沧州城市雨水利用潜力分析及应用发展对策研究

哈建强，付学功

（河北省沧州水文水资源勘测局，河北 沧州 061000）

1 概况

沧州市地处河北省东南部，东临渤海，南界山东，北与廊坊、天津为邻，西、西南与保定、衡水相接。 位于北纬37°28′～38°57′、东经115°42′～117°50′之间，南北长165km，东西宽187km，全市总面积14056km2，海岸线总长95.3km。沧州市全境均为平原区，是河北平原的一部分，南运河以西属低平原区，以东属滨海平原区。地形自西南向东北倾斜，地面坡降平缓，一般为1/8000～1/15000。宏观全境，地势低平；微观各地，岗坡洼地，形态各异。西部地面高程一般在14.0m （黄海），最高达16.7m；东部多在2.0m；境内河流沟渠纵横交错，呈网格状分布。地貌基本分为岗、坡、洼、淀4大类。沧州市土壤共分为褐土、潮土、沼泽土、盐土、滨海盐土、碱土和风沙土7个土类，隶属于半淋溶土、半水成土、水成土、盐碱土和初育土5个土纲。其中潮土比例最大，约占全市面积的94.9%，其他土类只有点片分布。

2 水资源开发利用现状

沧州市多年平均地表水资源量为5.9614亿m3，多年平均地下水资源量6.9239亿m3，微咸水资源量为5.7551亿m3，最近20a因为地下水位降低，沧州市地表水资源量下降趋势明显，平均地表水资源量只有2.5亿m3，平均地下淡水总补给量为6.3亿m3。本地水资源供给量为8.2亿m3。

2.1 地表水资源

现状年沧州市自产水量1.5852亿m3，各河道入境水量合计8.9878亿m3，总入海水量为0.6407亿m3，总出境水量4.3038亿m3，全市引用地表水量总计2.5216亿m3，其中包括0.0067亿m3的污水。在全市17个县（市、区）中，有9个县（市，区）引用了地表水，其中东光县引用地表水量最大，达0.5000亿m3。

2.2 地下水资源

现状年沧州市开采地下水11.3171亿m3，其中开采微咸水0.4145亿m3，浅层淡水3.6013亿m3，深层淡水7.3012亿m3。

2.2.1 浅层地下水

沧州市有浅机井62000多眼，全年共开采浅层淡水3.6013亿m3，占地下水开采量的31.8%。虽然只占多年平均地下水资源量6.9713亿m3的51.7%，但超出现状年地下水资源量3.5377亿m3的1.8%，由此可见浅层地下水亦处于超采状态。

2.2.2 深层地下水

沧州市共有深机井20000余眼，全年共开采深层淡水7.3012亿m3，占地下水开采量的64.5%。沧州市深层地下水允许开采量为2.9200亿m3，实际开采量为允许开采量的2.4倍，超采4.3812亿m3。深层地下水超采已造成了地下水环境和地质环境的恶化，为保证社会经济可持续发展，应严格控制开采深层地下水。

3 降雨分析及雨水利用潜力分析

3.1 降雨量分析

3.1.1 水汽来源

沧州市属暖温带大陆性季风气候区，冬春两季主要受西伯利亚、蒙古高压控制，盛行北风和西北风，天气寒冷干燥少雨雪，局部多风沙。夏秋季节，蒙古高压减弱衰退，而太平洋副热带高压增强西进，在其影响下，本市多西南风和东南风，从海洋带来暖温气流，致使多阴雨天气。据气象部门多年资料分析，沧州市降水的形成受西来槽和冷峰影响的几率占70%，其次是太平洋的台风运行方向，一般情况下在长江口以北登陆的台风均能影响沧州市。

3.1.2 降雨量的时序变化特征

（1）沧州市多年平均降雨量为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）沧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%。具有很好的集中贮留的价值由于旱季的延续时间长，且沧州地区多年平均蒸发量为1264mm。远远大于降雨量导致大气中的降雨量仅有一小部分转化为有效水资源，大部分被重新蒸发到空中，另一方面降到地面的雨水常常以径流流入河流。

（3）从沧州市（1956～2005年）近50a来的降雨分布可以看出，降雨量总体趋势是逐年减少的，干旱趋势逐年加重。可见，沧州市用水在未来发展趋势上是严重不足的，应当采取适当措施进行水资源的开发和利用，保证城市日益紧缺的供水。其中雨水做为天然且较为清洁的水资源是首选。

3.2 雨水利用的必要性

（1）水资源贫乏。据统计，沧州市人均占有量为180m3，不足全国平均水平的8%。

（2）水资源时空分布极不均匀。首先，枯水年和丰水年相差很大，降雨极值比相差达4.64倍；其次，年内分配不平衡，超过3/4的降水量集中在汛期。

（3）水资源呈逐年减少趋势。近20a来，由于沧州市城区人口激增、城市化与工业化迅速发展，水资源短缺和水质恶化已成为限制沧州市发展的重要因素。为了解决缺水问题，沧州市大量超采地下水，造成了严重的地下水枯竭、地面沉降、地面裂缝等地下水环境问题。由于超采而形成的地下水漏斗，改变了地下水原有的流向，导致地表污水渗入地下含水层，污染了地下水。同时，由于城市化高速发展，不透水面积大幅度增加，造成降雨对地下水入渗补给大量减少，加剧了地下水枯竭的速度和范围，还造成城市洪水增大，洪涝灾害加剧。

21世纪沧州市将进入城市化高速发展的时期，城市人口的迅速增长，将使城市人均占有水量不断下降，缺水形势将更加严重。因此，发展雨水利用具有重要的意义。

3.3 市雨水利用的潜力分析

沧州市降水量的大部分都消耗于蒸散发，如果通过一定的技术措施增加产流、抑制蒸发，则可减少蒸发损失，增加可利用水资源量。但是，由于沧州市处于东部季风气候区，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无法利用。如果通过一定的技术措施，使雨洪更多的入渗补给地下水，则可增加地下水资源，恢复超采区的采补平衡，改善地下水环境，同时减轻洪涝灾害。可见，雨水利用是集增加供水、改善环境和防灾减灾于一身的有效措施，同时，雨水利用具有投资少、见效快、技术简单、易于操作、布局分散、环境影响小等特点。因此，雨水利用是重要的就地开源措施。

3.3.1 绿地入渗量计算

沧州市城区人口约占66万人，城市面积为4000万m2，绿地覆盖率平均为36%，人均绿地面积为22m2。由于城市绿地的存在，可大大增加降雨对地下水的入渗补给，同时减少城市雨洪灾害。根据《中华人民共和国国家标准——建筑与小区雨水利用工程技术规范》（征求意见稿2005）草地入渗系数为0.4～0.85,按0.5计算，全市平均降雨量为563.1mm，则现有绿地面积降雨入渗量由下式计算：

式中 F渗为降雨入渗量 （万m3）；γ为入渗系数；P为降雨量（mm）；A为绿地面积（m2）。

则降雨入渗量F渗为405万m3。

3.3.2 城区雨洪量计算

根据城市的下垫面特征，城市的汇水面主要分为不透水面(建筑物和道路)和绿地，所以城区雨洪资源量公式简化为：

R不透水面=不透水面积×降雨量×径流系数

R绿地=绿地面积×降雨量×径流系数

由于沧州市离石区70%～80%的面积是不透水面积，使城市的雨洪水量大量增加，汇流时间缩短，造成城市的洪沥威胁加剧。若把雨洪水量蓄积起来作为城市人工回灌水源或杂用水水源，也将大大增加城市水资源量。现将沧州市雨洪水量按不透水面积和绿地面积分别计算，根据《中华人民共和国国家标准——建筑与小区雨水利用工程技术规范》不透水面积的径流系数为0.8～0.9，这里取0.9，绿地面积径流系数为0.15，则现状不透水面积和绿地面积分别占城市建成区面积的64%和36%，汛期降雨量占全年降雨量的80%，则全市雨洪水量Q计算如下：

3.3.3 城区雨洪利用量计算

根据沧州市城市雨水利用情况和降雨特点，并参照国内其他城市雨水利用率确定情况，沧州市城市雨水利用率按50%计算，每年可利用雨洪水量为568万m3。

综上所述，沧州市雨水利用不仅可以解决水资源短缺问题和减少城市洪沥灾害，而且还可以产生巨大的环境效益。沧州市城市雨洪资源量很大，城市雨水利用有很大潜力。因此，城市雨水利用将是沧州市是21世纪水资源可持续利用的有效途径之一。

4 城市雨水利用发展对策

4.1 加强雨水利用的科学研究

沧州市目前雨水利用还处于摸索阶段，缺乏充分的科学分析和指导，也缺乏一些相应的标准和规范。因此，应根据沧州市降雨特点、自然和社会环境，雨水利用系统的组成、集流面的面积、储水窖的防渗材料选用、水窖水质的净化等制成一套公认的标准和规范，并加大科技投入和研究。

4.2 保证雨水利用工程项目的资金投入

雨水利用与其他开源措施一样，资金投入是必不可少的，但雨水利用要比其他开源措施投资小、建设快。建议沧州市政府将雨水利用投入列入计划，采取政府投资、地方集资和用户投入相结合的方法，多渠道解决雨水利用的资金投入问题。

4.3 把雨水利用纳入水资源的统一管理体系

雨水利用是就地开源的一项重要措施，同时还兼有防洪、改善水环境、促进地表水与地下水联合利用等多种功能，因此，沧州市应把雨水利用作为解决缺水问题的有效途径而纳入到水资源统一管理体系之中。

4.4 以合理水价促进雨水利用

调整水价，促进水资源市场化，充分发挥经济杠杆的作用。适当提高水价，可促进节水和雨水的利用。目前沧州市自来水及部分地区的农业用水价格过低，不能真正反映其价值，也是造成用水浪费、阻碍雨水利用顺利进行的主要原因之一。合理的水费可以抑制用水的浪费，促进用户投资建设节水和雨水利用工程，才能提高管理、维修、污染治理水平。沧州市应积极扶持雨水利用，在经济政策方面应以调整水价为主要突破口，理顺各种水资源的价格体系，合理制定水价。用经济手段鼓励提高水资源利用效率，鼓励雨水利用，最终达到水资源可持续利用的目的。

［1］赵剑强.城市地表径流污染与控制［M］.北京：中国环境科学出版社，2002.

［2］侯建涛，朱古力.雨水回用——我国城市水资源开发的新途径［J］.水利天地，2003（2）：30－31.

［3］李俊奇，余苹，车伍，等.城市雨水集蓄利用工程规模的优化［J］.中国水利排水，2005，21（3）：49－52.