2.4 郑州水系概况

“泛流域”的字面意思是超出一个流域范畴,通过水利工程打破原有流域间的自然属性、社会属性的相互独立性,使水资源、经济资源跨越流域界线,形成了泛流域。郑州所在的区域是一个典型的泛流域,9条河流分属黄河和淮河两大流域,即外河黄河流域和内河贾鲁河流域(贾鲁河是淮河支流)。

图2.11 1988—2002年郑州城市建成区扩展演变图

2.4.1 郑州水系格局

郑州市区及周边地区现状水系格局可概括为“六纵六横河渠、七中五小水库、三湖泊两湿地”。“六纵”指索须河、金水河、熊耳河、七里河及其支流十八里河和支流十七里河、潮河,“六横”指枯河、贾鲁河、贾鲁支河、东风渠、南水北调中线总干渠、南运河;“七中”指唐岗水库、丁店水库、楚楼水库、河王水库、常庄水库、尖岗水库、后胡水库等7座中型水库,“五小”指刘沟水库、郭家嘴水库、刘湾水库、小魏庄水库、曹古寺水库等5座小型水库;“三湖泊”指西流湖、祭城调蓄池(龙湖)、圃田调蓄池(龙子湖),“两湿地”指郑州黄河湿地、中牟雁鸣湖湿地。这些共同组成郑州城市生态水系框架,郑州河网水系格局如图2.12所示。

2.4.1.1 河流

1.贾鲁河

贾鲁河起源于战国时的鸿沟,汉代称为浪荡渠,历经沧桑,后演变为汴水,亦称汴河、广济河、通济渠,又称小黄河。到元代,工部尚书贾鲁疏浚汴水,解决了漕运,因而驰名,遂谓之贾鲁河。该河发源于新密市白寨乡杨树岗圣水峪,泉水流经横岭寨、黄帝岭水库,下汇冰泉、暗泉诸水,形成双干型河道。经市区侯寨、西流湖,至北部老鸦陈折向东,出郑州市区后流经中牟县、开封县、尉氏县、扶沟县、西华县,自周口市入沙河、颍河,最后注入淮河,属淮河的二级支流。河道全长246.0km,流域总面积5896km2。规划范围内河道长度90.0km,流域面积1077km2

图2.12 郑州市生态水系格局图

2.魏河

魏河是贾鲁河支流之一,起源于郑州市北郊铁路编组站,穿过惠济区、金水区,在中牟县境内入贾鲁河,全长27.6km,流域范围北至贾鲁河,西南至东风渠,东至中牟县境内,流域面积105.0km2,包括金水区的柳林、祭城、姚桥三个乡的大片土地及中牟县的部分土地,沿河有18条排水沟流入,控制净耕地面积8万亩,目前是郑州市北郊粮食生产基地的一条主要排水河道。

3.索须河

索须河属淮河流域贾鲁河水系,流域面积577.9km2,由索河和须水河汇流而成。索河发源于荥阳市崔庙竹园村石岭寨,从南向北流经丁店、楚楼与河王水库后向东流,在中原区岔河村与须水河汇流,全长52km。须水河发源于荥阳市贾峪乡岵山,由南向北流经须水镇后至汇合口,全长28.6km,上游建有刘沟水库。二河汇流后为索须河,向东流经中原区、惠济区,折南在祥云寺入贾鲁河,全长23.13km,流域面积107.1km2

4.东风渠

东风渠原为1958年人工开挖的引黄灌溉渠道,渠首在郑州市北郊岗李村东北,向南与索须河、贾鲁河交汇,至郑州市区白庙折向东南,在穆庄北入七里河,1962年引黄停灌后,东风渠主要担负市区行洪排涝任务。自黄河大堤至七里河口全长27.7km,流域面积129.9km2,其支流有金水河、熊耳河。近年已对东风渠下段进行系统治理,上游河道尚未处理,水源问题相对突出。

5.金水河

金水河全长28.2km,流域面积80.1km2,是郑州市区主要河流,由西南向东北横穿市区,目前市区段已系统治理。流域上游有郭家嘴小型水库,控制流域面积13.1km2

经截污治理后,使原排入河中的城区污废水汇入河底排污管中,污水至城外张花庄经泵站提升至地面明渠,最后排入贾鲁河。目前,金水河以五龙口污水处理厂中水为水源,成为郑州市滨河公园的重要组成部分,使昔日的臭水河变成了一条供市民沿河休闲、散步的观赏性河流。

由于金水河上游水资源紧张,河道内循环水量较少,河道内水质目前尚未能达标。燕庄桥断面水质为劣Ⅴ类,生化需氧量、高锰酸钾盐指数、化学需氧量均超标,属轻度污染。

6.熊耳河

熊耳河发源于郑州市区与新郑交界处的铁三官庙,长21.4km,流域面积75.7km2,上游支流较多,形成东西两条支流,至东豆腐寨汇合成干流。熊耳河流经郑州市东南部,主要汇入了市区东南部的工业及生活废污水。现状熊耳河107国道断面水质为劣Ⅴ类,溶解氧、高锰酸钾盐指数、生化需氧量、挥发酚及非离子氨年均值超标较多,水质呈严重的有机污染特征。

7.七里河

七里河发源于新郑小乔乡楚家脑村东,向北经穆庄纳东风渠,河长47.2km,流域面积741km2,其上游称为十七里河、十八里河,流域内河道坡降上陡下缓,上段为1/500,下段为1/1500。

十七里河发源于新郑市郭店乡半坡村,沿河建有后太平沟、罗垌、林锦店等水库及多处提灌站,河道全长23.7km,流域面积90.63km2,其中郑州市区段长12.7km。十八里河发源于新郑市小乔乡孟庄南沟,与十七里河在陇海铁路桥管城区白庄村南汇合后流入七里河,沿河有山后杜、古城、后胡、刘湾等水库,河道全长24.8km,流域面积112.3km2,其中郑州市区段长10.5km。

8.潮河

潮河发源于新郑市郭店乡徐庄,由南向北流经新郑郭店乡、管城区圃田乡,经过小魏庄水库、曹古寺水库等小型水库汇入七里河,河道全长36.3km,流域面积167.5km2。其中曹古寺水库以上河道长度为26.2km,流域面积147.4km2。曹古寺水库以下至潮河入七里河口河道长度为10.1km。

9.枯河

枯河属于黄河流域,发源于郑州市上街区廿十里铺村,向东南流经上街区、荥阳市、惠济区,在惠济区古荥北流入黄河。主干河道全长40.6km,控制流域面积227.69km2。在荥阳市广武镇境内建有唐岗水库(中型水库),水库控制面积160km2

郑州目前正在大力打造城市生态水系,加强对河湖水环境进行生态修复和保护,河流功能区划及水质目标见表2.4。

表2.4 郑州河流功能区划及水质目标

2.4.1.2 水库

郑州共有水库12座,其中:中型水库7座,分别为常庄水库、尖岗水库、楚楼水库、河王水库、后胡水库、唐岗水库、丁店水库;小型水库5座,分别为刘沟水库、刘湾水库、小魏庄水库、郭家嘴水库、曹古寺水库。

1.常庄水库

常庄水库位于郑州郊区须水乡贾鲁河支流贾峪河上,100年一遇洪水设计,相应库容1354万m3,10000年一遇洪水校核,相应库容1620万m3。控制流域面积82km2,兴利库容695万m3,死库容50万m3

2.尖岗水库

尖岗水库位于郑州郊区侯寨乡尖岗村的贾鲁河上游,100年一遇洪水设计,相应库容4520万m3,10000年一遇加20%洪水校核,相应库容6820万m3。控制流域面积113km2,兴利库容4974万m3,死库容260万m3

3.楚楼水库

楚楼水库位于荥阳县城南2km的索河上,100年一遇洪水设计,相应库容1613万m3,2000年一遇洪水校核,相应库容1871万m3。控制流域面积44.5km2,兴利库容910万m3,死库容75万m3。工程主要由大坝、溢洪道、输水洞组成。

4.河王水库

河王水库位于荥阳县城北7km的索河上游,100年一遇洪水设计,相应库容2028万m3,2000年一遇洪水校核,相应库容2240万m3。控制流域面积57.1km2,兴利库容1263万m3,死库容300万m3

5.后胡水库

后胡水库位于新郑十八里河,控制流域面积37.1km2,最高洪水位159.62m,总库容1395万m3,调洪库容645万m3,兴利水位153.50m,兴利库容650万m3

6.唐岗水库

唐岗水库位于荥阳市区北15km处的广武镇,在黄河水系支流枯河上,控制流域面积160.0km2,总库容1768万m3,兴利水位118.00m,兴利库容750万m3

7.丁店水库

丁店水库位于荥阳市城南12km的丁店村,索须河支流索河上游,是一座以防洪为主,结合旅游和养殖等综合利用的中型水库。水库控制流域面积150km2,总库容5563万m3,兴利库容3570万m3,兴利水位179.50m。

8.刘沟水库

刘沟水库位于郑州市中原区须水镇,在索须河支流须水河上,水库控制流域面积15.6km2,总库容175万m3,兴利库容40万m3。库区已干涸多年,土地已被耕种。

9.刘湾水库

刘湾水库位于管城区十八里河上游,50年一遇洪水设计,相应库容226万m3,100年一遇洪水校核,相应库容295万m3,兴利库容140万m3

10.小魏庄水库

小魏庄水库位于管城区潮河,控制流域面积77.4km2。50年一遇洪水设计,相应库容220万m3,500年一遇洪水校核,相应库容240万m3,兴利库容140万m3

11.郭家嘴水库

郭家嘴水库位于二七区金水河上游,控制流域面积13.15km2,50年一遇洪水设计,相应库容350万m3,1000年一遇洪水校核,相应库容600万m3,兴利库容280万m3

12.曹古寺水库

曹古寺水库位于管城区潮河,控制流域面积70km2。50年一遇洪水设计,相应库容180万m3,100年一遇洪水校核,相应库容200万m3,兴利库容60万m3。目前库区无水,已干涸多年。

郑州水库功能区划及水质目标见表2.5。

表2.5 郑州水库功能区划及水质目标

2.4.1.3 湖泊

研究区内涉及湖泊3个,分别为西流湖、龙湖和龙子湖,其中龙湖和龙子湖为待建项目。

1.西流湖

西流湖位于郑州西部贾鲁河上游,是为开发利用黄河水资源而开挖的人工湖,于1971年建成,现为柿园水厂的主要调蓄水源,水面52hm2,平均水深1.2m。设计库容150万m3,现有蓄水量约60万m3,该湖拦河坝上设有泄洪闸,最大泄量100m3/s。2009年9月底,郑州南部生态用水河道输水工程完工,整个生态水系工程全线贯通,该工程将黄河水直接输送至柿园水厂,西流湖不再作为备用水源。2010年郑州投资3亿元续建西流湖生态园区,规划约94km2,重点区域为中原路以北约34km2,近期规划范围为西三环以西、瑞达路以东、中原西路以北、科学大道以南的15.4km2范围。西流湖规划的总体功能布局结构为“一核、一带、两片、六区”。其中“一核”指东风路南沿湖驴友服务核心区,用地以商业办公为主;“一带”指沿湖景观绿化带,以水域、公共绿地和文化娱乐用地为主;“两片”指片区商业服务中心,“六区”指分布于西流湖两侧的居住组团。2012年12月24日上午,来自邙山提灌站的黄河水咆哮而下,流入引黄干渠西流湖进水口,这意味着西流湖开始正式蓄水。西流湖既是柿园水厂的调蓄水池,也是郑州市区的一道风景线,还是郑州平衡发展的一个支点,为郑州创造了一个城市绿肺,与郑东新区的龙湖核心区遥相呼应。

2.龙湖

龙湖是郑州为了改善城市环境打造的人工湖,水面面积6.08km2,蓄水量1500万m3。龙湖水源供水方案为花园口供水方案,该方案从原有花园口提灌站抽黄河水,经东风供水干渠流入新建岗李东沉沙池和户庄北沉沙池,由东风供水干渠输水。水源的供水范围可覆盖北部四河,也可经由魏河供水龙湖。该方案主要利用现有提水泵站与输水渠道,对其进行适当改造,工程内容包括花园口提灌站改造、输水渠道疏挖衬砌、沉沙池工程、水闸工程、倒虹吸工程、桥梁工程等,新增配套建筑物主要有沉沙池2座、水闸、倒虹吸、桥梁等。

3.龙子湖

龙子湖是郑州为了改善郑东新区城市环境打造的又一人工湖,湖旁是郑东高校园区。龙子湖水面面积1.2km2,蓄水量300万m3。龙子湖水源方案考虑由魏河入龙子湖,利用北部河渠下泄水作为水源,在龙湖蓄水后,利用龙湖退水作为龙子湖水源进行补给。为简化计,总体考虑龙湖、龙子湖一并蓄水,龙湖退水供龙子湖。

表2.6 郑州湖泊功能区划及水质目标

2.4.2 存在问题

2.4.2.1 防洪排涝标准低

(1)郑州市区内河道中,除金水河、东风渠、熊耳河、七里河等部分已治理河道的防洪排涝标准达到了20~50年一遇防洪、5年一遇排涝之外,大部分未治理河道存在行洪断面小、淤积严重、建筑物配套不完善等问题。即便是已治理的河道中多数河段防洪标准也一般在20年一遇左右,排涝标准接近5年一遇,远低于城市防洪的要求。位于城市上游的水库均存在着不同程度的险情,水库年久失修、设施老化、库区淤积严重等,有部分小型水库校核洪水标准偏低,如刘湾水库和曹古寺水库,是城市防洪安全的隐患。

(2)地下水的过度开采以及人类活动的影响,极大地改变了降水与地表径流的产汇关系,入库水量减少,水库常年低水位运行,郭家嘴水库、刘沟水库、曹古寺水库等基本无水可蓄。随着郑州城市化进程的加快,下垫面硬化所带来的影响日益突出,这不仅是郑州热岛效应的重要根源之一,同时也改变了城市的水文循环过程,并在一定程度上阻断了地表水和地下水之间的转换,加大了洪涝灾害风险频率。

(3)现有河道中金水河、熊耳河由于受到城市建设用地条件的限制,河流断面小,过流能力不足,自身已无法达到防洪排涝标准,必须修建分洪工程;现有部分水库由于年久失修,已不能实现原有的设计功能;龙子湖等关键工程尚未建设,使得整个城市水系设施不完善,功能也不健全。

(4)除此之外,防洪的非工程措施仍待完善。如水雨情信息采集传送、预报预警等还存在体系不完整、技术手段相对滞后等现象。

2.4.2.2 生态用水缺口大,水污染严重

郑州人均当地水资源占有量为198.8m3,不足全国平均水平的1/10,而且随着人口的逐步增加,人均占有资源量将进一步减少。但是,水资源浪费现象也普遍存在,随着工业、生活用水量的不断增加,在一定程度上挤占了农业和生态用水,以至生态用水缺口越来越大,从而造成河湖水质恶化、生态系统遭到破坏、基本功能丧失等一系列问题。

流经市区的贾鲁河、魏河、金水河、熊耳河、七里河、东风渠等均无天然水源,实际上已成为城市污水、农灌退水及天然降水的排水渠道。在生态用水严重不足的同时城市废污水排放量却迅速增加,大量未经处理的废污水直接进入地表水体,导致地表水体严重污染。据调查,郑州市的河道、水库等均有不同程度的污染,河道水质的多项指标均超标。2010年郑州市环境质量公布数据显示,除贾鲁河尖岗水库断面水质达Ⅱ类标准外,其余河道水质均呈劣Ⅴ类标准,主要污染物为生化需氧量、挥发酚、高锰酸钾盐指数、溶解氧、石油类、非离子氨、悬浮物等,属严重的有机物污染。2009年调查显示,辖区内的水库水质状况也较差,其中唐岗水库、河王水库、后胡水库水体为劣Ⅴ类,其他水库的水体呈不同程度的恶化。郑州地表水污染物主要来源于生活污水、工业废水以及雨污水的无序超标排放。部分河道长期流淌各类污水,导致河床底泥受到污染,易产生二次污染,加重水体恶化。

由于地下水超采,地下水位下降,形成大范围降落漏斗,已被污染的地表水下渗很容易引起地下水污染。由于水质恶化,导致原来可以利用的水资源现在不能利用或利用范围受到限制,从而加剧了水资源供需紧张的矛盾。市区地下水总体水质状况较好,10个监测井中常庄井、帆布厂井、水文总站井水质达到《地下水质量标准》(GB/T 14848—93)Ⅱ类标准,其余7个井水质达到Ⅲ类标准。

根据郑州市水环境治理发展规划,分段细化规划河段的功能区及规划水平年(2010年)的水质保护目标,具体划分为:饮用水源区、农业用水区、城市景观娱乐用水区、渔业用水区及排污控制区。

2.4.2.3 水资源配置不够合理,黄河水利用不够

郑州水资源配置不够合理,存在的问题主要是城市生态环境用水严重不足,生态环境由于缺水而脆弱、恶化,与城市经济发展水平极不适应。而以城市为中心的水资源配置模式,也使得水库等蓄水工程的主要供水对象集中在城市,灌溉用水被挤占,使得郊区农业用水开采地下水的问题十分突出,这是造成郊区地下水超采的根源所在。

同时,黄河水利用不够,目前郑州每年的引黄水量只有1.8亿m3左右。尽管黄河水资源紧缺,但按照黄河87分水方案,在南水北调工程生效前,沿黄各省区可耗用的黄河河川径流量为370亿m3,河南省分配55.4亿m3,黄河其中干流35.67亿m3、黄河支流19.73亿m3。郑州从黄河干流取水许可指标为4.2亿m3(《黄委会取水许可审批水量》)。可见,郑州还有相当部分用水指标可加以利用,因此应该充分利用黄河水量。

2.4.2.4 水资源调度不科学,雨洪资源未充分利用

郑州上游的12座水库的科学合理调度运用对下游生态水系具有十分明显的作用。目前,水库尚未实现有效的联合调度,单个水库的调度也存在不考虑下游生态问题的功利性调度特点。因此,应当考虑12座水库的分布和实际调度运用情况,重点研究索河丁店水库、楚楼水库、河王水库以及贾鲁河常庄水库、尖岗水库等中型水库生态调度方式,调整水库兴利库容,增加汛期末中小洪水的拦蓄能力,同时考虑下游河流生态用水需求,并且加强多个水库的联合调度。

雨洪资源也未能充分利用。郑州一方面是水资源短缺,一方面是洪涝灾害,汛期一到,大暴雨往往使雨水、污水四处漫流,积水成灾。郑州多年平均年降雨量为637.0mm,降水量时空分布不均,夏季雨多,汛期7—9月三个月占年降水量的60%左右,雨洪资源利用是可行的。河流上修建的闸坝等拦蓄建筑物,在汛期为了防洪,拦蓄建筑物采取塌坝和开启闸门进行排水,以致洪水过后河流出现干涸现象,严重影响河流生态系统。因此,应该在汛期调整拦蓄建筑物调度方式,充分利用雨洪资源以保证防洪和生态的双向需求。

2.4.2.5 水生态功能严重退化

郑州的河流由于水体严重污染、河道堤岸工程阻隔、生态环境水量不足等原因,造成河湖萎缩、河道断流,生态环境恶化,城市水系中的水生植物、鱼类、底栖生物、微生物、湿地等大多消亡,既丧失了水体的自净能力,也破坏了河湖滨水景观环境。同时,河道裁弯取直,大量混凝土、浆砌石等建筑材料的采用,堤岸的简单划一,河道内水体污浊,城市滨河生态环境单调,亲水景观建设较为落后。已治理河道大多采用混凝土板、浆砌石等硬性护岸,尽管在洪水位线以上部分尽量采取绿化措施,但河道内水与周边物质、能量的联系被隔断,使得河道丧失了自净能力,水环境进一步恶化。在河道拦河闸、坝、桥等建筑物建设时,没有考虑廊道的连续性,使得河道被划分成若干段。同时,河道和周边绿地、公园等斑块的连通性也不够。这些都限制了生物的生存、繁衍空间。

郑州是一个资源型和水质型缺水并存的城市,城市水系结构不合理和功能不健全,加剧了郑州市的水问题。这些问题不仅包括水资源调度不科学、水资源配合不合理,黄河水利用不够、生态用水欠账太多、地下水超采等问题,还包括城市防洪标准低、水污染严重、水生态功能退化等问题。因此,对河道调水引水、疏浚清淤和生态修复,使河畅其流、水复其功,已成当务之急。