城市雨洪資源利用的國(guó)際比較研究

黃學(xué)偉

（海河水利委員會(huì)科技咨詢中心，天津 300170）

1 引言

隨著全球氣候變化和城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，我國(guó)水資源情勢(shì)正在發(fā)生新的變化。一方面我國(guó)的人均水資源占有量為2 170 m3，不足世界平均水平的1/3，被聯(lián)合國(guó)列為世界上最缺水的13 個(gè)國(guó)家之一，全國(guó)660多個(gè)城市中有400多個(gè)存在不同程度的缺水問題，其中有136個(gè)嚴(yán)重缺水；另一方面汛期城市雨洪災(zāi)害威脅加大，2008年7月2日，一場(chǎng)持續(xù)了近20 h的大雨使昆明變成了一座水城，包括市政府在內(nèi)的全市多個(gè)地區(qū)被積水淹沒，局部交通被堵塞，市民出行困難，200余名學(xué)生中考延誤[1]，不僅昆明，北京、上海、天津、西安等越來越多的城市面臨內(nèi)澇的威脅。雨洪是指具有足夠的數(shù)量，但不能或不可能在某一地點(diǎn)為滿足某種用途而被直接利用的雨水及由降雨產(chǎn)生的洪水，兼具資源和災(zāi)害的雙重性質(zhì)。如何興利避害，變雨洪災(zāi)害防控為雨洪資源管理，更好地實(shí)現(xiàn)人水和諧是城市水資源管理的一個(gè)非常重要的問題。筆者在借鑒德國(guó)、日本、美國(guó)、英國(guó)等國(guó)家城市雨洪資源利用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國(guó)城市雨洪資源管理現(xiàn)狀和存在問題，提出了我國(guó)城市雨洪資源利用的對(duì)策建議。

2 城市雨洪利用的主要模式

人類可以利用的水資源絕大部分來源于降雨，由于全球范圍內(nèi)的水資源短缺和洪水災(zāi)害頻繁發(fā)生，世界上許多國(guó)家都十分重視雨洪資源的利用。近20年來，德國(guó)、美國(guó)、日本等40多個(gè)國(guó)家相繼開展了雨洪利用的研究與實(shí)踐，并召開過十三屆國(guó)際雨水利用大會(huì)[1]。城市雨洪資源利用的措施多種多樣，歸納起來主要有工程措施和非工程措施兩種，如圖1所示。

2.1 國(guó)際上雨洪資源利用的工程模式

圖1 城市雨洪資源利用的措施

雨洪資源利用的工程模式主要有下滲工程、貯存工程和調(diào)控工程。其中，下滲工程主要通過透水地、滲透溝、滲透管、滲透池和滲井（包括回灌）等多渠道加大對(duì)雨水的就地下滲量；貯存工程分為地面蓄水和地下蓄水，地面蓄水包括建筑物屋頂、城市綠地、濕地等，地下蓄水包括地下蓄水池、管道蓄水池、地下水庫等；調(diào)控工程主要包括流量控制井、控制閘等。

德國(guó)是歐洲開展雨洪利用工程最好的國(guó)家之一，典型的生態(tài)小區(qū)雨洪利用系統(tǒng)當(dāng)屬德國(guó)下薩克森州首府漢諾威市東南的康斯柏格城區(qū)[1]。小區(qū)在開發(fā)時(shí)，利用人工森林涵養(yǎng)水源，在每一幢房屋屋頂都設(shè)計(jì)有雨水收集系統(tǒng)，通過導(dǎo)排將雨水引入小區(qū)內(nèi)的梯級(jí)蓄水池，這些蓄水池在雨季可儲(chǔ)存雨水或延緩雨水的流速，平時(shí)則成為綠地景觀；除機(jī)動(dòng)車道外，小區(qū)內(nèi)其他路面一般采用通透性好的土層和磚石路面，以保持對(duì)雨水的滲透能力。日本的城市雨洪利用在亞洲先行一步，1992年頒布《第二代城市下水總體規(guī)劃》，正式將雨洪滲溝、滲塘及透水地面作為城市總體規(guī)劃的組成部分，要求新建和改建的大型公共建筑群必須設(shè)置雨洪就地下滲設(shè)施。日本不僅集雨自給，還向阿拉伯國(guó)家出口雨水，可見雨水在日本已經(jīng)具有了獨(dú)到的價(jià)值。美國(guó)的雨洪利用以提高天然入滲能力為宗旨，1993年大洪水之后，美國(guó)興建地下隧道蓄水系統(tǒng)，建立屋頂蓄水和由入滲池、井、草地、透水地面組成的地表回灌系統(tǒng)，讓洪水迂回滯留于曾經(jīng)被堤防保護(hù)的土地中，既利用了洪水的生態(tài)環(huán)境功能，又減輕了其他重要地區(qū)的防洪壓力。英國(guó)的雨洪利用已達(dá)到世界先進(jìn)水平，其中最為著名的便是英國(guó)世紀(jì)穹頂中雨洪工程的應(yīng)用，它是英國(guó)為了慶祝新千年的到來在格林威治興建的，以穹頂收集的雨水為建筑內(nèi)的廁所沖洗提供100 m3/d的回用水[2]。

2.2 國(guó)際上城市雨洪資源利用的非工程措施

城市雨洪資源利用的非工程措施是指通過管理、市場(chǎng)、立法、宣傳等，提高城市雨洪資源的利用效率。德國(guó)一方面通過一系列有關(guān)雨水利用的法律法規(guī)來促進(jìn)對(duì)雨洪資源的利用，如1993年黑森州頒布了新的建筑法規(guī)，給市政當(dāng)局或地方團(tuán)體以權(quán)利來強(qiáng)制性地推行雨洪利用；另一方面還通過補(bǔ)貼和征收雨水排放費(fèi)用來推進(jìn)雨洪資源的利用，如漢堡市最早（1988年）頒布對(duì)建筑雨水利用系統(tǒng)的資助政策，在以后的7年里有1 500多個(gè)私有住宅的雨水利用系統(tǒng)得到州政府的資助，這些措施有利促進(jìn)了德國(guó)城市雨水利用技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[2]。美國(guó)的科羅拉多州（1974年）、佛羅里達(dá)州（1974年）、賓西法尼亞州（1978年）和弗吉尼亞州（1999年）分別制定了雨洪管理?xiàng)l例，這些條例規(guī)定：新開發(fā)區(qū)的洪峰流量不能超過開發(fā)前的水平，所有新開發(fā)區(qū)（不包括獨(dú)戶住家）必須實(shí)行強(qiáng)制的“就地滯洪蓄水”[1，3]。

歐美國(guó)家除了利用法律、市場(chǎng)的手段對(duì)雨洪資源進(jìn)行管理，還利用一些管理手段如對(duì)雨洪資源的利用進(jìn)行合理規(guī)劃、開展雨洪風(fēng)險(xiǎn)管理。目前，歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家（如美國(guó)、英國(guó)）已經(jīng)實(shí)行了洪水保險(xiǎn)，通過政府、非營(yíng)利組織、企業(yè)等多方的共同努力，推進(jìn)雨洪資源的持續(xù)利用。

3 國(guó)際上城市雨洪資源利用的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 雨洪資源利用向標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

許多國(guó)家和地區(qū)對(duì)于雨洪資源利用出臺(tái)了相應(yīng)的技術(shù)手冊(cè)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。德國(guó)1989年就出臺(tái)了雨水利用設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)（DIN1989），到1992年已出現(xiàn)“第二代”雨水利用技術(shù)，經(jīng)過近10年的發(fā)展與完善，形成現(xiàn)在的“第三代”雨水利用技術(shù)，新的標(biāo)準(zhǔn)也正在審批中。美國(guó)一些州也出臺(tái)了雨水利用的規(guī)范和手冊(cè)，如STAFFORD 郡的《雨水管理設(shè)計(jì)手冊(cè)》、佐治亞州的《雨水管理手冊(cè)》、北卡羅萊納州的《雨水設(shè)計(jì)手冊(cè)》、弗吉尼亞州的《弗吉尼亞雨水管理模式條例》、Ha11 郡與Gainesvi11e 市的《雨水管理手冊(cè)》（1999年）、Port1and’s 市的《雨水管理手冊(cè)》（2002年）等。與此同時(shí)，國(guó)外許多專門生產(chǎn)雨洪利用設(shè)備的廠家和公司逐漸增多。如，德國(guó)GEP公司的雨水過濾器、屋頂回水處理回用IRM控制設(shè)備和雨水儲(chǔ)存罐等產(chǎn)品暢銷整個(gè)歐洲市場(chǎng)；德國(guó)UFT公司的流量控制和監(jiān)控設(shè)備已經(jīng)開始在全球20 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)銷售使用；荷蘭WAVIN公司的孔隙雨水蓄水池填充料、整體式雨水檢查井、雨水口等雨水利用設(shè)備已經(jīng)在全球30多個(gè)國(guó)家使用。

3.2 雨洪資源利用技術(shù)向集成化和國(guó)際化發(fā)展

全球化進(jìn)程的加快、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展使得雨洪資源利用的國(guó)際交流和合作領(lǐng)域日益寬廣和迅捷，各種雨洪資源利用技術(shù)的集成是未來雨洪資源利用技術(shù)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。國(guó)際雨水收集利用協(xié)會(huì)（IRCSA）1991年正式成立以來，不斷地促進(jìn)國(guó)際間的交流與合作，兩年一次的交流大會(huì)使各國(guó)之間的雨水利用技術(shù)和信息很快傳播。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展也為雨水利用技術(shù)的國(guó)際化提供了很好的平臺(tái)。德國(guó)“第三代”雨水利用技術(shù)的特征就是設(shè)備的集成化，從屋面雨水的收集、截污、儲(chǔ)存、過濾、滲透、提升、回用到控制都有一系列的定型產(chǎn)品和組裝式成套設(shè)備。

3.3 雨洪資源利用向綜合性和多目標(biāo)性發(fā)展

雨洪資源利用是人與自然和諧相處的一環(huán)，城市雨洪資源利用需要綜合考慮城市水資源短缺、城市防洪和城市水環(huán)境改善等多個(gè)目標(biāo)，并與城市規(guī)劃、建筑、生態(tài)、文化、景觀等密切相關(guān)，未來雨洪資源利用必將體現(xiàn)出綜合性和多目標(biāo)性。在過去的十多年中，世界上許多發(fā)達(dá)國(guó)家逐步建立了新的雨洪管理模式，被稱為生態(tài)洪水管理模式，將雨洪攔蓄、水質(zhì)凈化、生態(tài)調(diào)節(jié)等多目標(biāo)綜合在一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨洪資源的優(yōu)化利用。

3.4 雨洪資源利用技術(shù)向模型化與數(shù)字化發(fā)展

隨著雨洪資源利用研究的不斷深入，雨洪資源利用的模型化和數(shù)字化趨勢(shì)進(jìn)一步顯現(xiàn)。美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)水文工程中心提出了應(yīng)用于城市和非城市集水區(qū)域的降雨-匯流-水質(zhì)模型STORM（Storage Treatment，Overf1ow Runoff Mode1）、英國(guó)環(huán)境部及全國(guó)水資源委員會(huì)設(shè)計(jì)了沃林福特程序（Wa11ingford Procedure）、美國(guó)環(huán)境保護(hù)署編制了暴雨雨水管理模型SWMM（Storm Water Management Mode1）、丹麥水利研究所開發(fā)了MOUSE 模型、日本開發(fā)了PWRI（Precipitation Water Routing and Inundation），這些模型為雨洪利用系統(tǒng)的計(jì)算和設(shè)計(jì)提供了有效的工具。此外，隨著數(shù)字城市建設(shè)的發(fā)展，基于GIS技術(shù)的城市雨洪預(yù)報(bào)、暴雨積水計(jì)算、城市防洪、防汛搶險(xiǎn)救災(zāi)、災(zāi)情評(píng)估等也是未來雨洪資源利用的發(fā)展趨勢(shì)之一[4]。

4 我國(guó)城市雨洪資源利用的現(xiàn)狀與存在問題

我國(guó)城市雨洪利用起步較晚，但部分示范工程的設(shè)計(jì)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。如，2008年奧運(yùn)會(huì)在北京召開，在“人文奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、綠色奧運(yùn)”理念的指導(dǎo)下，國(guó)家體育場(chǎng)館鳥巢和水立方都設(shè)計(jì)為雨洪資源利用的典型工程[3]；上海的浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓具有完善的雨水收集系統(tǒng)；天津建成了一座節(jié)水型水利科技大廈，并成功進(jìn)行了“城區(qū)雨水利用”的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)；深圳、西安等城市也相繼開展了雨洪利用典型項(xiàng)目的建設(shè)。盡管我國(guó)部分城市雨洪利用工程在設(shè)計(jì)和應(yīng)用上達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，但總體來說，我國(guó)城市雨洪資源利用還落后于其他發(fā)達(dá)國(guó)家，主要存在以下幾個(gè)問題：

（1）系統(tǒng)利用雨洪資源的意識(shí)和能力不足。我國(guó)城市雨洪利用設(shè)施中除一些大型工程以外多偏重在雨水和洪水的收集方面，而在“利用”方面下的功夫并不夠，也就是說我們的雨洪利用鏈條還沒有做全做完善。對(duì)于收集的雨水洪水處理力度還不夠，應(yīng)用用途還不夠明確，雨洪資源全面利用的意識(shí)以及技術(shù)能力還有待提高[5]。

（2）城市雨洪資源利用的廣度不夠。我國(guó)城市雨洪資源利用還不是非常廣泛，效果還不夠明顯。雖說各大型城市早在20 世紀(jì)90年代就開始嘗試示范小區(qū)的建設(shè)，也都紛紛獲得了成功，但是這些經(jīng)驗(yàn)推廣的效果并不明顯。而且雨洪資源利用工程項(xiàng)目大多分布在大城市，中小城市涉及不多，較之德國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)家，我國(guó)城市雨洪資源利用的廣度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

（3）城市雨洪資源利用的資金不足。雨洪資源利用工程投資資金很大但回收期較長(zhǎng)，一方面國(guó)家與地方財(cái)政撥款十分有限，另一方面企業(yè)和私人的投資對(duì)于回收期較長(zhǎng)帶有很大公益色彩的項(xiàng)目缺乏興趣。因而，資金也就成了制約中小城市雨洪資源利用發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵因素[6]。

（4）城市雨洪資源利用的規(guī)劃不足。城市雨洪利用是否合理，很大程度上取決于其規(guī)劃的合理性。目前，我國(guó)城市缺乏從全局出發(fā)對(duì)雨洪資源利用進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，將城市建設(shè)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)和諧等方面綜合考慮，將集雨、下滲、排污、凈化、循環(huán)利用、防洪等方面系統(tǒng)結(jié)合的長(zhǎng)期合理規(guī)劃。

（5）缺少相關(guān)法律法規(guī)和調(diào)控措施。我國(guó)關(guān)于雨洪資源利用的相關(guān)法律法規(guī)相對(duì)欠缺，僅北京市出臺(tái)了一些規(guī)定和政策；如，《關(guān)于加強(qiáng)建設(shè)工程用地內(nèi)雨水資源利用的暫行規(guī)定（2003）》、2005年發(fā)布的《北京市節(jié)約用水辦法》和《關(guān)于加強(qiáng)建設(shè)項(xiàng)目節(jié)約用水設(shè)施管理的通知》、北京奧運(yùn)場(chǎng)館的《奧運(yùn)工程設(shè)計(jì)大綱》等政策或文件中都明確提出了開展雨水利用的要求，規(guī)定所有新建、改建、擴(kuò)建工程均應(yīng)增加雨水利用工程的建設(shè)，否則有關(guān)部門將不予驗(yàn)收。但就全國(guó)來說，相關(guān)法律法規(guī)十分欠缺。此外，我國(guó)城市雨洪資源利用也缺少必要的市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)調(diào)控措施[7]。

5 我國(guó)城市雨洪資源利用的對(duì)策建議

在借鑒國(guó)際雨洪資源利用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)雨洪資源利用現(xiàn)狀與存在問題，特提出以下幾點(diǎn)我國(guó)城市雨洪資源利用的對(duì)策建議。

（1）制定雨洪資源利用的條例和法規(guī)。國(guó)際上雨洪利用的先進(jìn)國(guó)家，都充分地利用法律手段保證雨洪利用工程的實(shí)施，確保利用的效果。但我國(guó)僅北京地區(qū)出臺(tái)了部分法規(guī)和政策，因此制定相應(yīng)的法律法規(guī)成為我國(guó)雨洪利用的當(dāng)務(wù)之急。只有制定并逐步完善相應(yīng)法律法規(guī)才能有力確保雨洪利用工程的具體實(shí)施，才能為雨洪利用在我國(guó)的發(fā)展排除阻力。

（2）加強(qiáng)科學(xué)研究，開展系統(tǒng)規(guī)劃。城市雨洪資源利用是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，相關(guān)企業(yè)、科研院所、非營(yíng)利組織、大學(xué)、學(xué)會(huì)等機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)大力加強(qiáng)對(duì)雨洪資源利用的基礎(chǔ)理論、利用模式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)劃管理的研究，在城市規(guī)劃和專項(xiàng)規(guī)劃中將小區(qū)、公園、道路、防洪工程等統(tǒng)籌考慮，將經(jīng)濟(jì)發(fā)展、洪災(zāi)防控、生態(tài)宜居、環(huán)境美好等水質(zhì)水量綜合考慮，實(shí)現(xiàn)城市的人水和諧[8]。

（3）拓寬雨洪資源利用的融資渠道。以往雨洪資源利用的資金渠道較為單一，主要是國(guó)家和地方財(cái)政撥款。根據(jù)城市雨洪資源利用工程性質(zhì)的不同，可以通過國(guó)家、政府、企業(yè)、社區(qū)、個(gè)人等多種投資主體，利用BOT（Bui1d-Operate-Transfer）、TOT（Trans?fer-Operate-Transfer）、PFI（Private-Finance-Initia?tive）等多種融資模式，拓寬城市雨洪資源利用的融資渠道，解決雨洪資源利用工程資金短缺的問題。

（4）樹立雨洪利用的理念。加強(qiáng)雨洪利用宣傳和教育，通過媒體、企業(yè)、學(xué)校、社區(qū)、非營(yíng)利組織等宣傳主體，在全社會(huì)中樹立起雨洪利用的觀念，加深全社會(huì)民眾對(duì)雨洪利用重要性的認(rèn)識(shí)，提高雨水收集利用的自覺性和主動(dòng)性[9]。

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