郑州市位于东经112°42'~114°14'和北纬34°16'~34°58'之间,北临黄河,东与开封相邻,西靠中岳与洛阳相连,南与许昌市接壤,总面积 7446.2km 2 ,其中市区面积1013.3km 2 ,中心城区建成区面积147.7km 2 。京广、陇海两大铁路干线在此交汇,是全国最大的交通枢纽之一。
郑州市地处西南山前丘陵和东部黄河冲积平原的过渡地带,地形基本由西南向东北倾斜,呈阶梯状降低,由山区、丘陵过渡到平原。西部为地势较高的黄土台塬和塬间、塬前冲洪积平原;东部为地势较低的黄河冲积平原。山区高程一般在400m以上,丘陵高程一般为200~400m,平原地区高程在200m以下,其中大部分低于150m。市区位于贾鲁河流域上游,高程为80~120m,西南部地面坡降为1/10~1/300,京广铁路以东地面坡降为1/200~1/9000。
郑州市属于温带大陆性气候,春旱多风、夏炎多雨、秋凉晴爽、冬寒干燥,四季分明。多年年平均气温为14.2℃,一月最低,七月最高,最热月和最冷月平均气温相差26~27℃,极端最高气温为43℃,极端最低气温为-17.9℃;多年平均风速为2.8~3.2m/s,最大平均风速为18~22m/s,冬季盛行偏西北风,夏季盛行偏南风,春秋季则交替出现,一般4月风最大,8月、9月最小;初霜发生在10月29日至11月8日,终霜发生在次年3月18日至4月5日,霜期为130~160天;历年平均日照时数为2241~2385h,占年总时数的25.6%~27.2%。
郑州市多年平均降水量为637.0mm,降水量时空分布不均,夏季雨多,汛期7—9月3个月的降水量占年降水量的60%左右;冬季少雨雪,降水量仅占年降水量的4%~5%。年际间变化较大,1964年年降水量为1070.1mm,比多年平均年降水量多68.5%,1997年年降水量为395.0mm,比多年平均年降水量少37.9%,最大年降水量是最小年降水量的2.7倍。
郑州城区内的河流水系属于淮河流域分支贾鲁河水系,流经郑州境内的贾鲁河支流主要包括贾鲁河支河、魏河、潮河、七里河、熊儿河、金水河、东风渠和索须河。
表2.1为郑州市河流水系基本情况。
表2.1 郑州市河流水系基本情况
(1)贾鲁河。贾鲁河的前身是战国时的鸿沟,汉代称为浪荡渠,历经沧桑后演变为汴水,也称汴河、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。该河发源于密县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,流经姚桥、白沙、扶沟县西华,自周口市入沙河、颍河,最后注入淮河。河道全长246.0km,流域总面积为3654.0km 2 ,郑州市中心城区河道长25.6km,流域面积为1818km 2 。
(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,流域面积为105.0km 2 ,包括金水区的柳林、祭城、姚桥3个乡的大片土地及中牟县的部分土地,沿河有18条排水沟汇入,控制净耕地面积53.3km 2 ,目前是市北郊粮食生产基地的一条主要排水河道。
(3)索须河。索须河属贾鲁河水系,流域面积为577.9km 2 ,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 23.1km,流域面积为107.1km 2 。
(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。皋村闸至七里河口长19.7km,流域面积为129.9km 2 ,其支流有金水河、熊儿河。东风渠多年来未进行过系统治理,目前已成为市区北部的一条主要排污河道。
(5)金水河。金水河全长28.2km,流域面积为80.1km 2 ,是市区主要河流,由西南向东北横穿市区,市区段已经过系统治理。流域上游有郭家嘴小型水库,控制流域面积为13.1km 2 。
(6)熊儿河。熊儿河上自南截流沟,下至入东风渠口长 17.4km,流域面积为46.0km 2 。其中,东支(从南截流沟算起)长3.2km,区间流域面积为8.6km 2 ;西支(从京广路算起)长 2.3km,区间流域面积为 8.6km 2 ;干流长 11.9km,区间流域面积为28.5km 2 。
(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,流域面积为741.0km 2 ,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,流域面积为90.63km 2 ,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,流域面积为112.3km 2 ,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,流域面积为167.5km 2 。其中曹古寺水库以上河道长度为26.2km,流域面积为147.4km 2 。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,控制流域面积为227.69km 2 。在荥阳市广武镇境内建有唐岗水库(中型水库),水库控制面积为160km 2 。
(10)生态水系输水工程。生态水系输水工程西起西流湖南端附近的柿园水厂,中段与南水北调工程总干渠贴近并行,东至潮河,全长约 16km,向金水河、熊儿河、十八里河和十七里河以及潮河补水。其中柿园水厂在这几条河的上游,柿园水厂引入南水北调工程水后,邙山提灌站利用原来的引黄渠道,为南部这几条河进行输水。
生态水系输水工程防御标准总体上与下游七里河防御洪水标准一致,按防御 100年一遇标准,超标准洪水由堤防超高来约束。为减少超标准洪水给下游造成的洪灾威胁,有堤防段,左岸按设计堤顶高程填筑,右岸堤防低于左岸堤防 0.5m,形成舍南保北格局。
研究区内涉及水库12座、湖泊3个。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,分别为小魏庄水库、刘沟水库、刘湾水库、郭家嘴水库、曹古寺水库。现存各水库由于种种原因,除7座中型水库蓄水外,其他小水库大部分处于无水或少水状态,水库周边植被遭到局部破坏,生态环境脆弱。研究区内涉及湖泊3个,其中龙湖和龙子湖为待建项目。表2.2为郑州市水系主要水库基本情况。
表2.2 郑州市水系主要水库统计
(1)常庄水库。常庄水库位于郑州市郊区须水乡贾鲁河支流贾峪河上,按100年一遇洪水设计,相应库容为1354万m 3 ;按10000年一遇洪水校核,相应库容为1620万m 3 。控制流域面积为82km 2 ,兴利库容为695万m 3 ,死库容为50万m 3 。
(2)尖岗水库。尖岗水库位于郑州市郊区侯寨乡尖岗村的贾鲁河上游,按100年一遇洪水设计,相应库容为4520万m 3 ;按10000年一遇加20%洪水校核,相应库容为6820万m 3 。控制流域面积为113km 2 ,兴利库容为4974万m 3 ,死库容为260万m 3 。
(3)楚楼水库。楚楼水库位于荥阳县城南2km的索河上,按100年一遇洪水设计,相应库容为1613万m 3 ;按2000年一遇洪水校核,相应库容为1871万m 3 。控制流域面积为44.5km 2 ,兴利库容为910万m 3 ,死库容为75万m 3 。
(4)河王水库。河王水库位于荥阳县城北7km的索河上游,按100年一遇洪水设计,相应库容为2028万m 3 ;按2000年一遇洪水校核,相应库容为2240万m 3 。控制流域面积为57.1km 2 ,兴利库容为1263万m 3 ,死库容为300万m 3 。
(5)后胡水库。后胡水库位于新郑十八里河,控制流域面积为37.1km 2 ,最高洪水位为159.62m,总库容为1395万m 3 ,调洪库容为645万m 3 ,兴利库容为650万m 3 。
(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,控制流域面积为160.0km 2 ,总库容为1768万m 3 ,兴利库容为750万m 3 。
(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。水库控制流域面积为150km 2 ,总库容为5563万m 3 ,兴利库容为3570万m 3 。
(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,水库控制流域面积为15.6km 2 ,总库容为175万m 3 ,兴利库容为40万m 3 。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,按 50 年一遇洪水设计,相应库容为226万m 3 ;按100 年一遇洪水校核,相应库容为 295 万m 3 ,兴利库容为140万m 3 。
(10)小魏庄水库。小魏庄水库位于管城区潮河,控制流域面积为77.4km 2 。按50年一遇洪水设计,相应库容为220万m 3 ;按500年一遇洪水校核,相应库容为240万m 3 ,兴利库容为140万m 3 。
(11)郭家嘴水库。郭家嘴水库位于二七区金水河上游,控制流域面积为13.15km 2 ,按50 年一遇洪水设计,相应库容为350万m 3 ;按1000年一遇洪水校核,相应库容为600万m 3 ,兴利库容为280万m 3 。
(12)曹古寺水库。曹古寺水库位于管城区潮河,控制流域面积为70km 2 。按50年一遇洪水设计,相应库容为180万m 3 ;按100年一遇洪水校核,相应库容为200万m 3 ,兴利库容为60万m 3 。目前库内无水,已干涸多年。
(13)西流湖。西流湖位于郑州市西部贾鲁河上游,是人工筑坝蓄水的供水工程,于1971年建成,现为柿园水厂的主要调蓄水源,水面面积为52万m 2 。为保证水厂取水要求,西流湖日常水位为96.25~97.25m,水质类别为Ⅲ类。西流湖既是柿园水厂的蓄水沉砂池,也是郑州市区的一个风景区和群众游玩场所,但由于黄河带来的泥沙淤积河底,使原来能蓄水120万m 3 以上的西流湖现仅能蓄水60万m 3 左右。