衡水市雨水资源环境及利用前景分析研究

韩 燕，李海涛

(河北省衡水水文水资源勘测局，河北 衡水 053000)

衡水市位于河北省东南部，由于气候、地形等因素影响，水资源短缺问题日益显著，全市人均水资源占有量仅为148 m3，是全省人均水平的47.6%，全国的6.7%和世界的 2%。无论生活、农业、工业、还是第三产业，对水的需求量越来越大，因此充分开发利用城市雨水，对城市雨水水质状况进行分析研究，为城市雨水资源利用提供科学依据，对解决衡水市水资源短缺现状，满足衡水市经济和生活的可持续发展具有十分重要的意义[1]。

1 雨水资源

1.1 生态水

2010年8月，对市区内胡塘排干永兴路桥和怡水园分别进行了取样分析。对照《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)进行评价，市内胡塘排干永兴路桥和怡水园的水质状况均为劣Ⅴ类水，主要污染物质为氨氮、硫化物、高锰酸盐指数和氟化物。水质级别及评价结果详见表1。

表1 衡水市区生态水水质级别及主要污染物质表

对照中华人民共和国城镇建设行业标准《再生水回用于景观水体的水质标准》(CJ/T95－2000)进行分析评价，两处景观水中pH值、总磷、溶解性铁和挥发酚均符合景观水体水质标准，而氯化物均超出标准值，(景观水氯化物标准值为350 mg/L，其中永兴路桥氯化物含量为1 270 mg/L、怡水园氯化物含量为489 mg/L)。

1.2 暴雨路面积水

2010年8月19日、2011年7月30日和2013年8月14日，分别对衡水市主要积水地段道路积水采样分析。根据各采样点水质监测数据，按水利部颁发的《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)分别对2010、2011和2013年结果进行了水质分析评价。

评价结果为2010年的5处采样地段均为劣Ⅴ类水，主要超标项目为氨氮、氟化物、总磷和高锰酸盐指数四项。2011年7处地点中，除干马桥为Ⅴ类水外，其余6处均为劣Ⅴ类水。2013年3处地点中，中华大街地道桥为Ⅴ类水，其余两处为劣Ⅴ类水。暴雨路面积水各采样点的水质评价结果详见表2。

1.3 天然雨水

鉴于城市雨水利用对于经济和生活可持续发展的重要意义，分别于2010年8月 19日、2011年 7月 30日和 2013年7、8月份降雨过程中，在水文局院内和相关水文站进行了雨水水样收集和分析工作。检测结果按水利部颁发的《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)进行水质分析评价，2010年天然雨水水质状况较好，水质级别为Ⅱ类;2010年雨水状况较好，检测结果还对照中华人民共和国行业建设标准《饮用净水水质标准》(CJ94－1999)分析评价，符合饮用净水标准值。2011年天然雨水水质级别较差，为劣ⅴ类，主要超标项目为总氮、氨氮和汞。2013年对水文局院内、衡水水文站、衡水湖水文站和实验站进行了雨水水样收集和分析工作，除了衡水水文站、实验站7月10号的水质级别为Ⅱ、Ⅲ类，其余均为Ⅳ类或以上，主要超标项目和倍数详见表3。

2 可行性与必要性

2.1 必要性分析

2.1.1 年内降水分配不均

衡水市多年平均降水量为522.5 mm。降水量的年际变化较大，变差系数大多在0.3～0.4之间。深州雨量站最大年降水量990 mm(1964年)，最小年降水量166 mm(1965年)。其余各市县年平均雨量最大、最小之比在3～4之间。不同保证率降水量统计见表4。

降水量的年内分配很不均匀，全年降水量的70% ～80%集中在汛期6～9月份，尤其又多集中发生在7～8两个月的一场或几场暴雨中。非汛期降水量较小，时常出现一个月或几个月无降水。降水量年内分配见表5。

表2 暴雨路面积水采样点水质类别及主要污染物质表

表3 天然雨水水质类别及主要污染物质表

2.1.2 供需矛盾突出

平水年我市可供水量为 142 562.30万 m3，需水量为177 043.46 万 m3，缺 水 34 481.16 万 m3，供 需 比 为80.52%。11个县市区均缺水。其中缺水量最大的是冀州市和深州市，缺水量分别为5 714.60万 m3和4 985.99万 m3，缺水量最小的故城县缺水量也达 1 408.72万 m3，供需矛盾相当突出[2]。

2.1.3 水污染严重

因滏阳河河水污染，沿河两岸被迫停灌，造成农作物减产。因污水渗透，饮用水井水变坏，损失巨大。滏阳河生态遭到破坏，鱼虾绝迹，水产养殖业、运输业早已成为历史。由于河水被污染，再加上干旱，沿河两岸的工农业生产被迫超量开采地下水，造成地下水连年下降、地下水水质恶化、地面沉降，咸水入侵等一系列的环境地质问题。由于过境地表客水逐渐减少，各主要河道非汛期以接纳上游和本地污水为主，河道污染严重，对河道周围环境和水利工程造成严重影响;水坝、闸涵、桥墩腐蚀日趋严重，缩短了河道工程的使用寿命，直接关系到工程的正常调度和安全运行。由于地表水污染程度不断增加，严重影响了地下水水质，近年来人们由于饮用受污染的地下水，发病率逐年增加，因此水质污染对人体危害相当严重。

2.2 可行性分析

雨水资源属于比较直接的水资源补充途径，已经逐步被人们认为是解决水资源不足问题的有效途径。[3]天然水具有硬度低，污染物少等优点，因此它在减少城市雨洪危害，开拓水源方面正日益成为主要主题。雨水收集利用对保持水土和改善生态环境发挥了重要的作用。不但减少了地下水开采，而且还可以补充部分地下水，减轻整个自然界水循环系统的压力。减少水土流失，对建设生态农业、生态城市，保护环境都具有十分重大的意义。衡水市水资源短缺问题日益突出，水资源供需矛盾日益突出，充分开发利用雨水资源，将净化的雨水用于生活用水，对于缓解水资源供需矛盾有这很重要的意义。增辟水源，提高水资源利用效率雨水是地下水补给的主要方式，利用雨水补给地下水资源是非常经济而有效的方式。衡水市地下水资源日益匮乏，地下漏斗情况日益突出，充分开发利用天然雨水，补给地下水，为衡水市生活和生产用水提供补充。

3 雨水资源利用前景分析

在自然降雨条件下，自然集水面的径流产生过程十分复杂，与降雨量、降雨强度、雨型、前期土壤含水量、植被该度和坡度等都有关系。根据对衡水市降雨径流关系分析，衡水市年降雨径流系数为0.18，采用年降雨径流系数作为衡水市集流面集流效率计算，则单位面积集水量可用下式计算[4]:

Wa=k×η×Rp×M

式中:k为单位换算系数;M为集水面积，hm2;Rp为对应p频率的降水量，mm;η为集流面集流效率;Wa为天然降水条件下单位面积年集水量，m3/hm2。

按照枯水年计算，年降水量为267.2 mm，降雨径流系数采用0.18，则有效降雨为48.1 mm。单位面积集水量为481 m3/hm2。不同保证率降雨情况下单位面积集水量计算结果见表6。

表4 衡水市各行政分区不同保证率年降水量统计表 mm

表5 衡水市不同保证率降水量年内分配表 mm

表6 衡水市单位面积集水量计算结果

经分析计算衡水市降水量充足，据国内相关资料表明，一般年平均降雨量大于200 mm的地方都能发展集雨工程，年降水在300～350 mm以上的地区经济效益更好[5]。衡水市城区的多年平均降水量为489.7 mm，降水量较为丰沛，为雨水资源利用提供了有利的保障。

4 雨水利用规划对策和建议

1)充分利用现有的引蓄水工程，发挥工程效益。衡水湖是衡水市最大的蓄水工程，蓄水能力已达1.88亿 m3。作为衡水市区水网的重要组成部分，怡水河、迎宾河、滏阳河，贯通衡水市区，即是城市水景景观又是衡水市区主要行洪河流，承担衡水市的引蓄水工程和防洪安全。为衡水市雨水集蓄利用等集雨工程的规划建设提供了基础。

2)加强城市雨水利用规划。衡水市各项规划都将影响到雨水收集和利用，要有效利用雨水，必须制定适宜的雨水利用方案。充分考虑衡水市的降雨特点和自然地理条件，科学处理雨水在自然循环和城市中的关系，大力推行雨水的生态化综合利用，使雨水能渗入地下或进行地下雨水储蓄。在雨水资源时空分布较集中的区域，采用大型的水利工程拦蓄雨水。在公路两旁规划绿色植物景观带，既可拦蓄雨水，涵养水源，又可防止水土流失，形成良好的水循环[6]。通过雨水资源化与径流控制可节省城市排水设施的投资和运行费用。

3)扩展使用主体及使用途径。目前，衡水市雨水利用的普及率较低，今后可在企事业单位、大专院校、新建小区、公园和体育场等单位，修建集雨池、集雨窖收集雨水。建立雨水利用试点和示范工程，不断总结推广经验。既要考虑雨水利用的直接经济效益又要兼顾环境与社会效益。拓宽雨水使用途径，发挥雨水资源的多重功能，充分将雨水利用于园林浇灌，居民冲厕和保洁等。鼓励高校和科研单位加强雨水利用的研究工作，探索适合不同雨水利用方式的收集、净化、储存技术与标准，使雨水使用方式多元化[7]。

4)健全政策法规和管理机制。健全政策法规和管理机制，明确管理方法和实施细则，使雨水的综合管理同建筑与小区的雨水收集利用有机的结合。加强宣传强化公众教育，通过宣传和实践进一步提高公众节水观念和雨水资源利用意识，使城市居民认识到雨水资源利用的必要性、可行性、经济效益和生态效益。

5 结语

随着城市化的发展，许多城市面临水资源短缺的问题。雨水是一种最根本、最直接、最经济的水资源，是自然界水循环系统中的重要环节，对调节、补充地区水资源和改善及保护生态环境起着极为关键的作用，因此雨水利用是实现水资源可持续发展的一条重要途径，加大科学利用雨水宣传，普及雨水利用知识，因地制宜地开发雨水利用模式，有计划的推进雨水利用行动。

[1]张笑天，李红艳.衡水市城市雨洪水环境状况分析研究[J].地下水.2013，1:86.

[2]河北省衡水水文水资源勘测局.衡水市水资源评价报告[R].2006.

[3]徐佳.衡水市城区雨水资源利用研究[J].水生态文明建设研究与实践.2013，178 －181.

[4]乔光建.山区雨水利用技术及分析计算.区域水文水资源问题研究.2010.

[5]陈娟.呼和浩特市雨洪资源利用前景[J].内蒙古水利.2004(1):112－119

[6]耿俊华.廊坊市城市雨水资源利用分析与对策.水科学与工程技术.2011(2)

[7]闫丽娟，郭庆富.合肥市城区雨水利用效益分析.南水北调与水利科技.2011(2):126－129