（水利工程专业论文）邹平城区雨水资源开发利用研究.pdf

山东大学硕士学位论文 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：一盔堑叁查 日期：旦3 ：! ：至笪 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：盔呈建! 垦导师签名：么缝趁日期：翌兰名 山东大学硕士学位论文 摘要 随着社会经济迅速发展和城市化进程的加快，城市雨水资源利用将在2 1 世 纪具有不可替代的作用，雨水资源利用势在必行。我国正处在城市化、工业化 的高度发展时期，对城市雨水利用理论和技术的研究，并将其在城市水环境规 划中推广应用，将具有深远的历史及现实意义。 城市雨水资源化的基本原则是：在综合评价城市可利用雨水资源量的基础 上，考虑在技术上可行、经济社会生态环境综合效益最大的前提下，制定相应 的政策和规定，尽可能采取工程措施，高效地利用雨水资源，增加城市可利用 水源，缓解城市水资源供需矛盾：有效地进行雨洪控制，尽可能减小城市防洪排 涝负担，最大程度地减轻城市雨洪灾害的损失。 本文根据城市所在流域实测降雨径流资料推求流域降雨径流系数，并通过。 城市雨洪水资源可利用量分析计算及城市雨水资源可实现潜力分析计算对邹平 城区进行雨水资源化潜力评价，提出水资源陆空协同系统及雨洪水资源开发利 用模式。 本文在对雨水资源化等概念阐述基础上，构建城市雨水资源化综合效益评价 模型和评价指标体系，同时对雨水资源利用的环境风险进行评价，并以邹平县为 例进行实证研究，研究结果表明，充分利用雨洪水，不仅具有环境生态效益和社 会效益，还有巨大的直接和间接的经济效益。通过对城市径流雨水中各种污染物 的监测和分析认为，利用雨水回灌地下水不会对土壤和地下含水层造成污染和不 利影响，从而为实现雨水资源持续高效利用和保证生态环境健康发展奠定基础。 关键词：雨水资源化；雨水利用模式；综合效益；环境风险；评价模型。 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i mr 印i ds o c i o - e c o n o m i cd e v e l o p m 肌ta i l dt h ea c c e l e r a t e dp r o c e s so f u r b a i l i z a t i o n ，t h eu s eo fu r b 距r a i n w 獭r e s o u r c e s 、) l ，i l lp l a y 觚i r r 印l a c e a b l er 0 1 ei n n l e2 1 s tc e n t u r 弘i ti si m p 硎v et 0l l s ew a t e rr e s o u r c e s c ai si nt h el l i 曲 d e v e l o p m e n tp 嘶o do fu r b a i l i z a n o na n d 硫h j s t r i a l 娩a t i o n u r b 觚r a i n w a t e ru t i l i z a t i o n t l l c o r ya i l dt c c h o l o 百c a lr e s e 鲫c ha n dt h e 印p l i c 撕o ni i lt h ep l 蛐o f u r b mw 蛔 e i l 啊r o n m e n th a v e 伽- r e a c h i i l gl l i s t o r i c a l 觚dp r a c t i c a ls i 班f i c 锄c e t h eb a l s i cp r i n c i p l e so ft h eu s eo fc i t ) ，w a t c rr e s o u r c e si st ：h a to nt h eb a s i so f c i t i e sc a n u s ec o m 衅h e n s i v ee v a l u a 矗o no fw a t e rr e s o u r c e s ，u n d e rm ep r 锄i s eo ft 1 1 e b i g g e s tb e n e f i t sc o n s i d e r e dt e c h n i c a l l yf e a s i b l e ，e c o n o m i c ，s o c i a l 觚de c o l o 季c a l e n v i r o ：【1 l i l e n t ，f o m l u l a t ec o l l r e s p o n d i n gp o l i c i e sa i l dr e g u l a t i o l l s ，t 0t a ：k em e a s u r e s 勰 f 缸a sp o s s i b l e ，e 瓶c i e mu s eo fr 细a t e rr e s 伽e s ，i n c r e a s e 也ec i t yc mu s ew a t e r r e s o u r c e s ，e a s et h ec o n n i c tb 鲍v e e ns u p p l ya i l dd e m 狃do fw a t e r r e s o u r c e si nc i t i e s ， c o m r o lr a i n 、a t e r e f f e c t i v e l m m i n i l n i z et 1 1 eb u r d e nu r b a i lf l o o dc o i 灯o l 觚d d r a i n a g e ，r e d u c em el o s s e so f u r b a nr a i n w a t e rd i s a s t e r t h ea n i c l ec a l c u l a t e sb a s i nr a i n f a l lm n o f rc o e 伍c i e n ta c c o r d i n gt ot h et o w no f b a s i nm e a s u r e dr a i n f a l lm n o f ri n f 0 r m a t i o n ，a n a l y s i so f 曲a l lw a t e rr e s o u r c e sa i l d p o t e n t i a lc a i lb er e a l i z e do nt h e 锄a l y s i sa n dc a l c u l a t i o nz o u p i n gc i t yt oe v 咖a t et h e p o t e n t i a lo fr a i l y w a t e rr e s o u r c e st h r o u 曲t h eu s eo fr a i n w a t e ro fc i t yw a t e r r e s o u r c e s a 1 1 dp r o p o s e dw a t e rs y s t e mo fa i r - g r o u n dc o o r d i n a t i o nr a i n w a t e ra n dt h em o d eo f u t i l i z a t i o no fw a t e rr e s o u r c e sd e v e l o p m e n t i nt h i sp a p e r ，o nt h eb a s i so ft h ec o n c e p to fr a i n w a t e rr e s o u r c e s ，c o n s t m c tt h e m o d e la n de v a l u a t i o ns y s t 锄o fu r b a nw a t e rr e s o u r c e sa n dt h ec o m p r e h e n s i v e e 街c i e n c y ；a tm es 锄et i m ee v a l u a t ee n v i r o m n e n t a lr i s k so ft h eu s eo fr a i n w a t e r 2 山东大学硕士学位论文 r c s o u r c e s ，t a k i n gz ：o u p i n gc o 眦y 嬲a 1 1e x 锄叩1 et 1 1 er e s u l t ss h o w e dm a tm 拙l g f i l u u s eo fn o o d s 龃dr a i l ln o to i l l yh a s v i r o i l m e n t a l 锄de c o l o 百c a l l 觚ds o c i a lb e n e f i t s b u ta l s oe n o 衄o l l sd i r e c t 锄di i i d i r e c te c o r l 0 血cb e n e f i t s t 1 1 1 o u g hn l em o i l i t o d i 毽o f v a r i o u s 砷姐p o l l u t 锄t si ns t o n i lw a t e rm n o 正f i l l dt h a tl l s i n gr 如恻a t e rt 0r e c h a r g e g r o m l d w a t c rw i nn o tc 哪ep 0 1 l u t i o na i l d a d v e r s ei i n p a c t s0 n 廿1 es o i la i l d 1 1 i l d e 瑁u 1 1 da q u i f 豳，a i l dl a y i i l g l ef o u i l d a t i o n 向ra 出e v i n g 刚a i n a b l ea n d e 伍c i 饥tl l s eo fw a t e rr 嚣o u r c 铭a n dg u a r 锄t e et h eh e a l m yd e v e l o p m e i l to fm e e c o l o 舀c a l 锄啊r 0 砌锄t k e yw o r d s ：w a 衙f e s o w ( 瑚；r a i n w a t 盯u t i l i z a t i o nm o d e ； o v e r a l le m c i e i l c y ； e n v i r d 衄既t a lr i s k ； 嬲s e s s n l a l tm o d e l 3 山东大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 雨水及雨水利用 广义的雨水即指降水，它包括大气中以各种形式降落到一定区域地面上的 液态水和固态水。对某一特定区域而言，大气降水是地表水资源、土壤水资源 和地下水资源的总补给来源。因此，可将大气降水作为特定区域的总水资源。 降水一部分形成河川径流，通过水平方向的流动排泄到区域外：另一部分以 蒸发的形式通过垂直方向回归大气。人类实现对降水的调控利用，可以通过地 表、土壤和地下调蓄进行，即减少垂直方向的蒸散和控制水平方向的流出。 当雨水作为一种用来满足人们生活和生产及其生态环境需要的物质资料 时，就成为雨水资源。雨水作为资源具有一定的空间属性，雨水只有存在于一 定区域内，才可能成为资源被利用，如果雨水资源超出了一定的区域边界，可 能就变成了无法利用的资源。降雨具有时间的随机性和雨量的随机性，降雨与 用水时间以及降雨量与用水量的耦合程度也影响着雨水资源的转化。 广义的雨水资源化是指经过一定的人为措施，对自然界中的雨水径流进行 干预，使其就地入渗或汇集蓄存并加以利用，包括雨水集流的家庭利用、农业 灌溉和养殖利用、水源涵养、城市集雨利用和生态环境改善等水资源利用的各 个方面，甚至人工增雨等。这种雨水利用的概念其外延几乎囊括了水的所有利 用方式，内涵极为广泛。通常提到的雨水资源化一般是指对雨水的原始形式和 最初转化为径流或地下水、土壤水阶段的利用，将其称为狭义的雨水资源化。 就狭义的雨水资源化而言，概括起来包括两方面：一是雨水径流汇集利用。包 括：( 1 ) 集流补灌的农业雨水利用。( 2 ) 用于洗车、消防、冲厕、景观、城市保洁、 城市绿地灌溉等的城市雨水利用。( 3 ) 解决人蓄饮水的农村生活利用等。二是雨 水入渗作为储备水资源利用。包括：( 1 ) 区域的雨水拦蓄回灌地下水：( 2 ) 城市的 雨水拦蓄利用( 改善生态、减轻排水防洪压力等) 。 城市雨水资源化是指通过系统的规划和设计，采取相应的工程和非工程措 施将雨水收集、贮存、下渗并作为一种可用水源的过程。它不仅能增加城市供 4 山东大学硕士学位论文 水水源，在一定程度上缓解城市水资源的供需矛盾：补给地下水，储备水源和防 止地面沉降：同时，还可以有效地减小城市径流量，延滞汇流时间，减轻城市排 洪设施的压力，减少防洪投资和洪灾损失。城市雨水资源化作为城市供水非传 统水源开发利用的一种特殊方式。 城市雨水资源化的基本原则应为：在综合评价城市可利用雨水资源量的基 础上，考虑在技术上可行、经济社会生态环境综合效益最大的前提下，制定相 应的政策和规定，尽可能采取工程措施，高效地利用雨水资源，增加城市可利 用水源，缓解城市水资源供需矛盾：有效地进行雨洪控制，尽可能减小城市防洪 排涝负担，最大程度地减轻城市雨洪灾害的损失。 1 2 城区雨水资源开发利用的目的和意义 城市由于人口和资产的高度集中，是水问题最多、水管理最复杂的区域。 城市化使水循环的下垫面发生变化，透水面积减少，不透水面积增加，地面粗 糙率变小；同时排水系统的改进，使降雨大部分以地面径流形式排出，渗入地 下的雨量减少，由此造成地面径流量增加，径流时间缩短，洪峰流量增大，产 生洪涝灾害的机会增多。在对防洪不利的同时，城市化使地下水位下降、泉水 断流，河道枯水期流量减少，导致城市水环境逐渐恶化。作为城市地区可利用 的潜在资源，对城市雨洪水利用理论和技术的研究，并将其在城市规划中推广 应用具有重要意义砼1 。具体地讲，雨洪水利用在生态环境和社会效益上有五大 益处：一是可以有效改善区域生态环境。将雨水就地收集、就地利用或回补地 下水，可减轻城市河湖的防洪压力，防止城市排涝设施不足导致的城市雨水排 泄不畅和洪涝灾害的发生；削减雨季洪峰流量，维持河川水量，增加水分蒸发， 改善生态环境；减少或避免马路及庭院积水，改善小区水环境，提高居民生活 质量。二是提高水资源利用效率。雨水适于冲厕、洗衣物，故生活用水不必再 用饮用水；雨水的钙盐含量低，属软水，可作冷却水；三是涵养地下水。地下 水一般利用雨水、自来水或中水补充，其中后两种方法造价偏高，且中水补充 还有污染地下水的可能。利用雨水补充地下水资源是最经济的方法；四是减轻 城市防洪和排水系统压力。多个单元的雨水利用，可以蓄到大雨的前中期水量， 还可起到洪水错峰的作用，会从总量上减少排入市政管网和河湖的雨水量；五 山东大学硕士学位论文 是有利于保持城市河湖水环境。城市排水系统多为雨污合流方式，据实测，日 降水小于2 0 毫米的均匀降水，雨水通过汇水管网进入污水处理厂；日降水大于 2 0 毫米或小于2 0 毫米但强度较大时，雨水混合污水排入河道，造成河湖水体 污染，通过雨水利用可以缓解降水强度和降水量增大对河湖水环境的压力。城 市雨洪水的利用主要为直接和间接利用，直接利用表现在雨水收集、雨水贮留 等，屋顶、路面均可不同程度收集雨水，收集的雨水可汇集到雨水贮留池中， 对不同用途的雨水进行处理等级的划分1 ，分别利用。雨洪水的间接利用表现 为雨水渗透。雨水渗透可包括点源、线源和面源的渗透，人工渗透设施、人工 湖等为点源入渗，河道、透水性道路等为线源入渗，减少城市硬铺盖、加大城 市绿地草坪面积可增加面源入渗量。雨水渗透对改善城市水环境，恢复城市良 性水循环具有根本性作用。因此，加强对城市雨洪水利用问题的研究，对改善 城市水环境、实现水资源的可持续利用是十分必要的h 1 。 1 3 城区雨水资源开发利用研究现状与进展 雨洪水利用是一项曾被广泛应用的古老传统技术，我国雨洪水利用也是由 来以久。距今约4 1 0 0 年夏朝的后稷便开始推行区田法，战国末期有了高低畦种 植法和塘坝，秦汉时期，在汉水流域的丘陵地区还修建了串联式塘群，水窖修 筑历史也有数百年。然而，从1 9 世纪末、2 0 世纪初开始，随着现代技术的兴起， 先是地下水的开采在许多地方逐渐取代了雨水利用技术。接着，以控制洪涝灾 害、利用河川径流和开采地下水为目标的当代水利工程的修建，又为社会经济的 发展，特别是农业的持续稳定增长，发挥了很大的作用，取得了巨大的效益，雨洪 水利用渐渐被人们遗忘。但是，人类社会经济的进一步发展，人口的不断增长， 对有限的水资源提出了越来越高的要求，水资源的紧缺已成为许多地方制约经 济发展的因素，同时，大型水利工程引发越来越多的生态环境问题也迫使人们思 考和寻找其他出路瞄1 。因此，近2 0 年来，雨洪水利用重又引起了人们的注意。特 别是联合国在夏威夷召开第一届国际雨洪水集流利用会议后，迄今为止，国际 上已经召开了十届国际雨洪水收集利用会议，推进了国际雨洪水利用的研究和 进展。近十年来，越来越多的国家涉入城市雨洪水利用这个新兴的技术领域， 进行了很多有效尝试，并应用先进技术取得了明显的结果。目前，国际上城市 6 山东大学硕士学位论文 雨洪水利用研究比较广泛，其中日本和德国的城市雨洪水利用处于领先地位， 城市雨洪水利用的应用范围广、设施齐全、利用方法多种多样，并且制定了一 系列关于雨洪水利用的政策法规，建立了比较完善的雨水收集和雨水渗透系统。 近年来，我国西北地区雨洪水利用发展迅猛，取得了很大效益。1 9 8 8 年以来，甘 肃省在中东部干旱缺水地区开展了雨水利用试验示范研究，并将其成果进行推 广：1 9 9 5 年在干旱半干旱地区实施了”1 2 1 雨水集流工程”，1 9 9 7 年制定并出版了 甘肃省雨水集蓄利用工程技术标准。同一时期，宁南山区实施“窑窖农业”， 内蒙古自治区在准格尔旗和清水河县进行了“1 1 2 集雨节水灌溉工程试验示 范研究，陕西、山西、河南、河北、江苏、浙江、贵州等省亦进行了雨水利用试 验研究。1 9 9 5 年6 月，北京举办了第七届国际雨洪水集流系统大会：1 9 9 6 年1 1 月，在兰州召开了第一届全国雨洪水利用学术讨论会暨国际学术研讨会；1 9 9 8 年 9 月和2 0 0 0 年9 月分别在徐州和大连举行第二和第三届全国雨洪水利用学术研 讨会。会议的召开，极大地推动了我国雨水集蓄利用的研究嘲。目前，我们国家 的研究主要集中在于旱半干旱地区生活饮水、集流节灌和生态环境建设等问题 上，对于城市雨洪水利用，目前主要在缺水地区有一些小型、局部的非标准性应 用。如山东的长岛县、大连的獐子岛和浙江省舟山市葫芦岛等雨水集流利用工 程。大中城市的雨水利用基本处于探索与研究阶段，但已显示出良好的发展势 头。近几年，如上海、天津、大连、哈尔滨、西安口3 、郑州等城市已开始结合 自身的具体情况开展了雨洪利用的研究和应用。2 0 0 3 年上海出现了具有雨水利 用功能的生态住宅；2 0 0 3 年7 月，天津建成了一座节水型水利科技大厦，并成 功进行了“城区雨洪水利用应用实验。由于缺水形势严峻，北京的雨洪水利 用步伐较快。从2 0 0 0 年开始，北京市围绕开源、节流、保护和合理利用等四个 方面制定确定了2 6 项加强水资源管理和节水工作的对策措施，其中关于雨洪水 利用的有3 项，包括建设雨洪利用工程、制定城市雨洪利用的政策、砂石蓄集 雨洪利用回灌工程。在科技部、北京市科委、北京市计委和北京市水利局的大 力支持下，自2 0 0 0 年起实施了由北京市水利科学研究所主持的中德两国政府间 科技合作项目“北京城区雨洪控制与利用技术研究与示范”。项目将建设分别代 表老城区、新建成区、将建设区、公园、校园雨洪利用模式的6 个雨洪利用示 山东大学硕士学位论文 范区1 和1 个试验中心，示范区总面积将达到5 9 公顷。项目还将针对北京城区 特点，通过引进德国先进设备、学习德国成熟的雨水利用技术，紧紧围绕提高 水资源的开发利用率，减少城市防洪压力，缓解城区地下水下降趋势，改善城 市水环境等目标，开展试验研究和示范区建设。通过试验研究，形成雨水收集 与传输、雨洪处理与利用、雨洪回补地下水以及雨洪控制系统等完整雨洪控制 与利用技术体系；并通过示范工程验证，探索雨洪控制与利用的工程形式，开 发雨洪控制与利用设备，形成配套工程技术，为今后加强管理提供雨洪控制指 标和管理措施，为北京乃至我国北方地区城市雨水利用提供方法、依据和途径 3 。总之，全国已经掀起城市雨洪水利用的热潮，如何充分利用城市雨水，实 现城市区域的良性水循环已经提上日程n 州u m 刀。 1 4 本文主要研究内容及技术路线 本文以山东省邹平县的雨洪水资源利用为研究背景，主要进行以下内容的 研究。 ( 1 ) 城市化进程对降雨径流等水文特征的影响研究。 ( 2 ) 城区雨水资源量分析计算方法研究。 ( 3 ) 城区雨水资源可利用量分析计算模型研究： ( 4 ) 城区雨水资源化潜力评价模型研究。 ( 5 ) 城区雨水资源利用模式及技术集成研究。 ( 6 ) 城区雨水资源利用的效益分析与风险评估 本文采用理论分析、现场勘查和数值模拟的方法进行综合研究。现场调查 加深直观认识搜集获取第一手资料，能动的应用到理论分析、模型设计与模型 验证中。在了解研究区域社会、经济、生态状况的基础上，研究如何低风险、 高效率的利用雨洪水资源为当地经济社会发展提供支持，提出适宜的利用模式 和技术体系，建立实用有效的模型。从而为城区雨水资源利用提供决策支持。 山东大学硕士学位论文 2 邹平县概况 2 1 邹平县自然地理概况 邹平县地处滨洲市最南端，地理坐标为东经1 1 7 。1 87 1 1 7 。5 7 北纬 3 6 。4 2 3 7 。0 97 ，南部和东部与淄博市毗连，西部及西南与章丘市相连，西北 与济阳、惠民两县隔黄河相望，北以小清河为界与高青县相邻。最大纵距 5 0 1 5 k m ，最大横距5 7 5 5 k m ，总面积为1 2 5 1 7 5 k m 2 ( 土管局1 9 9 0 年普查) ， 耕地面积8 6 6 4 8 8 2 公顷( 1 9 8 3 年土壤普查) ，7 1 0 8 4 公顷( 2 0 0 0 年末统计数) 。 邹平县位于鲁中泰沂山区北麓与鲁北黄泛平原叠交地带。境内地貌复杂， 地势南高北低，西高东低，南部山丘林立，形成低山丘陵地带，从海拔高度为 8 2 6 8 米的长白山摩诃顶到海拔1 1 2 米的黄河冲积平原，形成本县的低山陡坡， 近山阶地，水平梯田，沿河阶地，冲积平原，河滩高地，缓平坡地，背河槽状 洼地等八种主要地貌类型。南部以低山丘陵为主，北部及西北部则是历次黄河 改道冲积形成的黄泛平原，东部处于低山丘陵前沿与杏花河夹角地带的山前倾 斜平原，全县基本是簸箕形，以杏花河沿线地势为最低。由于地层地质的演变 和造型，全县大体可分为两大地貌类型，十七个微地貌单元。 山丘区：面积1 9 6 0 2 3 3 公顷，占全县总面积的1 5 6 6 。泰沂山脉北麓的 长白山，多为西北东南走向；海拔高度2 0 0 m 以上的低山丘陵面积占全县面积 的6 4 ；5 0 2 0 0 m 为丘陵占全县面积的9 2 ，纵横连绵的大小山头3 0 0 多个。 山丘中上部多为低山岭坡，土层薄，砾石含量多，复被率小，为荒山和疏林草 地；山丘中下部为水平梯田，土层在3 0 6 0 c m ，但水源奇缺，土壤养分低；山 丘下部，坡度渐缓，多为近山阶地，河谷阶地，土层较厚。同时，南部山区多 为中生代燕山期构造运动，大规模基性侵入岩体和喷出岩体，断裂构造发育， 矿产资源丰富，山区石料资源蕴藏量大。 平原区：分为山前倾斜平原与黄泛平原区。山前倾斜平原面积3 6 4 0 8 公顷， 占全县面积的2 9 9 ，海拔高度1 5 5 0 m ，大致分布于低山丘陵与杏花河夹角地 带，地势平缓，土层深厚，土壤肥沃，但地下水资源已处于严重超采，水源明 显不足。黄泛平原区面积6 9 1 6 4 6 公顷，占全县总面积的5 5 2 5 ，海拔高度1 2 9 山东大学硕士学位论文 2 0 m ，主要分布在杏花河沿线以北至黄河南岸。由于黄河历次改道，冲积错综复 杂，造成岗、坡、洼相间的复杂地形。土体深厚，多发育潮土，肥力差。 邹平县土壤类型多样，分布集中而且质量较好。全县共分三个土类，九个 亚类，十六个土属，七十五个土种。由于地形地貌成土母质，水文地质，成土 过程不同，故全县土壤大致沿杏花河方向分为截然不同的两大土区，即杏花河 以南为褐土区，以北为潮土区。 邹平县的地质构造体系为平原，属华北地带新生代坳陷的东南部，在济阳 坳陷齐河广饶断裂带以南，南部山区绝大部分地层为中生代的白垩纪青山组 第一段基性或中性喷出岩，如安山玄武岩，辉长岩及其凝灰岩，凝灰集块岩； 山脉虽有大断裂带( 无棣一淄川断裂带) 而经多次侵入岩体充填，又因上覆盖 第三纪红粘土夹沙砾，基岩裂隙也大多充填，最上层为第四纪山前冲积松散堆 积物。临池、青阳两镇南部各有一部分地片属于侏罗纪上莱阳群沉积砂岩，并 由于白垩纪喷发岩浆侵入裂隙而形成岩浆被与沉积岩相间地层。邹平县城以北 地区属华北地带，鲁西台背斜中，鲁中隆断与辽冀台向斜中济黄坳陷接壤。 2 2 邹平县社会经济及城市发展概况 2 0 0 0 年全县辖1 7 镇乡( 其中1 5 个镇) ，下设8 0 个办事处，8 5 8 个行政村， 居民1 9 2 9 万户，6 8 7 6 7 万人，其中非农业人口6 6 6 万人，流动人口1 8 万 人，农业人口6 2 1 万人，农业劳动力3 3 8 9 万人，占农业人口5 4 6 ，人口密 度5 4 9 人k m 2 ，高于全省平均密度5 0 8 人k m 2 。 邹平县城区地处山前平原前缘，黄山脚下，是全县政治、经济、文化中心。 2 0 0 0 年建城区面积已达8 4 k m 2 ，人口7 8 万人。2 0 0 8 年县城建城区面积已达 1 3k m 2 ，人口1 0 万人。 邹平县是一个农业县，全县自然条件较好，农业发展历史悠久，盛产小麦、 玉米、棉花、花生、大豆、果品等。生物资源丰富，名、特、土产品较多，全 县林木树种共有2 6 科4 7 属6 3 种，果树有1 0 科1 8 属3 3 种，2 1 9 个品种，蔬 菜及瓜类共有8 科1 7 属6 0 余种。同时，药材资源丰富，长白山，会仙山，鹤 伴山等为中药材产地，目前己达5 0 余种。 l o 山东大学硕士学位论文 邹平县畜牧业也较发达，2 0 0 0 年末大牲畜存栏量达到1 0 3 万头( 统计数) ， 生猪存栏量2 1 6 8 万头( 统计数) ，家禽存栏量6 1 0 0 0 9 万只( 统计数) 。 邹平县近几年发展迅猛，工业门类涉及纺织、热电、化工、机械、建材、 冶金等十多个行业，主要产品有棉纱、棉布、纺织品、啤酒、白酒、矿泉水、 热电、农机、农药、磷肥、铜矿等6 0 多种产品。建国后，特别是党的十一届三 中全会以来，全县人民团结奋斗，开拓进取，大规模开发整治国土资源，工农 业生产条件及各项社会事业有了长足的发展，人民生活水平有了明显提高。2 0 0 0 年全县国内生产总值达5 9 9 6 亿元( 2 0 0 2 年8 4 1 亿元) ；分别比8 0 年、8 5 年、 9 0 年、9 5 年增长2 6 、1 5 、7 、1 9 4 倍，人均国内生产总值8 7 1 9 2 元( 2 0 0 2 年 1 2 0 6 6 元) ；城镇居民人均收入6 4 8 9 元( 2 0 0 2 年7 8 7 8 元) ；农民人均纯收入2 8 6 1 元( 2 0 0 2 年3 1 8 6 元) ；工农业产值的比重由8 0 年的3 4 ：6 6 转变到2 0 0 0 年的 8 2 ：1 8 。财政收入达到3 4 7 4 8 万元，其中地方财政收入2 2 0 9 8 万元( 2 0 0 2 年财 政总收入7 3 0 0 0 万元，地方财政收入3 2 3 0 0 万元) ，自8 0 年以来，平均以1 7 8 的速度增长；全县交通公路干线及支线四通八达，公共汽车直通北京、天津、 济南、潍坊、临沂等重点城市，县内各镇乡均有公共汽车相通，总里程2 0 0 0 年 达1 5 4 1 9 k m ，村村通沥青路，全部实现了电话程控化；各镇乡村村通电，2 0 0 0 年用电量达到6 4 8 亿度。在发展经济的同时，城镇基础设施建设、文化建设及 其他社会事业相应都有了较快的发展。县城区2 0 0 2 年已拥有1 2 k m 2 的建成区， 5 2 4 k m 2 的规划区，县城区人口已达1 0 万人。县城区新一轮跨越式的发展格局 已形成。当前，1 8 k m 2 的工业园区，4 5 k m 2 的城南新区正在建设之中，不久的将 来，邹平城区将成为一座功能齐全、布局合理、环境优美、特色突出的生态园 林城市。 由于邹平县经济的快速发展，相应的需水要求有了成倍的增长。以工业总 产值来讲，1 9 8 0 年全县仅8 9 0 9 万元，而2 0 0 0 年达到了1 0 7 6 亿元，增长1 2 0 倍，年均增长速度2 7 ，工业需水量从8 0 年的3 0 0 万m 3 年增加到2 0 0 0 年的2 0 5 0 页隶f ， 全县供水条件有了明显提高，1 9 8 7 年以前仅有一个1 5m 3 s 引黄能力的灌 区，设计灌溉面积1 2 3 3 3 3 公顷，由于配套工程不完善，实际供水能力仅灌溉 山东大学硕士学位论文 2 6 6 6 6 公顷。2 0 0 0 年已建成2 个引黄灌区，即张桥引黄灌区和胡楼引黄灌区。 引水能力达到了5 0 m 3 s ，全县实际灌溉面积达到了5 5 3 3 3 3 公顷。 截止2 0 0 0 年全县共整治疏挖河道8 条，开挖沟渠6 0 条，总长1 4 0 0 k m ， 修建水库塘坝1 3 9 处，排灌机械5 1 6 万台，配套机井2 3 4 9 8 眼，节水灌溉面积 6 8 万公顷。2 0 0 1 年底建成了库容1 2 0 0 万m 3 的码头平原水库；库容3 0 0 0 万m 3 的韩店平原水库正在建设中，2 0 0 8 年底以前可供水。 2 3 邹平县水资源量概况 2 3 1 地表水资源 2 3 1 1 地表水资源量 据1 9 5 6 2 0 0 0 年系列资料计算，邹平县的多年平均地表水资源量为 1 2 3 7 9 3 4 万m 3 。( 按编制大纲的要求，地表水资源量是指河流、湖泊、冰川等 地表水体中由当地降雨形成，可以逐年更新的动态水量，用天然河川径流量表 示) 。因为引黄属跨流域调水，所以其引水量不在本地地表水资源量计算之内。 全县地形复杂，有山丘及山前倾斜平原，还有黄泛平原，具有岭岗坡洼俱 全的地貌，还受地质岩性和地面植被差异等因素的影响，地表径流系数在面上 的差异较大，由于境内河道没有实测资料，仅据省、地水文站在与我县水文、 水文地质条件，地理环境相类同地区内实测的径流系数来推求本县各分区的径 流系数，低山丘陵区为0 2 5 o 2 2 ；山前平原区为o 1 8 左右；黄泛平原为0 1 5 ； 按此分类计算多年地表径流量：山丘区产流为3 1 3 2 8 万m 3 ，径流模数为1 4 2 4 万m 3 k m 2 ；山前平原区为1 2 4 8 5 3 万m 3 ，径流模数为1 2 0 1 万m 3 k m 2 ；纯井灌区 为1 9 1 5 4 3 万m 3 ，径流模数为9 ，1 8 万m 3 k m 2 ；井渠并灌区为2 7 4 6 5 4 万m 3 ；径 流模数为8 5 5 万m 3 k m 2 ；引黄灌区为3 7 5 6 1 3 万m 3 ，径流模数为8 4 8 万m 3 k m 2 ； 黄河花园口以下为2 3 8 3 8 万m 3 ，径流模数为9 4 6 万m 3 k m 2 ，合计1 2 0 3 7 8 1 万 m 3 ，径流模数为9 6 2 万彤k m 2 。分别流入孝妇河2 7 2 8 3 4 万一，杏花河5 4 5 6 6 7 万m 3 ，直入小清河3 8 5 2 8 万f 。 2 3 1 2 地表水的时空分布特征 l 地域分布不均 地表径流的多少除与当地降水有关外，还与地形地貌、地质构造、植被覆 1 2 山东大学硕士学位论文 盖等因素有关。邹平县的地表水资源在地域上分布十分不均。总体来说，南部 山区多于北部平原区，低山丘陵区的多年平均径流模数为1 4 2 4 万m 3 k m 2 ，而 引黄灌溉区只有8 4 8 万m 3 k m 2 。 2 年内分布不均 由于全县的降水量年内分布十分不均，直接导致了地表径流的年内分布不 均，具有春旱秋涝，晚秋又旱的特点。6 、7 、8 三个月的降水总量为4 4 3 1 7 1 6 万m 3 ，占全年降水总量的6 1 7 ，因此，极易因降雨集中而发生洪涝灾害。 3 年际变化大 由于降水量的年际变化大，导致了地表径流的年际差异大，据1 9 5 6 2 0 0 0 年4 5 年系列的地表径流资料计算，降水总量最多的年份为1 9 6 4 年，达到1 1 8 8 7 2 万m 3 ( 5 0 年一遇) ，而1 9 8 9 年仅为3 1 2 3 6 3 万m 3 ( 百年一遇) 。 2 3 1 3 旱涝灾害 1 洪涝 因降水主要集中在7 、8 月份，所以全县洪涝灾害频发，据资料统计，自 1 9 5 1 年至2 0 0 0 年5 0 年间共发生过洪涝灾害2 7 次，累计受灾面积达2 7 万公顷。 其中主要集中在1 9 5 1 年至1 9 8 0 年，3 0 年间共发生过洪涝灾害1 9 次，发生频 率为6 3 3 ，8 0 年代以后，由于降水量的减少和全县农田水利建设的完备，2 0 ： 年间共发生过9 次，发生频率为4 5 。洪涝灾害最重的一年是1 9 6 4 年，受灾面 积达7 3 万公顷，绝产面积达3 6 万公顷，属历史所罕见。 2 旱灾 据1 9 5 1 年至2 0 0 0 年资料统计，全县6 0 年的受早年份达3 9 年，发生频率 为7 8 ，累计受旱面积达7 1 5 万公顷。从1 9 8 0 年至2 0 0 0 年2 0 年间除9 0 、9 1 年外，每年都有旱灾发生。建国以来特大干旱灾害发生在1 9 8 4 年，受灾面积达 5 6 万公顷，值得一提的是在1 9 8 9 年的特大干旱年份，全县受灾面积为2 6 万 公顷仅为1 9 8 4 年受灾面积的5 0 ，分析原因在于1 9 8 9 年为黄河的丰水年，来 水量大，全县特别是西北灌区大量引用黄河水抗旱，确保了5 5 万公顷粮棉的 丰收。 2 3 2 地下水资源量 山东大学硕士学位论文 经计算：邹平县1 9 8 0 2 0 0 0 年系列多年平均地下水资源量为1 5 3 7 2 1 5 万畦 已扣除毽婀冰2 0 2 2 万裔。各水资源分区的啦r 蚂冬源量见附表2 5 吃( 邹平县啦而柠辩h 给 量计鳓撅) 。 2 3 2 1 水文地质单元 县内小清河以南至边界地区属泰沂山北麓，鲁中低山风化裂隙水区，依地 势而下，为低山丘陵风化裂隙水亚区和山前倾斜平原孔隙水亚区，在水文地质 上的表现特征为： 南部山区主要为火成岩和碎屑岩类含水岩组，系风化裂隙水，接受大气降 水的补给，一部分沿裂隙下渗，储存于风化带中，一部分沿裂隙下泄，转化为 地表水( 泉水) 或地下径流，流入第四纪土层的方式排泄。裂隙发育深度一般 二十米上下，地下水埋深较浅，一般为4 1 6 米，随地形起伏呈断续不统一的 水面，地下水呈散流状态，随地形倾向及裂隙延伸情况，向低洼处或沟谷运动， 有时可在切割沟谷内形成下降泉，从低山区至丘陵区依次类推，各自既接受降 水补给，也以侧渗方式下泄，至山前倾斜平原后缘排泄入小清河，构成了第一 水文地质单元。而后进入一般平原，地势平坦，地下水分布均衡，地质多为第 四纪松散堆积层，侧向补给量不大，至此为第二水文地质单元。 小清河以北至黄河之间地带，即魏桥、码头、台子三镇，由于黄河历次决 口并改道入大清河道入海，遗留下的扇形地迭加在河道两侧，沉积物交错分布， 改变了地形地貌，以致岗、坡、洼相间，微地貌差异较大，地表水，地下水基 本一致，故属鲁北平原孔隙水水文地质单元。 2 3 2 2 水文地质条件 第一个单元的低山丘陵区为中生界侏罗纪( 系) 砂页岩、砂岩和白垩系火 山碎屑岩地层发育。地下水赋存于第四纪冲洪积地层孔隙中和岩层风化裂隙中， 水质良好，矿化度 纯井灌区地下水埋深的年际变化 井渠并灌区地下水埋深的年际变 化 引黄灌溉区地下水埋深的年际变化。 5 1 3 地下水埋深的年内变化特点 通过对全县2 0 0 0 年现状年地下水月埋深资料的分析，全县地下水埋深的年 内变化在不同的水资源分区表现出不同的特征( 见图2 5 2 ) ： 、山前平原区的地下水埋深总体上表现出与降水量年内分配的一致性， 只是变化幅度相对平缓，表现在雨季地下水位埋深小，旱季地下水位埋深大， 即补给快，排泄也快。 、纯井灌区和井渠并灌区的地下水埋深年内变化幅度远小于山前平原区， 且水位埋深的月变化也略有不同，其最大特点就是水位埋深与当地的灌溉制度 关系密切，即冬季水位埋深相对小，变化幅度平缓，这是因为冬季降水量少， 没有灌溉用水，地下水位相对稳定；从3 月份开始地下水位埋深缓慢下降，直 到6 月份停止下降趋势，分析原因主要是从春季到雨季来临前，降水量很少， 灌溉用水量却大幅增加，大量抽取地下水导致地下水位连续下降；从雨季开始 地下水停止下降并保持在相对稳定的水位上，这与7 、8 、9 月降水集中，灌溉 用水相对减少有关。 、引黄灌区地下水位埋深年内变化很小，分析原因是该区在枯水季节， 大量引用地表水( 大部分为黄河水) 灌溉，大量的灌溉回归水补给地下水，而 在雨季，地下水又通过河渠侧渗和潜水蒸发大量排泄，从而使该区的地下水位 保持着动态的平衡，地下水埋深的变化幅度很小。 1 9 山东大学硕士学位论文 z t o 2 乱o 桨噍。 聪i o o 剐 丘o o o 2 0 0 0 年地下水埋深月分配图 一一 ，一一 1 、 - j ：_ - l 二l 图2 5 2 表2 5 3井号与井位对照表 井号1 5 # 井2 0 # 井 3 9 # 井5 7 # 井 西董镇 韩店镇台子长山镇 所在地 西董村 韩店村赵家官庄村 水资源山前井渠引黄纯井 分区平原区并灌区 灌区灌区 2 4 邹平县水资源开发利用概况 建国五十多年来，邹平县兴建了许多农田水利工程，为发展灌溉，防洪除 涝，保障经济的发展，发挥了决定性的作用。特别是1 9 8 6 年胡楼引黄灌区建成 后，年引水量平均为1 5 亿立方米，引黄灌溉及补源面积达到6 5 万亩，为邹平 县的工农业生产的发展起了至关重要的作用。近年来，为了克服黄河连年断流 的影响，在引黄灌区也发展了机井建设，开发浅层地下水，发展灌溉。在宜井 灌区，已建成各类机井1 8 万眼，其中，深机井3 0 0 多眼，配套完善机井1 5 万眼，年开采地下水1 8 亿m 3 。在南部山区建成了小型水库2 3 座，其中小( 一) 型3 座，塘坝1 0 6 座，总蓄水能力为1 1 0 0 万m 3 ，有效灌溉面积3 万m 3 ，治理 水土流失面积1 4 9 平方公里，解决山区1 3 1 个村，9 8 万人生活缺水问题。 2 5 邹平县水资源开发利用中的主要问题 2 5 1 地表水开发利用程度低，工程不配套，目前年拦蓄能力仅为2 5 0 0 万m 3 ，有效利用量1 5 0 0 万m 3 ，只占地表径流量的1 2 左右。 2 0 山东大学硕士学位论文 2 5 2 工程管理薄弱，维修更新投入不足，致使工程老化，效益衰减， 特别是防洪排涝工程，水库、塘坝、桥涵、闸多是五、六十年代兴建的， 标准低，不配套，加上运行多年，人为破坏和管理不善等原因，相当一部 分工程已不能正常发挥效益。 2 5 3 地下水资源开采利用不平衡，引黄灌区地下水开采量只占水资 源可利用量的4 5 ，而纯井灌区开采量超过可利用量的1 5 倍，采补失调， 地下水漏斗逐渐扩大，地下水埋深逐渐加大。 2 5 4 地表水和地下水水质污染严重：小清河、杏花河、孝妇河污染严重，由于 上述河流常年行污，流域地下水也不同程度的受到污染【1 3 】【1 4 1 。 2 l 山东大学硕士学位论文 3 邹平县城区雨水资源化潜力分析计算与评价 3 1 城市雨洪水资源量分析 陆地( 地表与地下) 水资源是水资源系统的核心，通过各种水利工程措施， 大力开展雨洪水资源利用，是开发陆地水资源的有效途径。 3 1 1 流域径流系数分析确定方法 根据城市所在流域实测降雨径流资料推求流域降雨径流系数，确定方法简 述如下1 6 1 。 q 图3 1 某次降雨的实测流量过程线 首先利用实测流量减去基流量求出本次降雨的径流过程，然后根据该径流 过程推求径流总量，计算公式为 彬= o 3 6 ( q + q + 。) 么 ( f = 1 ，2 ，z ) 矿：y 形 一 式中 q 、q + ，分别为第f 、f + l 时刻的实测流量，m 3 s ； 彬为第i 时段的时段径流量，1 0 4 m 3 ； & ，为q ，与q 川之间的时间间隔，h ； ，z 为实测地表径流时