城市化對(duì)河務(wù)管理的影響及對(duì)策

2010-04-28 09:15:48陳少舟

水利建設(shè)與管理 2010年7期

陳少舟

（河北省唐山市陡河河道管理處 063000）

1 基本情況

唐山市區(qū)有兩條排水通道，東部是陡河，西部是青龍河。陡河全長(zhǎng)121.5km，于開平區(qū)雙橋村北建有陡河水庫(kù)。從陡河水庫(kù)出水口至澗河入?？谌L(zhǎng)70km,穿市區(qū)段長(zhǎng)28.6km，流域面積604km2。設(shè)計(jì)流量600m3/s，行洪能力百年一遇。

青龍河發(fā)源于曹家口北甄莊一帶，河道經(jīng)馬駒橋、北新道橋，過(guò)京山鐵路橋新線，進(jìn)入市區(qū)。經(jīng)南新道橋、劉家過(guò)道橋匯入開灤采煤塌陷坑。行洪能力50年一遇，流量80～158m3/s，馬駒橋至黃龍橋流域面積53km2，河道長(zhǎng)度8.4km。

2 城市化對(duì)河務(wù)管理的影響

2.1 降水徑流影響

隨著城市化建設(shè)，不透水面積越來(lái)越大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年以來(lái)的10余年時(shí)間市區(qū)不透水面積增加了1倍。

唐山市目前分區(qū)面積統(tǒng)計(jì)情況見表1。

表1 分區(qū)面積統(tǒng)計(jì)

2009年對(duì)市區(qū)降水徑流進(jìn)行了試驗(yàn)，降雨量不小于13mm時(shí)，河道水位、流量增加，產(chǎn)生地表徑流。降雨量在13～65mm時(shí)，次降水徑流系數(shù)在0.106以上，最大值為0.476。

唐山市年降水徑流系數(shù)、年徑流量成果見表2。

結(jié)論：城市下墊面的改變，對(duì)豐水年徑流量影響相對(duì)較小，保證率為20%時(shí)，徑流量增加17.7%;對(duì)枯水年徑流量影響很大，保證率為95%時(shí)，徑流量增加350%。隨著城市降水的離散性、不均勻性增多，對(duì)城市防洪產(chǎn)生很大影響，為雨洪資源利用提供了條件。

2.2 地下水補(bǔ)給影響

淺層地下水位的變化與降水量、開采量、不透水面積、越流補(bǔ)給量有關(guān)，根據(jù)已有數(shù)據(jù)利用Pearson計(jì)算其相關(guān)系數(shù)，得出兩個(gè)數(shù)據(jù)集合之間的線性相關(guān)程度，找出影響地下水位變化的主要因素。

Pearson乘積矩相關(guān)系數(shù)r的計(jì)算公式為

式中Y——因變量組，相當(dāng)于各年水位；

X——自變量組。

計(jì)算結(jié)果顯示∶淺層水位與淺層地下水開采量的相關(guān)系數(shù)為0.77（最大值），說(shuō)明淺層地下水位與開采量關(guān)系最為密切；與降水量的相關(guān)系數(shù)為0.13（最小值），說(shuō)明降水量對(duì)淺層地下水位的影響較小，原因是受不透水面積等降水入滲的影響（見表3）。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，利用FORECAST函數(shù)，建立淺層地下水位與淺層地下水開采量的線性回歸方程，對(duì)淺層地下水位進(jìn)行擬合計(jì)算，擬合方程為

預(yù)測(cè)結(jié)果見表3和下圖。

2003年后淺層地下水開采量基本穩(wěn)定在7400萬(wàn)m3/年左右，接近淺層地下水可采量7013萬(wàn)m3/年，淺層地下水位仍然呈下降趨勢(shì)，主要是不透水面積影響。

表2 計(jì)算成果對(duì)照情況

表3 唐山市區(qū)淺層地下水位相關(guān)系數(shù)計(jì)算結(jié)果

2.3 水環(huán)境影響

唐山市中心區(qū)龍王廟—帶淺層地下水位預(yù)測(cè)圖

受城市污染的脅迫，降水地表水質(zhì)動(dòng)態(tài)變化，主要污染為NH3—N、COD、PH值、水溫、油類、重金屬等。主要來(lái)源為化肥，農(nóng)藥，洗滌劑，化糞池及下水道溢流、滲漏，植物，工業(yè)、商業(yè)、生活垃圾，道路、停車場(chǎng)、修理站、加油站和食品加工廠的油類，不透水面積造成的水溫升高。

降水地表徑流水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示：由于區(qū)域降水的不均勻性，以及界面（路面、房屋、綠地等）污染物種類、濃度不同，徑流路徑不同，污染物指標(biāo)一般在降水10mm左右明顯降低，部分區(qū)域降水5mm左右明顯降低，降水強(qiáng)度越大，水質(zhì)改變?cè)矫黠@。南新道、缸窯路等污染物指標(biāo)在降水40mm左右明顯下降，水質(zhì)監(jiān)測(cè)成果詳見表4。

表4 降水地表水質(zhì)

根據(jù)市區(qū)降水特性和水質(zhì)特點(diǎn)，雨水利用應(yīng)以分散式利用為主。對(duì)于不同的下墊面條件，應(yīng)采取不同的雨水資源化模式。唐山市區(qū)降水30mm后，匯入陡河、青龍河水體的水質(zhì)（主要污染物NH3—N、COD等）優(yōu)于Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)可將雨洪資源利用。

不同界面時(shí)有機(jī)質(zhì)含量順序?yàn)椋郝访妫C(jī)動(dòng)車、人行）＞屋頂徑流＞綠地。NH3—N含量呈分散狀態(tài)，一般順序?yàn)椋郝访妫揪G地＞屋頂徑流。

2.4 入河水量影響

城區(qū)河道受水庫(kù)控制、引灤入唐工程、工礦企業(yè)排水等客觀影響，河流功能明顯改變。

陡河流域多年平均徑流量為8200萬(wàn)m3。工礦企業(yè)排水量為7241萬(wàn)m3/年，見表5。水庫(kù)向下游農(nóng)業(yè)輸水6000萬(wàn)m3/年左右，即不計(jì)算區(qū)域降水徑流條件下，陡河過(guò)水量為13000萬(wàn)m3/年，大于多年平均徑流量。陡河由季節(jié)性河流變?yōu)槌B(tài)河流。水文條件、河流生態(tài)環(huán)境等明顯改變。

青龍河工礦企業(yè)排水量為3106萬(wàn)m3/年，大于年降水徑流量，青龍河由季節(jié)性河流變?yōu)槌B(tài)河流。

城市排水等客水增加，對(duì)河道治理工程設(shè)計(jì)和管理生產(chǎn)較大影響。