典型濟(jì)南泉域強(qiáng)滲漏帶的保護(hù)開(kāi)發(fā)與評(píng)價(jià)

馬 良，王曉軍，吳恩江，邢金龍，姜廣輝

(1.山東省水利科學(xué)研究院,山東省水資源與水環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東水土保持學(xué)會(huì),250013,濟(jì)南；2.濟(jì)南大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,250022,濟(jì)南；3.泗水縣水利局,273200,山東泗水；4.北京師范大學(xué)資源學(xué)院,100875,北京)

20世紀(jì)80年代,山東師范大學(xué)黃春海[1]通過(guò)調(diào)查,提出濟(jì)南市泉域補(bǔ)給區(qū)范圍內(nèi)存在24處強(qiáng)滲漏帶,引起政府及社會(huì)各界的高度關(guān)注；但當(dāng)時(shí)受工作條件和技術(shù)手段限制,強(qiáng)滲漏帶劃分和確定主要是從地貌方面進(jìn)行定性描述,對(duì)于滲漏帶分布范圍、具體特征及規(guī)劃保護(hù)方案和措施等涉及較少。近些年來(lái)隨著濟(jì)南城市發(fā)展,建成區(qū)范圍不斷向南部山區(qū)擴(kuò)展,部分滲漏帶已經(jīng)完全被占?jí)汉陀不?。為詳?xì)研究各強(qiáng)滲漏帶補(bǔ)給性能和水環(huán)境現(xiàn)狀,2014年山東省水利科學(xué)院和濟(jì)南市水利局共同完成“濟(jì)南泉域重點(diǎn)強(qiáng)滲漏帶調(diào)查與保護(hù)修復(fù)規(guī)劃”[2]科研項(xiàng)目,對(duì)各強(qiáng)滲漏帶范圍、地質(zhì)條件、地形地貌特征、土地利用現(xiàn)狀以及存在的問(wèn)題等進(jìn)行了系統(tǒng)分析,對(duì)強(qiáng)滲漏帶進(jìn)行了類(lèi)型劃分,并提出了城市化影響下強(qiáng)滲漏帶地下水補(bǔ)給功能定量評(píng)價(jià)模式。

城市化是繼氣候變化因素之外影響流域水文變化的另一主要因素[3],其帶來(lái)的下墊面特征改變(如地形地貌、土地覆蓋和利用、景觀格局[4]、不透水層等)深刻影響流域生態(tài)水文系統(tǒng)。評(píng)估城市化對(duì)水文變化的影響及其程度是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題,也是最近水文科學(xué)領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)[5- 8]。評(píng)估人類(lèi)對(duì)水循環(huán)的影響、環(huán)境變化和相關(guān)風(fēng)險(xiǎn),以及模擬自然水文與人類(lèi)擾動(dòng)之間的相互作用和反饋,被國(guó)際水文科學(xué)協(xié)會(huì)(IAHS)定為“Panta Rhei 2013—2022”十年科學(xué)計(jì)劃主要目標(biāo),即“水文與人類(lèi)社會(huì)的變化”[9]。

筆者結(jié)合泉域強(qiáng)滲漏帶之一的興隆強(qiáng)滲漏帶具體開(kāi)發(fā)案例,探討如何貫徹城市化低影響開(kāi)發(fā)理念,在強(qiáng)滲漏帶妥善處理“開(kāi)發(fā)”與“保護(hù)”之間的關(guān)系,研究實(shí)施積極主動(dòng)的保護(hù)性開(kāi)發(fā)策略[10],通過(guò)科學(xué)規(guī)劃、統(tǒng)籌布局,彌補(bǔ)和降低片區(qū)建設(shè)對(duì)強(qiáng)滲漏帶地下水補(bǔ)給的不良影響,為維護(hù)泉水常年噴涌提供技術(shù)支持,并為有關(guān)部門(mén)提供決策參考。

1 研究區(qū)概況

興隆強(qiáng)滲漏帶位于濟(jì)南市區(qū)泉群東南方向約8.5 km處,二環(huán)南路以南、山大興隆校區(qū)以西(圖1),土地面積12.96 km2,其中核心保護(hù)區(qū)4.30 km2,重點(diǎn)保護(hù)區(qū)3.80 km2,緩沖區(qū)4.86 km2。該滲漏帶地處興隆小流域內(nèi),包含17個(gè)子流域,丘陵起伏,沖溝發(fā)育,山間谷地寬闊,溝道總數(shù)量295個(gè),溝壑密度5.39 km/km2,最長(zhǎng)溝道長(zhǎng)度5.84 km。氣候?qū)倥瘻貛О霛駶?rùn)大陸性季風(fēng)氣候區(qū),多年(1957—2016年,下同)平均氣溫14.8℃。多年平均降雨量678.9 mm,年際與季間變化較大。區(qū)內(nèi)寒武系、奧陶系碳酸鹽巖地層成單斜產(chǎn)出,傾向與地形基本一致,向北傾斜,至山前隱伏于第四系地層之下。土壤以褐土性土、普通褐土、石灰性褐土和淋溶褐土為主,分別分布于荒草坡與嶺坡梯田、丘陵和山前傾斜緩平地、近山階地,以及低緩丘陵及山前傾斜平地上。植被以側(cè)柏(Platycladus ovientalisFranco)為主,山麓地帶及溝邊坡以荊條(Vitex negundovarheterophylly)、酸棗(Ziziphus jujubaMillevar.inermisMill)等灌草植被為主。該滲漏帶位于小清河水系興濟(jì)河源頭,山間及山腰有季節(jié)性下降泉水,溝谷有季節(jié)性流水,中部和東北部分別有興隆水庫(kù)、大嶺水庫(kù)2個(gè)季節(jié)性水庫(kù),無(wú)其他常年性地表水體。

興隆強(qiáng)滲漏帶內(nèi)有興隆、白土崗、大嶺等5個(gè)村莊,常駐人口8 700余人。近年來(lái),隨著城市化進(jìn)程加快和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,村居沒(méi)有合理規(guī)劃,片區(qū)內(nèi)臟、亂、差問(wèn)題日益突出。居民住房不斷蠶食可滲透地表,擠占興濟(jì)河河道,2013年拆遷前各類(lèi)設(shè)施建筑面積高達(dá)500萬(wàn)m2,地面硬化率近50%；區(qū)域內(nèi)有農(nóng)用井37眼,居民生產(chǎn)生活每年取用地下水29.62萬(wàn)m3；有21處已封閉未治理的采石點(diǎn)、超過(guò)50萬(wàn)m2的破損山體,水土流失和環(huán)境破壞嚴(yán)重；村莊附近垃圾隨意傾倒,生活等各類(lèi)污水直接排入河溝,COD、NH3-H濃度嚴(yán)重超標(biāo),與農(nóng)業(yè)帶來(lái)的面源污染,對(duì)地下水質(zhì)造成嚴(yán)重危害。上述問(wèn)題不僅導(dǎo)致人居環(huán)境日益惡化,而且大大削弱了流域地下水滲漏補(bǔ)給功能,對(duì)強(qiáng)滲漏帶生態(tài)環(huán)境及下游城市水環(huán)境造成嚴(yán)重破壞,需要采取積極措施予以治理保護(hù)。

2010年5月11日,濟(jì)南市政府與華潤(rùn)集團(tuán)在香港簽署意向書(shū),擬在該流域內(nèi)實(shí)施興隆片區(qū)旅游綜合體開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。根據(jù)華潤(rùn)集團(tuán)項(xiàng)目部出具的《濟(jì)南市興隆旅游地產(chǎn)項(xiàng)目城市設(shè)計(jì)方案》(圖2),片區(qū)規(guī)劃占地面積3.54 km2,包括商服區(qū)(N)住宅區(qū)(F)和公園區(qū)(E)3個(gè)組團(tuán),F-2,F-3,F-4,F-5等41個(gè)地塊。地上建筑面積334.33萬(wàn)m2,建筑系數(shù)25.23%,地上容積率0.94,地下容積率0.36,綠化率37.56%。

2 研究方法

2.1 現(xiàn)場(chǎng)勘察

綜合采用“3S”技術(shù),對(duì)研究區(qū)地質(zhì)、氣象、水文、土壤、植被、居民點(diǎn)等情況進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)查,搜集整理了大量自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料。

2.2 地質(zhì)勘探

采取現(xiàn)場(chǎng)物探(電測(cè)深剖面5條,物理點(diǎn)32個(gè))、鉆探(165個(gè)孔,總進(jìn)尺83.07 m)、滲壓水試驗(yàn)(滲水試驗(yàn)4層段4次,壓水試驗(yàn)3層段3次),巖芯觀測(cè)(4個(gè)鉆孔巖芯,分別為11塊、15塊、19塊和10塊,共55塊)等方法,取得了該滲漏帶水文地質(zhì)參數(shù)。

2.3 計(jì)算模型

結(jié)合地下水動(dòng)力學(xué)理論分析,室內(nèi)構(gòu)建研究區(qū)地下水入滲—滲流數(shù)值模型,探明興隆強(qiáng)滲漏帶地下水補(bǔ)給情況。

1)模型基礎(chǔ)公式。

地表徑流量采用山東省水利科學(xué)研究院變徑流系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式[11]進(jìn)行計(jì)算。入滲補(bǔ)給量分別采用變參系數(shù)法、有效入滲補(bǔ)給系數(shù)分區(qū)方法計(jì)算。

年地表徑流量

式中:Rs為年地表徑流量,103m3；αs為年徑流系數(shù)；F為流域面積,km2；Pi為降水量,mm；As為地表匯流指數(shù)；PB為年雨量損失值,mm；Ds為土壤調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化重復(fù)系數(shù)。

圖1 興隆片區(qū)地理位置圖Fig.1 Location map of Xinglong Planning Region

圖2 興隆強(qiáng)滲漏帶、開(kāi)發(fā)片區(qū)示意圖Fig.2 Schematic diagram of Xinglong Strong Seepage Zone and Planning Region

入滲補(bǔ)給量按變參系數(shù)法計(jì)算公式為:

式中:Pr為地下水入滲補(bǔ)給量,103m3；αg為年入滲補(bǔ)給系數(shù)；Ag為地形、巖性指數(shù)；Dg為土壤蓄水轉(zhuǎn)化系數(shù)。其中Pr采用有效入滲補(bǔ)給系數(shù)分區(qū)法進(jìn)行計(jì)算。

式中:Pri為第i分區(qū)地下水入滲補(bǔ)給量,103m3；αi(a,b,K)為第i分區(qū)有效入滲補(bǔ)給系數(shù)；Fi為第i分區(qū)面積,km2；a為包氣帶指數(shù)；b為地形地貌指數(shù)；K為包氣帶飽和滲透系數(shù)。

2)參數(shù)率定。

模型中需率定的參數(shù)有AS、PB、Ds和Ag、Dg。 根據(jù)1959—2012年濟(jì)南市月降雨量觀測(cè)數(shù)據(jù)、三水轉(zhuǎn)化研究資料等,確定各參數(shù)值,見(jiàn)表1。

表1 模型參數(shù)率定值Tab.1 Calibration of model parameters

本研究根據(jù)不同地塊建設(shè)用途、硬化率等指標(biāo),并結(jié)合地質(zhì)地形、水文地質(zhì)條件等,劃分為3個(gè)計(jì)算分區(qū),分別為商服區(qū)(N)、住宅區(qū)(F)和公園區(qū)(E)。各分區(qū)有效入滲補(bǔ)給系數(shù)αi參考石灰?guī)r地區(qū)經(jīng)驗(yàn)值[12](表2),結(jié)合各分區(qū)包氣帶特征、水位埋深等確定。當(dāng)包氣帶厚度大于5 m,飽和滲透系數(shù)小于10-4cm/s時(shí),各分區(qū)有效降雨入滲系數(shù)用式(6)進(jìn)行校正。

式中:α′i為各區(qū)有效降雨入滲補(bǔ)給系數(shù)；αi為基準(zhǔn)入滲補(bǔ)給系數(shù)；Ki為各區(qū)包氣帶飽和滲透系數(shù),cm/s；K為基準(zhǔn)包氣帶飽和滲透系數(shù),cm/s。

包氣帶飽和滲透系數(shù)K值利用滲壓水試驗(yàn),按式(7)計(jì)算。各分區(qū)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及K值見(jiàn)表3。

式中:Q為穩(wěn)定注入量,L/min；L為試驗(yàn)段長(zhǎng)度,cm；r為鉆孔半徑,cm；H為水頭高度,cm

表2 石灰?guī)r地區(qū)不同地下水埋深入滲補(bǔ)給系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值[12]Tab.2 Empirical values of infiltration recharge coefficient for different buried depths of groundwater in limestone regions

表3 各分區(qū)滲水試驗(yàn)數(shù)據(jù)及K值Tab.3 Experimental data of water seepage test and K value for different areas

3 計(jì)算方案

規(guī)劃開(kāi)發(fā)片區(qū)整體位于興隆強(qiáng)滲漏帶范圍內(nèi),其中2.64 km2位于強(qiáng)滲漏帶核心保護(hù)區(qū),其余0.90 km2位于重點(diǎn)保護(hù)區(qū)。在分析片區(qū)開(kāi)發(fā)對(duì)地下水補(bǔ)給不利影響及積極因素的基礎(chǔ)上,提出原規(guī)劃方案(A)和調(diào)整規(guī)劃方案(B)2個(gè)情景,分別模擬不同開(kāi)發(fā)規(guī)劃對(duì)地下水源匯及滲流場(chǎng)造成的變化,定量評(píng)價(jià)對(duì)地下水入滲補(bǔ)給的影響。

3.1 原規(guī)劃方案(A情景)

原規(guī)劃方案(A情景)的主要特征如下。

1)建筑密度較高。A情景下各片區(qū)占地類(lèi)型的建筑密度雖能符合《濟(jì)南市城鄉(xiāng)規(guī)劃管理技術(shù)規(guī)定(試行)》要求,但屬較高水平,其中公建和商業(yè)設(shè)施密度分別達(dá)到35%和43.1%,相應(yīng)地表硬化比例較大,對(duì)地下水補(bǔ)給造成較大影響。

2)硬化率偏高,影響地下水入滲補(bǔ)給。A情景規(guī)劃地上地下建筑、道路等硬化面積達(dá)2.02 km2,硬化率56.88%。

3)未充分體現(xiàn)對(duì)滲漏通道的保護(hù)。A情景規(guī)劃雖根據(jù)地形起伏,因地制宜進(jìn)行地塊范圍和邊界劃分,但在劃分過(guò)程中未充分體現(xiàn)對(duì)片區(qū)范圍內(nèi)原有滲漏通道,即溝道、河道、溝谷的保護(hù)。如在F-2、F-3、F-4、F-5地塊之間邊界,溝谷被地塊內(nèi)建筑物占?jí)?影響雨水正常排泄、滲漏。從豎向設(shè)計(jì)分析,規(guī)劃設(shè)置的地下車(chē)庫(kù)、人防工程及建筑物的基礎(chǔ)埋深較深,有可能破壞自然巖溶裂隙通道,阻隔地表水與巖溶裂隙之間聯(lián)系。

4)較少關(guān)注地表徑流控制和雨洪資源綜合利用。A情景規(guī)劃多采用常規(guī)市政供排水技術(shù),重點(diǎn)關(guān)注排水是否通暢,對(duì)地表徑流控制與促滲缺乏有效措施。

3.2 調(diào)整規(guī)劃方案(B情景)

本著積極保護(hù)、適度開(kāi)發(fā)原則,為減少開(kāi)發(fā)建設(shè)對(duì)強(qiáng)滲漏帶補(bǔ)給功能的不利影響,對(duì)原規(guī)劃方案布局、指標(biāo)等進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化,同時(shí)強(qiáng)化地表水利用、促滲措施,以達(dá)到低影響開(kāi)發(fā)、保護(hù)性開(kāi)發(fā)的目的。具體調(diào)整如下。

1)調(diào)整地塊布置。 調(diào)整 F-2、F-3、F-4、F-5地塊形狀,保留中間溝道,對(duì)現(xiàn)有強(qiáng)滲漏區(qū)域進(jìn)行保護(hù)。

2)控制建筑密度。為給地下水下滲補(bǔ)給留出足夠地表空間,各類(lèi)型用地的建筑密度分別降低2% ～5%。調(diào)整后,減少地表硬化面積6.6 hm2。

3)降低硬化設(shè)施。對(duì)地下建筑、道路廣場(chǎng)等實(shí)際的硬化設(shè)施進(jìn)行透水改造,如鋪設(shè)透水磚、多孔混凝土瀝青路面、整體式排水板接滲井等。實(shí)施后可增加有效透水面積27.49 hm2,整個(gè)片區(qū)(折算)有效透水面積比可達(dá)到51.04%。

4)優(yōu)化豎向設(shè)計(jì)。調(diào)整豎向設(shè)計(jì)方案,要求地塊內(nèi)應(yīng)做到、地塊間必須做到土石方平衡,控制建筑物基礎(chǔ)埋深不得超過(guò)15 m。

5)提高綠化率。商服、住宅、公園3大區(qū)塊綜合綠化率控制指標(biāo)分別不低于30%、35%和55%,片區(qū)整體綠化率不低于41.55%。

6)強(qiáng)化雨洪水綜合管理。遵循“雨水徑流滯蓄促滲,雨洪資源最大利用”的規(guī)劃理念,采取徑流調(diào)控的“雙系統(tǒng)制”,即“小暴雨系統(tǒng)(5～10年一遇)”和“大暴雨系統(tǒng)(大于10年一遇)”,構(gòu)建合理的雨水管理利用體系。綜合采用流域內(nèi)河道溝道生態(tài)治理,攔蓄促滲；建筑物坡面改造,頂面立面綠化集雨；基坑施工避免強(qiáng)夯、大開(kāi)挖、擠土樁等改變包氣帶密實(shí)度的施工方式；滲溝、滲井和地下集雨池促滲；廣場(chǎng)道路及其它開(kāi)放空間改用透水磚、多孔透水路面等鋪裝形式促滲；下凹式綠地系統(tǒng)節(jié)流促滲等措施,加強(qiáng)雨水全過(guò)程的綜合管理,以實(shí)現(xiàn)小暴雨地表產(chǎn)流全部收集入滲的目的。

B情景調(diào)整的控制性指標(biāo)詳見(jiàn)表4。預(yù)計(jì)調(diào)整后增加溝道保護(hù)長(zhǎng)度475 m,增加綠地面積0.14 km2,增加可透水面積約0.27 km2,減少地上地下硬化面積0.10 km2。

表4 B情景調(diào)整控制指標(biāo)Tab.4 List of adjustment and control index in scenario B

4 結(jié)果與分析

4.1 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)規(guī)劃調(diào)整,A、B 2種情景下主要模型輸入?yún)?shù)發(fā)生變化,如表5所示。

依據(jù)計(jì)算模型,輸入有關(guān)參數(shù),采用多年平均降雨條件,得到不同情景下開(kāi)發(fā)片區(qū)、滲漏帶計(jì)算結(jié)果,見(jiàn)表6～表8。

表5 A、B情景主要模型輸入?yún)?shù)對(duì)比表Tab.5 Comparison of the main model input parameters between scenario A and B

表6 開(kāi)發(fā)片區(qū)A、B情景地表徑流量計(jì)算結(jié)果對(duì)比Tab.6 Surface runoff comparison on the Planning Region in scenario A and B 萬(wàn)m3/a

表7 開(kāi)發(fā)片區(qū)A、B情景入滲量計(jì)算結(jié)果對(duì)比Tab.7 Infiltration comparison on the Planning Region in scenario A and B 萬(wàn)m3/a

表8 興隆強(qiáng)滲漏帶地表徑流量、入滲量計(jì)算結(jié)果對(duì)比Tab.8 Surface runoff and infiltration comparison on Xinglong Strong Seepage Zone in scenario A and B 萬(wàn)m3_/a

4.2 分析與討論

A情景下,片區(qū)建成后地表徑流量達(dá)到86.38萬(wàn)m3/a,比現(xiàn)狀年63.38萬(wàn)m3/a增加23.00萬(wàn)m3/a,增幅36.29%；入滲量達(dá)到35.24萬(wàn)m3/a,比現(xiàn)狀年66.32萬(wàn)m3/a減少31.08萬(wàn)m3/a,降幅46.86%。地表徑流增加量約6.5萬(wàn)m3/(a·km2),入滲量減少量約8.8萬(wàn)m3/(a·km2)。整個(gè)興隆強(qiáng)滲漏帶地表徑流量也由現(xiàn)狀622.79萬(wàn)m3/a增加至645.79萬(wàn)m3/a,入滲量也由現(xiàn)狀528.46萬(wàn)m3/a降低至497.38萬(wàn)m3/a。

從各分區(qū)(圖3)來(lái)看,住宅區(qū)(F)地表徑流量增加13.66萬(wàn)m3/a,入滲補(bǔ)給量減少18.46萬(wàn)m3/a,變幅為3個(gè)分區(qū)中最高；其次是商服區(qū)(N),地表徑流量增加5.09萬(wàn)m3/a,入滲補(bǔ)給量減少6.88萬(wàn)m3/a；最后是公園區(qū)(E),地表徑流量增加4.25萬(wàn)m3/a,入滲補(bǔ)給量減少5.74萬(wàn)m3/a。

圖3 A情景各分區(qū)地表徑流量(a)、入滲補(bǔ)給量(b)變化結(jié)果對(duì)比Fig.3 Comparison of surface runoff(a)and infiltration(b)on different districts in scenario A

B情景下,片區(qū)比A情景減少地表徑流量1.58萬(wàn)m3/a,增加入滲量2.13萬(wàn)m3/a,有一定成效；但與片區(qū)現(xiàn)狀相比,地表徑流量仍增多21.42萬(wàn)m3/a,是現(xiàn)狀產(chǎn)流的1.33倍,入滲量仍減少16.56萬(wàn)m3/a,僅恢復(fù)至現(xiàn)狀的75%。整個(gè)強(qiáng)滲漏帶也是同樣規(guī)律。這表明,即便采取低影響開(kāi)發(fā)策略,仍無(wú)法避免和完全彌補(bǔ)因開(kāi)發(fā)帶來(lái)的對(duì)強(qiáng)滲漏帶地下水補(bǔ)給能力的削弱。如要抵消該不利影響,只能借助其他途徑。

4.3 流域綜合保護(hù)與修復(fù)(C情景)

由于興隆強(qiáng)滲漏帶與興隆流域互為表里,基于生態(tài)補(bǔ)償?shù)脑瓌t,在B情景的基礎(chǔ)上增加了對(duì)全流域?qū)嵤┚C合保護(hù)與修復(fù)策略,即為C情景。該情景下采取的主要措施如下。

1)劃定保護(hù)范圍。流域內(nèi)嚴(yán)格劃定核心保護(hù)范圍和禁止開(kāi)發(fā)紅線,加強(qiáng)對(duì)非開(kāi)發(fā)片區(qū)的保護(hù),嚴(yán)禁越界開(kāi)發(fā)行為。

2)清潔小流域建設(shè)。通過(guò)水源涵養(yǎng)林補(bǔ)植、坡面整治、面源污染防治等措施,構(gòu)建全流域生態(tài)修復(fù)、生態(tài)治理和生態(tài)保護(hù)“三道防線”,規(guī)劃治理面積21 km2。

3)溝道保護(hù)與治理。全流域分布有295條溝道,應(yīng)分類(lèi)治理保護(hù)。對(duì)植被覆蓋好、下漏通道完整的溝道嚴(yán)格保護(hù),禁止二次人為擾動(dòng)破壞溝道形態(tài)及其地表植被；對(duì)地表裸露、易發(fā)生水土流失的溝道綜合采取溝頭防護(hù)、谷坊、堰壩、溝岸防護(hù)工程進(jìn)行綜合治理。

4)破損山體修復(fù)。因地制宜對(duì)破損山體進(jìn)行掛網(wǎng)噴播綠化、植生帶綠化、框格客土綠化、高次團(tuán)粒噴播綠化等生態(tài)修復(fù)措施,控制水土流失,增強(qiáng)水源涵養(yǎng)能力。

5)舊村居治理。對(duì)白土崗、大嶺兩村舊村居拆遷舊址實(shí)施綠化治理,優(yōu)選鄉(xiāng)土適生、形態(tài)優(yōu)美的植物種,發(fā)展生態(tài)旅游。

6)調(diào)水補(bǔ)源。充分發(fā)揮興隆水庫(kù)及下游興濟(jì)河入滲補(bǔ)給能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),結(jié)合濟(jì)南市海綿城市建設(shè)中實(shí)施的“五庫(kù)連通”工程,調(diào)引錦繡川水庫(kù)水至興隆水庫(kù),補(bǔ)充下游河道生態(tài)景觀用水,促進(jìn)地下水補(bǔ)給。興隆水庫(kù)庫(kù)容78萬(wàn)m3,興利庫(kù)容40萬(wàn)m3,水庫(kù)上年汛期蓄水一般在翌年3月份可全部滲漏。擬對(duì)水庫(kù)實(shí)施清淤疏挖,擴(kuò)大水面面積,增加蓄水、入滲能力。除汛期蓄水外,調(diào)水補(bǔ)源保持水庫(kù)常年維持正常蓄水位(景觀水位)并按一定流量常年補(bǔ)充下游河道,預(yù)測(cè)年可增加入滲補(bǔ)給100萬(wàn) m3以上。

通過(guò)對(duì)C情景進(jìn)行模擬分析(表9),在全流域生態(tài)恢復(fù)和調(diào)水補(bǔ)源理想狀態(tài)下,預(yù)測(cè)全流域地表徑流量518.05萬(wàn)m3,比現(xiàn)狀減少104.74萬(wàn)m3、降幅16.82%,入滲量686.22萬(wàn) m3,比現(xiàn)狀增加157.76萬(wàn)m3、增幅29.85%,由此可抵消片區(qū)開(kāi)發(fā)對(duì)流域地下水補(bǔ)給的不利影響,改善興隆強(qiáng)滲漏帶功能。

5 結(jié)論

興隆片區(qū)規(guī)劃和興隆強(qiáng)滲漏帶的評(píng)價(jià)研究,對(duì)于泉域補(bǔ)給區(qū)保護(hù)具有典型意義。濟(jì)南泉域直接補(bǔ)給區(qū)面積約1 500 km2,是濟(jì)南泉域的命脈和源泉,保泉的關(guān)鍵就是要切實(shí)強(qiáng)化對(duì)該區(qū)域的保護(hù),嚴(yán)格控制任何可能對(duì)降雨徑流、地下水入滲產(chǎn)生不利影響的活動(dòng),尤其是開(kāi)發(fā)建設(shè)。本研究表明,該興隆片區(qū)開(kāi)發(fā)建設(shè)后,地表徑流增加6.5萬(wàn)m3/(a·km2),入滲量減少8.8萬(wàn)m3/(a·km2)。即便采用低影響開(kāi)發(fā)策略進(jìn)行規(guī)劃方案優(yōu)化,如調(diào)整地塊布置、控制建筑密度、降低硬化設(shè)施、優(yōu)化豎向設(shè)計(jì)、提高綠化率、強(qiáng)化雨洪水綜合管理等,仍無(wú)法完全消除因開(kāi)發(fā)建設(shè)對(duì)強(qiáng)滲漏帶的損壞,入滲補(bǔ)給功能僅恢復(fù)至現(xiàn)狀的75%。要恢復(fù)至現(xiàn)狀水平,必須依賴(lài)于全流域的生態(tài)保護(hù)修復(fù)或調(diào)運(yùn)客水補(bǔ)源。根據(jù)預(yù)測(cè),在全流域生態(tài)恢復(fù)和調(diào)水補(bǔ)源理想狀態(tài)下,入滲補(bǔ)給功能可恢復(fù)并增加至現(xiàn)狀的129.85%。

表9 3種情景下地表徑流量、入滲補(bǔ)給量分析表Tab.9 Comparison of surface runoff and infiltration in 3 scenarios 萬(wàn)m3/a

6 參考文獻(xiàn)

[1] 黃春海.地下水開(kāi)發(fā)研究[M].濟(jì)南:山東師范大學(xué)出版社,1988:6.HUANG Chunhai.Study on groundwater exploitation[M].Jinan:Press of Shandong Normal University,1998:6.

[2] 張?jiān)涣?李福林,陳學(xué)群,等.濟(jì)南泉域重點(diǎn)強(qiáng)滲漏帶調(diào)查與保護(hù)規(guī)劃[R].濟(jì)南:濟(jì)南市水利局,山東省水利科學(xué)研究院,2014:3.ZHANG Yueliang,LI Fulin,CHEN Xuequn,et al.Investigation and conservation planning on strong seepage zones of the Jinan spring region[R].Jinan:Jinan Water Conservancy Bureau,Water Resources Research Institute of Shandong Province,2014:3.

[3] CEOLA S,MONTANARI A,KOUTSOYANNIS D.Toward a theoretical framework for integrated modeling of hydrological change[J].WIREs Water,2014,1(5):427.

[4] 張戈麗,王立本,歐陽(yáng)華,等.近20年來(lái)濟(jì)南泉水補(bǔ)給區(qū)景觀格局及其功能變化分析[J].地球信息科學(xué)學(xué)報(bào),2010,12(5):593.ZHANG Geli,WANG Liben,OUYANG Hua,et al.Changes of landscape patterns and ecological services of the spring recharge area in Jinan since 1990s[J].Journal of Geo-Information Science,2010,12(5):593.

[5] PUMO D,ARNONE E,FRANCIPANE A,et al.Potential implications of climate change and urbanization on watershed hydrology[J].Journal of Hydrology,2017,(554):80.

[6] JACOBSON C R.Identification and quantification of the hydrological impacts of imperviousness in urban catchments:A review[J].Journal of Environment Management,2011,92(6):1438.

[7] SALVADORE E,BRONDERS J,BATELAAN O.Hydrological modelling of urbanized catchments:a review and future directions[J].Journal of Hydrology,2015,529(Part 1):62.

[8] PROSDOCIMI I,KJELDSEN T R,MILLER J D.Detection and attribution of urbanization effect on flood extremes using nonstationary flood-frequency models[J].Water Resource Research,2015,51(6):4244.

[9] MONTANARI A,YOUNG G,SAVENIJE H H G,et al.“Panta Rhei-Everything Flows”:Change in hydrology and society:The IAHS Scientific Decade 2013- 2022[J].Hydrological Sciences Journal,2013,58(6):1256.

[10] 孟慶斌,邢立亭,滕朝霞.濟(jì)南泉域“三水”轉(zhuǎn)化與泉水恢復(fù)關(guān)系研究[J].山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版),2008,38(5):82.MENG Qingbin,XING Liting,TENG Zhaoxia.The relationship of spring protection and transformation pattern between precipitation groundwater and surface water in the Jinan spring region[J].Journal of Shandong University(Engineering Science),2008,38(5):82.

[11] 李道真.山丘區(qū)三水轉(zhuǎn)化及應(yīng)用變參進(jìn)行區(qū)域水資源計(jì)算方法研究(下)[J].資源與環(huán)境,1990,2(1):36.LI Daozhen.Study on calculative methods of variable parameters in areal water resource evaluation and the interaction between surface water and groundwater[J].Journal of Resources and Environment,1990,2(1):36.

[12] 肖起模,鄒連文,劉江.降水入滲補(bǔ)給系數(shù)與地層的相關(guān)分析與應(yīng)用[J].水利學(xué)報(bào),1998,(10):32.XIAO Qimo,ZOU Lianwen,LIU Jiang.Correlation analysis and application of precipitation infiltration coefficient and stratum area weight[J].Journal of Hydraulic Engineering,1998,(10):32.