衡水市城區(qū)雨洪資源利用分析

袁子琦

（河北省衡水水文勘測(cè)研究中心，河北 衡水 053000）

水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基。水資源不僅是人類賴以生存和發(fā)展不可缺少的寶貴資源，也是保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈。由于水資源有限，加上人口不斷增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等要求，日益突出的水源污染以及水資源短缺等問(wèn)題嚴(yán)重困擾著城市的進(jìn)步和發(fā)展。衡水市作為一個(gè)典型的資源型缺水城市，主要靠開(kāi)采地下水保障各種生產(chǎn)生活用水，但這造成了地下水嚴(yán)重超采。隨著衡水市城鎮(zhèn)化速度加快，衡水市城區(qū)面積的增大促使各種不透水面積增大，導(dǎo)致滲水面積不斷減小。若汛期發(fā)生強(qiáng)降水，則容易形成地表徑流，從而引起城市內(nèi)澇等災(zāi)害，造成大量水資源浪費(fèi)。因此，分析城市雨洪資源對(duì)于緩解衡水市水資源短缺現(xiàn)狀以及城市內(nèi)澇災(zāi)害等問(wèn)題意義重大。

1 概況

1.1 氣候及降水情況

衡水市屬大陸溫暖半干旱季風(fēng)氣候，四季特征明顯，冷暖干濕差異較大，冬季夏季偏長(zhǎng)，春季秋季偏短，春季干旱少雨，夏季潮濕悶熱，秋季秋高氣爽，冬季雨雪稀少。衡水市多年平均降水量509.7 mm[1]，干旱指數(shù)最高為2.76、最低為2.36，屬于干燥氣候。降水特點(diǎn)為年際變化大，年內(nèi)分布不均，年內(nèi)降水主要集中在汛期6—9月。研究表明，年降水量超過(guò)200 mm即可開(kāi)展集雨工程，年降水量處于300～500 mm的地區(qū)開(kāi)展集雨工程效果更好。由此可見(jiàn)，衡水市完全具備開(kāi)展雨洪資源利用的條件[2]。衡水市不同保證率降水量年內(nèi)分配成果，詳見(jiàn)表1。

表1 衡水市不同保證率降水量年內(nèi)分配成果

1.2 水資源現(xiàn)狀

衡水市作為一個(gè)典型的資源型缺水城市，人均水資源占有量還不到全省人均水平的1/2，在河北省屬于最低，只有148 m3，約為國(guó)際公認(rèn)人均水資源占有量缺水下限的14.8%[3]。缺水問(wèn)題不僅表現(xiàn)在水量上，還表現(xiàn)在水質(zhì)上。衡水境內(nèi)河湖等水體的水質(zhì)相對(duì)較差，不能加以利用。近些年主要通過(guò)跨流域調(diào)水、強(qiáng)化節(jié)水、控制用水量、超采地下水等一系列措施勉強(qiáng)實(shí)現(xiàn)水資源供需平衡。衡水地區(qū)地下水年平均超采量占全省總量的1/5，約8億～10億m3，造成衡水地區(qū)的地下水水位多年來(lái)不斷下降，諸多環(huán)境問(wèn)題與地質(zhì)災(zāi)害已經(jīng)因過(guò)度超采地下水而凸顯出來(lái)，當(dāng)前制約衡水發(fā)展的主要因素是水資源短缺問(wèn)題。

2 城區(qū)降水可利用量分析

衡水市為典型的北方城市，城區(qū)降水產(chǎn)生的年徑流量可用下式計(jì)算[4]：

式中：ω為城區(qū)降水產(chǎn)生的年徑流量（萬(wàn)m3）；A為城區(qū)總面積（m2）；β為不透水面積比；α為徑流系數(shù)，城區(qū)不透水表面的徑流系數(shù)取0.9；P為多年平均降水量（mm）。

衡水市城區(qū)包括桃城區(qū)、高新區(qū)和濱湖新區(qū)，總面積為48.73 km2[5]，不透水面積比按0.6計(jì)算，多年平均降水量為509.7 mm，城區(qū)降水年徑流量為1341萬(wàn)m3。假如收集利用率按照10%計(jì)算，那么衡水市城區(qū)年雨水收集利用總量為134.1萬(wàn)m3，約占衡水市城區(qū)總用水量的2%。所以，衡水市城區(qū)降水收集利用可行。

3 城區(qū)雨洪資源利用現(xiàn)狀

雖然衡水市水資源短缺現(xiàn)象十分嚴(yán)重，但因?yàn)楣?jié)水意識(shí)不強(qiáng)以及社會(huì)發(fā)展欠發(fā)達(dá)，目前城區(qū)雨洪利用工作僅處于初步階段。衡水市市區(qū)大多采用透水磚修建公園、生活廣場(chǎng)等，并且陸續(xù)增加綠地面積以達(dá)到綠地蓄雨的目的。這樣不僅可以減少城市內(nèi)澇災(zāi)害情況的發(fā)生，而且雨水下滲也能在一定程度上補(bǔ)充地下水。因此，在結(jié)合本地實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，積極借鑒國(guó)內(nèi)外城市雨洪利用成功案例的經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)展和推廣城區(qū)雨洪資源利用工作很有意義。

目前，衡水市雨洪利用成功的案例有衡水中學(xué)。衡水中學(xué)已建成人工湖和噴泉池2個(gè)雨水利用和景觀工程，蓄水體積達(dá)到1150 m3，1 a可節(jié)約自來(lái)水超過(guò)2萬(wàn)m3，不僅可以將校園內(nèi)雨水收集起來(lái)用于校園景觀、綠化，節(jié)約用水經(jīng)費(fèi)，很大程度上緩解用水壓力，而且可以起到節(jié)水意識(shí)培養(yǎng)和宣傳教育作用。

4 城區(qū)雨洪資源利用途徑

城市雨洪利用主要有2種方式，即直接利用和間接利用。

屋頂集流與馬路分流是城市雨水直接利用中2種相對(duì)成熟的技術(shù)。其中，屋頂集流是指通過(guò)建筑物屋頂攔蓄雨水，將其存儲(chǔ)于地下，經(jīng)過(guò)過(guò)濾、反滲透過(guò)濾等一系列處理之后，經(jīng)輸水管道提供給用戶使用；屋頂集流應(yīng)盡量選擇居民區(qū)、商場(chǎng)或者其他污染較輕的屋面收集。馬路分流就是規(guī)劃城市排污管道以及雨水集流管道，雨水集流管道設(shè)置分散，雨天集存，晴天使用，該技術(shù)最大的特點(diǎn)就是經(jīng)濟(jì)便捷，可以直接利用，不需要對(duì)雨水進(jìn)一步處理。根據(jù)城市生態(tài)特點(diǎn)規(guī)劃出河湖相通的生態(tài)水網(wǎng)，將城區(qū)雨洪資源通過(guò)雨水管網(wǎng)排入河流，經(jīng)閘門、攔河壩調(diào)蓄后補(bǔ)給公園景觀以及湖泊等用水。

城市雨水間接利用是指利用坑塘、河渠、洼地等促使雨水就地下滲，直接引入地下含水層。這種做法不但可以補(bǔ)充、涵養(yǎng)地下水，減輕城市排水管道負(fù)擔(dān)，更重要的是有益于增加淺層地下水量，進(jìn)而改善生態(tài)環(huán)境、遏制城市熱島效應(yīng)。同時(shí)，水分下滲可以在一定程度上得到凈化。

城市雨洪利用通常具體做法有以下5種。

（1）屋頂集雨系統(tǒng)。屋頂集雨系統(tǒng)主要由5個(gè)部分構(gòu)成，即雨水收集部分、截污部分、蓄水部分、凈化部分、輸水部分。雨水收集裝置收集的雨水經(jīng)雨漏管，到達(dá)截污裝置進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾后的雨水排入蓄水池，當(dāng)蓄水池滿時(shí)，漫出的水與濾出的雜質(zhì)一同沖入污水管道。根據(jù)揚(yáng)程和水量需求，選用適當(dāng)?shù)乃脤⑿钏刂械乃訅旱降诙┧芫W(wǎng)供沖廁、洗衣等生活雜用。

（2）城區(qū)滲井群系統(tǒng)。在建筑密集的城區(qū)修建滲井群系統(tǒng)，將屋頂和庭院的雨水通過(guò)滲井群系統(tǒng)引流入滲。引滲系統(tǒng)可采用透水花管輸水，亦可采用滲溝輸水，實(shí)現(xiàn)分散與集中入滲相結(jié)合，在城市鋪裝面以下修建整個(gè)系統(tǒng)。這樣既能達(dá)到雨水利用的目的，又不影響城區(qū)景觀。

（3）透水磚地面下滲系統(tǒng)。在停車場(chǎng)、庭院、馬路等區(qū)域鋪設(shè)透水磚，促使降水迅速下滲，使降水基本不產(chǎn)生徑流。這樣既能使雨水下滲，又能使地面不積水。

（4）城市綠地隱形蓄水系統(tǒng)。結(jié)合園林給排水工程以及微地形改造，以增加土壤含水率為目的在城市范圍內(nèi)修建的地下蓄水系統(tǒng)，統(tǒng)稱為城市綠地隱形蓄水系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一個(gè)完整的地下儲(chǔ)水系統(tǒng)，實(shí)際就是在地下堆建而成的滲水盲溝和滲蓄坑，兩者相互連通，使用的是廢磚、水泥塊以及砂卵石等堅(jiān)硬材料。與城區(qū)現(xiàn)有的地表蓄水系統(tǒng)和地下排水系統(tǒng)相連構(gòu)成完整的城市蓄排水系統(tǒng)，在最大程度上利用雨洪資源。

（5）利用河渠、湖泊等截流蓄洪。在汛期將城區(qū)洪水通過(guò)河渠引入城市人工或者天然蓄水水體，非汛期經(jīng)過(guò)處理后供城市用水。這樣一方面緩解城市洪澇災(zāi)害情況，另一方面增加城市可利用水源，將雨洪變?yōu)榭衫盟Y源，緩解城市用水壓力。同時(shí)，增加了城區(qū)湖泊的滯蓄能力，既增加水資源利用量，又改善城區(qū)生態(tài)環(huán)境。

5 城區(qū)雨洪資源利用存在問(wèn)題及改進(jìn)措施

5.1 城區(qū)雨洪資源利用存在問(wèn)題

5.1.1 城區(qū)雨洪特性增加了利用難度

衡水市年內(nèi)降水約超過(guò)70%集中在汛期，分布極不均勻，而汛期降水又主要在7、8月份，降水過(guò)于集中，雨水資源得不到很好收集利用，就隨管網(wǎng)、河流排入下游。據(jù)上述計(jì)算，這部分雨洪量大約每年為352.1萬(wàn)m3，根據(jù)衡水市水資源公報(bào)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，衡水市多年平均城鎮(zhèn)公共用水量為667.84萬(wàn)m3，這部分雨洪量超過(guò)城鎮(zhèn)公共用水量的1/2；如果可以通過(guò)各種途徑對(duì)這部分雨洪量加以利用，將節(jié)約大量的水資源，產(chǎn)生可觀的生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

5.1.2 集雨工程發(fā)展、雨洪利用技術(shù)推廣依然不足

城市居民參與城市雨洪利用意識(shí)淡薄，不能意識(shí)到雨洪利用的重要性。城市雨洪利用觀念提出較晚，缺少相關(guān)法律法規(guī)作為保障，缺少現(xiàn)代化的規(guī)劃設(shè)計(jì)，要做的工作還有很多。屋頂集雨系統(tǒng)、滲井群系統(tǒng)等被認(rèn)為是行之有效的措施，但得不到很好的應(yīng)用和推廣。由于從事研發(fā)雨洪利用相關(guān)設(shè)備企業(yè)較少，雨洪利用工作社會(huì)參與度較低。

5.1.3 城市道路雨水面源污染未得到控制，影響雨水充分利用

城市道路街區(qū)縱橫交錯(cuò)，不透水層面積大、產(chǎn)流多，這部分雨水未得到直接利用，而且雨水面源污染未得到控制，城市機(jī)動(dòng)車道每年產(chǎn)生大量雨水徑流，雨水徑流大多水質(zhì)較差，經(jīng)排水管道排入城市河湖后不僅造成可利用水資源的浪費(fèi)，更是引發(fā)了河湖、景觀水體污染等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。

5.2 城區(qū)雨洪資源利用改進(jìn)措施

5.2.1 工程措施

逐步改造衡水市城區(qū)現(xiàn)有的雨污分流管網(wǎng)，爭(zhēng)取盡快建成，盡早落實(shí)城區(qū)雨洪資源利用工作；對(duì)休閑廣場(chǎng)、怡水園、青年公園等公園或者廣場(chǎng)地區(qū)的雨水集蓄設(shè)施進(jìn)行改造，使有蓄水體的怡水園可將雨水引流直接排入蓄水坑塘，沒(méi)有蓄水體的公園或者廣場(chǎng)可以修建儲(chǔ)水罐等儲(chǔ)水工程存儲(chǔ)雨洪資源，便于利用；對(duì)老城區(qū)一些老舊小區(qū)進(jìn)行改造，修建屋頂和硬化地面集流系統(tǒng)，增設(shè)儲(chǔ)水罐，也可以修建低壓管或暗溝，在地下修建蓄水池，儲(chǔ)存的雨水用于道路噴灑、小區(qū)綠化等。以上工程措施的前提是將收集到的雨水，特別是道路積水，凈化后再重新利用，確保不會(huì)破壞排入景觀水體的水質(zhì)，保障水資源和城市發(fā)展的協(xié)調(diào)性。

5.2.2 非工程措施

高度重視城市雨洪資源利用工作，加大雨洪利用技術(shù)的推廣與研究力度，全面推進(jìn)城市雨洪利用事業(yè)的發(fā)展，以長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度考慮，將雨洪資源利用置于城市遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃中重要的位置，促進(jìn)城市人水和諧發(fā)展；要考慮衡水市實(shí)際情況，全面規(guī)劃、統(tǒng)一協(xié)調(diào)，做好該地區(qū)合理的城市雨洪利用規(guī)劃，制定相應(yīng)法規(guī)制度等，全力促使和保障衡水市雨洪利用工作成功開(kāi)展，將雨洪利用規(guī)范化；在推進(jìn)城市雨洪利用工作開(kāi)展的同時(shí)，提高對(duì)城市生態(tài)文明建設(shè)的重視，將兩者緊密結(jié)合，使城市雨洪利用工作成為改善城市生態(tài)與環(huán)境的有利因素；重新規(guī)劃衡水市現(xiàn)有排水系統(tǒng)，盡量滿足城市排澇需求，對(duì)排水管網(wǎng)的排澇能力重新進(jìn)行核算；制定獎(jiǎng)勵(lì)制度，鼓勵(lì)企業(yè)和相關(guān)單位參與建設(shè)與管理；分析城市雨洪利用情況較好的典型案例，結(jié)合本地實(shí)際情況，制定相關(guān)雨洪利用激勵(lì)政策，調(diào)動(dòng)相關(guān)部門的積極性，積極參與規(guī)劃、管理和服務(wù)[6]。

6 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，衡水市城市化進(jìn)程不斷加快，水資源短缺、內(nèi)澇嚴(yán)重、水質(zhì)惡化等因素影響了整個(gè)城區(qū)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程。城區(qū)水資源供需不平衡使得更多的人們開(kāi)始關(guān)注城區(qū)雨洪資源的開(kāi)發(fā)利用。衡水市作為一個(gè)水資源嚴(yán)重短缺、經(jīng)濟(jì)發(fā)展中等的城市，積極開(kāi)展雨洪資源利用可以在一定程度上緩解城區(qū)缺水問(wèn)題，減輕城市防洪排澇的壓力，改善生態(tài)環(huán)境，為衡水市社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展提供水資源保障。