城市化對(duì)石家莊市水文環(huán)境影響及對(duì)策思考

劉根華，張紹軍

（1.河北省石家莊水文水資源勘測(cè)局，050051，石家莊；2.河北省廊坊水文水資源勘測(cè)局，065000，廊坊）

城市化對(duì)石家莊市水文環(huán)境影響及對(duì)策思考

劉根華1，張紹軍2

（1.河北省石家莊水文水資源勘測(cè)局，050051，石家莊；2.河北省廊坊水文水資源勘測(cè)局，065000，廊坊）

城市化進(jìn)程加重了資源、交通、住房和排污管理負(fù)擔(dān)。在氣候、地下水、城市污水排放以及城市防洪等方面，對(duì)城市水文環(huán)境產(chǎn)生了極大的影響。在分析城市化對(duì)石家莊市區(qū)水文環(huán)境影響的基礎(chǔ)上，結(jié)合石家莊水文工作發(fā)展現(xiàn)狀，提出了開展城市水文研究、解決城市水文面臨的各種新問(wèn)題的目標(biāo)和任務(wù)以及相應(yīng)的解決對(duì)策。

城市化；水文環(huán)境影響；對(duì)策

近年，河北省石家莊市城市化進(jìn)程發(fā)展迅猛，“三年大變樣”取得明顯效果。到目前為止，市區(qū)面積已達(dá)456 km2，人口 224萬(wàn)人。按照城市總體規(guī)劃 （期限為 2010—2020年），市區(qū)人口要突破500萬(wàn)人，面積2 657 km2，包括鹿泉、正定、藁城和欒城四組團(tuán)，城鎮(zhèn)化水平達(dá)到65%。根據(jù)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，石家莊市定位為京津冀都市圈第三極、京津向中西部輻射的“第一中樞”和河北省對(duì)外競(jìng)爭(zhēng)、交流的第一平臺(tái)?？梢灶A(yù)見，石家莊市隨著人口的增加、市區(qū)的擴(kuò)大，以水資源問(wèn)題為核心的各種水問(wèn)題會(huì)成為城市快速發(fā)展的制約因素。

一、城市化發(fā)展對(duì)石家莊水文環(huán)境的影響

1.城市氣候變化

石家莊屬溫帶大陸性半濕潤(rùn)季風(fēng)型氣候，四季分明，雨熱同季。專家研究顯示，20世紀(jì)80年代末到90年代初期，石家莊市的四季氣溫和年平均氣溫均發(fā)生了突變，年平均氣溫上升了1.6℃，平均每10年升高0.29℃。2009年3月17日，石家莊市氣溫達(dá)到30.7℃，創(chuàng)下54年來(lái)歷史同期最高值；2010年6月28日，石家莊市區(qū)氣溫上升到40.1℃，郊縣贊皇則高達(dá)40.8℃；而7月5日，石家莊市區(qū)最高氣溫一路飆升到了41.8℃，石家莊電網(wǎng)負(fù)荷在11時(shí)25分達(dá)到533.9萬(wàn)kW，比2009年全年最大負(fù)荷增長(zhǎng)近7%,創(chuàng)歷史新高。氣象專家研究表明，石家莊市區(qū)目前的“熱島效應(yīng)”保守估計(jì)也有1℃~3℃，而且隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大，呈現(xiàn)進(jìn)一步加大的趨勢(shì)。究其原因，除了石家莊自然地理位置外，城市化發(fā)展造成的市區(qū)“熱島效應(yīng)”以及綠地增加速度低于城市發(fā)展速度、空氣污染治理難度加大等成為連年高溫的主要原因。

2.城市地下水水位下降

石家莊市2009年全市用水量達(dá)到了30.41億m3，市區(qū)用水量為3.96億m3，其中開采地下水2.05億m3。由于多年來(lái)地下水連續(xù)超采，造成石家莊市地下水埋深大面積急劇下降，平原區(qū)已形成石家莊市區(qū)工業(yè)開采型漏斗和高邑—趙縣農(nóng)業(yè)開采型漏斗。

石家莊市區(qū)水位下降漏斗早在1965年已具雛形，隨著地下水的強(qiáng)烈開采，漏斗面積和深度不斷增加，到2009年漏斗北部邊界已越過(guò)滹沱河到達(dá)正定西關(guān)—戰(zhàn)村果園一帶，東部邊界到東莊—南村一帶，南部邊界至方村—永壁一線，西部邊界為于底—孔寨一線。漏斗呈南北直徑約22.0 km、東西直徑約20.5 km的橢圓形。漏斗封閉面積和漏斗影響面積與以往相比雖然變化不大，但漏斗區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)最大埋深已超過(guò)50m，達(dá)51.10m。今后漏斗發(fā)展的主要方向是北部滹沱河水源地，東部由于留村、藁城良村兩個(gè)高新技術(shù)開發(fā)區(qū)及石家莊煉油廠水源地集中開采，其邊界有進(jìn)一步東移趨勢(shì)。同時(shí)，由于農(nóng)業(yè)灌溉用水超采形成的地下水降落漏斗跨越石家莊市和邢臺(tái)市，地下水埋深自北向南逐漸增大，高邑城關(guān)地下水最大埋深53.43m，成為河北省地下水下降最嚴(yán)重的地區(qū)。

地下水的過(guò)度開采致使地下水水位逐年下降，引發(fā)了地面持續(xù)沉降、整體生態(tài)環(huán)境惡化、機(jī)井報(bào)廢速度加快、地下水質(zhì)量下降等一系列環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，給城市建設(shè)、社會(huì)生活以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)一定的安全隱患。

3.排污造成的城市水環(huán)境污染

石家莊市水資源公報(bào)資料顯示，石家莊市2009年廢污水總排放量為4.15億t，其中工業(yè)廢水排放量1.84億t，生活污水排放量2.31億t。2009年全市地表水總監(jiān)測(cè)河段長(zhǎng)度為571.4 km，其中165.0 km全年河干。在有水的406.4 km監(jiān)測(cè)河段中，水質(zhì)超Ⅴ類的河段163.0 km，占有水河段的40.1%；水質(zhì)為Ⅳ類的河段97.4 km，占有水河段的24.0%；水質(zhì)為Ⅲ類及以上的河段有146 km，占有水河段的35.9%。在市區(qū)，洨河的水主要為沿途排放的廢污水，污染嚴(yán)重，全年監(jiān)測(cè)水質(zhì)均為超Ⅴ類，主要超標(biāo)項(xiàng)目為揮發(fā)酚、氨氮、溶解氧、化學(xué)需氧量等；總排干渠監(jiān)測(cè)斷面全部為石家莊市的廢污水，水體污染嚴(yán)重，全年為超Ⅴ類水質(zhì)，主要超標(biāo)項(xiàng)目有溶解氧、化學(xué)需氧量、揮發(fā)酚、氨氮等。污水的過(guò)度排放對(duì)市區(qū)水環(huán)境生態(tài)、城市供水以及下游農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都構(gòu)成一定影響和威脅。

4.城市防洪問(wèn)題嚴(yán)峻

城市氣候變化以及下墊面改變導(dǎo)致市區(qū)暴雨頻發(fā)，帶來(lái)一系列的城市防洪問(wèn)題，人民群眾財(cái)產(chǎn)受到城市洪水的嚴(yán)重威脅，城市正常的交通生活秩序受到很大影響。據(jù)水文部門監(jiān)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，近20年對(duì)市區(qū)有較大影響的暴雨洪水就有4次。

二、石家莊城市水文問(wèn)題的對(duì)策思考

1.城市水文發(fā)展現(xiàn)狀

石家莊水文監(jiān)測(cè)工作經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，在市區(qū)外圍的主要河流和3個(gè)大型水庫(kù)共設(shè)有12處水文站，初步形成了34處基本測(cè)驗(yàn)斷面、8處巡測(cè)斷面（107國(guó)道）、98 處雨量站、70 處水質(zhì)監(jiān)測(cè)站、85處地下水水位站、7處開采量監(jiān)測(cè)站、58處水情報(bào)汛站、20處旱情監(jiān)測(cè)站的項(xiàng)目齊全、布局合理、功能完備的水文監(jiān)測(cè)站網(wǎng)。但是，在石家莊市區(qū)，水文工作目前還沒(méi)有完備、系統(tǒng)的水文監(jiān)測(cè)站網(wǎng)，只有一些為水文專項(xiàng)工作剛剛設(shè)立的降雨、地下水和水質(zhì)監(jiān)測(cè)的零星站點(diǎn)，包括14處雨量站、8處地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)站和3處水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，沒(méi)有一處水文站點(diǎn)?？梢哉f(shuō)在石家莊市區(qū)，水文監(jiān)測(cè)站網(wǎng)基本上是個(gè)空白，僅有的站點(diǎn)也不系統(tǒng)、不完善，有的還可能不符合有關(guān)的技術(shù)規(guī)范，發(fā)揮的作用也微乎其微。因此，加快發(fā)展城市水文站網(wǎng)，盡快開展水文觀測(cè)，推進(jìn)城市水文研究，滿足石家莊市城市發(fā)展的需求，將成為水文部門當(dāng)前面臨的一項(xiàng)迫切任務(wù)。

2.城市水文面臨的新課題

隨著石家莊市城市化水平的不斷提高，水文環(huán)境的改變會(huì)日趨明顯，人口集中、建筑林立、熱島效應(yīng)、污水排放、空氣污染、水資源加劇等一系列嚴(yán)重問(wèn)題，成為城市發(fā)展的制約因素。水文部門如何發(fā)揮行業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，逐步破解城市水文研究面臨的新課題，應(yīng)該成為今后一個(gè)時(shí)期水文工作的重點(diǎn)。

石家莊市是一個(gè)水資源短缺的城市，為了解決城市發(fā)展所需要的水資源量并進(jìn)行合理配置，就必須對(duì)城市水資源供需現(xiàn)狀進(jìn)行勘測(cè)評(píng)價(jià)，同時(shí)根據(jù)城市發(fā)展的規(guī)劃，結(jié)合科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)以及環(huán)境等因素，提出合理開發(fā)利用水資源的具體方案，另外還要注重研究南水北調(diào)通水以后的水資源聯(lián)合運(yùn)用問(wèn)題，為修訂城市水資源規(guī)劃，緩解水資源供需矛盾、推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展提供決策依據(jù)。面對(duì)日益頻發(fā)的城市洪澇災(zāi)害，要在城市的重要部位設(shè)立相應(yīng)的雨量、水位流量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，積累市區(qū)降雨徑流資料，探索有關(guān)規(guī)律，建立有關(guān)降雨徑流模型和相應(yīng)水情信息系統(tǒng)以及預(yù)警系統(tǒng)，為降低災(zāi)害損失、城市雨水利用，特別是城市排水工程以及防洪方案制定提供技術(shù)保障。關(guān)于市區(qū)地下水超采形成的漏斗問(wèn)題，特別是對(duì)城市建設(shè)產(chǎn)生的影響，應(yīng)該在其周圍設(shè)置相應(yīng)的地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)點(diǎn)，結(jié)合地質(zhì)部門的監(jiān)測(cè)結(jié)果，探索漏斗的發(fā)展趨勢(shì)以及變化規(guī)律，遠(yuǎn)期利用南水北調(diào)來(lái)水回灌，開展漏斗修復(fù)研究，提出有關(guān)對(duì)策。為了研究石家莊市城市水污染的控制和管理，要做好污水總量的監(jiān)測(cè)，設(shè)立專門的水文站點(diǎn)，控制整個(gè)排放過(guò)程，結(jié)合水質(zhì)監(jiān)測(cè)的開展，研究污水水質(zhì)的變化規(guī)律，進(jìn)一步摸清城市污水來(lái)源以及污水的生物和理化過(guò)程。為了研究城市化對(duì)氣候變化的影響，應(yīng)了解城市化形成的高溫分布以及變化規(guī)律，針對(duì)城市“熱島現(xiàn)象”適時(shí)開展有關(guān)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)，探討氣溫和降水、空氣污染等因子的相互關(guān)系，掌握石家莊市獨(dú)有的氣候特征和發(fā)生機(jī)理，減少由此造成的災(zāi)害損失。

3.城市水文的目標(biāo)方案

（1）水文站

在石家莊市西部防洪堤外側(cè)的太平河和古運(yùn)糧河上分別設(shè)立北新城和小馬村兩處水文站，主要為石家莊市的防洪提供水文監(jiān)測(cè)資料，觀測(cè)項(xiàng)目有水位、流量、沙量、降水量；在石家莊市總排污河道——洨河和汪洋溝上分別設(shè)立南趙村和唐家寨兩處水文站，觀測(cè)項(xiàng)目有水位、流量、降水、水質(zhì)，主要為石家莊市的防洪、水資源管理和利用、水環(huán)境承載能力分析提供水文監(jiān)測(cè)資料。

（2）雨量站

在石家莊市區(qū)和西部山區(qū)設(shè)立雨量站19處，其中太平河上游設(shè)雨量站4處，在古運(yùn)糧河上游設(shè)雨量站3處，在石家莊市區(qū)設(shè)雨量站12處。

（3）蒸發(fā)站

在石家莊市區(qū)北部的滹沱河1、2、3、4號(hào)水面和東南部的世紀(jì)公園設(shè)立兩處水面蒸發(fā)站，用來(lái)觀測(cè)石家莊市生態(tài)環(huán)境用水的蒸發(fā)損失量，為石家莊市民心河和環(huán)城水系耗水量提供監(jiān)測(cè)資料。

（4）地下水水位監(jiān)測(cè)井

在市區(qū)東部漏斗區(qū)周邊設(shè)立10處地下水水位監(jiān)測(cè)井，以監(jiān)測(cè)地下水埋深變化過(guò)程。

三、發(fā)展城市水文的對(duì)策

1.了解城市發(fā)展規(guī)劃，把握城市水文特征，編制水文發(fā)展規(guī)劃

在充分了解石家莊市城市發(fā)展規(guī)劃、石家莊市水資源綜合規(guī)劃的基礎(chǔ)上，摸清石家莊市的基本情況、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、城市建設(shè)等細(xì)節(jié)，充分考慮滹沱河綜合整治工程、一河兩環(huán)工程的設(shè)計(jì)施工以及交通路網(wǎng)等有關(guān)城市基礎(chǔ)性設(shè)施的布局范圍，特別是城市土地利用情況。同時(shí)，還要正確把握城市水文研究的特征，注意區(qū)分流域水文和城市水文的不同點(diǎn)，還要打破水文研究中一些傳統(tǒng)的做法，注意各種交叉學(xué)科的綜合運(yùn)用，把城市水文看作一個(gè)大的綜合系統(tǒng)來(lái)研究。繼續(xù)修訂完善城市水文發(fā)展規(guī)劃，突出前瞻性和完整性。在城市水文觀測(cè)、站網(wǎng)布設(shè)、測(cè)驗(yàn)手段、儀器設(shè)備、測(cè)驗(yàn)方法以及技術(shù)規(guī)范等方面，注意分析總結(jié)工作成果，為國(guó)家制定“城市水文監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)分析技術(shù)導(dǎo)則”提供有益經(jīng)驗(yàn)和依據(jù)。

2.加強(qiáng)城市水文站網(wǎng)建設(shè)，積累城市水文基本資料

水文基礎(chǔ)資料是開展城市水文的基礎(chǔ)，就石家莊市目前的城市水文工作開展情況看，當(dāng)前首要的問(wèn)題是從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)發(fā)展規(guī)劃，制定具體的水文工作開展方案，在市區(qū)布設(shè)相應(yīng)的水文站、降雨量觀測(cè)、地下水觀測(cè)、城市污水水質(zhì)監(jiān)測(cè)以及蒸發(fā)等基本站網(wǎng)，盡早開始水文觀測(cè)，積累基礎(chǔ)資料。對(duì)于水文站網(wǎng)覆蓋不到的地方還要開展水文調(diào)查、水文巡測(cè)，力爭(zhēng)把以城市水資源為中心的相關(guān)情況了解清楚，為開展城市水文研究奠定基礎(chǔ)。

3.注重現(xiàn)代新技術(shù)應(yīng)用，開展城市水文專項(xiàng)研究

城市水文工作是隨著城市的發(fā)展而引起重視并開始研究探索的，水資源的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)屬性不斷增強(qiáng)，使得水與經(jīng)濟(jì)、水與社會(huì)成為重要課題。專項(xiàng)研究應(yīng)包括城市供水、用水平衡分析以及水資源評(píng)價(jià)，城市水文預(yù)報(bào)工作中對(duì)不同量級(jí)城市暴雨洪水的模擬預(yù)測(cè)，城市飲用水水源地的監(jiān)測(cè)、分析和評(píng)價(jià)，城市水生態(tài)保護(hù)和修復(fù)的監(jiān)測(cè)分析等內(nèi)容。開展城市水文研究要注意引進(jìn)新思想、新技術(shù)，如常用的“3S”技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）、神經(jīng)智能、遺傳算法等。

4.加快專業(yè)人才培養(yǎng)，提高專業(yè)技術(shù)水平

城市水文涉及多個(gè)領(lǐng)域和學(xué)科，要求水文技術(shù)人員具有駕馭相關(guān)交叉學(xué)科的知識(shí)和能力，因此，要舍得投入相應(yīng)資金，采取走出去、請(qǐng)進(jìn)來(lái)的辦法，有計(jì)劃地加強(qiáng)有關(guān)技術(shù)培訓(xùn)，逐步造就一支掌握城市水文專業(yè)技術(shù)的人才隊(duì)伍，為推進(jìn)城市水文工作提供人才基礎(chǔ)和智力保障。

5.建立水文信息發(fā)布制度，為社會(huì)提供及時(shí)準(zhǔn)確的水情信息

在城市水文監(jiān)測(cè)實(shí)施過(guò)程中，充分利用城市交通便利、通信網(wǎng)絡(luò)先進(jìn)、新聞媒體眾多的優(yōu)勢(shì)，采用現(xiàn)代信息采集技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目在市區(qū)的全覆蓋，發(fā)揮水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的快速、準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)，把有用的各種水文信息通過(guò)多種渠道及時(shí)向社會(huì)發(fā)布，實(shí)現(xiàn)城市水文服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的目的。

6.認(rèn)真落實(shí)水文條例，爭(zhēng)取社會(huì)支持，建立城市水文資金投入長(zhǎng)效機(jī)制

充分認(rèn)識(shí)城市水文工作的重要性、特殊性和復(fù)雜性，用足用好國(guó)家水文條例和省水文條例等政策法規(guī)，積極倡導(dǎo)“大水文”發(fā)展理念，結(jié)合石家莊市城市水文發(fā)展實(shí)際，加強(qiáng)和市政府有關(guān)部門的聯(lián)系，了解經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)城市水文的需求，推進(jìn)水文雙重管理體制，努力把城市水文發(fā)展規(guī)劃納入石家莊市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展計(jì)劃，爭(zhēng)取地方政府理解支持，建立城市水文資金投入長(zhǎng)效機(jī)制。同時(shí)，做好水文宣傳工作，積極開展水文技術(shù)服務(wù)，擴(kuò)大水文行業(yè)影響，為開展城市水文工作創(chuàng)造良好社會(huì)環(huán)境。

[1]拜存有，高建峰.城市水文學(xué)[M].鄭州：黃河水利出版社，2009.

[2]武建虎.城市化發(fā)展引起的城市水文問(wèn)題探討[J].山西水利科技，2005（10）.

[3]趙國(guó)石，郝立生.石家莊市氣候變化特征分析[J].氣象科技，2007（6）.

[4]金云.城市化與上海城市水文[J].上海水務(wù)，2003（2）.

[5]石家莊市水務(wù)局.石家莊市水資源公報(bào)[R].2009.

Thinking on impact and countermeasures about urban hydrological problems of Shijiazhuang City

Liu Genhua,Zhang Shaojun

The nervous trends of resources,transportation,housing and sewage are effected by urbanization process,especially in the climate,groundwater,urban sewageand urban flood aregreatly influenced tohydrologicalenvironment.On the foundation of analysising the urbanization of hydrological environment impact,combined with the work of the developmentofhydrologicalsituation of Shijiazhuang,urban hydrologicalstudywasproposed and resolved,which isabout how tosolve the problem of thegoalsand taskswhich facing the city development.The initialplan the developmentofurban hydrology was worked out,and the appropriate solutions were proposed according to the characteristics of the urban hydrologyofShijiazhuang.

urbanization；hydrologicalenvironmentimpact；countermeasures

P333

A

1000-1123（2011）03-0063-03

2010-12-25

劉根華（1962—），男，高級(jí)工程師。

責(zé)任編輯 李建章