城市河湖

城市河湖（精选7篇）

城市河湖 篇1

摘要：生态工程技术防治河湖污染具有相对成本低, 无环境副作用且具有良好景观效果, 具有广泛的应用前景, 是国内外污染控制与生态修复技术研究的重点领域。本文在前人的研究基础上提出了河湖污染防治的生态工程技术改进设计方案, 主要包括城市污染源头处的雨污净滤储存、径流廊道及节点的污水净化工程设计以及汇水尽端即河湖的自净生态系统修复等三方面的改进设计。研究结果可应用于城市内河湖污染的生态治理。

关键词：河湖污染防治,生态工程技术,改进设计

城市河湖具有水源供给、防洪排涝、调节气候、休闲游娱乐、物质循环与生态保护等多项功能, 是维持城市生态平衡的关键要素。随着城市建设力度的逐渐加大, 城市对林地、草地及水域等生态用地的侵占不断增大, 水环境破坏也日益严重, 城市中更多的污水排入已远超其生态承载力, 水体自净能力减弱, 造成城市河流水质污染。在对河湖污染控制的技术中, 国内外较流行的应用技术有曝气增氧法、底泥疏浚法、综合调水法及生态型驳岸及河道构建等。近年来我国在工业废水及城市污水处理方面取得了较大进展, 如对河流进行了生态河床及生态护岸构建、生态清淤及恢复水生植被以及人工湿地建设等, 均取得了较满意的效果。

本文在总结国内外既有经验技术的基础上, 提出了“源-径-汇”系统化的河湖污染生态防治技术, 主要包括城市污染源头处的雨污净滤储存、径流廊道及节点的污水净化工程设计以及汇水尽端即河湖的自净生态系统修复三大方面的改进设计。

1 雨水及中水的生态化处理技术

城市建设促使城市的不透水面积在快速增加, 城市硬化铺装面上的附着污染物、居民生活污水排放以及第三产业排放已成为城市河湖污染物的最主要源头。治污首先应治其源, 对以上三类情况下形成的污水, 应对其进行截留净滤后储存, 此类水质污染程度相对于工业生产产生的污水较轻, 净滤后达到中水水平, 可直接用于城市的景观维护, 如绿地灌溉、水景用水等, 雨水及中水的收集还可减少城市降雨带来的区域性洪涝灾害和后续排水设施的负荷。雨水及中水的收集利用方式见图1、2。

2 生态型护岸构建技术

2.1 缓流水体的生态护岸

水流速度缓对岸坡的侵蚀就小, 岸坡的坚固度要求较低, 此类护岸宜采用“湿生植物+草皮+耐湿乔灌木”形式进行构建。湿生植物可选用芦苇、香蒲、灯芯草、蓑衣草等, 此类植物对岸际具有保护作用, 可消弱水流能量、促进泥沙沉淀, 对水体中的N、P等营养物质及有机物能够吸收利用从而净化水质。草皮可选用生命力强盛的狗牙根、结缕草、地毯草等, 草皮对径流冲刷造成的水土流失控制效果良好。耐湿乔灌木可选用水杉、池衫、枫杨、杨柳、垂柳等, 此类植物扎根较深, 可起到支承与稳定边坡的作用。

2.2 急流水体的生态护岸

急流水体对岸坡的侵蚀较大, 此类护岸应注重稳定性及抗侵蚀性。可选用混凝土砌槽的水生植物护坡、钢筋石笼固定的柳岸护坡。生态袋近年来亦得到较广泛应用, 它是将植物在装有土的袋中培养生长, 以此施工的护岸具有植被覆盖的表面, 能使坡面很快达到绿化效果, 形成自然生态边坡, 对土壤流失及边坡塌方等具有很强的防护和稳定作用。

2.3 水位变化较大的河湖生态护岸

阶梯式护岸适宜应用于水位变化较大的河湖。即逐级在岸坡上设置档土栅栏, 并在阶梯踏面上栽植耐湿植物的护岸形式。此类型护岸不受水位升降的影响, 能够始终保持其结构形式, 可实现稳定、生态、景观与亲水的和谐统一。

3 植物塘与人工湿地技术

3.1 稳定塘与人工湿地选址

稳定塘可以利用荒废的河道、水塘、沼泽地等地段建设;用于河湖污染控制的人工湿地, 应建造于排污口与河湖之间, 以及需进行污染治理的河流两侧。

3.2 植物塘建造

在塘内种植一些水生植物能够有效地去除水中的污染物, 尤其是对富营养化水体具有较好地恢复效果。水生植物一般包括浮水、沉水和挺水植物三种。浮水植物塘水面应分散地留出20%~30%的水面, 设计中应考虑水生植物的收集及其利用和处置。塘的有效水深度, 选用浮水植物时宜为0.4m~1.5m;挺水植物宜为0.4m~1.0m;沉水植物宜为0.4m~2.0m。寒冷地区不宜采用水生植物塘。在河湖中恢复水生植被, 有利于降低污染水体中营养物质的含量, 在降低水中营养盐的同时可提高水体中溶解氧的含量, 并吸附水中悬浮物, 提高水体透明度, 还能够形成完善的水底微生物群落, 改善水底环境、平衡营养盐, 抑制藻类过量增长, 从而改善河湖生态系统。

3.3 人工湿地建造

人工湿地是利用自然生态系统中基质、水生植物及微生物之间的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污染水体的自然净化的一种技术。湿地植物的选用和配置是人工湿地建造的重要考虑因素, 植物需处理效果好、成活率高, 有特殊净化需求的可通过实验筛选出特定植物进行栽植。配置时切忌品种单一, 防止其效果受季节影响过大或净化功能单一。大量研究表明, 人工湿地处理污染水体的运行成本不足0.1元人民币, 而一般的污水处理厂的成本则达1元左右, 且湿地具有良好的景观及生态价值。但人工湿地亦具有其缺陷, 如冬季运行效果不佳, 尤其是在除氮方面。温度过低会减慢反应, 且湿地植物会死亡或休眠, 微生物的活跃程度也降低, 整个系统虽继续发挥作用, 但效率低下。另外, 人工湿地在运行一定时间后其基质容易被堵塞, 主要表现为孔隙率降低、水传导受阻, 最终影响湿地的处理效果。

堵塞一般发生在人工湿地得出上层, 因此对上层基质进行定期更换可有效改善堵塞, 但此方法工程量太大。目前, 基质反冲洗被较广泛地应用于解决堵塞, 马飞等研究了基质反冲洗技术对人工湿地堵塞的改善, 结果表明反冲洗后水传导性能有效提高, 堵塞现象改善明显, 特别是气水联合反冲洗能使人工湿地运行效果恢复到其初期程度。另有研究表明, 在人工湿地系统中投加蚯蚓、泥鳅等亦能有效缓解堵塞现象。另外, 利用太阳光, 将光能转变为热能, 配合相上应控制器, 可对湿地进行加热, 这样可增加人工湿地中部分水生动物及微生物的活跃程度, 有利于促进污染物质的分解吸收;将太阳能转化为电能可对水体进行增氧及对人工湿地中的基质进行反冲。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源, 具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点, 目前此技术虽应用并不广泛, 但相信在在以后的水体污染控制中将具有重要地位。

4 生态悬床技术

生态悬床主要包括三个部分:悬床载体, 悬床固定装置和悬床植物。悬床设计包括悬床载体材料的选择、制作, 悬床植物的选择、移栽, 悬床在水中面的摆放方式及固定方式等。城市中的河流、湖泊由于受建设用地的侵占, 其形态及水位变化不太适用人工湿地技术, 而生物悬床技术缺不受此影响, 且维护管理方便, 它是绿化及悬浮技术的结合体。悬浮体一般采用较轻质的聚氨酯涂装的发泡聚苯乙烯制作, 经久耐用。悬床可分为浮床和沉床两种。较大浮床可为鸟类提供休息及筑巢之便, 其下部植物根系可形成共鱼类及水生昆虫等的生息环境, 同时能对氮磷等吸收利用, 最终能够形成稳定的植物—微生物—动物净化系统。沉床与浮床原理相同, 它是通过固定桩将其固定在水中, 栽植的是沉水植物, 如苦草、狐尾藻、黑藻等, 沉床解决了浮床只能对上层水体净化的缺陷。悬床和沉床也可合二为一进行设计, 如图。

5 其它生物调控技术

构建和修复河湖水系的生物网, 提高生物多样性指数, 是恢复水生态系统稳定性的一项有效措施, 可达到减轻河湖环境承载负荷, 改善水质的目的。多样性的水生动物相互依存, 且与水生植物相之间相互作用, 对河湖中的有机物不断地消耗和降解, 维持河湖生态系统的正常运转, 达到生态平衡。但现在由于城市河湖富营养化的加剧, 水生动物的生存环境遭到严重破坏, 导致其种类和数量大幅度减少, 使生态系统的调节能力逐渐退化, 因此, 需要采取可行的途径对城市河湖的水生动物群落进行修复。底栖动物是水生态系统的极为重要的组成部分, 是河湖野生动物以及水产生物的优质食源, 因此, 可以因地制宜地投放一些螺、蚌、蚬等底栖动物, 之后再放养各种鱼类, 鱼可活动到河湖各部, 调控河湖中的食物链关系, 降低抑制藻类过量生长, 在通过对成鱼捕捞, 取走水中的营养物质, 这样可逐步地建设和修补水中生物链并达到生态平衡。

6 结语

利用生态工程技术防治河湖污染具有相对成本低, 无环境副作用且具有良好景观效果等特点, 它强调和谐统一的自然观, 是国内外污染控制与生态修复技术研究的重点领域, 其发展和应用前景已深受瞩目。但是, 生态工程技术也存在其不足之处, 如建立稳定的生态净化系统需要较长周期、净化速度较缓慢等, 这都是以后需要深入研究并解决的问题。除生态工程技术外, 加强对国民的环境保护宣教、建立合理完善的生态补偿机制, 对河湖污染的防治同样重要。

参考文献

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[4]刘明辉, 左丽丽.生态工程在水污染控制中的应用[J].黑龙江环境通报, 2010, 03:16-18+38.

[5]孔繁翔, 胡维平, 范成新, 王苏民, 薛滨, 高峻峰, 谷孝鸿, 李恒鹏, 黄文钰, 陈开宁.太湖流域水污染控制与生态修复的研究与战略思考[J].湖泊科学, 2006, 03:193-198.

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[7]王国芳, 金秋.蚯蚓改善垂直流人工湿地处理农村污水效能的研究[J].中国给水排水, 2009, 25 (23) :10-14.

[8]杨喜生, 齐增湘, 王宽.洞庭湖水生态环境的演变与保护措施分析[J].资源节约与环保, 2016, 04:162-163.

城市河湖 篇2

2018-2019学上学期一年级2班河湖保护计划

任教老师 范惠敏

为进一步加强学生态文明教育，切实增强学生的河湖保护及涉水安全意识，维护良好水生态，保障我市河湖健康，根据区教育局决定在全市中小学校组织开展河湖保护管理教育活动，结合我校实际，特制定本实施方案。

一、指导思想

充分发挥学校在开展河湖保护管理教育活动中的率先垂范作用，引导小学生积极投身于保护河湖、珍惜生态的社会实践，从自身做起，从身边的小事做起，争做河湖的保护者、文明生态的宣传者、美好家园的建设者，着力培养小学生的河湖保护意识和涉水安全意识，为我市打造“水清岸绿，生态健康，自然优美，人水和谐”作出新贡献。

二、活动对象

全体在校师生。

三、目标任务

通过广泛开展学生河湖保护管理教育活动，进一步加强小学生生态文明教育，自觉树立保护美丽河湖、建设美好家园意识。主要开展“六个一”系列活动：

1.作一次国旗下的河湖保护管理教育宣传讲话。充分利用学校晨会契机，作一次国旗下的河湖保护管理教育宣传讲话。

2.显示或悬挂一条宣传标语。学校在校门口悬挂一条“保护美丽河湖，建设美好家园”的宣传标语。

3.出一期主题黑板报。组织各班开展以“保护美丽河湖，建设美好家园”为主题的班级黑板报评比活动。

4.开展一次“珍爱河湖，保护生态”主题班队会活动。通过开展主题班队会，积极引导广大学生树立正确的河湖保护意识和生态保护意识。

5.组织一次主题书信文化活动。坚持以“保护美丽河湖，建设美好家园”为主题，组织开展小学生主题书信文化活动。

6.组织一次“小手牵大手”活动。充分发挥学校在生态文明教育和河湖保护管理教育中的主阵地作用，通过发放《致家长的一封倡议书》等形式，倡议学生和家长自觉保护美丽河湖，维护良好生态，建设美好家园，发挥学生在河湖保护和生态文明教育中的宣传员、示范员和监督员的作用，以学生带动家庭，以学校带动社会，将全市河湖保护管理教育推向深入。

四、有关要求

1.加强领导，提高认识。成立领导小组和工作机构，确保河湖保护管理教育活动取得实效。

2.加大宣传，营造氛围。充分利用好学校宣传栏、黑板报、校报校刊、校园广播站等载体，加强对小学生开展河湖保护宣传教育，在校园营造一个浓厚的珍爱河湖、保护生态的良好氛围。

3.立足课堂，注重渗透。充分发挥学校课堂教学主渠道作用，在思想品德、语文、科学等学科教学中，积极将河湖保护管理教育主动纳入到相关学科知识的教学内容，渗透到地方课程和校本课程，让广大小学生真正理解河湖保护管理教育的重要意义，着力提高广大学生对河湖保护管理教育重要性的认识。白槎小学——活泼文明，勤奋创新

城市河湖 篇3

流域水循环“自然-人工”二元演变是导致近30年来各地水问题和水危机的本质原因,水资源科学调控的基础是对高强度人类活动干扰下流域水循环与水资源演变内在机理及其规律的认知[1]。进行水资源模拟时,由于水库群联合调度供水、分水规则的“二重性”,应将区域水资源时空配置与具体每个水库的调度统一起来[2,3,4]。如建立综合利用水库生态库容优化模型及水资源系统仿真模型,以各用户供水保证率最大且均衡为目标,采用自适应遗传算法、模拟调度等方法进行优化模拟[5,6]。在水资源紧缺地区,应积极发挥污水再利用及河湖水系连通工程对水资源系统的优化调整作用。将污水再利用纳入城市涉水单元体系,构建水量水质动态配置的水代谢系统,发挥水环境景观、再生水调节、水质稳定与改善作用[7]。当污水处理厂尾水补充城市湖泊时,要调整补水和用水途径、优化水体运行方案,既维持湖泊水量平衡,又大幅度削减主要污染物的积累[8]。河湖水系连通从最初被动的自然水系连通逐步发展到适应、局部开发的连通改造,到主动改造、区域开发的水系连通,直至影响加大、规模开发的复杂水系连通[9]。以自然河道、湖泊、水库和人工渠道等恢复水系的连通性,提高水资源统筹调配能力、改善水环境和维持水生态、增强水旱灾害抵御能力,促进人水和谐发展[10,11]。

滇池流域是云南省人口聚居区和经济核心区,也是水资源供需矛盾最为显著的区域,水环境污染严重,水生态脆弱。水少、水脏、水资源开发利用程度高已严重制约了区域经济和社会的发展。水资源条件差、水资源配置体系不适应社会经济的发展格局等已成为影响区域水资源可持续利用的主要因素。近50多年来,围湖造田、城市生活污水排放、农业面源流失等人类活动造成了滇池由贫营养向富营养的快速演替,生态系统由清水-草型向浊水-藻型的剧烈退化[12]。2003-2013年,滇池水污染问题逐渐被重视,阶段性水环境综合治理后水质恶化趋势基本被遏制,经济社会过度发展后应提高城市污水收集处理及回用率,实施人工引水入滇工程,通过水体交换减轻内源污染,恢复外海湿地生态系统,加强湖体的自净能力[13]。昆明市建设了一系列“引水济昆”工程,随着掌鸠河引水供水工程、清水海引水工程、牛栏江-滇池补水工程等外流域引调水工程相继投入运行,以滇池流域作为主要受水区的滇中引水工程也正在开展前期工作,滇池流域将逐步形成以滇池为核心,本区松华坝等大中型水库、地下水、滇池、城市再生水、外流域调水等多水源联合调度的河湖水系连通供水格局。基于以上供水格局,本文设置不同供水方案进行配置结果比较,探索水系连通工程对流域供水公平性及安全性提高的作用。

1 资料和方法

1.1 使用的数据

(1)松华坝等大型水库1953-2013年逐月入库径流、出库流量、水面蒸发等资料;(2)滇池流域、螳螂川区间及外调水源区的10多座中型水库,55座小型水库1956-2013年逐月入库径流、出库流量、水面蒸发等资料;(3)滇池1951~2013年逐月水面蒸发、出湖水量观测资料;(4)区域内18个水文站和雨量站1951-2013年的逐月径流、泥沙、降水量等观测资料;(5)1980、1993、2000、2004、2008、2012年等不同典型年各县(市、区)的城乡供水、工农业经济统计年报。(6)研究区内的城市、工业园区、农业、水利等发展规划。

研究范围涉及滇池流域、普渡河和牛栏江上等3个水资源四级区,其中滇池流域涉及计算单元有昆明主城、呈贡龙城、晋宁昆阳、盘龙松华、官渡小哨。普渡河流域涉及计算单元有西山海口、五华西翥、安宁连然和富民永定(仅为普渡河流域部分区域,下文无特别说明,专指安宁市、富民县和五华区部分);牛栏江上涉及的计算单元有官渡小哨,即官渡小哨分属滇池流域和牛栏江上2个水资源四级区。

1.2 边界条件

为了揭示不同引调水供水工程在各来水频率下水资源配置成果之间的差异,研究选用2012年、2020年和2030年作为3个水平年。

2012年,以现状用水水平为基础,供水侧采用现状各类水源供水方案,需求侧基于现状年水平下各用水户用水需求。揭示现状的供水水平和滇池普渡河流域行业用水水平下的流域水资源供需缺额。

2020年,水源增加牛栏江-滇池补水工程、大营水库、马料河水库、箐门口水库及新建小型水库等规划新建工程。基于“清水入湖、中水回用、清污分流、系统配置”的基本原则,通过水系连通工程将牛栏江-滇池补水工程生态补水量直接输水或置换供水(水库生态调度),分配到滇池主要入湖河流,实现“多口补滇”。在不影响滇池生态补水水量和水质的前提下,兼顾这些河流生态环境的改善,实现“河清湖美,水绕城转”。选取盘龙江、宝象河、洛龙河、马料河、捞鱼河、梁王河、东大河作为清水补水通道,将牛栏江补水滇池的生态用水通过水系连通工程提水输送,沿原松华坝水库东干渠自流进入东大沟,沿程兴建支渠经过宝象河、果林水库、洛龙河、捞鱼河、梁王河,达到改善各河流及滇池生态的目的。金汁河、大观河、船房河、运粮河等河流则利用污水处理厂尾水满足河流生态用水,同时兼作城市尾水的外排通道,通过环湖截污干管直接外排至滇池下游。

2030年滇中引水工程建成后,牛栏江-滇池补水工程调整为向曲靖城市年供水3.1亿m3,向滇池年补水量降至1.38亿m3,不足部分由滇中引水工程解决。滇中引水工程从盘龙江分水口将滇池所需生态用水输送至滇池流域水系连通工程,依次进入各清水通道,为各河流及滇池进行生态补水。为维护和修复滇池水生态环境,流域内的工矿企业已经向下游安宁富民工业走廊转移,布局发生根本性转变。滇池从保障昆明生产生活供水的水源地,向需要进行生态修复、改善水质的用水户转变。

1.3 水资源系统优化模拟方法

采用国际主流、国内引进和成熟应用的水资源配置管理工具MIKE BASIN建立滇池流域的水资源配置模型,MIKE BASIN在重大工程的水资源配置规划、规模论证及方案比较中得到广泛应用[14,15],模型构建步骤如下:

(1)对流域内的河流水系、供用水户进行概化并绘制网络图,滇池流域2030年水资源系统概化网络图如图1所示。根据水力联系建立区域水资源系统网络模拟模型。模型中的河流节点分为汇流节点、分流节点等,供水户结点包括水库节点、引水节点、提水节点等,用水户节点可分为城镇生活、工业、农村生活、湿地生态、农业灌溉等。

(2)数据处理。对模型计算需要的径流过程、水库特征参数、水库调度规则、需水过程、供用水优先顺序等数据和参数进行处理,将数据转换成满足模型计算要求的格式。

(3)对相关参数进行率定,检验节点水量平衡,基于行业间用水公平性规则进行水资源系统模拟,各类用水户严格按供水水质要求进行配置,遵循“优水优用、高水高用”的基本原则。采用“三次供需平衡”方法得出滇池流域现状、2020水平年、2030水平年的水资源统一配置成果。

1.3.1 目标函数

目前国内进行多目标水资源优化配置时,通常选取生活用水效益、农业用水效益、工业用水效益、第三产业用水效益和生态环境用水效益等目标进行多目标决策,以达到经济、社会、环境等各部门综合效益最大的目标[16,17],较少从供水安全和区域间供水公平来考虑,而供水安全和公平性也应是水资源配置所关心的核心目标,因此,本次研究采用公平性最优和供水缺水率最小作为水资源优化配置的目标函数,综合考虑区域间及各用水部门的供水安全性和公平性。

(1)公平性最优目标。

其中:

式中:F(x)为公平目标;GP(Xh)为公平性函数;qh为行业用户惩罚函数;xhu为区域单元u中行业用户h的缺水率;h为区域单元u中行业用户h的缺水率均值;myr为计算时段的年数;n为年内月值;mh为区域行业用水类型的数目;mu为区域单元数目。

各行业城市生活、农村生活、工业、农业、湿地生态的用户惩罚系数分别为:10、10、10、0.1、0.1。

根据区域公平性目标的定义,差异越小说明各个单元之间公平程度越趋于一致。

(2)缺水率最小目标。

其中:

式中:Y(x)为供水胁迫目标;SW(Xh)为供水胁迫函数;qh为行业用户惩罚函数;xhu为区域单元u中行业用户h的缺水率;Sobhn为区域行业用户h的各月供水胁迫目标理想值;myr为计算时段的年数;n为年内月值;mh为区域行业用水类型的数目;mu为区域单元数目。

根据缺水率目标的定义,缺水率越大说明供水保障率越小。

(3)总目标。为了将多目标问题转化为单目标求解,对配置模型中的公平性和缺水率两个目标函数进行加权求和,得到最终的总目标函数。总目标函数公式为:

式中:Z(x)为总目标;f为公平指标系数;F(x)为公平指标;y为供水风险指标系数;Y(x)为供水胁迫目标,根据流域实际情况,选取公平性指标系数为0.50,供水风险指标系数为1.00。

根据总目标函数的定义,总目标函数越小说明配置结果越能满足全局优化。

1.3.2 约束条件

约束条件涉及各级供水节点、各级用水单元的水量平衡及约束条件。

(1)水质约束条件。配置时应贯彻分质供水。在水资源供需平衡中,严格按照各部门的用水水质标准执行:城乡生活供水水质为地表水Ⅲ类及其以上,工业供水水质为Ⅳ类以上,农田灌溉和生态环境用水的水质标准为Ⅴ类以上。对于水质不达标的水量,将作为不合格供水,从原来的总供水量中予以扣除,不再参与供需平衡。规划水平年实施水资源保护治理措施后,达到水功能区划确定目标的水质,可纳入水资源配置。处理达标的再生水可用于供给农业灌溉、工业冷却用水等及河道外生态环境用水。

(2)湖泊、湿地、河道用水量约束条件。在长系列的配置模拟中,湖泊(或湿地)、河道水量下限采用以下几种约束:(1)多年平均入湖泊(或湿地)水量下限满足湖泊(湿地)最小生态需水量;(2)以湖泊(湿地)最小生态需水量的50%~80%作为年约束;(3)河道最小生态需水约束:未来水平年河道最小生态需水在汛期定为天然来流系列的30%,非汛期为天然来流系列的10%。研究区域缺水形势严峻,近期2020年暂不下泄生态流量,2030年则根据河道情况选择以上几种生态配水量约束方式。

(3)滇池水位约束条件。滇池运行调度及运行水位参照《云南省滇池保护条例》(2013年1月颁布),汛期限制水位由1 887.0m提高到1 887.2m,正常高水位抬至1 887.5m,最低工作水位为1 885.5m,特枯水期对策水位1 885.2m。

(4)其他约束条件。主要包括流域各单元供用耗排水量平衡方程,当地水节点水量平衡方程,计算单元用水量计算方程,当地可利用水量平衡方程及决策变量非负约束条件等。

1.4 配置方案组合

为研究河湖水系连通工程对区域水资源供水公平性、供水保障程度的影响,对规划水平年的供水情景设置多方案组合进行水资源系统模拟,如下表1。流域外水系连通工程主要包括牛栏江-滇池补水工程及滇中引水工程;流域内水系连通工程主要包括清水连通工程及中水连通工程,清水连通工程即盘龙江-宝象河-果林水库-洛龙河-捞鱼河-梁王河等清水通道连通工程,再生水连通工程即滇池南、北岸环湖截污干管,将滇池流域污水集中收集处理后排放至下游安宁,并沿途向部分工业、城市生态供水。

2 结果分析

2.1 现状年水资源系统模拟

采用MIKE BASIN配置模型,通过对现状年进行长系列仿真模拟,模拟结果与实际工程供水情况进行对比,针对结果差异进行模型参数调参,验证MIKE BASIN模型的合理性。由图2知,MIKE BASIN配置结果与实际供水情况拟合度高,从区域各单元供水总量来看,二者相关系数达到0.999,从行业供水来看,配置结果与现状各行业供水基本一致,从区域各行业供水总量来看,二者相关系数也达到了0.999。

2.2 规划水平年水资源系统优化模拟

2020水平年需水量15.2亿m3,方案一为基本方案,供水方案为本地基本供水工程,各类水利供水量13.3亿m3,缺水19 100万m3,缺水率12.54%。方案二在基本方案的基础上增加流域内水系连通工程,大量增加再生水的利用量,供水量增加至15.0亿m3,缺水1 868万m3,缺水率1.23%。方案三在方案二的基础上增加流域外水系连通工程牛栏江-滇池引水工程,该工程不供生产生活用水,因此只对湿地生态用水产生影响,因此方案三较方案二大大提高了湿地生态用水保证率,方案三各类水利工程供水量15.1亿m3,缺水1325万m3,缺水率0.87%,各计算单元城镇生活、工业和农村生活供需基本平衡,农业灌溉保证率达到75%以上。

2030水平年需水量17.7亿m3,方案一为基本方案,由于下泄生态水量,各类水利供水量减少至8.54亿m3,缺水9.12亿m3,缺水率高达51.63%。方案二在基本方案的基础上增加流域内水系连通工程,大量增加再生水的利用量,供水量增加至9.08亿m3,缺水8.58亿m3,缺水率48.6%。方案二在方案三的基础上增加流域外水系连通工程牛栏江-滇池引水工程及滇中引水工程,流域外水系连通工程的加入大大地增加了供水量,湿地生态用水的保证率也大大提高,方案三各类水利工程供水量17.5亿m3,缺水1 352万m3,缺水率0.8%。各计算单元城镇生活、工业和农村生活供需基本平衡,农业灌溉保证率达到75%以上。

2.3 方案评价

根据各水平年各方案水资源配置成果计算区域各个行业的供水公平性和供水缺水率目标值(无量纲),结果见表3,对比分析规划水平年各方案水系连通工程对水资源系统的供水公平性及供水风险的影响。

万m3

无量纲

由表3知,方案一各行业的缺水率指标及公平性指标较方案二基本均有增大,尤其是公平性指标显著增大,主要是流域内水系连通工程加入配置后,再生水利用量大幅增加,各小区的缺水率均大幅减小,说明2020年流域内水系连通工程对解流域缺水、实现区域供水公平具有重要意义。2020年方案二与方案三只在湿地生态行业的目标值有差异,是由于牛栏江-滇池补水工程只对滇池流域进行生态补水,补水后湿地生态的缺水率指标及公平性指标显著降低,因此方案三的总目标低于方案二,说明牛栏江-滇池补水工程对保障滇池流域湿地生态用水起到重要作用。

2030年方案三各行业的各项指标都明显小于方案一及方案二,这是因为滇中引水工程向除盘龙松华以外的所有小区供给生产生活用水共8.76亿m3,若滇中引水工程不供水,则各小区基本都会出现较大程度的缺水,导致公平性及缺水率指标均显著增大,说明滇中引水工程是解决整个滇池流域未来水平年的缺水形势、提高流域供水公平性的重要工程措施。对比方案一及方案二,方案二流域内水系连通工程,则各指标均有减小,说明2030年流域内水系连通工程对解决流域缺水、实现区域供水公平具有一定作用。

对比2020年及2030年的方案三,即各水平年的规划水系连通工程全部发挥功能的情形,各行业的缺水率指标及公平性指标均减小,说明供水保障程度越来越高,区域间的供水公平性越来越好。2030年的总目标值较2020年减小,可以看出,在多目标、多水源、多用户水资源分配,从缺水率最小和区域公平性最高两个方面,水系连通工程对于空间的水资源均衡调控和时间的水资源均衡调控都具有独特的优势。

图3、4、5为各规划水平年总指标、缺水率指标及公平性指标的系列年趋势。显然,2020年在滇中引水工程未发挥作用之前,遭遇1962年、1990年、1992年、2010年等类似特枯水年时,缺水率指标就明显增大,而公平性指标逐年数值也并不稳定,浮动较大。2030年滇中引水工程向流域供水后,各方案的缺水率指标及公平性指标的稳定性较2020年显著提高,在特枯水年基本不会出现大幅波动,同时有滇中引水工程供水的方案三数据较2020年的数值显著减小。因此,由图对比进一步说明滇中引水工程对未来水平年滇池流域的供水保障性、区域供水公平性具有重要意义。

3 结语

河湖水系连通工程是改善滇池水质的工程控制之关键,掌鸠河云龙水库引水、清水海引水、牛栏江-滇池补水等一批邻近流域调水工程的建成,为滇池流域城市生活、工农业生产和湖泊生态修复补水提供了水源保障。城市自来水、再生水收集处理、环湖截污干管及外排资源化利用工程等系统的逐步实施,构成了滇池流域复杂的水资源系统。为避免城市和工农业生产发展挤占河湖生态用水的问题再现,应将整个区域内的城乡生活、工业、农业灌溉与河湖生态、湿地生态、湖泊生态修复等的“三生”用水统一优化配置,将牛栏江-滇池补水与宝象河、双龙、柴河、大河等水库进行生态用水替代调度,以及当地蓄引提、邻近流域调水、城市再生水等多种水资源实行统一、跨区域调控,建立MIKE BASIN水资源优化配置模拟模型进行水资源统一优化配置,设置不同的水系连通工程供水方案组合,采用公平性最优和供水缺水率最小作为水资源优化配置的目标函数,对各水平年各方案配置结果进行评价。结果表明,2030年本区河湖水系连通工程加入后缺水率由51.63%降到48.6%,滇中引水工程加入后,缺水率进一步减小至0.8%,随着流域内河湖水系连通工程的逐步完善,区域供水保障程度越来越高,区域间的供水公平性越来越好,河湖水系连通工程对减小区域缺水率、实现区域间、行业间的供水公平起到了重要作用。2030年滇中引水工程建成后,滇池流域形成较完善的河湖水系连通体系,在保障流域河湖生态用水的前提下,对流域水资源进行系统优化配置,城乡生活、工业和农业灌溉供需基本平衡,各行业用水均能得到保障。

摘要：基于对滇池流域及下游螳螂川区间的现状水资源开发利用、生态用水调查,结合区域社会经济发展、生态景观等的水资源需求,考虑牛栏江-滇池补水工程、滇中引水工程等不同层次的河湖水系连通工程,优化配置宝象河、柴河等当地水库、当地引提水工程及城市再生水跨区域利用工程,建立MIKE BASIN水资源优化模拟模型,设置不同的水系连通工程供水方案组合,采用公平性最优和供水缺水率最小作为水资源优化配置的目标函数,对模拟结果进行评价。结果表明,2030年本区河湖水系连通工程加入后缺水率由51.63%降到48.6%,滇中引水工程加入后,缺水率进一步减小至0.8%,随着河湖水系连通工程的逐步完善,区域供水保障程度越来越高,区域间的供水公平性越来越好,河湖水系连通工程对减小区域缺水率、实现区域间及行业间的供水公平、保障河湖生态起到了重要作用。

保护河湖的作文 篇4

可是现在，我们的母亲河受到了严重的污染。那原本清澈见底的湘江，蒙上了面纱。污浊的工厂废水流入了湘江中，游人的食品包装纸流入了湘江中，人们的生活垃圾也流入了湘江中。而现在，更可怕的是湘江中能提供我们的生活用水正在急剧减少，我们也即将面临缺水这个大问题。

如果我们现在还不觉悟，等到以后就晚了!那时，我们的眼泪将会成为地球上的最后一滴水!所以，让我们马上行动起来，保护我们的母亲河，节约水资源!

我们以后要节约用水，不能随意地浪费。水龙头的水不能开得太大，用完以后要记得关上。

你若是在湘江边吃零食，塑料包装袋可千万不要扔进湘江内，那样会污染到我们母亲河的水资源。你总不会想让自己每天喝着尽是包含着塑料袋和包装纸的水吧?

现在，保护水资源迫在眉睫!让我们大家一起行动起来吧!

城市河湖 篇5

1 河湖生态疏浚工程技术应用原则

以国家和水利部现行的法律、法规、规程、规范和标准为依据, 以标准化工作要求为准绳, 根据江苏省河湖生态疏浚工程施工建设实际和特点, 秉持体现江苏河湖生态疏浚工程施工特色、体现江苏河湖生态疏浚工程施工管理水平、体现江苏水利现代化建设要求三大准则, 对河湖生态疏浚工程的施工环节及对应技术的应用要求予以明确。同时, 《规程》中对施工技术操作的要求设计以《疏浚工程施工技术规范》 (SL17-90) 、《疏浚工程技术规范》 (JTJ319-99) 、《疏浚与吹填工程技术规范》 (SL17-2014) 、《水利工程施工质量检验评定规范》 (DB32/T2334) 等为依据, 充分考虑江苏工程的特点及已有项目, 反映河湖生态疏浚工程每道工序的质量控制要求。换言之, 对江苏省河湖生态疏浚工程技术的研究目的在于指导、提升相关施工单位的项目工程质量管理水平。

需要注意的是, 《规程》主要依据《疏浚工程施工技术规范》 (SL17-90) 和《疏浚与吹填工程技术规范》 (SL17-2014) 等规程、规范, 根据目前江苏省生态环保河湖生态疏浚新技术、新工艺、新机具的应用及江苏省疏浚施工特点进行细化和提高, 并参照其他行业规范进行适当补充。由此不难看出, 江苏省河湖生态疏浚工程施工的技术需要秉持地区性与国家性的必要规范、要求, 配套的相关约束制度以及作业要求需要结合不同工程特点及作业环境等因素因地制宜地及时制定。

2《规程》与河湖生态疏浚工程技术研究的关联分析

《规程》内容包括适用范围、指导文件、相关定义、基本资料收集、工程施工设备调遣、环保挖泥船制造、淤泥处置区及其辅助工程、质量控制与竣工验收等。其中, 基本资料收集包含一般规定、开挖区域的水深和地形测量、水文气象、淤泥质层的取样分析、环境因素的调查、淤泥处置区的资料、施工条件的调查等;施工设备的调遣包含水上调遣、陆上调遣等;环保挖泥船的施工包含施工测量与标志设立、排泥管线架设、潜管的敷设、环保挖泥船及辅助船舶的选择、环保挖泥船的定位、环保挖泥船的施工方法等;淤泥处置区及其它辅助工程包含围堰、淤泥堆场、格梗、余水沉淀池、泄水口与余水排放口、余水处理等;质量控制与竣工验收包含环保挖泥船宽度控制、清淤区开挖深度控制、清淤工程量计算、检验合格标准、施工记录和报表、竣工验收等。

根据《规程》要求, 在河湖生态疏浚工程施工中, 对吹填区围堰平面的布置需要保持地形具有一定平整度, 同时土质水平较好, 地段稳定。在作业期间, 从技术角度充分利用不同地貌的地形优势, 注意避开深水地带或强透水地基等区域。对于处理措施而言, 从《规程》内容角度看, 河湖生态疏浚工程中应以技术处理措施为重点, 根据原始地形的勘测资料, 提出明确的工艺措施, 以便于施工企业进行造价成本分析所用。而基于工程项目质量控制角度, 《规程》中规定了河湖生态疏浚工程中吹填工程的检测项目及相关质量评定标准, 同时详细设计了各类型挖泥船型的开挖断面控制参数, 同时也包含了水力冲挖机组相关参数的设计与制定。

与此同时, 《规程》从河湖生态疏浚工程验收程序角度对各阶段验收的技术操作进行了制度化、量化的规范设计, 作为江苏省当地河湖生态疏浚工程的行业标准, 对各类型水利工程的验收技术提出了明确要求。可以说, 适用于江苏当地河湖生态疏浚工程的《规程》具有一定可操作性和实效性。以其中对疏浚工程单元划分与质量评定要求的设计为例, 其及时吸纳了水利部发布的《疏浚与吹填工程技术》规范精髓规定内容, 从实际角度出发, 满足了河湖生态疏浚工程各阶段的验收需要。

3 河湖生态疏浚工程技术应用需要注意的要点

近年来, 江苏省河湖生态疏浚工程的施工项目备受关注, 工程相关各方及政府职能部门需要对工程抱有高度负责态度, 在不断总结经验的基础上, 对工作方法的运用、政策规范的制定等方面予以调整、优化, 从而保障江苏省河湖生态疏浚工程在疏浚河道、加固提防等方面的效果与作用。在具体的作业过程中, 依据《规程》内容可以明确如下几处要点环节:

首先, 在河湖生态疏浚工程单元工程划分步骤进行时, 需要注意避免出现单纯从数量角度进行划分的操作误区, 这一现象由于忽略了工程施工方法与作业技术等基本操作原则, 对工程整体的安全性可能造成威胁、形成隐患。特别是对于工程量相对较小的河湖生态疏浚项目而言, 标段划分难度较高。也就是说, 疏浚工程单元划分需要以有利于工程项目质量检测、评定为参考标准, 结合河湖工程施工的实际条件与情况, 无论采用何种质量检测方法都需要满足检测数要求。

其次, 生态环境与社会经济环境协调发展已经逐渐成为目前国内工程建设行业的从业准则之一。对于江苏地区的河湖生态疏浚工程建设而言, 环保理念的恰当、合理导入十分必要, 围绕施工技术及管理规范等重点环节的环保建设措施同样需要引起施工企业及工程相关方的高度重视。对于河湖生态疏浚工程施工而言, 环保施工技术的着眼点主要为数据、泥沙扰动与污染物扩散、二次污染、疏浚土处置等方面。当前国内普遍运用于河湖生态疏浚工程的环保疏浚技术的相关理论与实践成果较为匮乏, 原因在于缺乏对河湖疏浚工程水质状况的有效定性分析体系。以环保疏浚公技术中的水环境质量评价环节为例, 目前普遍运用的技术包含水体质量评价、富营养化状态评价、水生态质量评价以及底泥质量评价等。从技术角度看, 可使用的方法包括单因子评价与综合评价两类。上述维度与技术在实践成果方面缺乏明显的工程、地区针对性, 常常会出现地区差异引发的环保疏浚技术失灵现象。因此, 江苏地区未来在河湖生态疏浚工程施工技术研究工作需要加大对环保疏浚技术的研究力度。

此外, 在河湖生态疏浚工程中, 对于底泥处置的技术探究仍需进一步加强。参考相关文献资料结论不难发现, 目前常用的且有效的资源化利用途径为底泥固化处理, 这一处理技术遵循物化反应、水分转化与骨架构建三项过程机理, 主要包括有机质含量、含水量、养护龄期与固化材料掺加梁等元素。但就时效性而言, 此种处理方法较为单一。

4 结语

河湖生态区域在我国城市经济发展建设中占据重要位置, 作为城市水体的重要载体, 河湖生态疏浚工程施工技术的稳定性及可持续性一直是各方关注的重点研究课题。基于本文内容不难看出, 江苏地区的河湖生态疏浚工程技术的应用及其管理规范, 需要遵循《规程》对此类项目的施工与管理的具体要求, 合理采用可用技术, 在保证安全性、实效性、科学性、合理性的基础上, 不断积累实践经验, 形成当地河湖生态疏浚工程作业的系统化操作规范与约束制度。

参考文献

[1]丁强, 王美玲.水资源监测数据传输规约的研究和应用[J].水利信息化, 2012, (06) :60-62, 72.

[2]丁亚.江苏省水文水质监测成果质量考核《规约》浅析[J].江苏水利, 2014, (03) :43.

[3]张晴波.环保疏浚及其控制研究[D].河海大学, 2007.

城市河湖 篇6

1 普查中取水口定义及范围界定

根据《第一次全国水利普查实施方案》的规定, 取水口是指利用取水工程从河流 (含河流上的水库) 、湖泊上取水, 向河道外供水 (包括工农业生产、居民生活、生态环境等用水) 的取水口门[1]。取水工程包括引水闸 (涵) 、引水渠道、管道、泵站等。

根据《浙江省第一次水利普查工作方案》中对取水口的分类:农业取水流量不小于0.2 m3/s、非农业用途的年取水量不小于15万m3的取水口, 均为规模以上取水口;其他为规模以下取水口[1]。此次普查范围为河湖库上的所有取水口, 重点普查规模以上取水口, 主要包括取水口基本情况、取水用途及取水量、取水许可及管理情况;规模以下取水口只进行简单普查。

为了遵循水利普查“不重不漏”的原则, 对特殊取水口做了补充规定。对于从山泉、塘坝 (不在河流上的塘坝) 取水, 利用泵船等设备临时取水, 水力发电站的尾水 (发电后又流回河道) , 取用海水等都不属于此次取水口的普查对象;对于河道上的地下截潜工程 (如截流坝) 取水、河流上的塘坝取水、发电尾水用于河道外的灌溉或供水等的取水口必须普查;对于一些关系复杂的引调水、平原河网等区域的河流、湖泊以及水库中水量, 既有自己产流、汇流水, 又有区域外通过引调的客水, 造成取水量的重复或部分重复计量情况, 采用重复系数 (在0~1取值) 确定取水口的取水量[2]。

2 普查过程控制

第一次水利普查面广、量大、时间紧。浙江省位于我国东南沿海, 河流、湖泊众多, 对比其他兄弟省份, 取水口数量也较多、普查难度较大。在开展普查前, 浙江省第一次水利普查领导小组办公室制定了比较详细的普查成果质量控制方案[3,4]。

2.1 选聘普查指导员和普查员

每个乡镇至少选聘1名熟悉水利知识的专职普查指导员, 每个行政村选聘1名普查员, 由普查员负责填表, 普查指导员负责审核。

2.2 开展清查、普查2次大规模的集中培训

聘请国家培训老师或参加过国家培训的学员给市、县水利普查骨干授课, 在省级培训的基础上, 各县组织县级水利普查培训, 对象为普查指导员和普查员。

2.3 清查摸底

普查员走访实地、深入源头, 摸清实际存在的取水口, 通过清查登记工作, 摸清取水口基本信息, 形成基本名录底册, 明确取水口规模, 确定取水口普查对象和普查表填报单位、填报方式, 确保普查对象不重、不漏, 保证普查工作顺利实施。

2.4 建立动态指标台账

为准确查清河湖取水口的取水量, 确保普查数据真实可靠, 要求对666.67 hm2以上灌区的河湖取水口和年取水量在15万m3及以上其他用途的河湖取水口建立取水量动态台账, 逐月记录并汇总。

2.5 填表上报

普查员以清查名录、台账数据为基础, 填写普查表, 对规模以上取水口重点普查, 每个对象对应1张普查表, 规模以下取水口简单调查汇总, 普查表填报、复核、审核的每一步, 相应责任人都必须签字并附上电话号码, 以便在后期发现问题能及时落实。

2.6 注重成果评估

在整个普查过程中总共进行了4次成果评估, 清查、普查阶段各2次, 评估分国家、流域机构、省级、市级和县级5个层面, 通过评估、查漏补缺、剔除重复, 确保取水口成果真实可靠。

3 浙江省取水口普查成果

经过水利普查, 浙江省河湖取水口总共58 841个。其中规模以上占取水口总数量的17%, 为10 000个;规模以下占取水口总数量的83%, 为48 841个。

从取水水源方面统计, 浙江省河流型取水口最多, 水库次之, 湖泊最少。河流型、水库型、湖泊型取水口占浙江省总河湖库取水口比例分别为93.0%、6.2%、0.8%, 与浙江省河流、湖泊、水库的总数及分布状况基本一致。

从取水用途方面统计, 取水量大小依次为:农业取水口取水量、城乡供水取水口取水量、一般工业取水口取水量、生态环境取水口取水量、火 (核) 电取水口取水量等。农业取水量占全省总取水量的53.8%、城乡供水取水量占31.9%、一般工业取水量占10.8%、生态环境取水量占1.8%、火 (核) 电取水量占1.6%, 与浙江省前几年水资源公报中取用水量趋势大体相同。

从取水口分布情况统计, 山区较少, 平原河网及沿海较多。山区 (富春江水库以上、瓯江温溪以上、湖西及湖区等) 取水口数量占全省取水口总数量的26.1%, 平原河网及沿海 (杭嘉湖区、富春江水库以下、瓯江温溪以下、浙东沿海诸河等) 取水口数量占全省取水口总数量的73.9%, 与浙江省各地人口数量、产业结构、经济发展情况相吻合。

经过浙江省第一次水利普查, 查清了河流、湖泊、水库取水口的数量、用途、规模以及管理等情况, 对今后合理利用水资源、取水口的科学设置及管理、水资源的优化配置提供依据, 为行政部门监督、管理取水情况、贯彻最严格的水资源管理制度奠定了坚实的基础。

摘要：介绍了浙江省第一次水利普查中河流、湖泊以及水库取水口普查情况, 并阐述了取水口的定义与范围界定、普查的主要指标、普查过程中质量控制措施, 以及最终的取水口普查成果, 最后阐述了取水口普查成果对今后行政部门监督、管理取水情况的重要性。

关键词：水利普查,河湖库取水口,过程控制,普查成果,浙江省

参考文献

[1]李原园.第一次全国水利普查实施方案与试点方案[J].中国水利, 2010 (9) :7-12.

[2]吕红波, 陈宝中.查清河湖取水口数量及规模分布[J].中国水利, 2013 (7) :9, 31.

[3]黄火键.第一次全国水利普查对象清查内容和步骤[J].中国水利, 2010 (9) :56-58.

城市河湖 篇7

吉林西部水资源短缺且分布不均, 水资源问题一直备受人们关注, 亟需寻求办法解决水资源矛盾。本文基于对吉林西部背景情况及水资源状况的分析, 探究了河湖连通对吉林西部地区的必要性, 同时分析了河湖连通的实施对吉林西部水资源供需情况的影响, 从而确认河湖连通计划的可行性, 能够较好地解决吉林西部水资源短缺问题。

1 吉林西部概况

1.1 社会经济状况

按联合国提出的人口密度标准, 在半干旱的农牧区人口密度不应大于20人/km2[1]。2014年, 吉林西部人口238万, 平均人口密度40人/km2, 大大超出了联合国标准, 给资源及环境带来了很大负担, 对社会稳定和经济繁荣造成了负面影响。

1.2 地形地貌状况

基于1990年的1∶100 000地形图, 获得分辨率为30 m×30 m的DEM (数字高程模型) 栅格数据, 绘制出DEM栅格图, 如图1所示。吉林西部地区处于松辽平原西北部, 地势较为平坦, 西北部分略高于东南部分, 平均海拔110~180 m。该区风蚀地貌较明显, 沙丘、沙垄为风力所至, 主要形成于全新世和晚新世晚期[2]。

1.3 水文条件

吉林西部水域面积仅为270 km2, 地表水分布不均, 闭流区域面积很大, 地表径流量少。本区主要大的河流有松花江和嫩江, 虽然河流的年径流量很大, 但都属于难以利用的地表客水。然而地区水资源开发不均衡, 一方面大量开采地下水 (现状开发率已超过80%) ;另一方面由于缺少引水工程, 致使过境的洪水资源白白流失[3]。

2 河湖连通计划必要性论证

2.1 水资源供需情况预测与分析

根据如图2所示的吉林西部水资源系统动力学模型, 借助Vensim PLE对2015~2030年共16年间的水资源供需情况等指标及发展趋势进行仿真模拟, 得到如表1所示的结果。吉林西部主要行业需水量预测情况、水资源供需情况预测分别如图3和图4所示。

系统动力学是对信息反馈系统研究的一种分析, 它强调了系统、联系、运动和发展的观点, 从系统的内部结构及要素间的相互联系和反馈进行分析, 易于解决社会系统中存在的反馈、时滞与非线性问题, 是研究半定量、趋势性问题的有效工具[4]。通过系统动力学, 可以动态地预测出吉林西部水资源的供需状况。

根据表1及图3、图4, 每十年作为一大分析阶段可知:到2020年, 吉林西部人口增长较快, 三个产业需水量均增大, 其中工业发展较为迅速, 涨幅最大, 但是供水量小于需求量, 水资源供需比仅为0.72;到2030年, 农业需水量增长最快, 工业和服务业需水量也呈逐渐上涨趋势, 但是可供水量却变化不大, 因此水资源供需比迅速下降至0.58。

对上述模拟结果进行分析, 可以得到以下结论:

(1) 从用水状况来看, 农业用水占总量的一半, 起主导作用。然而其投入产出比要远低于第二、第三产业, 因此需要采取措施保证耕地充足的水资源供应。

(2) 水资源的供需比对城市的发展影响较大。一般情况下, 水资源可供量己远远不能满足社会、经济和环境的要求。因此, 应采取可行性措施提高水资源的供应量, 实现水资源供需平衡。

2.2 水资源供需分布情况分析

从1975年吉林西部地形图中提取水系数据, 从USGS遥感影像网站获取分辨率为30 m×30 m的1990年和2014年的TM遥感影像, 从中提取吉林西部地表水系数据及水系分布, 如图5所示。

在Arc GIS 10.1中, 为水系图层制作2 000 m、4000 m、6 000 m、10 000 m的多环缓冲区, 将其分别与居民点相交, 进行景观格局分析, 如图6所示。

从1975年水系缓冲区的分布图可以看出, 吉林西部水系主要集中在北部区域, 水系稀少, 对居民点的分布没有明显影响, 而在1990年和2014年中, 超过60%的居民点与水系的距离在4 000 m以内, 大于4 000 m时, 随着离河流距离逐渐增加, 农村居民点的斑块数、斑块面积和斑块密度也在不断的减少, 平均斑块面积呈现上升态势, 平均斑块指数表现出先减少后增加的趋势。这说明在1990年~2014年之间, 随着人口的不断增加, 越来越多的居民点的地理位置的选择位于距离水系小于4 000 m范围内, 而吉林西部地表水系面积却不断减少, 这将导致吉林西部居民地住宅分布为“空心区”, 即研究区中部土地空闲, 四周居民地密集, 土地利用极为不合理。所以为满足人们对水量的需求, 亟需寻求水资源转移举措。

3 河湖连通计划与预测

3.1 河湖连通内容

河湖水系是由自然演进过程中形成的江、河、湖泊、沼泽、洼淀等水体以及经人工改造后形成的水库、闸堤、渠系和运河等水利工程共同组成的一个复杂体系;河湖连通则是在自然力和人力的双重作用下, 人类有意识地改造河湖水系、实现水资源有效配置的行为[5]。

3.2 河湖连通影响

河湖连通计划将对地区的经济社会可持续发展产生很重要的影响。河湖连通能够有效减轻洪水灾害, 减少水资源过多地区因洪水泛滥而产生的损失。同时, 对水资源缺乏地区, 河湖连通能够增加水资源供给, 不仅使庄稼能够的到充足的水量供应, 保证粮食安全, 而且使城市居民拥有足够的生活用水, 从而提高系统整体的生态、社会、经济效益。

3.3 计划提供水量

通过系统动力学对2016~2030年供需水量的模拟结果推测出河湖连通计划每年要求至少提供的水量如图7所示。

3.4 灰色预测

3.4.1 灰色预测法预测河湖连通供水量

通过2013~2015年吉林省西部河湖连通计划所提供的水量, 运用MATLAB预测2016~2030年, 即未来15年吉林省西部河湖连通的供水量发展趋势, 如图8所示。

3.4.2 结果分析

根据模拟河湖连通计划每年应该提供的水量与预测出实际能提供的水量 (图9) 进行分析:干预计划实际供水量和要求供水量均呈上涨趋势。干预计划实际供水量上升先慢后快, 上升的幅度逐渐加大;而要求干预计划所提供水量上升趋势则是先加快后减慢。

2017~2026年, 干预计划实际供水量低于要求干预计划所提供水量吉林西部地区仍会面临水资源短缺的问题;而2027~2030年, 干预计划实际供水量将超过要求干预计划所提供水量, 水资源的短缺问题得以解决。且通过预测河湖连通实际供水量的发展趋势可发现, 若不考虑干预计划所带来的其他影响, 在2030年之后, 吉林西部将不会受到水资源短缺的影响。

4 结论

吉林西部水资源供需矛盾突出, 河湖连通能够较好地解决这一问题。将水资源局部转移, 能够实现水资源富裕和不足地区之间的用水平衡。运用系统动力学模型得出计划要求所提供水量, 并且运用灰色预测法对河湖连通实际供水量进行预测, 表明河湖连通计划的实施将使吉林西部于2027年起扭转水资源供不应求的情况, 是解决吉林西部水资源短缺问题的长远之策。

摘要：吉林西部水资源短缺, 供需矛盾突出, 亟待采取有关措施予以缓解。基于该地社会经济、地形地貌和水文条件概况, 借助Vensim PLE和Arc GIS建立的数学、地理模型, 预测了未来15年该地水资源供需情况, 分析了河湖连通计划对该地人口分布的影响, 表明了河湖连通计划实施的必要性。进而, 借助Matlab建立的灰色预测模型, 讨论了计划实施后的水资源供需情况。预测数据显示:计划的实施使得该地水资源供应量将于2027年首次超过需求量, 且两者差值随着时间推移而增大, 表明河湖连通计划是解决吉林西部水资源短缺问题的长远之策。

关键词：河湖连通,吉林西部,灰色预测,数学模型,水资源短缺

参考文献

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