唐山市城市生态需水量研究

□曹东卫 郭庆宏

近年来，城市生态环境问题日益突出，表现为流经城市的河流水质恶化、人工湖和池塘萎缩等。长期以来，城市的水资源利用只注重了工农业和生活用水等方面，但在维护生态平衡的水量方面却未得到重视。开展对城市生态需水量研究，对保障城市可持续发展具有重要意义，对今后城市规划建设、水资源、水生态保护等也具有重要的参考作用。

1.城市生态需水的概念

Gleick曾在1996年给出基本生态需水的概念，即能提供优质天然栖息地的数量，这个过程能最大限度地改变自然生态系统，保护生物多样性及生态完整性所需的水量。我国从上世纪90年代末便开始关注流域生态需水量的研究，但针对城市的研究仍处于起步阶段。城市和流域的生态系统不同，它对人类干扰和主观意识的影响度较为敏感。就目前对城市生态需水的研究，主要是将其概化为城市自然环境系统的需水量的研究，而工业及生活用水归入社会经济需水的范畴来单独计算。

2.唐山市城市生态需水量计算

2.1 唐山市城市水生态环境概况

唐山市年平均降水量在620～750 mm之间，市内主要河流有青龙河、李各庄河和陡河。2010年4月环城水系建成后，中心城区生态景观总蓄水面积13.7km2，总蓄水量 1948 万 m3。

截止2013年底，唐山市城市中心区绿地面积3237.6hm2，人均绿地面积30.4m2。建成区绿化覆盖面积10245 hm2，绿化覆盖率41.14%。2013年唐山市中心区人口106.5万人，年末实有城市道路面积1645.4万m2，人均城市道路面积15.45m2。

2.2 唐山市城市水生态环境需水量计算

根据唐山市实际情况，本文计算的城市生态环境需水量主要为城市绿地生态环境需水量、城市河湖生态环境需水量及公共设施用水量三部分。

一是城市绿地生态环境需水量。对于唐山市城市绿地生态环境需水量，本文采用杨志峰等提出的城市绿地生态环境需水模型计算。唐山市城市绿地生态需水量为绿地植被需水量和绿地土壤需水量之和。

第一，绿地植被需水量。根据模型及唐山市具体情况，不同类型植被平均潜在蒸散量取800mm/a，实际蒸散量与潜在蒸散量的比例取60%。根据唐山市城市总体规划（2010～2020），2020 年唐山市中心区人口数 （不含流动人口）为110.1万人，2020年唐山市城市人均公共绿地面积为40.2m2/人，则唐山市城市绿地植被需水量计算结果为：2013年绿地植被需水最小为234.89万m3，适宜为296.26万m3，理想为423.72万m3；2020年绿地植被需水最小为381.45万m3，适宜为473.45万m3，理想为674.42万m3。

第二，城市绿地土壤需水量。唐山市城市不同类型土壤实际含水量与田间持水量的比例取55%，土壤容重取1.5g/cm3；不同类型植被的有效土层厚取1.0m；不同土壤类型的田间持水量取25%；则唐山市城市绿地土壤需水量计算结果为：2013年绿地土壤需水最小为516.75万m3，适宜为740.93万m3，理想为872.03万m3；2020年绿地土壤需水最小为834.62万m3，适宜为1178.88万m3，理想为1388.62万m3。

二是城市河湖生态环境需水量计算城市河湖生态需水量主要是指河湖水面蒸发、渗漏以及自身存在需水量。本文研究区域只包括唐山市内的中心区，即路南区和路北区。唐山市内河流总长度为62.1km，平均河宽36m，河道平均水深1.2m。市内河道及湖泊综合渗透系数为7.3m/a，水面蒸发系数为1020.1mm/a。计算得唐山市内河流的蒸发需水量、渗漏需水量和自身存在需水量分别为228.05万m3，1631.99万m3和为268.27万m3。市内湖泊年平均蓄水水面面积为165万m2，平均水深2.0m。可计算得出湖泊蒸发需水量168.32万m3，渗漏需水量1204.50万m3和自身存在需水量为330.00万m3。2013年唐山市城市河湖需水量为3831.13万m3。

三是城市公共设施需水量计算城市公共设施用水主要考虑城市道路用水量。根据《唐山市统计年鉴》可知2013年人均道路面积为15.45m2；根据唐山市城市基础设施建设十二五规划，2020年人均道路面积24.2m2。

参考国内外道路用水定额及唐山市具体情况，2013年道路用水定额取2.5L/(m2·d)，2020年为2.75L/(m2·d)。 道路用水的使用每年按300天计算。唐山市2013年及2020年唐山市道路用水量分别为1234.05万m3和2198.15万m3。

综上所述，2013年唐山市城市生态环境最小、适宜和理想需水量分别为5816.82万m3、6102.37万 m3、6360.93万m3，2020年分别 为7245.36万m3、7681.6万m3、8092.32万m3。

3.供需分析

唐山市城市生态需水量可由陡河水库及市区内3个污水处理厂（东郊、北郊、西郊）的再生水提供。陡河水库的供水对象较多，且入库水量较少，枯水年份需从大黑汀水库调水，一般年份无多余水量，因此生态需水主要由再生水提供。市内3个污水处理厂年处理能力共为13505万t，实际年处理污水约为7300万t。而市内企业2013年中水需求量约为1000万t。因此对于水资源短缺的唐山市来说，到2020年再生水将无法满足生态环境最小需水量。为保障唐山市城市最小生态环境需水，还应进一步采取加强节约用水，提高水资源利用率，加大雨水生态化利用，改善与修复河道水体水质等措施。□