低影響開發(fā)城市建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)與對策

鄭昭佩 朱曉艷 宋德香

低影響開發(fā)城市建設(shè)是指城區(qū)建設(shè)中，通過建設(shè)雨水收集、凈化、蓄存、利用設(shè)施將城市雨水直接用于城市工業(yè)生產(chǎn)、居民生活和城市綠化等，或者通過滲水路面鋪裝、建設(shè)下沉式綠地等措施增加城區(qū)地下水的補給量，實現(xiàn)調(diào)節(jié)城市雨水徑流的時空分布，改善城市水生態(tài)系統(tǒng)。

隨著城市化的發(fā)展，城市缺水問題日益突出，全國有400余座城市供水不足，其中110余座城市嚴重缺水。但是在暴雨襲來時，城市內(nèi)澇問題又十分突出。很多學(xué)者認為城市雨水利用是解決城市缺水和城市內(nèi)澇最有效的方法之一，而城市雨水利用是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。國外城市雨水利用研究和實踐開展得較早，德國、日本、以色列等國城市雨水利用已進入產(chǎn)業(yè)化、綜合化發(fā)展階段。國內(nèi)城市雨水利用多集中在工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及蓄水池設(shè)計、節(jié)水潛力、典型案例分析等，對城市雨水利用在減少城市內(nèi)澇方面的研究較少。事實上，不同地區(qū)，不同類型的城市，其雨水收集、蓄存、凈化、利用、排放等環(huán)節(jié)都需要從經(jīng)濟、技術(shù)、社會、生態(tài)等角度深入分析其可行性。探索城市雨水利用面臨的挑戰(zhàn)及其對策，因地制宜地進行城市雨水資源利用，對于保障城市供水和防治城市內(nèi)澇，保障城市化的健康發(fā)展具有重要意義。

城市雨水生態(tài)利用的必要性

傳統(tǒng)的城市建設(shè)形成了大面積的不透水地面，導(dǎo)致地表徑流增加，匯集時間縮短，給雨洪調(diào)蓄帶來了巨大壓力。而傳統(tǒng)的城市雨洪管理理念是以排為主，要求雨水短時間內(nèi)通過市政管網(wǎng)排入受納水體，實現(xiàn)“使雨水盡快遠離城市”的目標，這又導(dǎo)致雨水管道和雨水泵站等排水設(shè)施不堪重負的同時，雨水資源也得不到合理利用。造成水資源的大量流失。在城市水資源嚴重缺乏和城市雨水洪澇的雙重壓力下，進行低影響城市建設(shè)，促進雨水資源合理利用和減輕城市內(nèi)澇是我國當(dāng)前城市化的必然選擇。

城市雨水是城市的重要水源

水資源是自然界水循環(huán)過程中能夠被人類方便取用的水的存在形態(tài)，主要是以液態(tài)形式存在的陸地水。

傳統(tǒng)意義上的陸地水包括陸地上的冰雪（冰川、冰蓋），河流、湖泊中流動的水，地下水和土壤水等。它們都來源于大氣降水。其中通常只有河流水、湖泊水和埋深小于400米的地下水被看作是水資源，而城市區(qū)域的降水在進入河流、湖泊之前形成的城區(qū)徑流，由于其存在的時間短，不方便人類利用未被看成是水資源。

當(dāng)今世界各國的城市普遍采用集中供水的方式，以保證供水的安全和穩(wěn)定。其供水水源來自河流、湖泊、地下水，隨著城市的發(fā)展這種供水水源的水量、水質(zhì)越來越難以保證。而城市雨水利用能夠降低人們對集中式供水系統(tǒng)的依賴，降低城市內(nèi)澇風(fēng)險，減少城市污水處理量。由于雨水在進入河流、湖泊之前所受的污染較輕，城市雨水利用對補充城市水資源、改善城市自然生態(tài)系統(tǒng)能發(fā)揮重要的作用，因而城市雨水是一種很有開發(fā)利用價值的水資源，城市雨水利用已成為國際發(fā)展趨勢。

雨水生態(tài)利用是防治城市內(nèi)澇的重要手段

隨著城市化的發(fā)展，一些老城市原有的雨水管網(wǎng)的排水能力必然被超越，在暴雨時經(jīng)常發(fā)生內(nèi)澇，甚至逢雨必淹。而在快速城市化的進程中，水災(zāi)害的危險性與承災(zāi)體的脆弱性必將呈現(xiàn)增長的趨勢。

城市建設(shè)形成大量不透水的硬化地面，雨水落地后只能從管道里集中快排。但在排出城區(qū)之前，雨水形成的地表徑流在城中極易形成內(nèi)澇。2015年6月17日，上海遭受暴雨襲擊，多條街道積水嚴重變成河道；2015年7月23日，暴雨襲擊武漢，多處路段漬水，網(wǎng)友紛紛曬“看海”圖；2015年8月7日，北京遭遇暴雨后出現(xiàn)內(nèi)澇，多處路段積水嚴重。

僅依靠提高排水管網(wǎng)的規(guī)格，不能完全解決城市化帶來的內(nèi)澇問題，必須結(jié)合其他方法綜合解決。城市雨水利用能減緩城區(qū)徑流匯集的速度，減少徑流的匯集量，因而是從源頭防治城市內(nèi)澇的有效措施。

雨水生態(tài)利用能產(chǎn)生巨大效益

城市雨水利用能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益。城市雨水利用能節(jié)約供水成本和排水設(shè)施建設(shè)費用，又能減輕城市洪水造成的經(jīng)濟損失，因而能產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益。在節(jié)約供水方面，維拉里爾（E.L.Villarreala）等分析了瑞典北雪平（Norrkoping）的居住區(qū)實行雨水收集利用的可能性，定量地分析了雨水利用的節(jié)水潛力，結(jié)果表明，修建40米。的蓄水池用于沖廁，每年可節(jié)水60%；同樣容積的蓄水池用于洗衣，每年可節(jié)水40%；如果沖廁和洗衣機都用上雨水，同樣大小的蓄水池每年可減少30%的用水需求。

城市雨水利用具有凈化水質(zhì)、補充地下水和美化環(huán)境三方面的生態(tài)效益。在雨水利用過程中，對雨水具有一定的自然凈化作用，可使進入城市水體中的污染物大為減少。當(dāng)城市雨水通過灌溉草坪、廣場綠地、道路綠化等而下滲時能補充地下水，同時又改善了城區(qū)及周邊自然生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況，美化景觀，調(diào)節(jié)氣溫和改善氣候，凈化城市空氣，降低城市熱島效應(yīng)，進而改善了城市整體環(huán)境。

城市雨水利用還具有防洪排澇，保障社會安全和提高人們節(jié)水意識等方面的社會效益。城市雨水利用工程能夠使居民在休閑、娛樂的同時，受到水資源和環(huán)境意識的教育，增強惜水、節(jié)水和利用雨水的意識。

國內(nèi)外經(jīng)驗表明，城市雨水利用能改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境，解決水資源缺乏的困境，使城市的知名度得到提升，促進當(dāng)?shù)胤康禺a(chǎn)的升值，這是城市雨水利用的間接社會、經(jīng)濟效益。

城市雨水生態(tài)利用現(xiàn)狀

我國對雨水資源的利用歷史悠久，但主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的集雨灌溉和人畜飲水方面，城市雨水的利用起步較晚，開發(fā)利用具有很大的潛力。

在城市雨水利用方面，國外較早開始了有關(guān)的理論研究和實踐。根據(jù)城市地形地貌，利用城市現(xiàn)有設(shè)施，系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計相關(guān)工程措施，將汛期雨水阻滯攔蓄，使雨水成為可供城市綜合利用的水資源。借鑒國外經(jīng)驗，我國正在努力形成一套具有中國特色的雨水利用體系。一些學(xué)者從理論上分析了城市雨水利用的綜合效益和可行性，提出了雨水集蓄利用，屋頂綠化，增加水體面積，建設(shè)下沉式綠地，與風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計相結(jié)合，促進水環(huán)境與水景觀的共同持續(xù)發(fā)展園林等措施。這些研究為我國城市雨水的合理有效利用提供了有力的支持，很大程度上推動了我國雨水利用的發(fā)展。

近年來，我國大中城市的雨水利用發(fā)展較快，2006年北京市水務(wù)局等八部門聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于加強建設(shè)項目雨水利用工作的通知》，2007年北京城鄉(xiāng)共收集利用雨水4500萬米³，占當(dāng)年供水總量的1.29%，其中城市已建雨水利用工程600余個，遍及18個區(qū)縣，涉及政府機關(guān)、學(xué)校、公園、生產(chǎn)企業(yè)、工業(yè)園區(qū)等，年利用雨水能力接近1000萬米³。但是，目前北京集雨利用量仍然十分有限。預(yù)計，到2020年北京30%的居住區(qū)可能實現(xiàn)雨水利用。除北京外，上海、天津、青島、大連、南京、哈爾濱、西安、鄭州等許多城市也結(jié)合自身的具體情況陸續(xù)開展了雨水利用實踐。

我國近年來提出和正在進行的海綿城市建設(shè)足具有生態(tài)智慧的城市雨水利用理念。2014年3月，住建部城建司印發(fā)《2014年工作要點》，提出了建設(shè)“海綿型”城市的新理念，2014年11月，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部出臺的《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》首次提出“雨水徑流總量控制率指標”，指導(dǎo)各地建設(shè)海綿城市，根據(jù)技術(shù)指南，海綿城市建設(shè)應(yīng)遵循“規(guī)劃引領(lǐng)、生態(tài)優(yōu)先、安全為重、因地制宜、統(tǒng)籌建設(shè)”的基本原則。2015年4月，公布16個城市成為2015年海綿城市建設(shè)試點城市，標志著我國海綿城市正式進入實施階段。

“海綿城市”建設(shè)是以修復(fù)城市水生態(tài)為抓手，解決城市水生態(tài)面臨的水資源短缺和城市內(nèi)澇問題?！昂＞d城市”是一種形象的表達，其學(xué)術(shù)術(shù)語為“低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建”（low impact design or development，LID），即在降雨的時候，通過建設(shè)“吸收、存儲、滲透、凈化”系統(tǒng)來吸收雨水，在干旱時用來補充地下水.調(diào)節(jié)水循環(huán)的一種城市建設(shè)系統(tǒng)。

城市雨水利用面臨的挑戰(zhàn)

城市雨水利用建設(shè)是體現(xiàn)生態(tài)智慧的城市建設(shè)活動，是一個系統(tǒng)工程，面臨著經(jīng)濟、社會、生態(tài)等多方面的挑戰(zhàn)。

城市雨水資源的可利用量隨著年降水量、降水強度等氣象要素而變化，有些城市所在地區(qū)的降水量年際變化很大，這就給城市雨水資源的利用造成很大的困難。例如，在蓄水池容積的設(shè)計、下沉式綠地的設(shè)計等方面都要考慮雨水資源的可利用量，但是由于降水量的年際變化，必然造成有的年份設(shè)施的閑置，而有的年份設(shè)施的蓄存能力不足。

海綿城市建設(shè)需要進行道路、廣場的透水鋪裝，下沉式綠地改造和新建，城市水體生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)，雨水收集、蓄存、凈化、利用、排放設(shè)施建設(shè)等，需要投入大量的人力、物力、資金。同時，海綿城市建設(shè)從經(jīng)濟角度看投資周期長、見效慢，而且許多生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值的提高又是隱性的，不容易直觀地顯現(xiàn)出來，這就限制了個人、社會資金投入的積極性。所以，海綿城市建設(shè)的資金籌措將會面臨巨大的壓力。

隨著人口、經(jīng)濟的增長和城市化的發(fā)展，城市土地資源的稀缺性日益突出，城市建成區(qū)成為人口、建筑密集的空間，城市問題如交通堵塞、污染加劇、生態(tài)退化、人均空間減少等都與城市土地資源的稀缺有關(guān)。但是，海綿城市建設(shè)需要更多的綠地和雨水收集、蓄存、凈化、回用設(shè)施，其對土地的需求將會進一步加劇城市土地資源稀缺的程度，因而面臨巨大的建設(shè)用地需求壓力。

城市雨水收集、蓄存、回用、排放的各環(huán)節(jié)，以及增加城市雨水補給地下水的措施均可能造成地表水、地下水的污染。例如，雨水對城市中的生活垃圾、工業(yè)原料場和固廢堆放場、建筑垃圾堆放場等淋洗，使很多污染物進入到收集的雨水中；城市地面、建筑物表面的塵埃等顆粒物也會進入雨水中；使城市雨水（特別是降雨初期形成的徑流）中污染物含量高，污染物種類復(fù)雜，成為較難凈化的污水。這樣的城市雨水進入地表水體或地下水中就會造成水環(huán)境污染。再如，城市建設(shè)的綠地施用的肥料過多，磷、氮等營養(yǎng)元素隨著綠地中蓄存雨水滲入地下水，或排人市政管網(wǎng)，最后進入受納水體成為新的面源污染，造成水體富營養(yǎng)化等。

海綿城市建設(shè)在老城區(qū)必然通過改建完成，這就存在破壞城市風(fēng)貌的風(fēng)險。將已經(jīng)建成的城區(qū)街道、廣場、排水系統(tǒng)等進行改造，若操作不當(dāng)將會造成原來的城市風(fēng)貌大為改觀，甚至有可能破壞有較高審美價值的城區(qū)風(fēng)貌。

城市雨水生態(tài)利用對策與建議

盡管城市雨水利用面臨著眾多的困難與挑戰(zhàn)，但是在城市水資源日益缺乏、城市洪澇日益頻繁和嚴重的情況下，體現(xiàn)生態(tài)智慧的城市雨水利用必將是城市未來發(fā)展的重要方向。未來的城市雨水利用需要從以下幾方面努力。

因地制宜確定城市雨水資源的利用規(guī)模

盡管各地降水量均存在一定的年際變化，但是各地降水量的變化范圍各自有其閾值；而且城市地區(qū)（現(xiàn)有城市和將要建設(shè)新城市的地區(qū)）人類活動歷史悠久，擁有多年的氣候觀測資料可供參考。因此，根據(jù)不同地區(qū)降水和地質(zhì)地貌特點，植被類型，以及經(jīng)濟社會發(fā)展情況等資料，可以在一定精度上確定各城市區(qū)域單位面積上的雨水資源可利用量，進而確定城市雨水資源的利用潛力，合理設(shè)計蓄水池的規(guī)模，下沉式綠地的下沉深度，城市綠地率等指標，為城市雨水資源利用提供科學(xué)依據(jù)。

多措并舉降低城市建設(shè)的水文過程影響

城市雨水資源利用是在城市建設(shè)對城市區(qū)域水文過程影響日益增強，城市水資源短缺和城市洪澇損失等問題日益突出的情況下提出的。城市雨水資源利用主要是降低城市建設(shè)對區(qū)域水文過程的影響，包括減緩地表水匯集速度從而減輕洪澇災(zāi)害，增加雨水入滲從而增大地下水補給量等。進而修復(fù)城市水生態(tài)，補償?shù)叵滤稍斐傻牟焕绊憽?/p>

城市雨水利用需要采取多種措施，包括采用工程措施進行雨水收集利用，建設(shè)下沉式綠地增加雨水入滲，利用現(xiàn)有景觀設(shè)施減緩徑流速度等。其中進行雨水收集利用的工程設(shè)施可以建設(shè)大型的蓄水池，也可以利用小型的雨水收集桶等靈活多樣的收集方式。

開闊視野增加城市雨水資源的利用范圍

正如城市發(fā)展不能局限于城市建成區(qū)一樣，城市雨水資源的利用也不應(yīng)限于城市區(qū)域。在不造成生態(tài)破壞的前提下，可以將城市雨水資源利用的范圍向城市周邊地區(qū)適當(dāng)擴展。包括為了破解城市雨水利用面臨的土地需求壓力，可以將部分雨水蓄存、凈化設(shè)施建在城市外圍；為了增加城市區(qū)域地下水的補給量，在城市地下水上游區(qū)域進行水源涵養(yǎng)林建設(shè)；為了增加城市區(qū)域水資源的可利用量，也可以在城市下游附近區(qū)域建設(shè)攔蓄徑流的人工濕地等。

提高技術(shù)降低城市雨水利用的風(fēng)險

城市雨水利用存在著污染城市水環(huán)境、破壞城市原有風(fēng)貌等風(fēng)險，因此，必須通過提高雨水利用技術(shù)，進行城市雨水資源污染防治、雨水資源利用設(shè)施、下沉式綠地、透水鋪裝的廣場道路建設(shè)。

總之，對城市雨水進行利用，修復(fù)城市水生態(tài)。應(yīng)改變城市水管理方面以排水為主的觀念，通過多種途徑建設(shè)海綿城市是現(xiàn)代城市發(fā)展的重要方向。盡管會面臨眾多經(jīng)濟、社會和生態(tài)方面的挑戰(zhàn)，但通過水資源管理理念的改變，雨水收集、凈化、蓄存、回用等技術(shù)的改進，城市雨水利用的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益將不斷提高，雨水利用理論研究和實踐的前景將十分廣闊。