談泰安城市化發(fā)展對(duì)區(qū)域水資源的影響

張春霞，程 凱，許 超

（1.泰安水文水資源勘測(cè)局，山東 泰安 271000；2.泰安市大河水庫(kù)管理處，山東 泰安 271000）

改革開放以來(lái)，我國(guó)的城市化進(jìn)程不斷加快，城市化地區(qū)人口密集、建筑林立、空氣污染和水環(huán)境改變，這些都改變了原有的水循環(huán)，使城市供水不足、生產(chǎn)生活污水排放量增多等，導(dǎo)致地下水超采、水質(zhì)惡化等一系列水資源問(wèn)題。

1 泰安市城市化進(jìn)程及水資源現(xiàn)狀

泰安市是著名的歷史文化旅游城市，1982年被國(guó)務(wù)院列為第一批對(duì)外開放旅游城市。據(jù)統(tǒng)計(jì)，泰安城區(qū)居住人口1995年為38.5萬(wàn)人，城區(qū)面積44.3 km2；2010年居住人口91.0萬(wàn)人，城區(qū)面積124 km2。年均增長(zhǎng)分別為5.90%和7.12%，持續(xù)增長(zhǎng)的城市人口和不斷擴(kuò)大的城區(qū)面積，給城市供水加重了負(fù)擔(dān)。

泰安屬溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均降水量697 mm，降水時(shí)空分布不均，季節(jié)性強(qiáng)；全年降水主要集中在汛期，6—9月份降水量占年降水量的74.3%，而汛期降水又多集中在7、8兩個(gè)月內(nèi)，占汛期降水量的70.8%。降水量的年際變化幅度更大，年最大降水量與年最小降水量相差近4倍，如1964年降水量1 361 mm，而1989年降水量?jī)H378 mm。全市多年平均水資源總量為19.22億m3，其中地表水資源量為13.49億m3，地下水資源量為11.71億m3，人均占有水資源量為350 m3，相當(dāng)于全國(guó)人均水平的1/7，低于全省平均水平；按照聯(lián)合國(guó)人均水量少于500 m3屬于極端缺水地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)，泰安市已屬極端缺乏地區(qū)。

2 城市化對(duì)地表水資源的影響

2.1 城市化對(duì)地表徑流的影響

隨著城市化的發(fā)展，城區(qū)土地利用狀況發(fā)生改變，如硬化地面、建造住宅與廠房、以及整治排水河道等，使得城區(qū)不透水面積增多，直接改變了流域的下墊面條件，使產(chǎn)、匯流特性發(fā)生改變，雨洪徑流的形成受到影響。在城區(qū)降雨后，由于土壤入滲、填洼等滯蓄水量的不斷減少，導(dǎo)致降水產(chǎn)生的地表徑流量增大、對(duì)地下水的補(bǔ)給量減少。根據(jù)2002—2009年水文資料統(tǒng)計(jì)，泰安市區(qū)地表徑流系數(shù)達(dá)0.72~0.84，與上世紀(jì)70年代的0.45相比，地表徑流量明顯增大。

2.2 城市化對(duì)地表水循環(huán)的影響

地表覆蓋層的變化影響水分循環(huán)，進(jìn)而導(dǎo)致水分在空間分布上發(fā)生變化。由于城市化的發(fā)展，大面積的天然植被和表層土壤被街道、工廠、住宅等建筑物代替，使不透水面積增加，降雨對(duì)地下水的補(bǔ)給量減少，進(jìn)而影響地下水的循環(huán)及自我凈化調(diào)節(jié)。城區(qū)下墊面的滯水性、滲透性、熱力狀況發(fā)生變化，降在不透水地面上的雨水產(chǎn)流快、匯流時(shí)間短、形成尖瘦洪峰，峰大流急，給城市防洪帶來(lái)較大困難。

根據(jù)歷年水文資料統(tǒng)計(jì)分析，泰安城區(qū)水循環(huán)要素在城市化前，蒸發(fā)量占40%，地表徑流量占13%，地下水補(bǔ)給量占47%；城市化后，蒸發(fā)量占28%，地表徑流量占48%，地下水補(bǔ)給量占24%?？梢?，城市化對(duì)水循環(huán)要素的影響十分明顯。

城市化導(dǎo)致城區(qū)發(fā)生的大洪水危害性增加，造成的損失增大。比如2005年7月2日，泰城24 h降雨僅197.0 mm，城區(qū)內(nèi)的梳洗河水位暴漲，洪水沖毀山東科技大學(xué)東側(cè)100多米的漿砌石河堤，漫過(guò)市區(qū)路橋，附近宿舍、商店進(jìn)水，造成損失和險(xiǎn)情。

2.3 城市化對(duì)地表水質(zhì)的影響

隨著城市化地區(qū)的人口增加和工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市生活和工業(yè)生產(chǎn)污水的排放量增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)泰安市污水排放總量以每年6.6%的速度增加，其中生活污水排放量增加更快。污水中的污染物，城市居民生活污水以BOD5、COD和NH3-N為主，而工業(yè)污水主要為COD、NH3-N，以及揮發(fā)酚、氰化物以及六價(jià)鉻、汞、鎘、鉛、砷等重金屬物質(zhì)，由于城市污水排入河流，使市區(qū)地表水體水質(zhì)受到污染。

根據(jù)1994—2009年資料分析，泰安市城區(qū)污水排放總量直線上升，到2009年達(dá)到15 200萬(wàn)t，是2004年的1.6倍。從污水來(lái)源看，1998年以前，工業(yè)污水在城區(qū)污水排放中占有較大比例，1997年 （最高）為57.6%，1999年以后，隨著城市人口增加和生活水平提高，生活污水超過(guò)工業(yè)污水的排放量，成為城區(qū)污水的主體。1998、2009年泰安城區(qū)水質(zhì)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)成果詳見表1、表2（依據(jù)國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB（3838-2002）評(píng)價(jià)），由此可見，大量工業(yè)、城鎮(zhèn)生活污水的排放對(duì)河流水域生態(tài)安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

表1 1998年泰安城區(qū)水質(zhì)評(píng)價(jià)表

表2 2009年泰安城區(qū)水質(zhì)評(píng)價(jià)表

3 城市化對(duì)地下水資源的影響

由于城市化區(qū)域地表不透水面積增加，使城區(qū)降雨入滲補(bǔ)給地下水的資源量大為減少，造成地下水補(bǔ)給不足，加之城市化地區(qū)的工業(yè)和生活用水量增加，導(dǎo)致地下水埋深不斷增加。據(jù)泰安城區(qū)4處地下水觀測(cè)井1995—2009年地下水監(jiān)測(cè)資料分析，地下水埋深變化趨勢(shì)如圖1示。

由圖1知，在上世紀(jì)90年代，現(xiàn)在的部分城區(qū)還是農(nóng)田，淺層地下水主要用于農(nóng)業(yè)灌溉農(nóng)村人畜飲用和少數(shù)私營(yíng)企業(yè)用水，開采量小，地下水埋深不足3 m。1999年以后，由于城市化后的用水量不斷增加，地下埋深不斷增加，至2009年淺層地下水埋深達(dá)5.65 m。

深層地下水也是如此，在上世紀(jì)90年代，埋深在16 m左右；1999年以后，隨著城區(qū)用水量增加，地下水開采量不斷增大，地下水位持續(xù)下降，地下水埋深不斷增大，1999—2009年間，深層地下水埋深在17～24 m之間，平均理深達(dá)22 m（如圖2示）。

4 對(duì)策和建議

隨著城市化的發(fā)展，城區(qū)規(guī)模擴(kuò)張、人口膨脹與水資源供給嚴(yán)重不足的矛盾日益突出，必須采取有力的措施予以解決，以保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。為此，需要采取如下措施：

1）調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式，科學(xué)規(guī)劃布局，以便于更有效利用和保護(hù)水資源。2）科學(xué)預(yù)測(cè)控制人口增長(zhǎng)、引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，使之與水資源、水環(huán)境承載能力相協(xié)調(diào)。3）在城市化建設(shè)中統(tǒng)籌考慮經(jīng)濟(jì)建設(shè)、污水處理，推行中水回用，提高水資源的利用率，減少水污染。4）樹立節(jié)約意識(shí)，嚴(yán)格管理措施，限制用水浪費(fèi)。5）增加城區(qū)綠地面積，種草、種樹，增加透水面積，增加對(duì)地下水資源的補(bǔ)給。6）科學(xué)配置、合理利用水資源，嚴(yán)控地下水超采，避免地下漏斗區(qū)擴(kuò)大，實(shí)現(xiàn)采補(bǔ)平衡。

5 結(jié)語(yǔ)

水資源作為我國(guó)的基本資源，其分布的不均勻性與城市化發(fā)展需求的不一致性，是當(dāng)今經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的一個(gè)重要課題。城市化改變了下墊面條件，不利于雨洪水下滲、涵養(yǎng)水源；城市的經(jīng)濟(jì)高增長(zhǎng)、人口的急劇膨脹，又會(huì)加劇水資源緊缺，并在生活生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生垃圾污水等廢棄物，這也給當(dāng)?shù)厮Y源造成影響。因此，在推進(jìn)城市化的同時(shí)，合理布局、調(diào)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)方式，加大水資源保護(hù)的投入，按照自然規(guī)律合理開發(fā)利用雨洪資源，對(duì)促進(jìn)水資源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展、提升城市參與經(jīng)濟(jì)全球化競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力、實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略關(guān)系重大，具有深遠(yuǎn)的歷史意義。

［1］ 鐘華平.城市化對(duì)水資源的影響 [J].世界地質(zhì)，1996（4）.

［2］ 王一秋，許有鵬，杜 鍔.城市化對(duì)水資源的影響——以南京市為例[J].水利水電技術(shù)，2008 （1）.

［3］ 朱鵬，張雷.城市化與水資源相互關(guān)系研究述評(píng)[J].城市問(wèn)題，2008（11）.

［4］ 冉茂玉.論城市化的水文效應(yīng) [J].四川師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2000,23（4）：436-439.