滄州城市雨水利用潛力分析及應(yīng)用發(fā)展對策研究

哈建強，付學(xué)功

（河北省滄州水文水資源勘測局，河北 滄州 061000）

1 概況

滄州市地處河北省東南部，東臨渤海，南界山東，北與廊坊、天津為鄰，西、西南與保定、衡水相接。 位于北緯37°28′～38°57′、東經(jīng)115°42′～117°50′之間，南北長165km，東西寬187km，全市總面積14056km2，海岸線總長95.3km。滄州市全境均為平原區(qū)，是河北平原的一部分，南運河以西屬低平原區(qū)，以東屬濱海平原區(qū)。地形自西南向東北傾斜，地面坡降平緩，一般為1/8000～1/15000。宏觀全境，地勢低平；微觀各地，崗坡洼地，形態(tài)各異。西部地面高程一般在14.0m （黃海），最高達16.7m；東部多在2.0m；境內(nèi)河流溝渠縱橫交錯，呈網(wǎng)格狀分布。地貌基本分為崗、坡、洼、淀4大類。滄州市土壤共分為褐土、潮土、沼澤土、鹽土、濱海鹽土、堿土和風(fēng)沙土7個土類，隸屬于半淋溶土、半水成土、水成土、鹽堿土和初育土5個土綱。其中潮土比例最大，約占全市面積的94.9%，其他土類只有點片分布。

2 水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

滄州市多年平均地表水資源量為5.9614億m3，多年平均地下水資源量6.9239億m3，微咸水資源量為5.7551億m3，最近20a因為地下水位降低，滄州市地表水資源量下降趨勢明顯，平均地表水資源量只有2.5億m3，平均地下淡水總補給量為6.3億m3。本地水資源供給量為8.2億m3。

2.1 地表水資源

現(xiàn)狀年滄州市自產(chǎn)水量1.5852億m3，各河道入境水量合計8.9878億m3，總?cè)牒Ｋ繛?.6407億m3，總出境水量4.3038億m3，全市引用地表水量總計2.5216億m3，其中包括0.0067億m3的污水。在全市17個縣（市、區(qū)）中，有9個縣（市，區(qū)）引用了地表水，其中東光縣引用地表水量最大，達0.5000億m3。

2.2 地下水資源

現(xiàn)狀年滄州市開采地下水11.3171億m3，其中開采微咸水0.4145億m3，淺層淡水3.6013億m3，深層淡水7.3012億m3。

2.2.1 淺層地下水

滄州市有淺機井62000多眼，全年共開采淺層淡水3.6013億m3，占地下水開采量的31.8%。雖然只占多年平均地下水資源量6.9713億m3的51.7%，但超出現(xiàn)狀年地下水資源量3.5377億m3的1.8%，由此可見淺層地下水亦處于超采狀態(tài)。

2.2.2 深層地下水

滄州市共有深機井20000余眼，全年共開采深層淡水7.3012億m3，占地下水開采量的64.5%。滄州市深層地下水允許開采量為2.9200億m3，實際開采量為允許開采量的2.4倍，超采4.3812億m3。深層地下水超采已造成了地下水環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境的惡化，為保證社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)嚴(yán)格控制開采深層地下水。

3 降雨分析及雨水利用潛力分析

3.1 降雨量分析

3.1.1 水汽來源

滄州市屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，冬春兩季主要受西伯利亞、蒙古高壓控制，盛行北風(fēng)和西北風(fēng)，天氣寒冷干燥少雨雪，局部多風(fēng)沙。夏秋季節(jié)，蒙古高壓減弱衰退，而太平洋副熱帶高壓增強西進，在其影響下，本市多西南風(fēng)和東南風(fēng)，從海洋帶來暖溫氣流，致使多陰雨天氣。據(jù)氣象部門多年資料分析，滄州市降水的形成受西來槽和冷峰影響的幾率占70%，其次是太平洋的臺風(fēng)運行方向，一般情況下在長江口以北登陸的臺風(fēng)均能影響滄州市。

3.1.2 降雨量的時序變化特征

（1）滄州市多年平均降雨量為551.1mm，年最大降雨量1964年1077.4mm，年最小降雨量1965年232.2mm，年最大降雨量是年最小降雨量的4.64倍。

（2）滄州市的降雨量主要集中在6～9月，占全年降雨量的79.1%，而7～8月的降雨量占全年降雨量的59.6%。具有很好的集中貯留的價值由于旱季的延續(xù)時間長，且滄州地區(qū)多年平均蒸發(fā)量為1264mm。遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于降雨量導(dǎo)致大氣中的降雨量僅有一小部分轉(zhuǎn)化為有效水資源，大部分被重新蒸發(fā)到空中，另一方面降到地面的雨水常常以徑流流入河流。

（3）從滄州市（1956～2005年）近50a來的降雨分布可以看出，降雨量總體趨勢是逐年減少的，干旱趨勢逐年加重?？梢姡瑴嬷菔杏盟谖磥戆l(fā)展趨勢上是嚴(yán)重不足的，應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)措施進行水資源的開發(fā)和利用，保證城市日益緊缺的供水。其中雨水做為天然且較為清潔的水資源是首選。

3.2 雨水利用的必要性

（1）水資源貧乏。據(jù)統(tǒng)計，滄州市人均占有量為180m3，不足全國平均水平的8%。

（2）水資源時空分布極不均勻。首先，枯水年和豐水年相差很大，降雨極值比相差達4.64倍；其次，年內(nèi)分配不平衡，超過3/4的降水量集中在汛期。

（3）水資源呈逐年減少趨勢。近20a來，由于滄州市城區(qū)人口激增、城市化與工業(yè)化迅速發(fā)展，水資源短缺和水質(zhì)惡化已成為限制滄州市發(fā)展的重要因素。為了解決缺水問題，滄州市大量超采地下水，造成了嚴(yán)重的地下水枯竭、地面沉降、地面裂縫等地下水環(huán)境問題。由于超采而形成的地下水漏斗，改變了地下水原有的流向，導(dǎo)致地表污水滲入地下含水層，污染了地下水。同時，由于城市化高速發(fā)展，不透水面積大幅度增加，造成降雨對地下水入滲補給大量減少，加劇了地下水枯竭的速度和范圍，還造成城市洪水增大，洪澇災(zāi)害加劇。

21世紀(jì)滄州市將進入城市化高速發(fā)展的時期，城市人口的迅速增長，將使城市人均占有水量不斷下降，缺水形勢將更加嚴(yán)重。因此，發(fā)展雨水利用具有重要的意義。

3.3 市雨水利用的潛力分析

滄州市降水量的大部分都消耗于蒸散發(fā)，如果通過一定的技術(shù)措施增加產(chǎn)流、抑制蒸發(fā)，則可減少蒸發(fā)損失，增加可利用水資源量。但是，由于滄州市處于東部季風(fēng)氣候區(qū)，降水量的70%～80%都集中在6～9月的汛期，因此，每年都有大量的雨水無法利用。如果通過一定的技術(shù)措施，使雨洪更多的入滲補給地下水，則可增加地下水資源，恢復(fù)超采區(qū)的采補平衡，改善地下水環(huán)境，同時減輕洪澇災(zāi)害?？梢姡晁檬羌黾庸┧?、改善環(huán)境和防災(zāi)減災(zāi)于一身的有效措施，同時，雨水利用具有投資少、見效快、技術(shù)簡單、易于操作、布局分散、環(huán)境影響小等特點。因此，雨水利用是重要的就地開源措施。

3.3.1 綠地入滲量計算

滄州市城區(qū)人口約占66萬人，城市面積為4000萬m2，綠地覆蓋率平均為36%，人均綠地面積為22m2。由于城市綠地的存在，可大大增加降雨對地下水的入滲補給，同時減少城市雨洪災(zāi)害。根據(jù)《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)——建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》（征求意見稿2005）草地入滲系數(shù)為0.4～0.85,按0.5計算，全市平均降雨量為563.1mm，則現(xiàn)有綠地面積降雨入滲量由下式計算：

式中 F滲為降雨入滲量 （萬m3）；γ為入滲系數(shù)；P為降雨量（mm）；A為綠地面積（m2）。

則降雨入滲量F滲為405萬m3。

3.3.2 城區(qū)雨洪量計算

根據(jù)城市的下墊面特征，城市的匯水面主要分為不透水面(建筑物和道路)和綠地，所以城區(qū)雨洪資源量公式簡化為：

R不透水面=不透水面積×降雨量×徑流系數(shù)

R綠地=綠地面積×降雨量×徑流系數(shù)

由于滄州市離石區(qū)70%～80%的面積是不透水面積，使城市的雨洪水量大量增加，匯流時間縮短，造成城市的洪瀝威脅加劇。若把雨洪水量蓄積起來作為城市人工回灌水源或雜用水水源，也將大大增加城市水資源量。現(xiàn)將滄州市雨洪水量按不透水面積和綠地面積分別計算，根據(jù)《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)——建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》不透水面積的徑流系數(shù)為0.8～0.9，這里取0.9，綠地面積徑流系數(shù)為0.15，則現(xiàn)狀不透水面積和綠地面積分別占城市建成區(qū)面積的64%和36%，汛期降雨量占全年降雨量的80%，則全市雨洪水量Q計算如下：

3.3.3 城區(qū)雨洪利用量計算

根據(jù)滄州市城市雨水利用情況和降雨特點，并參照國內(nèi)其他城市雨水利用率確定情況，滄州市城市雨水利用率按50%計算，每年可利用雨洪水量為568萬m3。

綜上所述，滄州市雨水利用不僅可以解決水資源短缺問題和減少城市洪瀝災(zāi)害，而且還可以產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益。滄州市城市雨洪資源量很大，城市雨水利用有很大潛力。因此，城市雨水利用將是滄州市是21世紀(jì)水資源可持續(xù)利用的有效途徑之一。

4 城市雨水利用發(fā)展對策

4.1 加強雨水利用的科學(xué)研究

滄州市目前雨水利用還處于摸索階段，缺乏充分的科學(xué)分析和指導(dǎo)，也缺乏一些相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。因此，應(yīng)根據(jù)滄州市降雨特點、自然和社會環(huán)境，雨水利用系統(tǒng)的組成、集流面的面積、儲水窖的防滲材料選用、水窖水質(zhì)的凈化等制成一套公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并加大科技投入和研究。

4.2 保證雨水利用工程項目的資金投入

雨水利用與其他開源措施一樣，資金投入是必不可少的，但雨水利用要比其他開源措施投資小、建設(shè)快。建議滄州市政府將雨水利用投入列入計劃，采取政府投資、地方集資和用戶投入相結(jié)合的方法，多渠道解決雨水利用的資金投入問題。

4.3 把雨水利用納入水資源的統(tǒng)一管理體系

雨水利用是就地開源的一項重要措施，同時還兼有防洪、改善水環(huán)境、促進地表水與地下水聯(lián)合利用等多種功能，因此，滄州市應(yīng)把雨水利用作為解決缺水問題的有效途徑而納入到水資源統(tǒng)一管理體系之中。

4.4 以合理水價促進雨水利用

調(diào)整水價，促進水資源市場化，充分發(fā)揮經(jīng)濟杠桿的作用。適當(dāng)提高水價，可促進節(jié)水和雨水的利用。目前滄州市自來水及部分地區(qū)的農(nóng)業(yè)用水價格過低，不能真正反映其價值，也是造成用水浪費、阻礙雨水利用順利進行的主要原因之一。合理的水費可以抑制用水的浪費，促進用戶投資建設(shè)節(jié)水和雨水利用工程，才能提高管理、維修、污染治理水平。滄州市應(yīng)積極扶持雨水利用，在經(jīng)濟政策方面應(yīng)以調(diào)整水價為主要突破口，理順各種水資源的價格體系，合理制定水價。用經(jīng)濟手段鼓勵提高水資源利用效率，鼓勵雨水利用，最終達到水資源可持續(xù)利用的目的。

［1］趙劍強.城市地表徑流污染與控制［M］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

［2］侯建濤，朱古力.雨水回用——我國城市水資源開發(fā)的新途徑［J］.水利天地，2003（2）：30－31.

［3］李俊奇，余蘋，車伍，等.城市雨水集蓄利用工程規(guī)模的優(yōu)化［J］.中國水利排水，2005，21（3）：49－52.