唐山市城市生態(tài)需水量研究

□曹東衛(wèi) 郭慶宏

近年來，城市生態(tài)環(huán)境問題日益突出，表現(xiàn)為流經(jīng)城市的河流水質(zhì)惡化、人工湖和池塘萎縮等。長(zhǎng)期以來，城市的水資源利用只注重了工農(nóng)業(yè)和生活用水等方面，但在維護(hù)生態(tài)平衡的水量方面卻未得到重視。開展對(duì)城市生態(tài)需水量研究，對(duì)保障城市可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，對(duì)今后城市規(guī)劃建設(shè)、水資源、水生態(tài)保護(hù)等也具有重要的參考作用。

1.城市生態(tài)需水的概念

Gleick曾在1996年給出基本生態(tài)需水的概念，即能提供優(yōu)質(zhì)天然棲息地的數(shù)量，這個(gè)過程能最大限度地改變自然生態(tài)系統(tǒng)，保護(hù)生物多樣性及生態(tài)完整性所需的水量。我國(guó)從上世紀(jì)90年代末便開始關(guān)注流域生態(tài)需水量的研究，但針對(duì)城市的研究仍處于起步階段。城市和流域的生態(tài)系統(tǒng)不同，它對(duì)人類干擾和主觀意識(shí)的影響度較為敏感。就目前對(duì)城市生態(tài)需水的研究，主要是將其概化為城市自然環(huán)境系統(tǒng)的需水量的研究，而工業(yè)及生活用水歸入社會(huì)經(jīng)濟(jì)需水的范疇來單獨(dú)計(jì)算。

2.唐山市城市生態(tài)需水量計(jì)算

2.1 唐山市城市水生態(tài)環(huán)境概況

唐山市年平均降水量在620～750 mm之間，市內(nèi)主要河流有青龍河、李各莊河和陡河。2010年4月環(huán)城水系建成后，中心城區(qū)生態(tài)景觀總蓄水面積13.7km2，總蓄水量 1948 萬(wàn) m3。

截止2013年底，唐山市城市中心區(qū)綠地面積3237.6hm2，人均綠地面積30.4m2。建成區(qū)綠化覆蓋面積10245 hm2，綠化覆蓋率41.14%。2013年唐山市中心區(qū)人口106.5萬(wàn)人，年末實(shí)有城市道路面積1645.4萬(wàn)m2，人均城市道路面積15.45m2。

2.2 唐山市城市水生態(tài)環(huán)境需水量計(jì)算

根據(jù)唐山市實(shí)際情況，本文計(jì)算的城市生態(tài)環(huán)境需水量主要為城市綠地生態(tài)環(huán)境需水量、城市河湖生態(tài)環(huán)境需水量及公共設(shè)施用水量三部分。

一是城市綠地生態(tài)環(huán)境需水量。對(duì)于唐山市城市綠地生態(tài)環(huán)境需水量，本文采用楊志峰等提出的城市綠地生態(tài)環(huán)境需水模型計(jì)算。唐山市城市綠地生態(tài)需水量為綠地植被需水量和綠地土壤需水量之和。

第一，綠地植被需水量。根據(jù)模型及唐山市具體情況，不同類型植被平均潛在蒸散量取800mm/a，實(shí)際蒸散量與潛在蒸散量的比例取60%。根據(jù)唐山市城市總體規(guī)劃（2010～2020），2020 年唐山市中心區(qū)人口數(shù) （不含流動(dòng)人口）為110.1萬(wàn)人，2020年唐山市城市人均公共綠地面積為40.2m2/人，則唐山市城市綠地植被需水量計(jì)算結(jié)果為：2013年綠地植被需水最小為234.89萬(wàn)m3，適宜為296.26萬(wàn)m3，理想為423.72萬(wàn)m3；2020年綠地植被需水最小為381.45萬(wàn)m3，適宜為473.45萬(wàn)m3，理想為674.42萬(wàn)m3。

第二，城市綠地土壤需水量。唐山市城市不同類型土壤實(shí)際含水量與田間持水量的比例取55%，土壤容重取1.5g/cm3；不同類型植被的有效土層厚取1.0m；不同土壤類型的田間持水量取25%；則唐山市城市綠地土壤需水量計(jì)算結(jié)果為：2013年綠地土壤需水最小為516.75萬(wàn)m3，適宜為740.93萬(wàn)m3，理想為872.03萬(wàn)m3；2020年綠地土壤需水最小為834.62萬(wàn)m3，適宜為1178.88萬(wàn)m3，理想為1388.62萬(wàn)m3。

二是城市河湖生態(tài)環(huán)境需水量計(jì)算城市河湖生態(tài)需水量主要是指河湖水面蒸發(fā)、滲漏以及自身存在需水量。本文研究區(qū)域只包括唐山市內(nèi)的中心區(qū)，即路南區(qū)和路北區(qū)。唐山市內(nèi)河流總長(zhǎng)度為62.1km，平均河寬36m，河道平均水深1.2m。市內(nèi)河道及湖泊綜合滲透系數(shù)為7.3m/a，水面蒸發(fā)系數(shù)為1020.1mm/a。計(jì)算得唐山市內(nèi)河流的蒸發(fā)需水量、滲漏需水量和自身存在需水量分別為228.05萬(wàn)m3，1631.99萬(wàn)m3和為268.27萬(wàn)m3。市內(nèi)湖泊年平均蓄水水面面積為165萬(wàn)m2，平均水深2.0m?？捎?jì)算得出湖泊蒸發(fā)需水量168.32萬(wàn)m3，滲漏需水量1204.50萬(wàn)m3和自身存在需水量為330.00萬(wàn)m3。2013年唐山市城市河湖需水量為3831.13萬(wàn)m3。

三是城市公共設(shè)施需水量計(jì)算城市公共設(shè)施用水主要考慮城市道路用水量。根據(jù)《唐山市統(tǒng)計(jì)年鑒》可知2013年人均道路面積為15.45m2；根據(jù)唐山市城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)十二五規(guī)劃，2020年人均道路面積24.2m2。

參考國(guó)內(nèi)外道路用水定額及唐山市具體情況，2013年道路用水定額取2.5L/(m2·d)，2020年為2.75L/(m2·d)。 道路用水的使用每年按300天計(jì)算。唐山市2013年及2020年唐山市道路用水量分別為1234.05萬(wàn)m3和2198.15萬(wàn)m3。

綜上所述，2013年唐山市城市生態(tài)環(huán)境最小、適宜和理想需水量分別為5816.82萬(wàn)m3、6102.37萬(wàn) m3、6360.93萬(wàn)m3，2020年分別 為7245.36萬(wàn)m3、7681.6萬(wàn)m3、8092.32萬(wàn)m3。

3.供需分析

唐山市城市生態(tài)需水量可由陡河水庫(kù)及市區(qū)內(nèi)3個(gè)污水處理廠（東郊、北郊、西郊）的再生水提供。陡河水庫(kù)的供水對(duì)象較多，且入庫(kù)水量較少，枯水年份需從大黑汀水庫(kù)調(diào)水，一般年份無多余水量，因此生態(tài)需水主要由再生水提供。市內(nèi)3個(gè)污水處理廠年處理能力共為13505萬(wàn)t，實(shí)際年處理污水約為7300萬(wàn)t。而市內(nèi)企業(yè)2013年中水需求量約為1000萬(wàn)t。因此對(duì)于水資源短缺的唐山市來說，到2020年再生水將無法滿足生態(tài)環(huán)境最小需水量。為保障唐山市城市最小生態(tài)環(huán)境需水，還應(yīng)進(jìn)一步采取加強(qiáng)節(jié)約用水，提高水資源利用率，加大雨水生態(tài)化利用，改善與修復(fù)河道水體水質(zhì)等措施?！?/p>