济宁城区河道生态补水分析

2013-03-01花金祥史文美郑言峰

治淮 2013年12期

关键词：输沙需水济宁

花金祥史文美周冉郑言峰

（山东省水利勘测设计院济南 250013）

济宁城区河道生态补水分析

花金祥史文美周冉郑言峰

（山东省水利勘测设计院济南 250013）

本文以济宁城区河道为例，探讨城区河道内满足不同功能的最小生态环境需水量，并从蒸发需水、渗漏需水、河流输沙需水、维持稀释自净能力需水、维持河流下游生态地下水位需水、维持水生生物栖息地需水、景观用水等多方面进行需水量分析计算。

生态需水补源

1 生态需水组成与分析计算

河道内生态需水量是生态环境需水的组成部分，是指维系河道生态系统健康所必须的水量,其对河流生态系统的结构、功能、形态的维护具有重要的意义。从结构功能上看，河道生态需水是由多元变量组成的一个有机整体,包含蒸发需水、渗漏需水、河流输沙需水、维持稀释自净能力需水、维持河流下游生态地下水位需水、维持水生生物栖息地需水及景观用水等各个结构功能需水量。

1.1 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。当水面蒸发高于降雨时，降雨量不能满足蒸发的需要，水面蒸发量与降雨量差值即为水面蒸发需水量；当降雨量大于蒸发量时，蒸发所需水量可由降雨完全满足，即水面蒸发需水量为零。

1.2 渗漏需水量

单位河长渗漏量乘以输水河道长度即为沿程河道输水渗漏量。根据河道地质条件，选择采用《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）中经验公式进行单位河长渗漏量估算。

1.3 河流输沙需水量

水沙平衡主要是指河流中下游的冲淤平衡，为了输沙排沙，维持冲刷与侵蚀的动态平衡，需要一定的生态环境用水量与之相匹配，这部分水量就称为输沙平衡用水量。在一定的输沙总量要求下，输沙水量直接取决于水流含沙量的大小。对于城区河流系统而言，汛期的输沙量约占全年输沙总量的80%以上，把汛期用于输沙的水量计算为河流生态环境需水量的一部分。

1.4 维持河流下游生态地下水位所需水量（Wg）

生态地下水位是指在一定的气候条件，特别是降水条件下，维持某种植物群落壮龄阶段稳定生长，而不使优势植物生长环境被其他植物占据的某一范围的地下水位。

1.5 维持水生生物栖息地所需水量（Wh）

维持水生生物栖息地所需水量采用湿周法核算方法。湿周随流量加大而递增，速率由快变缓时的分界点流量被认为是维持河流生态系统最经济、最有效的流量。当流量降至常流量的20%时，为维持生态功能底限，一般定为生态基础流量。

1.6 景观所需水量（Wj）

河道景观用水量是发挥期望的景观、娱乐功能所需要的水量，河流水深要保持一定的深度。

2 河道内最小生态需水量计算方法

河道生态用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，即在一定水质要求下的合理水量。河道生态用水量要满足最基本生态用水要求，即要满足基本生态水深。河道生态需水量计算公式如下：

式中：WZ—河道最小生态需水量；

Ws—输沙用水量；

Wd—维持稀释自净能力所需水量；

Wh—水生生物栖息地所需水量；

Wj—河道景观需水量；

W1—渗漏需水量；

Wg—维持河流下游生态地下水位所需水量；

We—水面净蒸发需水量。

3 河道内生态需水量计算成果

济宁城区涉及河湖主要有洸府河、老运河、越河、府河、王母阁湖、南跃进沟。

根据以上方法及公式对济宁城区主要河湖生态需水量进行计算，考虑3个方案：

方案一：河道基本生存的最小生态水量；

方案二：保持河道生态良好的最小生态水量；

方案三：保持河道“水活、水清、水美”的最小生态水量。

根据计算结果，方案一、方案二、方案三所需生态水量分别为844万m3、1689万m3、2533万m3，3个方案代表着不同的生态功能所需水量，生态功能逐步变好，考虑济宁市社会发展的需要及经济投入的约束，将3个方案作为不同时期的实现目标，方案一为2013～2014年的目标，方案二为2016～2017年的目标，方案三为2020年的目标。