淺談城市雨水資源化利用

魏運(yùn)鴻

(達(dá)州市建筑設(shè)計(jì)研究院，四川達(dá)州635000)

我國(guó)是個(gè)水資源十分短缺的國(guó)家，人均水資源量卻僅為世界平均水平的1/4，許多城市水資源嚴(yán)重不足。而另一方面，我國(guó)具有豐富的雨水資源，年平均降水總量達(dá)6.2×104億m3［1］，而大部分城市的大量雨水資源卻白白流失，雨水利用率不到1%［2］。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)用地向非生產(chǎn)性用地轉(zhuǎn)移的力度與規(guī)模逐年加大，大量的植被遭到破壞。城市道路建設(shè)的大規(guī)模實(shí)施，使得不透水面積迅速增加。市政基礎(chǔ)建設(shè)已不能維持城市與自然之間的平衡，水循環(huán)系統(tǒng)的平衡遭到破壞，“水浸街”現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮，使得城市水資源緊缺與污染以及城市洪澇旱災(zāi)害問(wèn)題加劇［3］。城市雨水的收集和利用是解決城市水資源短缺的重要途徑之一，對(duì)城市的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 城市雨水資源化利用現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外城市雨水利用現(xiàn)狀

國(guó)外早在20世紀(jì)中葉即開(kāi)始了對(duì)城市雨水資源化利用的研究和應(yīng)用。至今，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的雨水收集和利用技術(shù)已經(jīng)很成熟，建立了比較完整的雨水收集和處理系統(tǒng)，城市雨水已成為部分國(guó)家的城市用水系統(tǒng)的重要組成部分。

日本在1963年開(kāi)始興建滯洪和儲(chǔ)蓄雨水的蓄洪池。蓄洪池的雨水用作噴灑路面、灌溉綠地、沖洗廁所等城市雜用水，也用于消防和發(fā)生災(zāi)害時(shí)的應(yīng)急用水［1］。日本在20世紀(jì)80年代提出“雨水抑制型下水道”并納入國(guó)家下水道推進(jìn)計(jì)劃，于1992年，頒布了“第二代城市下水總體規(guī)劃”，正式將雨水滲溝、滲塘及透水地面作為城市總體規(guī)劃的組成部分。例如日本福岡體育場(chǎng)和國(guó)技館，雨水收集面積為25900 m2，設(shè)計(jì)雨水蓄水池總?cè)莘e2900 m3，通過(guò)雨水利用每年可節(jié)約12萬(wàn)美元的費(fèi)用［4］。

德國(guó)的雨水資源化利用相對(duì)最為先進(jìn)，通過(guò)多年的應(yīng)用研究，形成了一套完整的理論和技術(shù)體系。部分地區(qū)利用雨水可節(jié)約飲用水量的50%。德國(guó)制訂了完善的雨水資源化利用的法律法規(guī)，例如在小區(qū)新建之前，若無(wú)雨水利用措施，政府將征收雨水排放設(shè)施費(fèi)和雨水排放費(fèi)。此外，德國(guó)的雨水資源化利用在工業(yè)方面也有所應(yīng)用，如法蘭克福Possmann蘋(píng)果榨汁廠將屋頂花園雨水作為冷卻循環(huán)水源，是工業(yè)項(xiàng)目雨水利用的成功范例［5］。

美國(guó)采用了雨水“就地滯洪蓄水”的措施，提高天然入滲能力，在很多城市，如芝加哥［6］，建立了屋頂蓄水和由屋頂蓄水和入滲池、井、草地、透水地面組成的地表回灌系統(tǒng)。

英國(guó)在雨水資源化利用上，最為典型的工程是由泰晤士河水公司設(shè)計(jì)的世紀(jì)穹頂［7］，所用的處理系統(tǒng)利用自然方式預(yù)處理雨水，并且很好地融入到周?chē)淖匀痪坝^中，是歐洲最大的建筑物內(nèi)水循環(huán)設(shè)施。

丹麥在城市地區(qū)通過(guò)屋頂收集雨水，經(jīng)預(yù)過(guò)濾設(shè)備，進(jìn)入貯水池進(jìn)行儲(chǔ)存。每年能從居民屋頂收集的雨水，占居民沖洗廁所和洗衣服實(shí)際用水量的68%［8］。

1.2 國(guó)內(nèi)城市雨水利用現(xiàn)狀

我國(guó)在雨水資源化利用方面起步較晚，前后經(jīng)歷了大約30年的時(shí)間，大致可分為四個(gè)階段［9］:(1)20世紀(jì)80年代，試驗(yàn)研究階段;(2)20世紀(jì)90年代，試點(diǎn)示范階段;(3)1997～1998年，推廣應(yīng)用階段;(4)2000年至今，蓬勃發(fā)展階段。

我國(guó)有300多個(gè)城市供水不足。北京、上海、大連、西安等城市進(jìn)行了雨水資源化利用研究，但大多數(shù)城市基本處于研究與示范階段［10］。目前我國(guó)的雨水資源化利用系統(tǒng)是利用預(yù)先埋設(shè)的管網(wǎng)，將屋頂、綠地、道路的雨水收集到地下儲(chǔ)水池，通過(guò)簡(jiǎn)單的處理如過(guò)濾、沉淀等，用于景觀水體。近年來(lái)，我國(guó)的雨水資源化利用多應(yīng)用于缺水地區(qū)的農(nóng)村地區(qū)，如甘肅省實(shí)施的“121雨水集流工程”、內(nèi)蒙古實(shí)施的“集雨水灌溉工程”、寧夏實(shí)施的“小水窯工程”、陜西實(shí)施的“甘露工程”等［8］。

從總體上看，我國(guó)對(duì)城市雨水的資源化尚停留在“控制”這一初級(jí)階段，即主要是通過(guò)城市的排水工程將雨水收集。我國(guó)雨水的資源化利用技術(shù)較為落后，缺乏系統(tǒng)性，在雨水利用規(guī)劃上還存在著諸多的問(wèn)題。

2 我國(guó)城市雨水利用規(guī)劃存在的問(wèn)題

2.1 雨水利用規(guī)劃意識(shí)淡薄

我國(guó)多數(shù)城市在規(guī)劃建設(shè)中，往往并沒(méi)有充分考慮到雨水合理規(guī)劃的問(wèn)題。例如一些城市更傾向于投資建造景觀建筑以提高旅游帶來(lái)的收益。事實(shí)上，將部分投資用于城市雨水利用的規(guī)劃當(dāng)中，能夠更好地防范暴雨給城市帶來(lái)的危害，保證城市水安全，同時(shí)，可以提高城市用水效率，節(jié)約用水資源。

2.2 不透水面積逐年增大

我國(guó)的城市化發(fā)展很快，部分城市大量地填湖建房修路，城市區(qū)內(nèi)的水塘，小溪等傳統(tǒng)的雨水載體幾乎填埋殆盡，忽略了湖泊、濕地的蓄水以及河道的調(diào)蓄功能。由于地面越來(lái)越多地被建筑物、瀝青路面、混凝土路面覆蓋，因此城市的不透水地面面積逐漸增大，從而阻斷雨水向地下的滲入，導(dǎo)致雨水易形成徑流，雨水的徑流系數(shù)增大至0.8乃至0.9以上，使雨水快速匯集，斷了地下水的補(bǔ)充通道和水源，內(nèi)澇也成了當(dāng)前我國(guó)城市的一個(gè)通病且日趨嚴(yán)重，不僅如此，原有的整個(gè)水生態(tài)系統(tǒng)也被破壞。例如，今年5月份以來(lái)，江蘇、安徽、江西、浙江、湖南、湖北、廣西等多個(gè)省，都遭受了特大暴雨和洪災(zāi)的侵襲。據(jù)民政部統(tǒng)計(jì)，今年至8月份，我國(guó)受暴雨洪澇災(zāi)害影響的群眾達(dá)到2億人，1347.1×104hm2的農(nóng)作物受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)2751.6億元。

2.3 技術(shù)不成熟，功能分區(qū)不明，缺少系統(tǒng)管理

我國(guó)在城市雨水資源化利用上的技術(shù)研究和應(yīng)用方面尚不成熟，而且缺乏充足的城市地質(zhì)、水文、氣象等多方面的基礎(chǔ)信息。此外，我國(guó)一些城市的雨水利用規(guī)劃過(guò)于粗放，雨水利用技術(shù)的因地制宜尚顯不夠。這種規(guī)劃上的不合理或不規(guī)范，也會(huì)給城市水安全帶來(lái)隱患。多元結(jié)構(gòu)的管理系統(tǒng)，無(wú)法真正對(duì)城市雨水進(jìn)行全方位的系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)管理。

2.4 缺少城市雨水利用規(guī)劃的政策法規(guī)

目前，我國(guó)對(duì)于城市雨水利用規(guī)劃缺乏相應(yīng)的政策法規(guī)，缺乏對(duì)雨水規(guī)劃的強(qiáng)制措施以及激勵(lì)機(jī)制，這也是我國(guó)雨水規(guī)劃意識(shí)淡薄和不規(guī)范的重要因素。

3 城市雨水資源化利用建議

3.1 制訂政策法規(guī)，加強(qiáng)監(jiān)管力度

首先，我國(guó)需要在城市雨水規(guī)劃方面制訂相應(yīng)的政策法規(guī)。例如，在各項(xiàng)規(guī)劃中，要求增加雨水的收集利用規(guī)劃內(nèi)容。規(guī)定在新建小區(qū)，包括工業(yè)、商業(yè)和居住小區(qū)的報(bào)建，必須要有設(shè)計(jì)雨水利用設(shè)施，否則不予審批同意或征收雨水徘放費(fèi)。這樣可以提高城市對(duì)于雨水收集利用的意識(shí)。同時(shí)，還需要加強(qiáng)對(duì)雨水利用規(guī)劃的建設(shè)監(jiān)管力度，保正雨水規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容能夠?qū)崿F(xiàn)，提高雨水收集利用的效率。

3.2 減少城市地表的不透水面積，修復(fù)雨水的生態(tài)功能

規(guī)劃部門(mén)需要在新建的城市地面采用透水性能良好的材料進(jìn)行鋪裝，以增加雨水的滲透能力，減少局部大量的積水。維護(hù)好雨水的蒸發(fā)，徑流，入滲的正常生態(tài)比例。通過(guò)增加多種“蓄、滲、滯、留”雨水措施，如地下蓄水池、地表蓄水池、下凹式綠地、人工濕地等設(shè)施，補(bǔ)充現(xiàn)有排水系統(tǒng)能力的不足。例如，北京奧運(yùn)公園內(nèi)的草坪均采用下凹式綠地的方式建造，它可以直接收集雨水回滲地下。園內(nèi)的道路和廣場(chǎng)均為透水地面。在園區(qū)中部的下沉花園下面，修建了一座7000 m3的雨洪調(diào)節(jié)池。經(jīng)過(guò)滲、蓄、調(diào)、控的綜合作用，基本做到了20年一遇暴雨徑流的水量在園內(nèi)全部消納。蓄存的雨水可以保證全園的生態(tài)環(huán)境和景觀用水，雨水綜合利用率達(dá)到80%。

3.3 明確城市功能分區(qū)，加強(qiáng)研究和應(yīng)用

在城市雨水規(guī)劃過(guò)程中，需要明確城市功能分區(qū)，對(duì)于不同的區(qū)域選擇合理的排澇模式和雨水收集技術(shù)。如城市雨水利用規(guī)劃可分為住宅區(qū)、校區(qū)、場(chǎng)館、公園及河湖水系、經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)及廠區(qū)、機(jī)關(guān)及事業(yè)單位、立交橋、高速公路及交通干道、雨水泵站等公共設(shè)施、城鄉(xiāng)結(jié)合部及城市新城等幾類(lèi)功能區(qū)［11］。同時(shí)，我國(guó)需要在借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)符合我國(guó)國(guó)情的雨水利用技術(shù)進(jìn)行深入和廣泛的研究，開(kāi)展可操作性強(qiáng)，有示范效應(yīng)的應(yīng)用工程。

3.4 加強(qiáng)與其他系統(tǒng)和規(guī)劃的協(xié)調(diào)

城市雨水的資源化利用應(yīng)當(dāng)從整個(gè)城市總體上進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃，將其與其他城市功能系統(tǒng)，如建筑系統(tǒng)、園林系統(tǒng)、道路系統(tǒng)、給水排水系統(tǒng)以及污染控制系統(tǒng)等進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。

4 結(jié)束語(yǔ)

雨水的資源化利用潛力巨大，對(duì)于我國(guó)緩解城市用水的壓力，避免城市內(nèi)澇災(zāi)害，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展，具有十分重要的意義。我國(guó)對(duì)于城市雨水的資源化利用尚不成熟，需要進(jìn)一步進(jìn)行研究和示范應(yīng)用，尋求并實(shí)施城市雨水資源化的最佳的管理模式和技術(shù)措施，制訂符合我國(guó)國(guó)情的遠(yuǎn)、近期規(guī)劃，使雨水利用能夠在大多數(shù)城市推廣。

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