哈建強,付學功
(河北省滄州水文水資源勘測局,河北 滄州 061000)
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。
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。
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,總入海水量為0.6407億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。
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)境和地質環(huán)境的惡化,為保證社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展,應嚴格控制開采深層地下水。
3.1.1 水汽來源
滄州市屬暖溫帶大陸性季風氣候區(qū),冬春兩季主要受西伯利亞、蒙古高壓控制,盛行北風和西北風,天氣寒冷干燥少雨雪,局部多風沙。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,本市多西南風和東南風,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運行方向,一般情況下在長江口以北登陸的臺風均能影響滄州市。
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。遠遠大于降雨量導致大氣中的降雨量僅有一小部分轉化為有效水資源,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)展趨勢上是嚴重不足的,應當采取適當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。
(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,洪澇災害加劇。
21世紀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,缺水形勢將更加嚴重。因此,發(fā)展雨水利用具有重要的意義。
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,恢復超采區(qū)的采補平衡,改善地下水環(huán)境,同時減輕洪澇災害??梢?,雨水利用是集增加供水、改善環(huán)境和防災減災于一身的有效措施,同時,雨水利用具有投資少、見效快、技術簡單、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害。根據(jù)《中華人民共和國國家標準——建筑與小區(qū)雨水利用工程技術規(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?,F(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準——建筑與小區(qū)雨水利用工程技術規(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世紀水資源可持續(xù)利用的有效途徑之一。
滄州市目前雨水利用還處于摸索階段,缺乏充分的科學分析和指導,也缺乏一些相應的標準和規(guī)范。因此,應根據(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、水窖水質的凈化等制成一套公認的標準和規(guī)范,并加大科技投入和研究。
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合的方法,多渠道解決雨水利用的資金投入問題。
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。
調整水價,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。滄州市應積極扶持雨水利用,在經(jīng)濟政策方面應以調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。
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