循環(huán)經(jīng)濟理論與深圳市城區(qū)雨水利用規(guī)劃

魏 杰

(深圳市城市規(guī)劃發(fā)展研究中心,廣東深圳 518034)

循環(huán)經(jīng)濟理論與深圳市城區(qū)雨水利用規(guī)劃

魏 杰

(深圳市城市規(guī)劃發(fā)展研究中心,廣東深圳 518034)

為合理利用深圳市城區(qū)雨水資源,從循環(huán)經(jīng)濟理論的物質(zhì)流分析與管理出發(fā),確定重構城市雨水健康循環(huán)體系的核心內(nèi)容。結合深圳的實際情況,確定深圳市城區(qū)雨水利用的發(fā)展策略:從雨水滲透為主,集蓄利用為輔,審慎對待雨水回灌,提倡雨水綜合利用。對城區(qū)雨水利用分區(qū)、規(guī)劃設計指引、建設時序等方面提出規(guī)劃設想,給出相關政策建議。

循環(huán)經(jīng)濟;雨水利用;物質(zhì)流分析;深圳市

1 基本背景

不斷加快的城市化速度和城市規(guī)模的迅速擴大,使得深圳市水資源匱乏的矛盾越來越突出。根據(jù)規(guī)劃、水務部門的相關研究,未來該市水資源的供需矛盾將進一步加劇,水環(huán)境壓力也將越來越大。按照目前的發(fā)展模式,計入農(nóng)業(yè)和生態(tài)用水,至2010年、2020年、2030年,深圳市年缺水將分別達到4.2億m3、9.7億m3、12.5億m3[1]。水資源短缺問題已經(jīng)成為制約深圳市經(jīng)濟發(fā)展的關鍵性因素。

另一方面,隨著深圳市城市的發(fā)展,大量不透水面積的增加,使得城市的降水入滲量大大減少,雨洪峰值增加,匯流時間縮短,導致城市洪水危害加劇,內(nèi)澇災害頻發(fā);與此同時還導致雨水資源大量流失、雨水徑流污染加重、地下水位下降、地面下沉和城市生態(tài)環(huán)境惡化等多種環(huán)境危害。

針對深圳市所面臨的嚴重水危機,規(guī)劃部門提出了域外引水、城市節(jié)水及非常規(guī)水(雨洪、再生水、海水和微咸水)利用并重的新的水資源保障體系[2],其中城區(qū)雨水利用無疑是該策略中的重要一環(huán)。深圳市多年平均降雨量為1837mm,按2005年全市建成區(qū)面積 703 km2計,城區(qū)降雨資源量已達12.9億m3,隨著城市的擴張,該數(shù)值還將持續(xù)增加,如何正確對待和有效利用這些既有巨大的潛在價值、又有廣泛潛在威脅的雨水資源,無疑是一項嶄新的課題和艱巨任務。

2 循環(huán)經(jīng)濟理論及其城區(qū)雨水利用

2.1 循環(huán)經(jīng)濟理論內(nèi)涵

循環(huán)經(jīng)濟思想萌芽于20世紀60年代,至20世紀90年代得到世界各國廣泛認同。它是以資源的高效利用和循環(huán)利用為核心,以“減量化、再利用、資源化”為原則(即3R原則),以低消耗、低排放、高效率為特征的全新經(jīng)濟增長模式。其中物質(zhì)流分析與管理是循環(huán)經(jīng)濟理論的基本手段之一,即通過改造或調(diào)控現(xiàn)有的物質(zhì)流模式,提高資源和能源效率,形成資源和能源效率較高的物質(zhì)循環(huán)模式[3-4]。

2.2 對城區(qū)雨水利用的指導意義

雨水循環(huán)是一個多環(huán)節(jié)的自然過程,降雨形成后,雨水的循環(huán)流動主要包括以下3種途徑:一部分通過植被和地表的蒸發(fā)作用形成水蒸氣重返大氣;一部分滲入土壤形成地下水和壤中流,持續(xù)而緩慢地與地表水進行相互補充和交換;其余雨水沿地面匯入河網(wǎng)形成地表徑流。

在城市發(fā)展之前,自然界中雨水處于一種健康的循環(huán)狀態(tài)。但隨著城市發(fā)展,這種健康的循環(huán)狀態(tài)被打破,集中體現(xiàn)在不透水面積不斷增加,雨水循環(huán)過程中雨水下滲量急劇下降,蒸發(fā)量和地下滲出水量顯著減少,而表面排流量即地表徑流量大幅增加,同時雨水循環(huán)周期明顯縮短,呈現(xiàn)出“有水快流”的態(tài)勢。研究表明,一個自然植被覆蓋的林區(qū),幾乎沒有不透水地面,雨水下滲量、蒸發(fā)量和地表徑流量分別約占降雨總量的50%、40%、10%;而城市化后的商業(yè)區(qū)不透水地面的比例高達70%～100%,雨水下滲量和蒸發(fā)量迅速下降為降雨總量的5%和20%,而地表徑流量則增加至降雨總量的75%(表1)[5]。這直接導致了徑流暴漲暴落,一方面暴雨期間河川峰值流量顯著增大,雨水資源大量流失,水澇災害頻發(fā);另一方面平時河川流量顯著減小,地下水位下降甚至枯竭,河川水質(zhì)惡化。另外,由于蒸發(fā)量減少,還加劇了城市的熱島效應。

表1 土地利用類型對雨水循環(huán)體系的影響

從物質(zhì)流管理的角度出發(fā),重構城市雨水健康循環(huán)體系,關鍵在于改變下墊面種類和徑流方式,增加雨水地下滲透量,削減地表徑流量,提高雨水利用率,延長雨水循環(huán)周期。其核心內(nèi)容包括:①雨水集蓄利用,對雨水進行收集處理,達到相應水質(zhì)標準后用于城市生態(tài)環(huán)境和市政雜用;②雨水滲透,利用下凹綠地、透水型鋪裝、滲水管渠等技術,增加地面透水性,補給淺層地下水,調(diào)節(jié)城市氣候,防止海水入侵。此外,屋頂綠化能夠有效吸納雨水徑流,也可歸入雨水滲透范疇;③雨水回灌,通過雨水回灌井、砂石坑等方式,利用雨水補充深層地下水,達到地下水采補平衡,防止地面沉降等;④雨水綜合利用,通過綜合性的技術措施實現(xiàn)雨水資源的多種目標和功能,這種系統(tǒng)通常較為復雜(圖1),可能包括雨水的積蓄利用、滲透、排洪減澇、水景、屋頂綠化甚至太陽能利用等多種子系統(tǒng)。

圖1 雨水綜合利用系統(tǒng)示例[6]

3 深圳市城區(qū)雨水利用規(guī)劃

3.1 發(fā)展策略

基于循環(huán)經(jīng)濟理論,筆者提出了重構城市雨水健康循環(huán)體系的核心內(nèi)容,但具體到深圳市,其發(fā)展策略的選擇還需要結合實際情況進行綜合分析。

3.1.1 降雨特性

深圳市多年平均降雨量1837mm,雨量豐沛,但降雨量年內(nèi)分配不均,其中雨季(4月—9月)降雨量占全年降雨量的85%以上,而旱季(10月—3月)則罕有降雨;降雨量年際變化也較大,根據(jù)深圳水庫站1961—2004年實測降雨分布來看,最大年降雨量與最小年降雨量相差近3倍。降雨時間分布不均勻,不利于雨水儲蓄設施的有效利用,從而提高了雨水儲蓄利用的經(jīng)濟成本。同時深圳地屬酸雨污染控制區(qū),全市酸雨頻率較高,由于下墊面情況較為復雜,全市的徑流水質(zhì)情況也較為復雜,但尚未建立相關監(jiān)測制度。

3.1.2 流域匯流特性

深圳市主要河流水系中,除龍崗河、坪山河、觀瀾河外,其余河流都在市域內(nèi)直接入海。在內(nèi)陸城市開展雨水利用,都存在一定的弊端,因為上游地區(qū)雨水的截流意味著下游地區(qū)水資源的減少,而在沿海地區(qū)則不存在這一問題。因而,深圳更應該大力開發(fā)利用雨水資源。

圖2 深圳市地下水埋深分布

3.1.3 水文地質(zhì)條件

依據(jù)GB 50400—2006《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術規(guī)范》的有關規(guī)定,選擇雨水滲透技術時,土壤滲透系數(shù)宜為10-6～10-3m/s,且地下水位距滲透面大于1.0m。根據(jù)研究,25℃時深圳市城市綠地表層土壤滲透系數(shù)為0.70mm/min,約1.2×10-5m/s[6],深圳市大部分區(qū)域地下水埋深大于2.0m(圖2),滿足雨水滲透的水文地質(zhì)要求。

3.1.4 土地利用現(xiàn)狀

深圳市由于市域面積受限,空間資源極其緊缺,截至2005年底,全市已有建設用地為703km2,剩余可建設用地約200km2。由于空間資源有限,適度的高密度發(fā)展是深圳市發(fā)展的必由之路,2000年全市平均容積率為 0.94,而1999—2006年,全市規(guī)劃許可建設用地的平均容積率達2.3,平均建設覆蓋率約30%。相對雨水滲透設施,雨水儲存設施占用空間較大[7],在深圳市高強度高密度的開發(fā)模式下,其利用范圍受到一定限制。

綜合上述分析,以下凹綠地、透水型鋪裝、滲水管渠、屋頂綠化為代表的雨水滲透技術投資少、空間資源占用少、適用范圍廣、環(huán)境效應顯著,應是城區(qū)雨水利用的主要手段;雨水集蓄利用技術受降雨均勻性、空間資源條件、投資運行費用等方面的限制,是城區(qū)雨水利用的輔助手段;雨水回灌技術對雨水水質(zhì)和地下水位要求較高,應審慎對待,未經(jīng)過充分論證不應建設實施;雨水綜合利用技術環(huán)境效應最為顯著,但它對空間資源條件、運行維護等要求更高,難以全面推廣,可提倡在條件成熟的區(qū)域使用。因此,深圳市城區(qū)雨水利用的發(fā)展策略可概括為“雨水滲透為主,集蓄利用為輔,審慎對待雨水回灌,提倡雨水綜合利用”。

3.2 規(guī)劃設想

3.2.1 結合城市密度分區(qū),劃定雨水利用分區(qū)

相對于降雨、匯流和水文地質(zhì)條件,深圳市土地利用的空間差異性最大,其中土地開發(fā)強度是影響雨水利用技術選取的重要因素。城市密度分區(qū)作為開發(fā)強度控制的重要手段,可以考慮將作為雨水利用分區(qū)的重要依據(jù)。依據(jù)在編的《深圳市城市總體規(guī)劃(2009—2020)》密度分區(qū)專題研究成果,并結合深圳市降雨、匯流及水文地質(zhì)條件,將全市劃分為4個雨水利用分區(qū),見圖3。

雨水利用Ⅰ區(qū):主要為高密度開發(fā)的市、區(qū)級核心地區(qū)。該區(qū)域開發(fā)強度最大,雨水集蓄利用和綜合利用的空間資源條件最差,應重點實施雨水滲透技術,以及空間資源條件要求較低的屋頂綠化技術;對于新建、改建公共開放空間如公園、廣場等推廣下凹綠地和透水型鋪裝技術。

雨水利用Ⅱ區(qū):主要為中高密度開發(fā)的城市一般地區(qū)或生態(tài)保護區(qū)內(nèi)的組團中心。該區(qū)域開發(fā)強度較大,應重點實施雨水滲透技術,包括下凹綠地、透水型鋪裝和滲水管渠等;屋頂綠化技術成本相對較高,主要在地下水埋深小于1m的區(qū)域內(nèi)推廣;部分條件適宜區(qū)域,也可考慮進行雨水集蓄利用。

雨水利用Ⅲ區(qū):主要為中低密度開發(fā)的城市敏感地區(qū),一般為基本生態(tài)保護線以外500至1 000m的范圍。該區(qū)域空間資源條件較好,應重點實施下凹綠地、透水型鋪裝和滲水管渠等雨水滲透技術;同時可推廣雨水集蓄利用技術,尤其對于地下水埋深小于1m的區(qū)域;部分條件適宜區(qū)域,提倡進行雨水綜合利用。

雨水利用Ⅳ區(qū):主要為不開發(fā)或僅有少量低密度開發(fā)的城市生態(tài)保育區(qū)。該區(qū)域空間資源條件最為優(yōu)越,應重點實施環(huán)境綜合效應最顯著的雨水綜合利用技術;推廣下凹綠地、透水型鋪裝、滲水管渠、雨水集蓄利用等單項雨水利用技術。

圖3 深圳市雨水利用分區(qū)

3.2.2 針對土地利用類型,實施分類分級指引

在雨水利用分區(qū)的基本框架上,針對不同土地利用類型,實施分類分級的規(guī)劃設計指引。根據(jù)不同的土地利用類型[6],規(guī)劃設計指引可分為公園、道路、廣場、公建、住宅小區(qū)、舊村等多種類型,并應綜合考慮實施主體、經(jīng)濟成本等因素,進行強制性或推薦性的分級指引,從而體現(xiàn)出規(guī)劃控制的剛性和彈性。

3.2.3 結合城市更新改造,確定適宜實施時序

雨水利用在項目規(guī)劃階段考慮是最經(jīng)濟的做法,而建成后再改造則要追加一定投資。深圳市未來空間拓展將在嚴格控制增量用地規(guī)模的同時,大力推動城市更新改造。因此,在安排全市雨水利用規(guī)劃的實施時序時,一方面要優(yōu)先推進新增建設用地的雨水利用,另一方面要結合城市更新改造,在舊工業(yè)區(qū)升級換代、城中村改造時充分考慮雨水利用的因素[8]。

3.3 建 議

a.強化管理,建立城區(qū)雨水利用多部門協(xié)作平臺。建議成立由有關副市長掛帥、水務、規(guī)劃、建設、園林等多部門參與的“水務協(xié)調(diào)領導小組”,統(tǒng)一協(xié)調(diào)和管理包括城區(qū)雨水利用在內(nèi)的城市水務。

b.法制建設,盡早出臺相應雨水利用的條例法規(guī)。建立健全雨水利用的相關法律法規(guī),如《深圳市城區(qū)雨水利用項目建設管理辦法》、《深圳市城區(qū)雨水利用設計審查辦法》、《深圳市城區(qū)雨水利用設計手冊》等,將城區(qū)雨水利用設施建設納入建設項目管理體系,依法保障城市雨水利用持續(xù)推進。

c.經(jīng)濟支持,提高城區(qū)雨水利用的積極性和主動性。政府應運用經(jīng)濟杠桿,通過各種優(yōu)惠政策和利益機制調(diào)動企事業(yè)單位的積極性,政府可研究征收于水排放設施費和雨水排放費,對于開展雨水利用的建設項目,除免收污水處理費、水資源費等還可以按其雨水利用規(guī)模給予一定的獎勵。

d.以點帶面,加快實施城區(qū)雨水利用示范工程。光明新區(qū)作為深圳市低碳城市建設示范區(qū),可先行試點以城區(qū)雨水利用為代表的低沖擊開發(fā)模式,探索深圳市雨水利用模式。

e.加強宣傳,全面提高公眾節(jié)水意識。水務部門具體負責雨水利用的宣傳工作,應強調(diào)機關、企業(yè)、事業(yè)單位在雨水利用的帶頭作用,通過各種媒體在全社會開展雨水利用的宣傳,提升公眾節(jié)水意識。

[1]深圳市規(guī)劃局,深圳市城市規(guī)劃設計研究院有限公司.深圳水戰(zhàn)略[R].深圳:深圳規(guī)劃局,2007.

[2]張武強,杜雁,俞露.從城市規(guī)劃角度研究深圳水問題[J].水資源保護,2007,23(3):92-94.

[3]吳季松.循環(huán)經(jīng)濟綜論[M].北京:新華出版社,2006:19-23.

[4]李文霆,王合成.循環(huán)經(jīng)濟再造“生態(tài)城市”新模式[M].北京:中國環(huán)境科學出版社,2007:45-46.

[5]LAW P.Stormwater planning:a guidebook for british columbia[R].Columbia:British Columbia Ministry of water,Land and Air Protection,2002:33-34.

[6]史正軍,盧瑛,鐘曉,等.深圳城市綠地土壤質(zhì)量狀況研究[J].園林科技,2006,25(1):20-24.

[7]車伍,李俊奇.城市雨水利用技術與管理[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006:179.

[8]深圳市規(guī)劃局,深圳市城市規(guī)劃設計研究院有限公司.深圳市城中村(舊村)改造總體規(guī)劃綱要[R].深圳:深圳市規(guī)劃局,2006.

Circular economy and urban rainwater utilization planning of Shenzhen

WEI Jie
(Shenzhen Urban Planning and Research Center,Shenzhen518034,China)

For the rational use of rainwater resources of Shenzhen,the core contents for construction of a healthy recycling system of urban rainwater were determined from the theory of circular economy and material flow analysis and management.According to the actual situation in Shenzhen,a development strategy for urban rainwater utilization is proposed:rainwater infiltration is the primary measure,harvesting is the supplementary measure,recharge is used with caution,and comprehensive utilization is promoted.Planning ideas for rainwater utilization district zoning,a design guide,and the time sequence for construction are provided,and policy suggestions are made.

circular economy;rainwater utilization;material flow analysis;Shenzhen City

X322

B

1004-6933(2010)04-0080-04

10.3969/j.issn.1004-6933.2010.04.021

魏杰(1979—),男,福建三明人,工程師,從事市政專項規(guī)劃工作。E-mail:weijie97@tsinghua.org.cn

2009-12-01 編輯:高渭文)