（一）自然气候
故城县属暖温带半干旱季风气候，受东亚季风气候的影响，冷暖干湿差异较大，春季少雨多风，夏季高温多雨，秋季气候凉爽，冬季寒冷少雪。具有四季分明、光照充足、热量丰富和雨热同季等特点。据1955～2008年气象资料记载，历年平均气温12.9℃，≥0℃的积温4888.8℃，极端最高气温41.9℃，极端最低气温-21.2℃。年平均降水量575.4mm，主要集中在汛期（7～8月），占全年降水量的67%左右。年平均蒸发量为1955.3mm，年蒸发量是降雨量的3.4倍，蒸发量大于降雨量是故城县气候的主要特点。年无霜期平均193天，年平均日照时数为2636.2小时，全年日照率为60%。由于光热资源丰富，对农业生产极为有利，可满足小麦、玉米、棉花、杂粮、蔬菜及各种果树的生长。
（二）水文地质
故城县水资源包括地表水和地下水两部分。
1.地表水 故城县有南运河、卫运河、清凉江、江江河、东沙河、辛堤干渠、青年渠、武北沟等多条河渠用于行洪、灌溉、排涝。进入20世纪70年代，过境水逐年减少，河渠道多有干涸。至2009年底，全县有3亩以上坑塘不足800个，蓄水能力2577万立方米。多年降水偏少，多年无水。县境内地表水资源来自降水所产生的径流及过境水。
（1）降水。1961年，故城县有统计数据以来，历年均降水量为528.6mm。最多的1964年为1001.3mm，最少的1972年为279.7mm。降水主要集中在夏季。历年各季平均降水量：春、夏、秋、冬分别为70.1mm、352.8mm、91.1mm和14.6mm，分别占全年降水量的百分比为13%、67%、17%和3%。一日最大降水量为220.9mm，最长连续无降水日数为104天。历年平均降雨天数为76天，降雪天数为10天。降雨天数最多为100天，出现在2003年。降雨天数最少的是47天，出现在1965年。降雪天数最多的是26天，出现在2001年。降雪天数最少的是1天，出现在1977年。历年积雪最大深度平均值为6.7cm，最大深度为19 cm，次大深度为18cm。平均降雪初日在12月1日，终日在3月12日。降雪最早初日在10月31日，最晚初日在1月2日。降雪最早终日在1月15日，最晚的终日在4月28日。
（2）客水。客水由本县境内的河道、坑塘、渠道等载体进行引、蓄、供、排。故城县共有4条河流：卫运河、东沙河、江江河、清凉江等。全县入境水量57633.4万立方米，平均出境水量44978.3万立方米，入出境差12655.1万立方米。
（3）地表水资源可利用情况：全县自产水资源主要形成于汛期，此时雨水充足，农田一般不需要灌溉，河渠因防洪不敢蓄水，其利用率极低。全县可利用地表水主要以客水为主，南水北调工程通水后，故城县地表水可利用量有所增加。
2.地下水 故城县境内地下水系第四系水文地质，厚度550m左右，含水沙较薄，总厚度40～70m。岩性以粉细沙为主，偶夹中细沙或中粗沙。含水层滴水性较好，平均单位滴水量5～20吨/（时·m），其中部分咸水厚度100～220m。县内第四系地层中地下水自上而下分为浅层淡水、咸水和深层淡水。
（1）浅层淡水。县内淡水分布面积737.1 km2，占总面积的78.2%。主要储存第四系全新流地层的细沙，亚沙土孔隙及黏土裂隙中，为潜水或微承压水。在卫运河、南运河沿岸及东沙河两岸，呈西南东北向条带状或片状分布。自东向西面积由大到小，沙层由厚到薄，富水性由强到弱，其中底板埋深在30m以上的207.2km2，主要分布在军屯，建国，西半屯、武官寨东部，郑口、青罕南部，故城、夏庄沿运河一带。含水沙层厚度10～15m，最厚处20m，岩性以细粉沙为主，富水性较强，单位涌水量（指水位下降一半每小时出水量）5～7cm3/（h·m）。底板埋深在20～30m的154.4km2，主要分布在郑口、青罕北部，辛庄，里老南部，夏庄西部古河道流经区域，含水沙层厚度5～10m，岩性以粉沙和细粉沙为主，属中等富水区，底板埋深在5～20m的375.5km2，主要分布在西半屯西部、饶阳店、三郎、坊庄乡，大部呈片状，局部呈带状分布，含水沙层厚度1～5m，岩性以粉沙为主，属弱富水性区域，单位涌水量1～5cm3/（h·m）。
（2）咸水。县咸水出露面积204.9km2，占总面积的21.8%，主要分布在清凉江以东至江江河以西的河沟地带，呈零星片状分布于浅层淡水之间，从地表看咸水分布不多，但在浅层淡水底板之下，普遍分布着一层厚度较大的咸水体，顶板埋深0～50m，自西向东及东南逐渐加厚，底部呈波浪状。
（3）深层淡水。咸水体以下为深层淡水，均为承压水。根据地层特征和开采条件，分为四个开采段。第一开采段，底板埋深190～220m，向东缓倾。含水层以粉、细沙为主，偶见中沙，沙层总厚度10～20m。单位涌水量小于10cm3/（h·m）。因咸水底板埋深大，故本段淡水沙层厚度小，一般不能单独成井。第二开采段，底板埋深280～320m，向东缓倾。含水层为细中沙、中细沙及少量粉沙，偶见粗沙，沙层总厚度20～40m。单位涌水量5～15cm3/（h·m），水温20～23℃。为县内深层淡水主要开采段，多与第一开采段混合成井。第三开采段，底板埋深400～450m，向东缓倾。含水层以中细沙为主，夹中粗沙、细沙、粉沙，沙层总厚度40～50m。水量与第二开采段基本相同，水温略高。第四开采段，底板埋深450～510m，向东缓倾。含水层主要为细沙，次为中沙，沙层总厚度28～34m。单位涌水量5～10cm3/（h·m）。第三、四段有少量开采。全县水资源可利用量10423万立方米，其中浅层水5183.1万立方米，深层水5239.9万立方米。
3.地质
（1）基底构造。故城县地处二级构造单元——华北断坳中，无极—衡水大断裂呈北西—南东向经故城县北部，消失于德州南，断裂形态在县境内不太明显。以大断裂为界，北部为三级构造单元沧州台拱中的景县断凸，前第三系基岩顶板埋深1100m左右；南部为三级构造单元临清台陷中之故城断凸，前第三系基岩埋深1100～1400m，于故城县境向斜中达3300m，沧州—大名深断裂，经故城东北角呈南西向延伸；西部以武城断裂与大营断凹相隔。
（2）地层。故城县属华北地层区，于太古代—早元古代变化岩系褶皱基底上，不整合地覆盖着轻微变质之地台型海相中元古界，后沉积稳定型之海相寒武系与奥陶系，自晚奥陶世起至中石炭世前沉积缺失。中石炭纪与二迭世纪始，出现海陆交互相到陆沉积，至此，除第四纪外再未受海侵。前第三系地层：顶板埋深1100～1400m，局部达3300m。故城县东南部为中元古界之雾迷山组，主要由碳酸盐岩系——白云岩组成。西部为古生界之寒武奥陶系地层，地层发育完整，最后达千余米，为一套海相沉积之碳酸盐岩，多见灰岩、页岩、白云岩。中东部为古生界碳二迭系，厚达千米左右，由砂岩、页岩夹海相灰岩与煤层组成。东北部有小范围的中生界地层，为路相碎硝岩、砂、砾岩、泥岩、油页岩及煤层组成。第三系地层：主要有上第三系之馆陶组、明化镇组。顶板埋深500～550m，主要由河湖相砂岩、泥岩组成。第四系地层：顶板为地表、河湖相堆积之松散型黏土、沙质黏土、黏质沙土夹各类沙层组成，呈迭层结构。
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