工业以采掘业为主，有煤、耐火粘土、建筑石材以及水泥原料等。其中煤矿具有悠久的开采历史，规模属小型。总储量为23亿t，煤质为无烟煤。实习区内最大工矿企业为柳江煤矿，属国家二级企业，年产量为60万t，其次是秦皇岛市电业局北山发电厂，容量为2台1.2 万kW机组和1台1.5 万kW机组与系统连接，主要满足秦皇岛市工业和居民用电。地方国营水泥厂随着国家基本建设发展的需要，在盆地内星罗棋布。