公共建筑視閾下國外城市雨水利用方式比較

方芳　陳鴻佳　李倩儀　習倩晴

摘 要：公共建筑作為人們進行公共活動的主要場所，在城市建筑及其整體規(guī)劃中占有重要地位，特別對建筑給水排水系統(tǒng)建設(shè)有著重要影響。我國作為發(fā)展中國家，城市雨水利用起步晚，雨水收集利用標準制定尚處于探索階段。要健全完善我國城市公共建筑雨水收集利用與排放的標準制定，需要借鑒國外已經(jīng)成功的案例，重點針對其雨水利用方式比較成效，對比成本，實現(xiàn)資源可持續(xù)利用，建設(shè)城市生態(tài)文明。

關(guān)鍵詞：公共建筑；雨水利用方式；比較

城市作為社會進化到一定階段的文化、物質(zhì)產(chǎn)物，其首先是一個歷史范疇，隨著歷史的演變，城市的內(nèi)容、功能、結(jié)構(gòu)、形態(tài)與發(fā)展模式等也在相應充實或改變。中國古代城市公共建筑主要包括城墻、城樓與城門，還有鐘樓和鼓樓，相關(guān)研究多從城市公共建筑形態(tài)、功能等出發(fā)，極少研究城市公共建筑在雨水收集利用中的作用與影響。直到鴉片戰(zhàn)爭后，伴隨著留學西方學習建筑的中國青年學子回國從事城市建筑設(shè)計工作，我國城市公共建筑的規(guī)劃建設(shè)才步入正軌。如解放前的南京中山陵等城市公共建筑的建造即為這一時期的重要代表。

城市公共建筑是城市居民開展各類公共生活的重要建筑，類型豐富，形態(tài)各異，包括辦公建筑、商業(yè)建筑、旅游建筑、科教文衛(wèi)建筑、通信建筑以及交通運輸建筑等。城市公共建筑服務城市居民生活，代表著城市文明發(fā)展水平，集中體現(xiàn)城市經(jīng)濟、政治、社會、文化、生活的方方面面，城市公共建筑的設(shè)計更是明確地體現(xiàn)著城市規(guī)劃者、城市管理者對城市的定位與思考。因此城市公共建筑在城市水資源系統(tǒng)規(guī)劃中的地位和作用，綜合展現(xiàn)城市經(jīng)濟效益、社會效益與環(huán)境效益相統(tǒng)一的效果及人與人之間的社會關(guān)系、自然關(guān)系及人與自然之間的和諧共存。這直接知道我們要強化規(guī)劃的科學指導，在城鎮(zhèn)體系規(guī)劃、城市總體規(guī)劃和城市專項規(guī)劃等不同框架內(nèi)，分層次、分區(qū)域、分類別來編制響應的城市水資源系統(tǒng)規(guī)劃，明確水源和城市水系的保護原則，合理布局產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，采取科學方式實現(xiàn)公共建筑在城市雨水收集利用中的作用，統(tǒng)籌安排公共建筑收集利用雨水有關(guān)設(shè)施的建設(shè)，注重協(xié)調(diào)公共建筑設(shè)計與其他相關(guān)規(guī)劃的關(guān)系，有力推進城市生態(tài)文明建設(shè)。而城市雨水收集利用工作在國外起步較早，發(fā)展較快，成果較多，是我國當下城市構(gòu)建雨水收集利用系統(tǒng)的良好借鑒，公共建筑在其中所起作用不容忽視。為此，重點比較國內(nèi)外不同城市雨水收集利用方式，特別是公共建筑的作用與影響，厘清城市公共建筑雨水收集利用發(fā)展脈絡、可行方式、操作方式將成為指導我國城市公共建筑雨水收集利用工作的要點。

（1）德國。德國是世界上在雨水收集利用方面最先進的國家之一，其位于中歐的溫帶氣候、0.6m左右的年降水量、年內(nèi)和年際間分配均勻的降雨量成為其雨水回收、儲存和再利用的天然優(yōu)勢。自上世紀80年代開始，歐洲國家級日本等發(fā)達國家想家開展的雨水收集利用研究成功探索建立了各具特色的多目標城市雨水收集利用綜合性技術(shù)，在減緩城區(qū)雨水洪澇和地下水位下降、控制雨水徑流污染、改善城市生態(tài)環(huán)境等方面工作產(chǎn)生巨大作用。其中城市公共建筑在雨水收集利用方面作用突出，效果明顯，典型代表如柏林的波茨坦廣場。它作為兩德統(tǒng)一后開發(fā)建設(shè)的歐洲最大的商業(yè)區(qū)，總占地68，000m2，其中規(guī)劃出13，042m2的城市水面，占總用地的19%，這些水面分為4個各自獨立的系統(tǒng)（其中北側(cè)水面1，070m2，音樂廳前的廣場水面716m2，三角形的主要水面9，378m2，南側(cè)水面1，878m2），總共可收集容納15，000m3的雨水。此外，有北至南的水面在北側(cè)與城市綠肺相呼應，南部緊鄰蘭德維爾運河，使整個城市的生態(tài)系統(tǒng)更加完整。經(jīng)濟活動頻繁，人流量大，社會作用顯著。以上設(shè)計成因根植于柏林市的自然環(huán)境特點，由于柏林市的地下水位埋深較淺，這要求建成的波茨坦廣場既不能增加地下水的補給量，也不能增加雨水排放量。因此，波茨坦廣場通過屋頂和硬質(zhì)地面收集到的雨水會全部進入主體建筑和廣場地下層的儲水箱，在經(jīng)過初步的過濾和沉淀后產(chǎn)出符合用水標準的水資源，再經(jīng)過地下層控制室里的19個水泵和2個過濾器進入各個大樓的中水系統(tǒng)完成沖廁、澆灌綠地等使命，同時還有一部分通過凈化生境”（由種植成籬笆一樣的蘆葦?shù)人参锖团囵B(yǎng)在上面的凈化微生物構(gòu)成）后被送到地上的水面，最終完成雨水收集利用的目標。

（2）日本。日本作為資源匱乏島國的典型代表，在城市雨水收集利用工作方面獨樹一幟。日本作為四面環(huán)海的島國，盡管年降雨量多大1714mm，是世界平均量的一倍，但由于人口眾多，按人均降雨量計算，僅為世界平均水平的1/5。因此雨水利用成為其解決水資源相對緊張問題的必要手段，并為其節(jié)約雨水收集管道建設(shè)資源、緩解洪澇等方面作出貢獻。東京等重點城市為龍頭引領(lǐng)全國各地城市以信件治紅河儲蓄雨水的蓄洪池為主要形式，實現(xiàn)城市雨水收集利用的目標。特別是充分發(fā)揮城市公共建筑的面積優(yōu)勢，在大型建筑物如相撲館、大會場、機關(guān)大樓下都建有容積達數(shù)千立方米的地下水池來存續(xù)雨水。如江戶東京博物館的雨水利用系統(tǒng)，是用一個2500m3的地下雨水池調(diào)蓄從約10000m2屋面收集雨水，其中1500m3為有效調(diào)蓄容積，1000m3作為調(diào)節(jié)容積，即一次可存100mm的降雨量。由于收集的雨水水質(zhì)很好，經(jīng)過砂濾后供博物館的沖廁、消防、空調(diào)、沖洗地面和冬季融化雪的用水。不足部分購買工業(yè)用水補充，其水價為29日元/m3，超量用水價格則為158日元/m3（不含消費稅），而雨水的單價為17.27日元/m3。1998～2001年用水統(tǒng)計結(jié)果，博物館全部用水量中雨水利用比率占66.8～73.4%，可見節(jié)水及經(jīng)濟效果顯著。

（3）新加坡。新加坡是地處熱帶雨水密集地帶的島國，為了防止地面沉降，該國政府將雨水收集視為淡水獲取的主要途徑。為此，新加坡在推進建造蓄水池等一般工作以外，還善于挖掘集水區(qū)城市觀光資源，大力開發(fā)集水區(qū)及其區(qū)域內(nèi)公共建筑的綜合職能，配套建立休閑娛樂設(shè)施，使集水區(qū)不但能夠收集雨水，其公共建筑還能變成民眾旅游休閑的好去處。此舉使得集水區(qū)在用水供應、防洪防澇、休閑娛樂等方面起著一舉多得的作用，并帶來良好的經(jīng)濟效益、社會效益與環(huán)境效益。典型代表如坐落于新加坡濱海灣藝術(shù)科學博物館，它毗鄰著名的濱海灣金沙酒店，人流密集，是世界上首個藝術(shù)科學相結(jié)合的博物館。狀似蓮花盛開的博物館和三座主建筑物互相輝映，促使該公共建筑成為當?shù)氐貥恕Ｉ徎ú┪镳^樓高四層，有十個長短不一的“花瓣”彎彎地朝天伸展，最高的花瓣離地達60公尺。它的表皮是由特制的玻璃纖維（Glass Fiber Reinforced Polymer，簡稱GFRP）制成，整個建筑看起來毫無縫隙。彎曲的“花瓣”中央有一個洞口，下雨天，這朵花就變成“集水庫”。碗狀的體量引導雨水順著花瓣流到中央的圓形洞口，然后垂直落到底層的水池，形成一個35公尺高的室內(nèi)瀑布。經(jīng)過過濾后，收集到的雨水可滿足休息室各種設(shè)施的用水需求。然而這樣的設(shè)計是十分具有挑戰(zhàn)性的，因為必須要非常精細地計算出每一個花瓣的弧度。事實上，在利用自然資源方面，藝術(shù)科學博物館采取了富有前瞻性的方式。博物館采用10個向外伸出的手指狀結(jié)構(gòu)，如此設(shè)計除了利于雨水收集利用外，每一根“手指”均建有巨型天窗，讓上層的展廳獲得充足的陽光，起到自然采光的作用?？照{(diào)格柵則安裝在地板中，通過冷卻地面到游客身高之間的空氣而不是整個空間，降低能耗等等一些細節(jié)方面的設(shè)計均體現(xiàn)了綠色建筑的設(shè)計理念。蓮花博物館首先考慮作為公共建筑在雨水收集利用方面的實際效用，充分應用建筑美學設(shè)計與社會審美結(jié)合的集約優(yōu)勢，為其公共建筑雨水收集作用和城市地標觀光作用的雙重體現(xiàn)奠定厚重基礎(chǔ)。

以上三個在雨水收集利用方面位列世界前列的國家共同特征明顯，優(yōu)勢各異。它們在氣候上涵蓋了我國東部地區(qū)的主要類型，溫帶、亞熱帶和熱帶，在社會經(jīng)濟發(fā)展程度上類同于我國東部地區(qū)的社會經(jīng)濟狀況。本文選取他們作為參考對象的原因基于他們開展雨水收集利用的特點有三：①政府大力推動，貫徹落實公共政策，為雨水收集利用提供足夠的政治、經(jīng)濟等多方面支持；②技術(shù)水平高，多年經(jīng)驗積累形成的雨水收集利用技術(shù)為其達成城市公共建筑雨水收集目標奠定基礎(chǔ)；③因地制宜，以上各國雨水收集利用的實踐過程避免生搬硬套，立足本國本地特色，有效利用資源，實現(xiàn)自然資源、社會資源等多方面資源優(yōu)勢的集中開發(fā)，達到可持續(xù)發(fā)展的目的。相關(guān)情況比較研究總結(jié)信息如下：

綜上所述，中國地域遼闊，南北差異較大，城市公共建筑雨水收集利用潛在可行性極大，實際可操作技術(shù)可借鑒的資源豐富，亟需我國各地積極實踐，努力探索。

參考文獻

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[3]賴臻、艾福梅等.看發(fā)達國家怎樣利用雨資源[J].《半月談》，2010年第18期.

基金項目：本文為華南師范大學2012年度國家級“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃”項目“廣州市公共建設(shè)雨水收集與利用的可行性和操作性研究”研究成果。

作者簡介：方芳（1994-），女，華南師范大學地理科學學院，資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)2011級本科生。

陳鴻佳（1994-），男，華南師范大學歷史文化學院，歷史學2011級本科生。