李榮東,楊 娜,安忠偉
( 佳木斯市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,黑龍江 佳木斯154002)
英格吐河為松花江一級(jí)支流,發(fā)源于佳木斯市市區(qū)南部高地,流域面積225.4 km2,河道全長(zhǎng)26 km,在中游建有四豐山水庫(kù),控制集雨面積為88 km2,在中游三汊口處( 萬(wàn)興村南) 有嘩啦溝匯入,河長(zhǎng)18 km。英格吐河在三汊口處進(jìn)入市區(qū),與鶴大公路平行,流經(jīng)萬(wàn)興路、友誼路、紅旗路等,至市區(qū)北部的江南村匯入松花江。它是佳木斯市區(qū)內(nèi)的主要水系之一,流經(jīng)市區(qū)段位于城中區(qū)和城西區(qū)交界處,在三汊口處規(guī)劃有南湖[1],作為調(diào)配生態(tài)景觀水量樞紐工程。規(guī)劃南湖西部有三連截流溝匯入,將大頭山泵站與南湖連通,三連截流溝北部規(guī)劃開(kāi)發(fā)區(qū)1、2、3 號(hào)渠作為景觀渠,南湖還將為杏林湖、杏林河補(bǔ)水。
英格吐河為季節(jié)性河流,將流經(jīng)市區(qū)段河道規(guī)劃為城市生態(tài)景觀河道,在河道的主河槽內(nèi)修建了堰體進(jìn)行攔蓄徑流,三汊口處規(guī)劃南湖,均形成水面,滿(mǎn)足城市濱水景觀及生態(tài)要求。從生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型來(lái)看,城市的內(nèi)河與湖泊均屬濕地系統(tǒng),因此規(guī)劃的城市河湖生態(tài)水量參照了城市濕地生態(tài)環(huán)境需水計(jì)算方法和《城市水系規(guī)劃導(dǎo)則》[2]的計(jì)算方法來(lái)確定各條河湖的生態(tài)水量。
城市內(nèi)河均按濕地湖泊考慮,則城市濕地生態(tài)環(huán)境需水主要包括4 項(xiàng):①濕地水面蒸發(fā)消耗需水( WE) ; ②濕地滲漏消耗需水( Wg) ;③濕地棲息地需水( Wi) ;④濕地水體置需水( WL) 。
1.2.1 城市濕地水面蒸發(fā)消耗需水( WE)
水面蒸發(fā)是水體水分的消耗項(xiàng),無(wú)論是湖泊還是河流都必須對(duì)這部分水量進(jìn)行補(bǔ)充,才能保證在水量平衡的情況下,水位維持基本不變,即保證城市濕地自身的存在。此項(xiàng)需水量為河湖水面蒸發(fā)需水量( Wy) 和河湖水生植物蒸散需水量( Wp) 之和。即:
由于佳木斯市河湖中基本沒(méi)有水生高等挺水和浮水植物,植物蒸散需水量與水面蒸發(fā)需水量相比,可以忽略不計(jì),因此只考慮湖泊水面蒸發(fā)需水量( Wy) :
式中:A 為濕地水面面積,m2; EW為濕地水面蒸發(fā)量,mm; Pk為濕地內(nèi)降水量,Pk=PA,P 為單位水面面積降水量,mm。
1.2.2 城市濕地滲漏消耗需水( Wg)
河湖滲漏量計(jì)算公式為:
式中:A 為濕地面積,m2;y 為濕地滲漏深,mm。
1.2.3 城市濕地棲息地需水( Wi)
為維持湖泊正常的生態(tài)環(huán)境功能,在允許一定的水位變化范圍的情況下,必須保證城市濕地暢流期存在的水量。此水量是城市濕地發(fā)揮棲息地和景觀娛樂(lè)功能以及自身存在的前提條件,是城市濕地生態(tài)環(huán)境需水的重要組成部分。
式中:A 為城市濕地水面面積,m2;h 為濕地平均水深,m。
1.2.4 濕地水體置換需水( WL)
城市濕地水體置換,一方面可以?xún)艋斎氲奈廴疚?,促進(jìn)水體的流動(dòng),另一方面為城市美化營(yíng)造一個(gè)良好的水景觀效果。濕地?fù)Q水量和周期一般根據(jù)城市自身情況、發(fā)展的程度和目標(biāo),確定換水周期以達(dá)到最佳效果,換水要同清淤、疏浚相結(jié)合。
式中:Wi為城市濕地棲息地需水,m3;k 為換水周期,次/a。
佳木斯屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候,作為北國(guó)江城,四季分明,11月至次年4月為封凍期。根據(jù)本地區(qū)氣候特點(diǎn),城市河湖生態(tài)水量的計(jì)算時(shí)段只考慮5—10月暢流期,結(jié)冰期水量不予考慮。
維持河湖景觀功能的適宜水深是根據(jù)本城市河湖的具體情況及城市濕地生態(tài)環(huán)境需水等級(jí)劃分( 見(jiàn)表1) 標(biāo)準(zhǔn)來(lái)綜合確定,在不影響河道正常的防洪排澇功能前提下,應(yīng)滿(mǎn)足城市水體景觀功能和人水相親需求為目標(biāo)。換水周期是根據(jù)城市現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展要求確定為理想級(jí)。在滿(mǎn)足生態(tài)系統(tǒng)健康、河湖水質(zhì)要求、景觀水深和適宜水面的需水因素要求中,最大的水量即為城市河湖生態(tài)需水量。以市區(qū)內(nèi)英格吐河水系為例,經(jīng)過(guò)水量計(jì)算具體情況見(jiàn)表2。
表1 城市濕地生態(tài)環(huán)境需水等級(jí)劃分
表2 城市英格吐河水系5 ~10月暢流期生態(tài)景觀需水量表
表3 是保證率75%的天然徑流成果。
表3 P=75%河道天然來(lái)水成果表
根據(jù)各條河道的天然徑流及生態(tài)需水情況進(jìn)行水量平衡。規(guī)劃南湖天然來(lái)水包括英格吐河來(lái)水及三連截流溝來(lái)水,南湖上游有四豐山水庫(kù),由于水庫(kù)徑流全部用于灌溉,無(wú)下泄量,英格吐河來(lái)水是由水庫(kù)至南湖區(qū)間徑流與嘩啦溝徑流組成。南湖需水包括南湖下游河道、杏林河水系、南湖自身需水,及城西區(qū)規(guī)劃開(kāi)發(fā)區(qū)1、2、3 號(hào)景觀渠。對(duì)規(guī)劃南湖進(jìn)行興利計(jì)算( 見(jiàn)表4) ,天然徑流量不能滿(mǎn)足南湖生態(tài)總需水量,采用大頭山泵站間歇期為南湖供水措施,來(lái)滿(mǎn)足缺水量。經(jīng)復(fù)核,大頭山泵站間歇期剩余水量可以滿(mǎn)足南湖需水要求??紤]洪水安全問(wèn)題,設(shè)汛限水位為80.35,較興利水位降0.5 m。1、2、3、12月為封凍期興利計(jì)算不考慮天然徑流。
表4 南湖興利計(jì)算 萬(wàn)m3
本文針對(duì)城市水系生態(tài)水量問(wèn)題,采用城市濕地生態(tài)環(huán)境需水計(jì)算方法和《城市水系規(guī)劃導(dǎo)則》的計(jì)算方法,具體分析和計(jì)算了佳木斯市英格吐河水系生態(tài)水量,并對(duì)其進(jìn)行水量平衡,提出了合理的水量保障措施,不僅可以為佳木斯市城市濱水空間規(guī)劃提供設(shè)計(jì)依據(jù),而且為北方城市生態(tài)水量的控制與保障提供一種新的思路和方法。
[1]佳木斯市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院. 佳木斯城市水系及水生態(tài)環(huán)境建設(shè)規(guī)劃[R]. 佳木斯: 佳木斯市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,2011.