棗莊市薛城區(qū)河湖庫水系連通工程生態(tài)補水方案及效益分析

武惠娟 孫 峰

（1.山東水之源水利規(guī)劃設(shè)計有限公司 濟南 250014 2.棗莊市薛城區(qū)城鄉(xiāng)水務(wù)局棗莊 277000）

1 河流概況

棗莊市薛城區(qū)河水系屬于淮河流域南四湖—運河水系，主要河道發(fā)源于東北部山區(qū)，雨季河水洶涌，陡漲陡落，旱季流水潺緩，甚至干涸。棗莊市薛城區(qū)河湖庫水系連通工程涉及周營大沙河、蔣官莊河、黎墟沙河、北張莊河、馬莊河、常埠沙河6 條河流及其支流，共計16 條。

2 生態(tài)補水必要性

薛城區(qū)境內(nèi)現(xiàn)狀多條河流連通性較差，水體流動性不足；由于年久失修、人為破壞，現(xiàn)狀河道淤積嚴(yán)重，有的河段河床淤積抬高幾乎與地面持平，汛期排澇能力不足，枯水季節(jié)取水困難，無法滿足河道兩岸的農(nóng)作物灌溉需求；全年降水主要集中在汛期，平水期和枯水期缺水，無法滿足河流生態(tài)用水需求，河道生態(tài)環(huán)境脆弱，河道缺水影響了河道水體水質(zhì)。

近年來，隨著人民生活水平的提高，人們對景觀功能和娛樂休閑的需求不斷上升。集美化環(huán)境、休閑娛樂等諸項功能于一體的農(nóng)村河湖，已融入到美麗鄉(xiāng)村建設(shè)體系中，成為農(nóng)村生態(tài)環(huán)境建設(shè)的一道亮麗風(fēng)景線，故保證農(nóng)村河湖用水量是維護水生態(tài)平衡工作的一項重要內(nèi)容。

3 補水水源

河道生態(tài)補水水源有水庫蓄水、雨水徑流、區(qū)域調(diào)水、再生水等。由于薛城區(qū)河流為季節(jié)性河道，上游缺少穩(wěn)定、足量的徑流，沒有大型水庫，因此無法依靠上游來水和水庫蓄水對河道進(jìn)行生態(tài)補水。雨水徑流補水僅在汛期有可行性，但需要解決雨水收集、調(diào)蓄、水質(zhì)凈化等一系列問題，工程難度大，成本高。目前薛城區(qū)再生水用于工業(yè)用水、城市雜用水，剩余再生水指標(biāo)較少。南四湖下級湖現(xiàn)狀庫容較大，多年平均情況水量較為豐富，且距薛城區(qū)較近，因此薛城區(qū)河流生態(tài)補水水源確定為南四湖下級湖。

4 補水規(guī)模

薛城區(qū)的河流均具有景觀娛樂和親水功能，應(yīng)滿足一定的水量，生態(tài)補水目標(biāo)為常年有水。薛城區(qū)水系連通工程涉及的河道均設(shè)置了多處攔河閘壩，人工干預(yù)明顯；為了給居民營造一個良好的生活環(huán)境，在河道兩側(cè)范圍內(nèi)種植了樹木、花草。針對有景觀環(huán)境功能的河道，采取槽蓄法計算其生態(tài)需水量，即蒸發(fā)滲漏損失、換水量及兩岸景觀生態(tài)需水量之和。

4.1 水面蒸發(fā)需水量

河流水量耗損的重要途徑之一是水面蒸發(fā)，且河道也需要一定的水量來維系其正常的環(huán)境功能。當(dāng)降水量低于水面蒸發(fā)量時，蒸發(fā)消耗的凈水量由水面蒸發(fā)量與降水量之差得到，稱為水面蒸發(fā)需水量。當(dāng)水面蒸發(fā)量低于降水量時，則指定水面蒸發(fā)需水量為0。其計算公式為：

式中：WE—水面蒸發(fā)需水量（m3）；

A—日平均水面面積（m2）；

E—日平均蒸發(fā)量（m）；

P—日平均降水量（m）。

經(jīng)計算，河流水面蒸發(fā)需水量為124 萬m3。

4.2 滲漏需水量

河道蓄水初期階段，河道滲漏以垂直滲漏為主，滲漏量為最大；隨蓄水時間的延長，由垂直滲漏逐漸轉(zhuǎn)為以兩岸側(cè)向滲漏為主，滲漏量也逐漸趨于穩(wěn)定。本次滲漏量估算主要考慮滲漏趨于穩(wěn)定時兩岸的側(cè)向滲漏量。

采用《地下水動力學(xué)原理》（薛禹群主編，地質(zhì)出版社出版）中河渠側(cè)滲補給量計算公式估算側(cè)向滲漏量：

式中：

Wl—在時間t 內(nèi)，河道側(cè)向滲漏量（m3）；

q—在時間t 內(nèi)，河道一側(cè)的單寬滲漏量（m3/m）；

k—透水層綜合滲透系數(shù)（m/d），取值0.1m/d；

hm—透水層厚度（m）；

Δh—上、下游水頭差（m），取值5.9m；

α—透水層壓力傳導(dǎo)系數(shù)（m2/d）；

t—蓄水時間（d），t 取365d；

μ—透水層給水度,μ 取值0.04；

L—滲漏段長度（m），L 包括河道兩側(cè)。

計算參數(shù)依據(jù)《棗莊市薛城區(qū)河湖庫水系連通工程可行性研究報告》中河道工程地質(zhì)情況。根據(jù)以上計算參數(shù)取值估算，河流年滲漏量約為420.6 萬m3。

4.3 換水量

年換水量=（河長×平均河寬×目標(biāo)水深）×換水次數(shù)

為了保持河道常年有水且維持魚類及水生植物生長，較大的河流目標(biāo)水深定為1.5m，較小的河流目標(biāo)水深定為1.3m。

考慮到周營大沙河現(xiàn)狀情況下河道兩岸建設(shè)了部分游樂設(shè)施，沿河公園游玩人數(shù)較多，為了維持河道水質(zhì)，且年換水次數(shù)取整數(shù)，因此周營大沙河換水次數(shù)定為1年4 次，其他河流換水次數(shù)均為3 次。河流換水量見表1。

表1 河流換水量計算參數(shù)表

4.4 景觀需水量

在河道兩側(cè)范圍內(nèi)，種植樹木、花草，改變區(qū)域內(nèi)的綠化環(huán)境，提升沿岸鄉(xiāng)村的水環(huán)境和生活品位，為居民營造一個良好的生活環(huán)境，薛城河湖庫水系連通工程規(guī)劃河道兩岸綠化面積為444000m2。

景觀需水量=A綠地q·T

式中：

A綠地—人工湖周邊需要澆灑的公共綠地的面積，為444000m2；

q—綠化用水定額，依據(jù)《山東省城市生活用水量標(biāo)準(zhǔn)》（DB37/T 5105-2017）綠化用水0.3～0.5L/m2/d（分冷季和暖季）。

T—天數(shù)，按冷季120d、暖季245d 計。

經(jīng)計算，河道兩岸景觀需水量為6.7 萬m3。

4.5 河道總需水量

經(jīng)計算，河道總生態(tài)需水量為1982.6 萬m3,見表2。

表2 河道總需水量計算表（單位：萬m3）

4.6 河道生態(tài)補水需外調(diào)水量

考慮河道自身徑流量可為河道提供部分生態(tài)用水，當(dāng)河流生態(tài)需水量小于河道當(dāng)月徑流量時，不需要補充外調(diào)水；當(dāng)河流生態(tài)需水量大于河道徑流量時，由外調(diào)水補充。經(jīng)計算，薛城區(qū)河湖庫水系連通工程河道需要補充外調(diào)水量926 萬m3。

5 補水綜合效益評價

5.1 水質(zhì)的改善

通過引南四湖下級湖水進(jìn)行生態(tài)補水可改善河道水質(zhì)，提升區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量，改善農(nóng)村人居環(huán)境。

5.2 對沿河旅游經(jīng)濟的影響

薛城區(qū)充分發(fā)揮生態(tài)水系治理成效，整合高效農(nóng)業(yè)、農(nóng)耕文化、紅色文化等，打造集紅色教育、休閑農(nóng)業(yè)于一體的沿河經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)帶，將水生態(tài)修復(fù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展融合，探索出一條保護河湖、生態(tài)建設(shè)、綠色發(fā)展的共贏之路。將河道治理成集防洪、生態(tài)、景觀、休閑娛樂為一體的濱水區(qū)，并發(fā)展成生態(tài)旅游區(qū)，成就了人水和諧的發(fā)展之路。

5.3 對薛城區(qū)地下水的影響

薛城區(qū)地下水由于集中超量開采和井群布局不合理等因素影響，部分水源地出現(xiàn)了地面沉陷、水質(zhì)污染等環(huán)境地質(zhì)問題。隨著時間推移，薛城區(qū)缺水量不斷增多，部分地區(qū)已超出地下水資源的承載能力。薛城區(qū)河湖庫生態(tài)補水可通過補源抬高地下水位，防止由于地下水水位大幅下降導(dǎo)致水質(zhì)惡化、地面沉降等不良后果，可涵養(yǎng)地下水源，對水資源可持續(xù)發(fā)展具有重要意義■