潍坊滨海经济开发区生态需水量估算

叶 芳 ，高树东 ，陈学群

（1.潍坊市水利局，山东 潍坊 261031；2.山东省水利科学研究院，山东 济南 250013）

潍坊滨海经济开发区是国家环渤海经济圈的重要组成部分，位于潍坊市白浪河下游，河道季节性断流以及上游污水大量的排入导致开发区建设面临严重的生态问题。因此，合理地计算生态需水量及优化配置区域水资源对于打造蓝色生态经济区具有重要意义。

根据目前对生态需水的研究，生态需水包括河道内生态需水和河道外生态需水两部分，因本项目区位于城市新城区，河道内生态环境需水除满足维系河流最基本环境功能需水量外，还应满足一定的景观需求，故本次河道内生态环境需水量按照水体景观需水量的标准进行计算，主要包括工程槽蓄、蒸发和渗漏3部分。河道外生态环境需水按照城镇生态环境需水量进行计算，城镇生态环境需水量指为保持城镇良好的生态环境所需要的水量，主要包括城镇绿地建设需水量和城镇环境卫生需水量。

1 研究区概况

本次研究区位于弥河以东、虞河以西，荣乌高速以北，规划面积360km2，包括一城两园。规划2015年人口达到50万，2020年人口达到100万。研究区地处北温带季风气候区，北部面海而受欧亚大陆和太平洋的共同影响，属暖温带季风性半湿润大陆性气候。区域多年平均降水量581.2mm，降雨年内分布不均，降水多集中于6、7、8月，其降水量占全年降水量的66%。受季风环流的影响，风向、风速随季节变化明显。流经开发区的主要河道有白浪河、弥河、虞河，均由南向北入海。

研究区位于滨海盐碱地上，地下潜水矿化度很高，不宜用于农业灌溉和生活用水，属于淡水资源奇缺的地区。由于资源性缺水严重，目前滨海经济开发区使用的淡水资源完全依靠客水调入。因此，滨海经济开发区的建设无法实现全部水体淡水化的要求。根据规划并结合水源要求，滨海经济开发区淡水区的面积是242km2，白浪河主河道淡水拦蓄至龙震桥位置。

2 河道外生态需水量预测

河道外生态环境需水按照城镇生态环境需水量进行计算。城镇生态环境需水量指为保持城镇良好的生态环境所需要的水量，主要包括城镇绿地建设需水量和城镇环境卫生需水量，采用面积定额法计算。

2.1 绿地建设需水量

绿地建设需水量一般包括绿化灌溉需水、绿地植被蒸散需水、植物生长需水和土壤需水4个部分。一般采用面积定额法计算，计算公式如下：

式中：WG为绿地生态需水量，m3；SG为绿地面积，hm2；qG为绿地灌溉定额，m3/hm2。

根据潍坊滨海经济开发区发展规划，2015年、2020年开发区绿化面积分别为3666.22hm2、5171.54hm2，绿地建设需水定额采用《山东省水资源综合规划》（2000）标准 2800m3/hm2。 通过计算，规划区 2015 年和2020年绿地建设需水量分别为1026.54万m3和1448.03 万 m3。

2.2 环境卫生需水量预测

城镇环境卫生需水量按定额法，计算公式如下：

式中：WCh为环境卫生需水量，m3；SC为城镇市区面积，m2；qC为单位面积的环境卫生需水定额，m3/m2。

根据《山东省水资源综合规划》，规划2015年和2020年环境卫生需水定额为230m3/hm2。滨海经济开发区2015年、2020年面积将达到17187.2hm2和25240hm2，通过计算，2015年和2020年环境卫生需水量分别为395.31万m3和580.52万m3。

3 河道内生态需水量预测

河道内生态需水量包括工程槽蓄生态水量、水面蒸发量和水体渗漏量。

3.1 工程槽蓄生态水量

河道内工程槽蓄生态水量是河道生态系统达到某种生态水平或者维持某种生态系统平衡所需要的水量，或者是发挥期望的生态功能所需要的水量。本次计算的工程槽蓄水量并非满足蒸发和渗漏的消耗量，而是一定水质要求下的合理水量，需根据水质演变情况定期更换，并合理配置给绿地、环境耗水等使用。河道工程槽蓄水量计算公式如下：

式中，Wh为河道生态需水量，万m3；b为河底宽，m；m为河道边坡系数；h为河道生态水深，不小于基本生态水深，m；L为河段长度，m。

河道生态用水量要满足最基本生态需水要求，即要满足基本生态水深。由于区域的发展要求河流同时担负维持景观、水上娱乐等功能，故此时水深要大于基本生态水深，并且生态水深的要求必须符合河道防洪规划。根据规划，白浪河老橡胶坝处河底高程-0.5m，左右岸最低地面高程1.62m。因此白浪河河道橡胶坝处水深为2.8m；崔家河、利民河等河道水深为2.0m；园区沟渠等景观水体水深1.5m。

3.2 水面蒸发需水量

河流的水面蒸发是河流水量消耗的重要方式之一，这需要一定的水量用于维持河流系统正常的环境功能。当水面蒸发高于降水时,通过水面蒸发量与降水量差值所计算的消耗于蒸发的净水量,称之为水面蒸发用水量。当降水量大于蒸发量时,就认为蒸发生态用水量为零。其计算公式为:

式中，WE为水面蒸发用水量，万m3；A为平均水面面积，m2；E为平均蒸发量，mm，由E601水面蒸发器测定或气象公式（如Penman-Monteith公式）计算结果而得；P为平均降水量，mm。

3.3 渗漏需水量

河流通过渗漏对地下水进行补给，所以渗漏也是河道水量重要的损失途径。根据达西定律，河流断面的渗漏按下式计算：

式中：Ws为计算时段渗漏量，万m3；K为含水层加权平均渗透系数，m/d；I为计算断面水力坡度，‰；L为计算断面长度，m；B为含水层平均厚度，m；ΔT为计算时段长度。

3.4 河道内生态需水量结果分析

通过计算，研究区河道内生态需水量计算结果如表1所示。

表1 研究区河道内生态需水量一览表

通过表1可以看出，开发区在进行河道防渗的情况下，河道内生态需水总量为1800.5万m3，在不进行河道防渗的情况下，河道内生态需水总量为6471.6万m3。故在本次生态需水量计算过程中，河道是否防渗对于河道生态需水量的计算结果影响较大。

4 结论

1）本次结合潍坊滨海经济开发区的实际，提出区域生态需水量计算方法，该方法具有较强的可操作性和参考价值。

2）本次研究提出了区域生态环境需水量中的河道内生态需水量，在计算过程中要兼顾河道的生态景观以及娱乐功能。

3）通过计算分析可得，研究区2015年和2020年植被绿化需水量分别为1026.54万m3和 1448.03万 m3；环境卫生需水量分别为395.31万m3和580.52万m3。

在进行河道防渗的情况下，河道内生态需水总量为1800.5万m3，不进行河道防渗的情况下，河道内生态需水总量为6471.6万m3。

计算结果较为可靠，将为下一步的生态水源制定和生态用水规划提供技术数据支撑。

［1］ 刘昌明，王红瑞.浅析水资源与人口、经济和社会环境的关系[J].自然资源学报，2003,18（5）：635-644.

［2］ 刘光明，徐士尧，季太友.潍坊市干旱成因分析及抗旱措施研究[J].山东水利，2005,（3）.

［3］ 范维星，周善功，等.潍坊市北部沿海地区海咸水入侵灾害与防治对策[J].山东地质，2001,（1）.

［4］ 王西琴，张远，刘昌明.河道生态及环境需水理论探讨[J].自然资源学报，2003,18（2）：240-246.