（水文学及水资源专业论文）莱芜城区牟汶河综合治理的水文效应研究.pdf

目录 中文摘要 i a b s t r a c t i 1绪论 1 1 1 选题背景 1 1 2 国内外河道治理与评价 2 1 2 1 国外河道治理与项目后评价 2 1 2 2 国内对河道治理后评价的研究 4 1 2 3 国内外研究现状分析 6 1 3 研究内容及方法 6 1 3 1 研究内容 6 1 3 2 研究方法 6 2 研究流域及工程概况 8 2 1 研究流域概况 8 2 1 1 流域自然概况 8 2 1 2 流域社会经济概况 1 5 2 2 牟汶河综合治理工程概况 1 6 2 2 1 工程治理前牟汶河流域存在的主要问题 1 6 2 2 2 河道综合治理工程建设的重要意义 2 5 2 2 3 牟汶河综合治理工程建设目标 2 6 2 2 4 河道综合治理工程建设概况 2 7 3 河道综合工程的治理水文效益研究 3 9 3 1 牟汶河综合治理工程的防洪效益研究 3 9 3 1 1 河道洪水分析 3 9 3 1 2 河道综合治理工程实施后断面过洪能力评估 4 8 3 1 3 河道综合治理工程防洪效益评估 4 8 3 1 4 河道综合治理工程实施后河床稳定性评估 4 9 3 1 5 小结 5 0 3 2 河道水量评价 3 2 1 综合治理工程对径流年际变化趋势的影响 3 2 2 综合治理工程对径流年内分配的影响 3 2 3 综合治理工程对年径流量变化率的影响评估 3 2 4 小结 3 3 地表水质评价 6 4 3 3 1 牟汶河水质状况 6 4 3 3 2 研究方法概述 6 8 3 3 3 牟汶河水质变化趋势研究 7 1 3 3 4 小结 7 4 4 流域管理建议 7 5 4 1 目前存在的主要问题 7 5 4 2 流域管理建议 7 5 4 2 1 加强涉河项目工程的管理 7 5 4 2 2 加强河道污染防治工作 7 6 4 2 3 加强宣传教育 7 6 主要参考文献 7 8 致谢 8 3 攻读硕士学位期间发表论文情况 8 4 山东农业大学硕士学位论文 中文摘要 牟汶河属于黄河水系 又称大汶河北支 是大汶河干流的源头和上游 河段 是流经山东莱芜的最大河流 经东平湖流入黄河 作为莱芜市防洪 除涝的重点监控河流 当地政府近年来实施了一系列河道综合治理工程 对牟汶河流域具有极大的水文效益 牟汶河综合治理工程自1 9 9 9 年开始2 0 0 8 年结束 累计完成投资3 7 9 亿元 共完成了四项综合治理工程 河道治理工程 污染治理工程 生 态绿化工程 开发利用工程 牟汶河综合治理工程完成后 形成5 4 公里 的连续水面 蓄水面积3 万亩 拦蓄地表水5 4 0 0 万立方米 涵养地下水 4 3 0 0 万立方米 河道防洪标准由不足1 0 年一遇提高到5 0 年一遇 河道 综合治理完成之后 不仅增水护砂 改善工农业用水条件 而且形成5 0 多公里的景观廊道 对改善水环境 美化城市 促进全市经济社会的可持 续发展 具有显著的经济 社会效益 本研究结合城市河道综合治理工程的特点 对工程完成后的水文效应 进行研究 着重分析对防洪减灾 水量 水质的影响 此研究建立河道后 评价指标体系 对于科学合理地评价河道综合治理工程的水文效益具有重 要的意义 在上述研究基础上 运用数学方法对研究内容进行分析 建立 数学模型 讨论河道治理工程对水文效益的大小 为今后的管理工作提供 决策依据 本研究的开展 对于制定城市河道综合治理工程对水文效益的 评价规范 进一步开展河道治理后评价工作 具有重要的现实意义和理论 价值 该文的特色及创新之处在于 1 从防洪 水量 水质三个方面评价了牟汶河综合治理工程对牟 汶河流域的水文效益 2 建立牟汶河流域月降水径流模型 并根据实际自然条件对模型 进行简化分析 在保证计算精度的同时 简化计算过程 此模型可以广泛 应用于今后该地区的水文水利计算中去 关键词 牟汶河流域河道综合治理工程水文效益评价 莱芜城区牟汶河综合治理的水文效应研究 a b s t r a c t m u w e nr i v e rb e l o n g st ot h ey e l l o wr i v e r a l s ok n o w na st h en o r t h b r a n c hd a w e nr i v e r m uw e nr i v e r i st h es o u r c eo fd a w e nr i v e ra n d u p s t r e a mr e a c h e sa n dt h el a r g e s tf i v e rf l o w i n gt h r o u g hl a i w uc i t y m u w e n i m p o r t sy e l l o wr i v e rb yt h ed o n g p i n gl a k e i ti st h ei m p o r t a n tf i v e ro fl a i w u c i t y i n r e c e n t y e a r s t h e l o c a l g o v e r n m e n ti m p l e m e n t e d as e r i e so f c o m p r e h e n s i v ef i v e rt r a i n i n gw o r k s a n dr e c e i v e dg r e a tb e n e f i t s m u w e nr i v e rc o m p r e h e n s i v et r e a t m e n tp r o j e c ti n1 9 9 9 a n dc o m p l e t e di n 2 0 0 8 t h ep r o j e c ti n v e s t e d3 7 9m i l l i o ny u a n n i sp r o j e c ti n c l u d e sf o u rp a r t s 1 r i v e rt r a i n i n gw o r k s 2 p o l l u t i o nc o n t r o lp r o j e c t 3 e c o g r e e np r o j e c t 4 d e v e l o p m e n ta n du t i l i z a t i o np r o j e c t a f t e rt h ec o m p r e h e n s i v et r e a t m e n t p r o j e c t i tf o r ma c o n t i n u o u ss u r f a c e5 4k m a n dw a t e rs t o r a g ea r e ao f3 0 0 0 0 m u a n di ts t o r e d5 4m i l l i o nc u b i cm e t e r so fs u r f a c ew a t e r s t o r i n g4 3m i l l i o n c u b i cm e t e r so fg r o u n d w a t e r r i v e rf l o o dc o n t r o ls t a n d a r di m p r o v e df r o ml e s s t h a n1 0y e a r st o5 0y e a r s a f t e rt h ec o m p r e h e n s i v et r e a t m e n tp r o j e c t n o to n l y b yw a t e r r e t a i n i n gs a n d t oi m p r o v e t h ec o n d i t i o n so fi n d u s t r i a la n d a g r i c u l t u r a lw a t e ru s e a n dt h ef o r m a t i o no fm o r et h a n5 0k i l o m e t e r so ft h e l a n d s c a p ec o r r i d o r i ti m p r o v e dt h ew a t e re n v i r o n m e n t b e a u t i f yt l l ec i t y f o s t e r i n g s u s t a i n a b l ee c o n o m i ca n ds o c i a l d e v e l o p m e n ti nt h ec i t y w i t h s i g n i f i c a n te c o n o m i ca n ds o c i a lb e n e f i t s n l i s s t u d yc o m b i n e st h ec o m p r e h e n s i v em a n a g e m e n to fu r b a nf i v e r p r o j e c tc h a r a c t e r i s t i c s t h ep o s t c o n s t r u c t i o ns t u d yo fh y d r o l o g i c a le f f e c t so f p r o b l e m s a n df o c u s e do na n a l y s i so ff l o o dc o n t r o l w a t e rq u a n t i t y w a t e r q u a l i t y t h i ss t u d yt h ee s t a b l i s h m e n to fr i v e ra f t e rt h ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e m f o rs c i e n t i f i ca n dr e a s o n a b l ee v a l u a t i o no ft h ec o m p r e h e n s i v em a n a g e m e n to f f i v e rh y d r op r o j e c tb e n e f i t si so fg r e a ts i g n i f i c a n c e b a s e do nt h e s es t u d i e s u s i n gm a t h e m a t i c a lm e t h o d st ot h es t u d yo fc o n t e n ta n a l y s i s am a t h e m a t i c a l m o d e lt od i s c u s st h ee f f e c t i v e n e s so fr i v e rt r a i n i n gw o r k so nt h eh y d r o l o g yo f t h es i z eo ft h em a n a g e m e n to fw o r ki sb u i l df o rf u t u r ed e c i s i o n m a k i n gb a s i s t oc a r r yo u tt h i ss t u d yf o rt h ed e v e l o p m e n to fc o m p r e h e n s i v em a n a g e m e n to f u r b a nr i v e rh y d r op r o j e c to nt h ee v a l u a t i o no ft h ee f f e c t i v e n e s sn o r m s a f t e r f u r t h e re v a l u a t i o no ft h er i v e rt r a i n i n gh a si m p o r t a n tp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c ea n d t h e o r e t i c a lv a l u e i nt h i sp a p e r t h ec h a r a c t e r i s t i c sa n di n n o v a t i o n sa r e n 山东农业大学硕二 学位论文 1 f r o mf l o o dc o n t r o l w a t e rq u a n t i t y w a t e rq u a l i t ya s s e s s m e n to ft h r e e a s p e c t s o ft h em u w e nr i v e rc o m p r e h e n s i v e m a n a g e m e n tp r o j e c t o nt h e e f f e c t i v e n e s so fm u w e nr i v e rb a s i nh y d r o l o g y 2 o nt h ee s t a b l i s h m e n to fm u w e nr i v e rb a s i np r e c i p i t a t i o nr u n o f fm o d e l a n da c c o r d i n gt ot h ea c t u a ln a t u r a lc o n d i t i o n s t h em o d e l ss i m p l i f yt h ea n a l y s i s i ne n s u r i n ga c c u r a c yw h i l es i m p l i f y i n gt h ec a l c u l a t i o np r o c e s s t h i sm o d e lc a n b ew i d e l y a p p l i e di n t h ef u t u r e h y d r o l o g yo ft h er e g i o nt o t h ew a t e r c a l c u l a t i o n k e y w o r d s m u w e nr i v e rb a s i n r i v e rc o m p r e h e n s i v em a n a g e m e n tp r o j e c t h y d r o l o g i c a lb e n e f i te v a l u a t i o n i i i 山东农业大学硕上学位论文 1 绪论 城市河道作为公共基础设施 对有效地防治洪涝灾害 维护人民生命 财产安全 保障国民经济持续发展 具有十分重要的作用 随着时代发展 河道综合治理己成为城市环境建设的重要内容 城市河道生态 人文环境 的建设也越来越受到社会的普遍关注 建设好一条河道不仅会带来直接的 防洪效益 而且 伴随着人民生活水平的日益提高 人们对河道的认识逐 渐深化 对河道水环境的要求也越来越高 良好的河流景观与滨水环境成 为城市现代化建设的重要内容 河道综合治理后评价作为河道综合治理工作的重要组成部分对于评 价已建河道工程产生的实际效果 提高今后水利工程项目的管理水平和经 济效益具有重要的作用 河道综合治理项目的后评价不同于项目的前评 估 它主要是对已建成项目的建设实施和生产 运营 实际管理 环境和 社会影响 以及外部情况变化等 进行分析 评价 找出问题 分析原因 总结经验教训 提出对策及建议 为项目决策部f l o l 强经营管理 提高工 程项目的经济 社会和环境的综合效益提供依据 目前国内外对城市河道综合治理工程效应的研究主要侧重于项目的 前评估 而对于项目的后评价研究则较为少见 工程项目后评价作为工程 建设管理的重要环节 尚未形成成熟的模式 水利工程项目有许多是以社 会 生态环境效益为主 量化计算这些工程的效益非常困难 所以量化评 价水利工程 是工程评价的难点和热点 如何建立一套合理可行的指标体 系 研究城市河道综合治理后对于经济 社会 生态环境的影响是河道综 合治理效应后评价的主要问题 而作为一项水利项目 水文评价是项目建 设效益的重点评价内容 项目建设的水文效益目标是项目建设的基本目标 之一 本研究以莱芜市牟汶河为例 从防洪 水量及水质三个方面 对城市 河道综合治理工程的水文效益进行了有益的探索 1 1 选题背景 蜿蜒绵长的牟汶河是莱芜的 母亲河 为大汶河三大源流的主流 流经莱城 钢城两区 境内全长6 4 5 k m 千百年来 滔滔流淌的汶河水 滋润着古老的赢牟大地 世世代代的莱芜人依水而居 浚河兴利 生生不 莱芜城区牟汶河综合治理的水文效应研究 息 上个世纪8 0 年代到9 0 年代中期 牟汶河遭受严重污染和破坏 基本 丧失了应有的生态功能和对流域内经济社会发展的服务功能 拯救母亲 河 已是两岸人民由来已久的迫切要求和共同呼声 上世纪9 0 年代中期特别是2 0 0 1 年以来 莱芜市委 市政府下决心对 牟汶河河道 重点是城区段进行了治理 取得了明显成效 2 0 0 5 年 莱 芜市委 市政府从构建和谐社会的高度出发 出台了 牟汶河综合治理行 动纲要 进一步加大了牟汶河综合治理力度 规划治理河道5 3 5 k m 建设牟汶河拦河闸1 座 橡胶坝1 5 座 溢流坝2 2 座 跨河交通桥2 座 总工程量9 0 5 1 2 万m 3 总投资4 0 6 亿元 工程全部完成后 河道防洪标 准将提高到五十年一遇 并形成5 3 5 k m 的连续水面 3 万亩的蓄水面积 拦蓄地表水5 4 0 0 万m 3 涵养地下水4 3 0 0 万m 3 不仅增水护砂 改善工农 业用水条件 而且可形成长达5 0 多公里的水 林景观廊道 现工程已基本完工 使沿河两岸呈现出 一河清泉水 一条经济带 一道风景线 的生态城乡新面貌 对支持全市经济社会可持续发展 取得 非常显著的经济 社会 生态效益 1 2 国内外河道治理与评价 1 2 1 国外河道治理与项目后评价 最初的河道治理 人们一般采用工程措施 而少采用生态措施 截弯 取直 砌石加固 虽然起到了防洪减灾的作用 但是对环境没有很大的积 极影响 从上个世纪7 0 年代起 欧 美 日本等一些高度城市化发达国 家的水环境自然生态破坏给城市环境带来日益严重的种种负面影响 引起 社会的广泛关注 这些国家开始投入巨资进行水环境治理 并把河道综合 治理作为一项生态修复工程来进行 目标是逐步恢复其自然生态 改变传 统水利片面强调防洪安全 忽视生态环境的治水思路 开始对河道综合治 理过程中的环境问题 景观问题 生态问题等给予重视 在治理过程中 自然生态型河道建设方法应运而生 并逐步得到应用和完善 荷兰 s h a gm a nl 1 9 9 2 的河道综合治理从流域的开发和保护两个 角度出发 强调人 水与自然的协调 强调给水更多的空间 实现 安全 与自然 的双重目标 2 山东农业大学硕士学位论文 美国陆军工程师团水道试验站在1 9 9 9 年6 月完成了一份报告 河流 管理 河流保护和恢复的概念和方法 对河流生态保护与恢复方面的 问题进行了系统阐述 u 5 a r m yc o r ps o f te n g i n e e r s 2 0 0 0 意大利 b a n a lca 2 0 0 4 河流修复的基本政策是保障水质和维持最 小流量 在河流修复中采用面向自然和贴近自然的做法 即应用科技知识 又广泛吸收社会经验 并在法律 制度及财政方面加以保证 早在2 0 世纪3 0 年代 美国 瑞典等一些发达国家的财政 审计及援 外机构就已经开始了工程项目的绩效考核工作 即工程项目的后评价工 作 至今己有7 0 多年的历史 a s i a nd e v e l o p m e n tb a n k 1 9 9 4 2 0 世纪 7 0 年代 项目后评价被许多国家及世界银行 u l f w 2 0 0 2 等国际金融组 织广泛采用 成为项目周期中的重要环节和管理投资的重要手段 并逐渐 形成一套比较完善的管理和评价体系 不受其它任何部门的干扰 具有很 强的独立性 河道综合治理工程是有别于其他竞争性投资的公益性投资行为 收益 的是整个社会 而不单单是某个企业或者某一些人 它的后评价方法与一 般投资项目的后评价方法有一定差异 公益性项目的经济效益后评价普遍采用收益成本分析法 r a f a e ld c 1 9 9 9 布坎南 b u c h a n a n 运用该法分析了政府的经济问题 而且推广到 政府政治决策的分析之中 将收益成本分析方法的运用推至极端 a s i a n d e v e l o p m e n tb a n k 1 9 9 4 另外任何资源使用的边际社会效益应该与边际社会成本相等 政府的 公共工程常常使作为一个整体的社会受益 其经济评估与私人企业的项目 评估不同 政府公益性工程运用有无对比法对公益性投资项目进行后评价 是一条较为有效的途径 河道综合治理工程后评价的一个重要标准是河道是否健康的问题 董 哲仁 2 0 0 5 对于河道健康标准的研究 国外学者专家有不同的意见 s i m p s o n s i m p s o nj 1 9 9 9 等把河流受扰前的原始状态当作健康状态 认为河流健康是指河流生态系统支持与维持主要生态过程 以及具有一定 种类组成 多样性和功能组织的生物群落尽可能接近受扰前状态的能力 n o r r i s n o r r i srh 1 9 9 9 等则认为 河流生态系统健康依赖于社会系统的 莱芜城区牟汶河综合治理的水文效应研究 判断 应考虑人类福利要求 m e y e r m e y e rjl 1 9 9 7 理解的最为全面 认为 健康的河流生态系统不但要维持生态系统的结构与功能 且应包括其人类 与社会价值 在健康的概念中涵盖了生态完整性与人类价值 河流生态系统健康是 个动态性的相对概念 k a gjk 1 9 8 1 且具有 一定的不确定性 可以采用不同的评价方法 建立不同的指标体系 对河道 情况进行评价 其中采用模糊综合评价具有明显的优势 美国运筹学家萨 迪 tls a l t y 教授于2 0 世纪7 0 年代初期创立层次分析法 a h p 赵焕 臣 1 9 8 6 以提高评价的准确性和简便性 而多指标评价法是不同生物组 织层次上多个指标的组合 能够及时地反映河流健康的变化 现在 i b i l a d s o n ar 1 9 9 9 已经被应用于藻类 浮游生物 无脊椎动物 维管 束植物等的相关研究中 i s c n i s k a y u n am 1 9 9 8 综合反映了河流水文学 物理构造特征 河岸区状况 水质及水生生物等5 个要素共计1 9 项指标 r h e s i m p s o nj 1 9 9 9 清单涵盖了河岸带完整性 河道结构 河道沉积物 河岸结构 河床条件 水生植被 鱼类等1 6 个指标 1 2 2 国内对河道治理后评价的研究 我国水利工程项目后评价主要是在9 0 年代初开展的 1 9 9 4 年初由水 利部建设与管理司牵头 召开了水利建设项目后评价第一批试点工作会 议 确定了首批后评价试点项目 丹江口水利枢纽 引滦工程 湖南韶山 灌区 广东鹤地水库 2 0 多年来 中国水利项目评价事业有了长足的进 步 初步形成了自己的评价体系 杨春红 唐德善 杨春红 2 0 0 7 运用层次分析法 成功度评价法和模糊 综合评判法来综合评价黑河项目对中游地区的社会影响 克服传统定性评 价方法的主观性缺点 从而得出比较客观 科学的结论 吴新 吴新 2 0 0 5 等基于实测资料建立的防洪工程效益和河道减淤效 益量化计算方法研究 可为以防洪 生态为主的工程效益计算提供借鉴 吴松娟 吴松娟 2 0 0 4 从方法论的角度切入 把d e a 方法引入到水利 项目的后评价中 进行管理有效性评价 影响评价 可持续性评价等方面 的研究 建立一个完整 客观且实用的评价指标体系 并用适宜的评价方法对 项目进行定量评价分析 认清其存在的问题及发展状况 才能做出符合可 4 山东农业大学硕士学位论文 持续发展的行动 国内在这方面的研究主要有 殷会娟 冯耀龙 殷会娟 2 0 0 6 提出了以水文 水质 水生生物 河流 形态结构和河岸带为要素的河流生态健康评价指标体系 以层次分析法为 基础 建立评价指标因素集 评价指标的无量纲化 确定指标权重 得出河 p r 流生态系统健康评价的综合指数为 t 邰俊 吴阿娜 邰俊 2 0 0 4 吴阿娜 2 0 0 5 建立水体理化指标和生物 多样性指标体系 对河道综合整治工程进行效益分析及综合评价 分析工 程实施后 对水体的良性循环 水生生物种类和数量 水环境质量 水体 生态系统的影响 杨永东 杨永东 2 0 0 3 对水电工程项目后评价进行研究 运用系统 综合评判方法 建立评价指标体系 确定指标权重 进行项目单项指标评判 和综合评判 作为一项水利项目 防洪和改善水质是河道治理工程的主要目标 钱 敏 2 0 0 3 在这方面国内的主要研究有 卫国峰等 卫国峰 2 0 0 1 从河道整治工程效益评价的特点出发 分 析了效益组成及计算方法 并以实际案例论证了上述方法的正确性和可操 作性 提出防洪工程的主要效益应从减轻或免除洪灾 为人民提供能稳定 生产 生活的环境去考虑 皇甫心善 曹广斌 皇甫心善 1 9 8 3 通过对沱河治理前后水文特征 的研究发现 沱河年输沙量 侵蚀模数和最大断面河水含沙量与未整治前 比 都大大减少 由于沱河采取了生物与工程相结合的综合防治措施 大 大减少了土壤冲刷和河床淤积 延长了河道的使用年限 王嵩 王嵩 2 0 0 6 研究了河道建设项目防洪影响评价的内容和具体 方法 并结合滦河下游闰庄铁矿工程的实际情况 对河道建设项目防洪影 响评价的基本问题进行探讨 为进行科学 合理 规范的防洪评价工作提 供了依据 雷阵 雷阵 2 0 0 6 介绍了贵阳市城区河道的综合整治工程 该工程 改善了南明河水质 提高了贵阳市的城市防洪标准 使得南明河呈现出 水变清 岸变绿 景变美 的城市自然及人文景观 陆佩莉 陆佩莉 2 0 0 5 通过对闵行区整治河道断面水质的跟踪调查 莱芜城区牟汶河综合治理的水文效应研究 分析了河道治理后水质变化的原因 并对下一步管理工作提出建议 1 2 3 国内外研究现状分析 综上所述可以发现 国内外对河道综合治理工程进行了多方面的研 究 主要研究内容包括 河道治理的经济社会效益后评价 河道治理的环 境影响评价及河道综合治理的措施改良方面 但是 作为河道治理的主要 内容之一的防洪 水量 水质等水文效应评价方面的研究较为少见 还没 有形成一套系统的理论体系 因此 研究河道综合治理工程项目水文效益 后评价 建立水文效应后评价指标体系 对于河道治理工程后评价工作及 进一步的河道管理工作 具有重要的理论价值和实践意义 1 3 研究内容及方法 1 3 1 研究内容 本项研究以莱芜市牟汶河河道综合治理工程为例 主要探讨了河道综 合治理后的水文效益问题 本项研究目的在于 结合流域资料 运用数学 方法建立模型 分析河道治理工程完成后对水文方面的影响 并进行效应 评价 为项目决策部门提供决策依据 提高河道治理工程管理工作的水平 本项研究的主要内容包括以下几个方面 1 防洪减灾 a 主要研究河道治理对提高行洪能力和防洪标准的力度 通过治理 前后行洪能力对比 定量研究河道综合治理工程对河道防洪的影响作用 b 研究河道综合治理工程对河岸稳定性的影响 2 河道水量 a 对水量年际变化 年内分配的影响 b 新增可供水量分析 研究河道治理后对河道水量的影响作用 主要研究由于拦蓄工程的修 建对河川径流年内分配起到一定的调节作用 增加枯水季节水量 提高河 道的供水能力 3 河道水质 主要研究河道综合治理工程期内河道水质的变化情况 1 3 2 研究方法 6 山东农业大学硕 l j 学位论文 1 在探讨国内外项目后评价方法理论的基础上 提出以防洪 水 量 水质的河道综合治理工程水文效应后评价指标体系 并以层次分析法 为基础 建立评价指标因素集 对牟汶河河道综合治理工程进行水文效应 评价 2 以统计学原理为基础 运用统计学方法 多目标模糊综合评价 方法建立数学模型 利用对比原则 对综合治理前后数据进行对比分析研 究 3 在资源管理与开发利用产业管理相对分离的前提下 针对评价 结果探讨适合研究地区的管理模式 莱芜城区牟汶河综合治理的水文效应研究 2 研究流域及工程概况 2 1 研究流域概况 2 1 1 流域自然概况 牟汶河流域地处鲁中山区 泰山东麓 北与章丘市相依 南与新泰市 为邻 东靠博山 沂源 西部与泰安郊区接壤 地理位置在东经1 1 7 1 9 7 1 1 7 5 87 北纬3 6 0 2 3 6 3 3 7 之间 流域东西长4 8 k m 南北宽 4 5 k i n 莱芜境内流域面积1 3 5 2 3 1 k m 2 占莱芜市总面积的5 9 2 1 1 1 牟汶河水系特征 牟汶河又称大汶河北支 是大汶河干流的源头和上游河段 牟汶河发 源于莱芜市钢城区黄庄镇旋崮山南麓的沙崖子村 流经辛庄 南冶 高庄 方下 牛泉 杨庄等6 个乡镇 办事处 于杨庄镇马家泉村以西出境 经泰安入东平湖 莱芜境内全长6 4 5 k m 接纳盘龙河 莲花河 孝义河 汶南河 方下河 嘶马河等3 6 条支流的来水 多年平均径流量2 6 4 亿 m 3 多年平均出境水量1 7 亿m 3 调查历史最大洪峰流量7 0 6 0m 3 s 实 测最大洪峰流量3 6 0 0m 3 s 二十年一遇设计洪峰流量2 2 0 0m 3 s 五十年 一遇设计洪峰流量4 0 4 0m s s 是大汶河的重要支流 也是莱芜市最大的 河流 其上游及支流上共建有大冶 杨家横 葫芦山 乔店 沟里 鹁鸽 楼等6 座中型水库和1 8 座小 一 型水库 控制流域面积6 7 1 8 k m 2 总兴 利库容0 9 9 亿m 3 孝义河是牟汶河的重要支流之一 发源于莱城区凤城街道办事处瓜皮 岭村 自北向南流至程故村转向西 经莱芜市区东部 在市区南部汇入牟 汶河 流域面积7 7 4 k m 2 孝义河河道全长1 7 2 k m 河床宽5 0 2 0 0 m 河 床平均宽度8 0 m 最宽处约2 0 0 m 最窄处约5 0 m 河道为宽浅式 平均比 降为l 3 2 4 6 1 由上游至下游逐渐变缓 牟汶河流域区域位置和水系状况见图2 1 8 图2 1牟汶河流域区域位置和水系图 f i g2 1m uw e nr i v e r b a s i nr e g i o n a ll o c a t i o na n dw a t e rp l a n 2 1 1 2 流域地形地貌 牟汶河流域地形复杂 地貌起伏变化很大 东高西低 南北呈不对称 羽状分布 南部 东部多是石灰岩 片麻岩和酸性岩山区 地表坡度较陡 汛期来水猛 洪峰集中 北部多为丘陵平原 整个流域为东西走向 东部 地面高程7 2 9 m 西部高程为1 4 7 m 河道南岸是山区 北邻泰莱平原 干 流平均比降为1 9 o 葫芦山水库以下至泰安界 比降在1 4 0 2 9 之 间 由上游至下游逐渐变缓 河床宽度平均4 5 0 i l l 最宽处1 5 0 m 河道为 宽浅式 沿岸大部分无堤 有河堤者不足三分之一 河堤高度在2 3 m 顶宽0 5 1 5 m 左右 边坡较陡 一般为1 1 1 1 5 2 1 1 3 流域气候特征 牟汶河流域处于温带大陆性季风气候区 年平均气温1 2 5 c 极端 最高气温3 9 2 1 9 6 0 年6 月2 1 日 1 9 6 7 年6 月6 日 极端最低气温 一2 2 5 1 9 5 7 年2 月1 1 日 气温地理分布特点是南部山区高于北部 中部高于东部 东北部最低 无霜日数一般在1 9 1 天左右 初霜 终霜期 间 一般在1 0 月份至次年的4 月之间 受季风影响 降雨量有显著季节 莱芜城区牟汶河综合治理的水文效应研究 性 形成春季及晚秋旱 夏季涝 早多涝少的特点 风向也随季节而改变 一般冬季偏北风 夏季偏南风 并有冰雹 干热风 大风等灾害性天气 2 1 1 4 流域水文特征 2 1 1 4 1 降水 根据莱芜站5 2 年 1 9 5 6 2 0 0 7 年 降水资料分析 牟汶河流域多年 平均降水量为7 2 5 5 m m 莱芜市历年降水量情况见图2 2 牟汶河流域降 水量分布特征见表2 1 1 降水年际变化情况 降水年际变化较大 根据资料 1 9 5 6 2 0 0 7 年 显示 统计年间最 大丰水年达到1 4 0 4 9 m m 最小枯水年不足2 8 1 m m 两者相差4 o 倍 年降 水量变差系数为0 2 8 2 降水年内变化情况分析 年内降水分配不均 降雨量集中在汛期 汛期降雨又集中在七 八月 份 冬季受大陆西风控制 干冷少雨 夏季受东南季风影响 暖湿多雨 六月下旬至九月上旬是雨季 降水量占全年总量的7 3 根据降水观测资 料分析 按季节划分 夏季 6 8 月 约占年降水总量的6 5 8 秋季 9 1 1 月 约占1 6 8 冬季 1 2 2 月 约占3 6 春季 3 5 月 约占 1 3 8 最大降水月份为7 月 约占全年降水总量的3 1 次大降水月份 为8 月 约占全年的2 0 7 月降水量最少的是1 月 仅占全年总量的 0 9 6 f i g2 2a n n u a lp r e c i p i t a t i o nc h a n g e s o v e rt h ey e a r so fl a i w uh y d r o l o g i c a ls t a t i o n 1 0 山东农业大学硕士学位论文 表2 1牟汶河流域降水量分布特征表 t a b l e2 1m uw e nr i v e r b a s i np r e c i p i t a t i o nd i s t r i b u t i o nt a b l e 分区 三级区 计算面积年平 不同频率降水量 m m 类型 k m 2 均值 2 0 5 0 7 5 9 5 水资源 牟汶河1 3 2 9 1 97 3 0 98 8 9 87 1 3 35 8 9 94 3 9 4 分区 地表水 莱芜站以 资源计算 上 7 5 3 5 37 4 8 29 1 0 7 67 3 0 16 0 3 94 4 9 莱芜站以 分区 5 7 5 6 67 0 8 38 5 8 9 96 9 2 0 5 7 4 94 3 1 下 2 1 1 4 2 蒸发 1 水面蒸发 水面蒸发是水面的水分从液态转化为气态逸出水面的过程 是反 映陆地蒸发能力大小的指标 本地区多年平均蒸发量为1 1 0 0 m m 最大 1 4 6 1 8 m m 最小8 7 5 7 m m 最大年和最小年的极值比为1 6 7 2 陆面蒸发 多年陆面蒸发量e e 5 3 5 9 m m 3 干旱指数 干旱指数系指年蒸发能力与年降水量的比值 是反映气候干湿程度的 指标 本地区干旱指数在1 4 8 1 6 2 之间 平均为1 5 5 介于1 3 之 间 属于半湿润气候带 2 1 1 4 3 泥沙 牟汶河属多泥沙河流 莱芜水文站监测资料显示 多年平均含沙量为 0 9 1 k g m 3 洪水期输沙集中 含沙量比较大 最大含沙量为3 1 5 k g m 3 河流泥沙受气候和下垫面变化的影响 随时间的变化明显 1 含沙量 莱芜站1 9 5 6 1 9 7 9 年多年平均含沙量为1 1 5 7 k g m 3 1 9 8 0 2 0 0 0 年的多年平均含沙量为0 4 6 6 k g m 3 多年平均含沙量随时间 的变化呈明显减少趋势 2 输沙量 莱芜站1 9 7 6 1 9 7 9 年多年平均输沙量为2 4 6 4 万t 莱芜城区牟汶河综合治理的水文效应研究 1 9 8 0 2 0 0 0 年多年平均输沙量为9 3 6 万t 多年平均输沙量随时间的变 化趋势与输沙量一致 呈明显减少的趋势 本区泥沙特点 牟汶河作为山溪性河流 流域水沙同期的特点显著 大水伴随着大沙 泥沙和径流量主要分布在汛期 即6 9 月之间 其他 月份河流泥沙含量 径流量均较小 1 0 月 次年5 月份 因降水稀少 河道径流主要靠地下水和工厂排污水补给 流量稳定且较小 与径流量年 内变化有所不同的是如图2 3 所示 在4 5 月份 泥沙含量也比较大 主要原因可能是冬季干燥 地面产生很多沙尘 春雨携带大量泥沙汇入河 道的缘故 皇 b o 占 愈 熙 2 0 024681 01 2 月份 图2 3 1 9 6 1 2 0 0 7 月平均泥沙含量与月平均径流量 f i g2 3 1 9 6 1 2 0 0 7m o n t h l ya v e r a g es e d i m e n tc o n c e n t r a t i o na n da v e r a g em o n t h l yr i l l o f f 2 1 1 4 4 地下水 河谷平原主要是以带状分布于河流两边的第四系冲积r a m 洪积层 含 水层较为发育 为中 粗砂夹杂卵砾石 地表水的补给以河水为主 牟汶 河地下水的基本运动方向是指向牟汶河 地下水资源空间分布不均匀 地 下水资源模数在2 0 3 0 万m 3 k m 2 之间 降水入渗补给量占地下水资源量 的比重在7 0 0 6 其他补给量所占比重小于3 0 这在一定程度上决定了 地下水资源的年内 年际变化主要随降水的变化而变化 1 主要含水层 本区含水层主要有第四系孔隙含水层和基岩裂隙含水层两大类 1 第四系孔隙含水层 第四系冲积 洪积层孔隙含水层呈带状分布 1 2 c乒o 一删避聪 o o 0 o 0 0 0 0 0 o 0 0 o 0 0 o 0 o 6 5 4 3 2 1 o 山东农业大学硕上学位论文 于牟汶河 瀛汶河及其支流两岸的i i i 级阶地上 上覆数米砂质粘土 之下为5 2 0 m 砂层及砂砾石层 2 基岩裂隙含水层 该区基岩裂隙含水层主要包括奥陶系中统灰质 岩岩溶裂隙水层 奥陶系下统 寒武系中统 太古界变质岩裂隙水含水层 奥陶系中统灰质岩岩溶裂隙水层 广泛分布于盆地南部山丘 一般导 水性好 含水丰富 奥陶系下统所处位置较高 补给条件差 裂隙虽发育 但是岩溶发育 程度一般 结尾富水中等的含水层 太古界变质岩系及白垩系安山岩 闪长岩 辉绿岩及第三系 侏罗系 二迭系砂岩 砾岩等含水层 富水性较差 属贫水型 2 地下水补给 径流与排泄 第四系孔隙含水层主要接受大气降水及地表水补给 亦接受周边基岩 裂隙水补给 地下水径流方向与河流流向 地形坡向基本一致 灰质岩岩溶裂隙接受大气降水及地表水的垂直补给 以地下潜流的方 式向地形低洼处富集 或以山泉 河川基流的形式排泄补给地表水 盆地北部及东部灰岩区为岩溶裂隙水分布区 在茶叶 上游南王庄一 带以泉水等形式排泄 淄河流域常庄一带地下水则侧向补给淄博市大武水 源地 除几种由泉水排泄外 还有一部分为潜流补给孔隙水及转化为地表 水排泄 地下水作为当地的主要供水水源之一 开发利用程度较高 地下水开 采已经成为上述富水地区地下水的主要排泄项之一 另外 由于当地灌溉 面积不断扩大 灌溉入渗补给量亦以成为当地地下水尤其是第四系地下水 的主要补给源 3 地下水动态 莱芜市地下水水位动态主要受大气降水和地下水开采因素控制 多年 地下水水位呈总体稳定状态 绝大部分地区没有出现地下水水位持续下 降 说明总体上并没有形成地下水超采 年内地下水水位动态 1 至6 月 地下水水位下降 7 月 8 月 9 月上旬水位上升 9 月下旬至1 0 月中旬 水位稍有下降 1 1 月和1 2 月有所缓升 最低水位多出现在6 7 月 最高 水位在9 月 不同水文地质单元 年变幅也各不相同 其中 第四系地下 莱芜城区牟汶河综合治理的水文效应研究 水水位年变幅一般在2 5 m 之间 2 1 1 5 流域水资源特征 2 1 1 5 1 流域水资源基本情况 牟汶河流域多年水资源总量为3 4 4 3 6 亿m 3 占莱芜市多年平均水资 源总量的5 9 2 流域多年平均径流量为2 6 4 亿m 3 约占全年降雨量的 7 5 多年平均出境水量1 7 亿m 3 2 1 1 5 2 径流年内年际变化情况 1 径流年际变化分析 牟汶河流域年径流量变化较大 丰 平 枯水年交替 经1 9 5 6 2 0 0 7 年径流资料统计显示 最大丰水年径流量 1 9 6 4 年 达到6 6 1 3 1 万m 3 而最小枯水年径流量 1 9 8 9 年 仅有9 0 4 万m 3 年径流量的极值比是7 3 2 倍 年径流变差系数为0 7 0 从丰 枯水年的计算分析看 在1 9 5 6 2 0 0 0 年的4 5 年间 出现连丰两年的有两组 连丰三年的有两组 连枯两年的 有六组 连枯三年的有一组 出现连丰连枯说明径流量年际变化较大 2 径流年内变化分析 该地区径流时空分布与降雨的时空分布大体一致 径流量的年内变化 大 大径流量主要集中于汛期 其他时间较小 径流年内分配受降雨 气 温等天气因素影响 径流主要集中于6 9 月份 约占全年的8 4 8 2 1 1 5 3 地表水资源特点 牟汶河流域地表水资源量多年平均值为2 6 4 亿m 3 其中偏丰年 保 证率2 0 为3 9 亿m 3 平水年 保证率5 0 为2 2 亿m 3 枯水年 保 证率9 5 为0 4 8 亿m 3 2 1 1 5 4 地下水资源特点 地下水资源空间分布不均匀 其地下水资源模数在1 0 3 0 万m 3 k m 2 之间 其中 牟汶河平原大部分及沿牟汶河岩溶区地下水资源模数在2 0 3 0 万m 3 k m 2 莱南 钢城岩溶区在1 5 2 0 万m k m 2 中北部广大变质岩 山区 约1 0 万m 3 k m 2 研究地区多年平均潜水蒸发量为l1 8 2 2 8 万m 3 平原区地下水多年平均总排泄量为9 2 5 9 1 6 万m 3 平原区多年平均浅层地 下水实际开采量为6 0 6 7 0 1m 3 1 4 山东农业大学硕士学位论文 2 1 1 5 5 水质污染情况 本地区水资源的天然水质比较好 但是随着工农业生产和城市发展以 及农药的广泛使用 产生了大量工业废水和生活污水 造成地表水资源和 地下水资源在部分河段 水库和地下水开发区严重污染 水质不断恶化 水源污染和水质恶化 导致可利用水资源总量大幅度缩减 流域生态环境 遭到一定程度的破坏 研究发现 牟汶河流域水质污染主要来源是污水 垃圾和剧毒农药 工程治理前 污废水污染长度达整个干流总长度 直接影响了沿岸人民群 众的生产 生活用水和工农