（一）地质
北京地区断裂结构比较发育，地震活动比较频繁而且强烈，其地质构造单元属太行山北东向隆起构造带、燕山纬向褶皱构造带以及华北平原沉降带的复合部位（颜昌远，1999）。岩层在构造运动中产生弯曲变形和断裂，形成褶皱、节理、断层等地质构造特征，为地下水、地热和温泉赋存了条件。经过多期地壳运动，北京地区形成了地表山脉的隆起和平原的沉降，呈现出由西向东，由北向南的中山、低山、丘陵，过渡到洪积台坡地和平原的地貌（北京市水利局，1999）。
（二）地貌
北京的地势西北高耸，东南低缓。西部、北部和东北部是连绵不断的群山，西部为西山，属太行山山脉，山脊平均高程为1400～1600m，北部和东北部为军都山，属燕山山脉，山脊平均高程为1000～1500m，两条山脉相连，形成一个向东南展开的半圆形大山湾，即“北京湾”；东南部是一片缓缓向渤海倾斜的平原，主要由河流冲洪积扇和洪积、冲积平原联合组成。北京境内最高处为门头沟区的东灵山，海拔高程2303m，最低处为通州区东南边界，海拔高程不足10m（颜昌远，1999）。
二、气候特征
北京属暖温带半干旱半湿润气候区，具有春旱多风、夏热多雨、秋高气爽、冬寒晴燥的特点。夏季受大陆热低压影响，盛行偏南风，多阴雨天气；冬季受蒙古高压影响，盛行偏北风，天气晴朗而少雨雪。因此，这里四季分明、春秋短促、冬夏较长（颜昌远，1999）。
由于地区高程不同，北京地区气温各异，山前平原区，年平均气温在11～12℃，海拔越高，年平均气温越低，大约每升高100m，气温降低0.7℃。随着城市的快速发展，城区温度在不断升高（颜昌远，1999）。据统计，2008年北京市平均气温为13.4℃，其中1月最冷，平均气温-3.0℃，7月最热，平均气温27.2℃（图1-1）。
北京市降水主要集中在夏季的7月下旬至8月中旬（图1-2）。据统计，新中国成立以来（1949～2008年），多年平均降水量为585mm，形成年可利用水资源量37.4亿m3。但1999～2008年的10年间，北京市遭遇了连续干旱，年平均降水量为450mm，比多年平均减少了25%，年均形成的可利用水资源量只有26亿m3，远远低于多年平均值。2008年北京市降雨量为638mm，是1999年以来的最高值（图1-3）。
三、经济社会概况
北京是中华人民共和国的首都，全国的政治中心、文化中心，世界著名古都和现代国际性城市。
北京市下辖东城区、西城区、朝阳区、丰台区、石景山区、海淀区、门头沟区、房山区、通州区、顺义区、大兴区、昌平区、怀柔区、平谷区、密云县、延庆县。
截至2008年年底，北京市常住人口1695万人，其中户籍人口1229.9万人，居住半年以上的外来人口465.1万人。常住人口密度为1033人/km2。常住人口中，城镇人口1439.1万人，乡村人口255.9万人。全市常住人口出生率8.17‰，常住人口死亡率4.75‰，常住人口自然增长率3.42‰（北京市统计局，2009）。
2008年，全市实现地区生产总值10488亿元，其中，第一产业增加值112.8亿元，第二产业增加值2693.2亿元，第三产业增加值7682亿元。全市完成地方一般预算财政收入1837.3亿元，比上年增长23.1%，地方财政支出1956亿元，增长18.6%（北京市统计局，2009）。
第二节水文特征
一、降水
1949～2008年，北京市多年平均降水量为585mm。北京地区的降水特征包括如下几点。
（1）降水变率大，降水年内分配不均。每年汛期（6～9月）降雨量较大，占全年的80%，相对集中，易形成径流，是北京市形成水资源的有效降雨。7月下旬到8月上旬，20天内降雨占全年的1/4，是本市的主汛期，形成的水资源占全年的30%。而春季和冬季降水量少，容易出现干旱。北京市的降水变率大，年降水量（或汛期降水量）变化幅度较大。1869年降水量为242mm，1959年降水量为1406mm，相差4.8倍（北京市水利局，1999）。
（2）常常连续出现丰水年或枯水年。根据气象资料统计，清乾隆六年至十四年（1741～1749年）年降水量连续偏枯，发生干旱；清光绪十八年至二十四年（1892～1898年）汛期降水量连续偏丰，发生水灾（北京市水利局，1999）。1999年以来，北京市遭遇连续干旱，年均降水量仅为450mm。
（3）降水空间分布差异明显。北京地区暴雨中心多发区分布在燕山、西山的山前迎风带，平均降水量高出全市平均水平20%左右（焦志忠，2008）。其中，枣树林、漫水河等地是特大暴雨发生地，由此向山前、山后，南北逐渐递减。
二、蒸发
北京市多年平均水面蒸发量为1100mm，平原地区与风口处蒸发量较大，西部、东北部和北部山区较小。一年中4～6月三个月蒸发量最大，约占全年的45%，冬季3个月最小，仅占全年的10%（北京市水利局，1999）。
北京市多年陆面蒸发量略高于400mm，东南部较高，西北部较低（北京市水利局，1999）。
北京市多年平均干旱指数（多年平均水面蒸发量和降水量的比例）为1.39～2.98。干旱指数最低的地方是霞云岭，最高的地方是官厅水库（北京市水利局，1999）。
三、径流
北京市地表径流量逐年减少。20世纪50年代末期的地表径流量为47亿m3，60年代为20亿m3，80年代前期为15亿m3，90年代境内地表径流量仅为13亿m3（岑嘉法，2004）。1997～2007年，北京市连续九年干旱，年均出境水量为8.4亿m3。其中，清洁雨水为3.2亿m3，占38%；污水5.2亿m3，占62%。北京市地表径流时空分布不均匀，年际变化大，全市最大水年与最小水年径流量比值为8，汛期径流量占全年的40%～70%（北京市水利局，1999）。
第三节水系构成
北京地处海河流域，天然河道自西向东分布有五大水系：永定河水系、北运河水系、潮白河水系、大清河水系和蓟运河水系。其中，只有北运河水系发源于北京市境内，其他四条河流均为过境河流。河流基本流向是西北向东南，最后汇入渤海（图1-4）（北京市地方志编纂委员会，2003）。
永定河是海河流域北系最大的河流，上游发源于山西省宁武县的桑干河和内蒙古自治区兴和县的洋河，两河于河北省朱官屯汇合后成永定河。该河自北向南流经北京地区后进入京冀平原，到天津市附近屈家店经北运河入渤海。永定河流域总面积为47016km2，北京市境内流域面积为3168km2，占总面积的6.7%。永定河全长747km，北京段长170km，宽度为70～3500m，北京境内主要支流包括清水河、清水涧、苇甸沟、樱桃沟、妫水河、天堂河、小龙河、大龙河等。永定河北京段流经门头沟、石景山、丰台、大兴和房山五个区，其中，门头沟区内永定河流域占全区面积的88.7%，永定河的生态环境对沿河区域发展具有重要的作用。永定河是全国四大重点防洪江河之一，是首都的防洪安全屏障，是北京市重要供水水源河道和水源保护区，北京城市总体规划已将永定河定位为“京西绿色生态走廊与城市西南的生态屏障”（北京市水务局，2009a）。
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