濰坊濱海經濟開發(fā)區(qū)生態(tài)需水量估算

葉 芳 ，高樹東 ，陳學群

（1.濰坊市水利局，山東 濰坊 261031；2.山東省水利科學研究院，山東 濟南 250013）

濰坊濱海經濟開發(fā)區(qū)是國家環(huán)渤海經濟圈的重要組成部分，位于濰坊市白浪河下游，河道季節(jié)性斷流以及上游污水大量的排入導致開發(fā)區(qū)建設面臨嚴重的生態(tài)問題。因此，合理地計算生態(tài)需水量及優(yōu)化配置區(qū)域水資源對于打造藍色生態(tài)經濟區(qū)具有重要意義。

根據(jù)目前對生態(tài)需水的研究，生態(tài)需水包括河道內生態(tài)需水和河道外生態(tài)需水兩部分，因本項目區(qū)位于城市新城區(qū)，河道內生態(tài)環(huán)境需水除滿足維系河流最基本環(huán)境功能需水量外，還應滿足一定的景觀需求，故本次河道內生態(tài)環(huán)境需水量按照水體景觀需水量的標準進行計算，主要包括工程槽蓄、蒸發(fā)和滲漏3部分。河道外生態(tài)環(huán)境需水按照城鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境需水量進行計算，城鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境需水量指為保持城鎮(zhèn)良好的生態(tài)環(huán)境所需要的水量，主要包括城鎮(zhèn)綠地建設需水量和城鎮(zhèn)環(huán)境衛(wèi)生需水量。

1 研究區(qū)概況

本次研究區(qū)位于彌河以東、虞河以西，榮烏高速以北，規(guī)劃面積360km2，包括一城兩園。規(guī)劃2015年人口達到50萬，2020年人口達到100萬。研究區(qū)地處北溫帶季風氣候區(qū)，北部面海而受歐亞大陸和太平洋的共同影響，屬暖溫帶季風性半濕潤大陸性氣候。區(qū)域多年平均降水量581.2mm，降雨年內分布不均，降水多集中于6、7、8月，其降水量占全年降水量的66%。受季風環(huán)流的影響，風向、風速隨季節(jié)變化明顯。流經開發(fā)區(qū)的主要河道有白浪河、彌河、虞河，均由南向北入海。

研究區(qū)位于濱海鹽堿地上，地下潛水礦化度很高，不宜用于農業(yè)灌溉和生活用水，屬于淡水資源奇缺的地區(qū)。由于資源性缺水嚴重，目前濱海經濟開發(fā)區(qū)使用的淡水資源完全依靠客水調入。因此，濱海經濟開發(fā)區(qū)的建設無法實現(xiàn)全部水體淡水化的要求。根據(jù)規(guī)劃并結合水源要求，濱海經濟開發(fā)區(qū)淡水區(qū)的面積是242km2，白浪河主河道淡水攔蓄至龍震橋位置。

2 河道外生態(tài)需水量預測

河道外生態(tài)環(huán)境需水按照城鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境需水量進行計算。城鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境需水量指為保持城鎮(zhèn)良好的生態(tài)環(huán)境所需要的水量，主要包括城鎮(zhèn)綠地建設需水量和城鎮(zhèn)環(huán)境衛(wèi)生需水量，采用面積定額法計算。

2.1 綠地建設需水量

綠地建設需水量一般包括綠化灌溉需水、綠地植被蒸散需水、植物生長需水和土壤需水4個部分。一般采用面積定額法計算，計算公式如下：

式中：WG為綠地生態(tài)需水量，m3；SG為綠地面積，hm2；qG為綠地灌溉定額，m3/hm2。

根據(jù)濰坊濱海經濟開發(fā)區(qū)發(fā)展規(guī)劃，2015年、2020年開發(fā)區(qū)綠化面積分別為3666.22hm2、5171.54hm2，綠地建設需水定額采用《山東省水資源綜合規(guī)劃》（2000）標準 2800m3/hm2。 通過計算，規(guī)劃區(qū) 2015 年和2020年綠地建設需水量分別為1026.54萬m3和1448.03 萬 m3。

2.2 環(huán)境衛(wèi)生需水量預測

城鎮(zhèn)環(huán)境衛(wèi)生需水量按定額法，計算公式如下：

式中：WCh為環(huán)境衛(wèi)生需水量，m3；SC為城鎮(zhèn)市區(qū)面積，m2；qC為單位面積的環(huán)境衛(wèi)生需水定額，m3/m2。

根據(jù)《山東省水資源綜合規(guī)劃》，規(guī)劃2015年和2020年環(huán)境衛(wèi)生需水定額為230m3/hm2。濱海經濟開發(fā)區(qū)2015年、2020年面積將達到17187.2hm2和25240hm2，通過計算，2015年和2020年環(huán)境衛(wèi)生需水量分別為395.31萬m3和580.52萬m3。

3 河道內生態(tài)需水量預測

河道內生態(tài)需水量包括工程槽蓄生態(tài)水量、水面蒸發(fā)量和水體滲漏量。

3.1 工程槽蓄生態(tài)水量

河道內工程槽蓄生態(tài)水量是河道生態(tài)系統(tǒng)達到某種生態(tài)水平或者維持某種生態(tài)系統(tǒng)平衡所需要的水量，或者是發(fā)揮期望的生態(tài)功能所需要的水量。本次計算的工程槽蓄水量并非滿足蒸發(fā)和滲漏的消耗量，而是一定水質要求下的合理水量，需根據(jù)水質演變情況定期更換，并合理配置給綠地、環(huán)境耗水等使用。河道工程槽蓄水量計算公式如下：

式中，Wh為河道生態(tài)需水量，萬m3；b為河底寬，m；m為河道邊坡系數(shù)；h為河道生態(tài)水深，不小于基本生態(tài)水深，m；L為河段長度，m。

河道生態(tài)用水量要滿足最基本生態(tài)需水要求，即要滿足基本生態(tài)水深。由于區(qū)域的發(fā)展要求河流同時擔負維持景觀、水上娛樂等功能，故此時水深要大于基本生態(tài)水深，并且生態(tài)水深的要求必須符合河道防洪規(guī)劃。根據(jù)規(guī)劃，白浪河老橡膠壩處河底高程-0.5m，左右岸最低地面高程1.62m。因此白浪河河道橡膠壩處水深為2.8m；崔家河、利民河等河道水深為2.0m；園區(qū)溝渠等景觀水體水深1.5m。

3.2 水面蒸發(fā)需水量

河流的水面蒸發(fā)是河流水量消耗的重要方式之一，這需要一定的水量用于維持河流系統(tǒng)正常的環(huán)境功能。當水面蒸發(fā)高于降水時,通過水面蒸發(fā)量與降水量差值所計算的消耗于蒸發(fā)的凈水量,稱之為水面蒸發(fā)用水量。當降水量大于蒸發(fā)量時,就認為蒸發(fā)生態(tài)用水量為零。其計算公式為:

式中，WE為水面蒸發(fā)用水量，萬m3；A為平均水面面積，m2；E為平均蒸發(fā)量，mm，由E601水面蒸發(fā)器測定或氣象公式（如Penman-Monteith公式）計算結果而得；P為平均降水量，mm。

3.3 滲漏需水量

河流通過滲漏對地下水進行補給，所以滲漏也是河道水量重要的損失途徑。根據(jù)達西定律，河流斷面的滲漏按下式計算：

式中：Ws為計算時段滲漏量，萬m3；K為含水層加權平均滲透系數(shù)，m/d；I為計算斷面水力坡度，‰；L為計算斷面長度，m；B為含水層平均厚度，m；ΔT為計算時段長度。

3.4 河道內生態(tài)需水量結果分析

通過計算，研究區(qū)河道內生態(tài)需水量計算結果如表1所示。

表1 研究區(qū)河道內生態(tài)需水量一覽表

通過表1可以看出，開發(fā)區(qū)在進行河道防滲的情況下，河道內生態(tài)需水總量為1800.5萬m3，在不進行河道防滲的情況下，河道內生態(tài)需水總量為6471.6萬m3。故在本次生態(tài)需水量計算過程中，河道是否防滲對于河道生態(tài)需水量的計算結果影響較大。

4 結論

1）本次結合濰坊濱海經濟開發(fā)區(qū)的實際，提出區(qū)域生態(tài)需水量計算方法，該方法具有較強的可操作性和參考價值。

2）本次研究提出了區(qū)域生態(tài)環(huán)境需水量中的河道內生態(tài)需水量，在計算過程中要兼顧河道的生態(tài)景觀以及娛樂功能。

3）通過計算分析可得，研究區(qū)2015年和2020年植被綠化需水量分別為1026.54萬m3和 1448.03萬 m3；環(huán)境衛(wèi)生需水量分別為395.31萬m3和580.52萬m3。

在進行河道防滲的情況下，河道內生態(tài)需水總量為1800.5萬m3，不進行河道防滲的情況下，河道內生態(tài)需水總量為6471.6萬m3。

計算結果較為可靠，將為下一步的生態(tài)水源制定和生態(tài)用水規(guī)劃提供技術數(shù)據(jù)支撐。

［1］ 劉昌明，王紅瑞.淺析水資源與人口、經濟和社會環(huán)境的關系[J].自然資源學報，2003,18（5）：635-644.

［2］ 劉光明，徐士堯，季太友.濰坊市干旱成因分析及抗旱措施研究[J].山東水利，2005,（3）.

［3］ 范維星，周善功，等.濰坊市北部沿海地區(qū)海咸水入侵災害與防治對策[J].山東地質，2001,（1）.

［4］ 王西琴，張遠，劉昌明.河道生態(tài)及環(huán)境需水理論探討[J].自然資源學報，2003,18（2）：240-246.