德國(guó)城市雨水利用技術(shù)

文 / 李姝樂(lè)

德國(guó)城市雨水利用技術(shù)

文 / 李姝樂(lè)

位于歐洲中部的德國(guó)，地勢(shì)北低南高，年降水量800毫米，年內(nèi)年際分布都比較均勻。德國(guó)河流眾多，水資源豐沛，雖不存在水資源短缺問(wèn)題，但為了維持良好的生態(tài)與環(huán)境，德國(guó)政府不僅制定了嚴(yán)格的法律和法規(guī)，要求對(duì)污水進(jìn)行治理，同時(shí)還要求對(duì)雨水進(jìn)行收集利用，并投入了大量的人力物力開(kāi)展雨水利用的研究與應(yīng)用。

德國(guó)在20世紀(jì)80年代末，就把雨水的管理與利用列為90年代污染控制的三大課題之一，修建了大量的雨水池用于截留、處理或利用天然地形以及人工設(shè)施滲透雨水。目前，已形成了比較成熟和完整的雨水收集、處理、控制和滲透技術(shù)以及配套的法規(guī)體系，成為國(guó)際上雨水資源利用技術(shù)最為先進(jìn)的國(guó)家之一。

法規(guī)支持和政策導(dǎo)向是德國(guó)雨水利用成功的關(guān)鍵

德國(guó)聯(lián)邦水法、建設(shè)法規(guī)和地區(qū)法規(guī)都以法律條文或規(guī)定的形式，要求加強(qiáng)對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)和水資源的可持續(xù)利用。聯(lián)邦水法的政策導(dǎo)向?yàn)椋簝?yōu)化生態(tài)與環(huán)境，保持生態(tài)平衡。這為各州的法規(guī)建設(shè)確立了基本依據(jù)。在這種背景下，建設(shè)規(guī)劃導(dǎo)則規(guī)定，在建設(shè)項(xiàng)目的用地規(guī)劃中，要保障雨水下滲用地，并通過(guò)法規(guī)進(jìn)一步落實(shí)。各州的具體落實(shí)方式不同，但在其法規(guī)中都規(guī)定，除了特定情況外，降雨不能排放到公共管網(wǎng)中；新建項(xiàng)目的業(yè)主必須對(duì)雨水進(jìn)行處置和利用。

1988年，德國(guó)漢堡最早頒布了對(duì)建筑物雨水利用系統(tǒng)的資助政策，在后來(lái)的7年時(shí)間里，先后有1500多個(gè)私有住宅的雨水利用系統(tǒng)得到州政府的資助。1992年，黑森州開(kāi)始征收地下水稅，并籍此資助包括雨水利用在內(nèi)的節(jié)水項(xiàng)目。1993年又頒布了新的建筑法規(guī)，給市政當(dāng)局或地方團(tuán)體權(quán)利來(lái)強(qiáng)制性地推行雨水利用。這些工作標(biāo)志著城市規(guī)劃與建設(shè)的一個(gè)新紀(jì)元。到了20世紀(jì)90年代后期，又有一些州或市政府出臺(tái)了對(duì)雨水利用的資助和鼓勵(lì)政策。這些有關(guān)的法律法規(guī)及政策導(dǎo)向有利地促進(jìn)了德國(guó)城市雨水利用技術(shù)的推廣與應(yīng)用。

目前，城市雨水利用在德國(guó)已逐步進(jìn)入到標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化階段。1989年，德國(guó)出臺(tái)了雨水利用設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)（DIN1989），對(duì)住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)和工業(yè)部門(mén)雨水利用設(shè)施的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理，過(guò)濾、儲(chǔ)存、控制與監(jiān)測(cè)4個(gè)方面制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。1992年，德國(guó)出現(xiàn)了“第二代”雨水利用技術(shù)。又經(jīng)過(guò)10余年的發(fā)展與完善，到今天的“第三代”雨水利用技術(shù)，新的標(biāo)準(zhǔn)也逐步成形。

家庭房屋雨水利用

德國(guó)的城市雨水利用技術(shù)

德國(guó)到本世紀(jì)初已形成了“第三代”雨水利用技術(shù)。其基本特征體現(xiàn)在設(shè)備的集成化，從屋頂雨水的收集、截污、貯存、過(guò)濾、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，各項(xiàng)雨水資源化技術(shù)均達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。

從降雨徑流收集技術(shù)來(lái)看，德國(guó)有關(guān)法律都規(guī)定受到污染的降雨徑流必須經(jīng)過(guò)處理達(dá)標(biāo)后方可排放。實(shí)際操作中一般將來(lái)自不同區(qū)域的降雨徑流分別收集，對(duì)來(lái)自屋頂?shù)膹搅鳎唤?jīng)處理或稍加處理即直接用于沖洗廁所、灌溉綠地或用于景觀補(bǔ)水等；而對(duì)于來(lái)自機(jī)動(dòng)車(chē)道等區(qū)域上的徑流，則要處理達(dá)標(biāo)后方可排放。

從降雨徑流傳輸與貯存技術(shù)來(lái)看，德國(guó)傳輸徑流主要有地下管道和地表明溝兩種形式，其中地下雨水管線不僅要考慮雨水傳輸，同時(shí)還要考慮儲(chǔ)存雨水和減緩洪峰的功能；地表明溝則既考慮了雨水傳輸?shù)墓δ?，也考慮了對(duì)構(gòu)造城市景觀的作用，通常是將其模擬為蜿蜒曲折的天然河道。降雨徑流的貯存形式，家庭中一般采用預(yù)制混凝土或塑料蓄水池；居民區(qū)一般采用人工湖或構(gòu)造水景觀，或者通過(guò)綠地、花園或人工濕地增加雨水入滲。總之，德國(guó)將雨水的傳輸儲(chǔ)存與城市景觀建設(shè)與環(huán)境改善融為一體，既有效地利用了雨水資源、減輕了污水處理廠對(duì)雨水處理的壓力，又有效地改善了城市景觀。

從降雨徑流過(guò)濾、控制與處理技術(shù)來(lái)看，為了除去降雨徑流中的雜質(zhì)，德國(guó)研究開(kāi)發(fā)了不同種類(lèi)的徑流過(guò)濾器。分散式過(guò)濾器一般體積較小，安裝于房屋的漏雨管下端；集中式過(guò)濾器體積較大，用于將來(lái)自不同區(qū)域的徑流匯集到一起進(jìn)行集中過(guò)濾。為了達(dá)到更為理想的降雨徑流水質(zhì)處理效果，德國(guó)還研制開(kāi)發(fā)了不同的徑流控制設(shè)備。

德國(guó)城市雨水利用的典型案例

最基本的雨水利用單元是居民住宅。德國(guó)居民住房多為單門(mén)獨(dú)戶(hù)，其雨水利用也較為方便。家庭雨水利用的一般模式是首先將屋頂雨水通過(guò)雨漏管進(jìn)行收集處理，然后通過(guò)分散或集中式過(guò)濾除去徑流中的顆粒污染物，再將過(guò)濾后的雨水引入蓄水池貯蓄，最后通過(guò)水泵輸送至用水單元，一般多用于沖洗廁所或灌溉綠地等。此外，家庭屋頂花園雨水利用系統(tǒng)也比較普遍，它是削減城市暴雨徑流量、控制非點(diǎn)源污染和美化城市的重要途徑之一，也可以作為雨水集蓄利用的預(yù)處理設(shè)施。

第二種雨水利用的典型區(qū)域是城市居民小區(qū)。生態(tài)小區(qū)雨水利用系統(tǒng)是1990年代開(kāi)始在德國(guó)興起的一種綜合性雨水利用技術(shù)。該技術(shù)利用生態(tài)學(xué)、工程學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，通過(guò)人工設(shè)計(jì)，依賴(lài)水生植物系統(tǒng)或土壤的自然凈化作用，將雨水利用與景觀設(shè)計(jì)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)與生態(tài)、環(huán)境的和諧與統(tǒng)一。其具體做法和規(guī)模依據(jù)小區(qū)特點(diǎn)而不同，一般包括屋頂花園、水景、滲透、中水回用等。此外，一些小區(qū)開(kāi)發(fā)出集太陽(yáng)能、風(fēng)能和雨水利用水景觀于一體的花園式生態(tài)建筑。其中一個(gè)典型的例子是曼海姆Wallstadt居民小區(qū)。Wallstadt居民小區(qū)的雨水通過(guò)具有一定造型的地面寬淺式溝道流入明渠。明渠模仿天然河流修建，局部地段建有涌泉或造型建筑物，渠邊種植水生植物。明渠底部采用防滲處理，以保持穩(wěn)定的水面，若水量過(guò)大，會(huì)自動(dòng)溢過(guò)防滲層補(bǔ)給地下水。

第三種城市雨水利用的典型對(duì)象是大面積商業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)。德國(guó)有關(guān)法律不但規(guī)定受到污染的降雨徑流必須經(jīng)過(guò)處理達(dá)標(biāo)后排放，而且規(guī)定新建開(kāi)發(fā)區(qū)必須考慮雨水利用系統(tǒng)。因此，開(kāi)發(fā)商在進(jìn)行開(kāi)發(fā)區(qū)規(guī)劃建設(shè)時(shí)，均將雨水利用作為重要內(nèi)容考慮，尤其在大面積商業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)時(shí)，一般開(kāi)發(fā)商都結(jié)合開(kāi)發(fā)區(qū)雨情水情，因地制宜，將雨水利用系統(tǒng)作為開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)的重要組成部分。柏林的坡斯坦廣場(chǎng)就是一個(gè)成功的范例。坡斯坦廣場(chǎng)是東西德統(tǒng)一后開(kāi)發(fā)興建的歐洲最大的商業(yè)區(qū)，總投資約為80億德國(guó)馬克。由于柏林市地下水位埋深較淺，要求商業(yè)區(qū)建成后既不能增大地下水補(bǔ)給量，也不能增加雨水排放量。為此，開(kāi)發(fā)商對(duì)雨水利用采用了如下方案：對(duì)適宜建設(shè)綠地的屋頂全部建成綠色屋頂，利用綠地的滯蓄作用滯蓄雨水，一方面延緩徑流的產(chǎn)生，起到防洪作用，另一方面增加雨水的蒸發(fā)，起到增加空氣濕度、改善環(huán)境的作用；對(duì)不宜建設(shè)綠地的屋頂，將屋頂雨水通過(guò)雨漏管并經(jīng)過(guò)濾后引入地面蓄水池，構(gòu)造水景觀。

“洼地—滲渠系統(tǒng)”和道路雨水利用

近年來(lái)，“洼地—滲渠系統(tǒng)”這種新的雨水處理系統(tǒng)在德國(guó)開(kāi)始流行。該系統(tǒng)包括各個(gè)就地設(shè)置的洼地、滲渠等組成部分，這些部分與帶有孔洞的排水管道連接，形成一個(gè)分散的雨水處理系統(tǒng)。通過(guò)雨水在低洼草地中短期儲(chǔ)存和在滲渠中的長(zhǎng)期儲(chǔ)存，保證盡可能多的雨水得以下滲。該系統(tǒng)代表了一種新的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，即“徑流零增長(zhǎng)”，這個(gè)理念的目標(biāo)是使城市范圍內(nèi)的水量平衡盡量接近城市化之前的降雨徑流狀況。系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于不僅大大減少了因城市化而增加的雨洪暴雨徑流，延緩了雨洪匯流時(shí)間，對(duì)防災(zāi)減災(zāi)起到了重要的作用，同時(shí)由于及時(shí)補(bǔ)充了地下水，可以防止地面沉降，使城市水文生態(tài)系統(tǒng)形成良性循環(huán)。

此外，德國(guó)的道路雨水利用也很普遍。與屋頂雨水利用不同，道路雨水主要排入下水道或滲透補(bǔ)充地下水。在德國(guó)，城市街道雨水入口多設(shè)有截污掛籃，以攔截雨水徑流攜帶的污染物。由于機(jī)動(dòng)車(chē)道的降雨徑流含有較高濃度的污染物質(zhì)，必須經(jīng)過(guò)處理后方可排放，因此，德國(guó)沿機(jī)動(dòng)車(chē)道均建有徑流收集系統(tǒng)，將所收集到的徑流直接送至污水處理廠處理，高速公路所收集徑流則要進(jìn)入沿路修建的處理系統(tǒng)處理后才能排放。

城市雨水利用

城市雨水的利用是一個(gè)方興未艾的廣闊領(lǐng)域，它涉及到城市雨水資源的科學(xué)管理、雨水徑流的污染控制、城市居民小區(qū)的合理設(shè)計(jì)及其環(huán)境建設(shè)等方面，是一項(xiàng)涉及面很廣的系統(tǒng)工程。21世紀(jì)無(wú)論是發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家，很多地區(qū)都面臨著淡水資源緊缺的問(wèn)題。作為解決水資源短缺問(wèn)題的途徑之一，城市雨水資源的利用必須得到足夠的重視，必須改變單純排放雨水的觀念，限制雨水直接排放與流失。雨水是一種優(yōu)質(zhì)的自然資源，收集和使用方便，污染少，處理簡(jiǎn)單，用于城市和生活，可以有效緩解城市生活供水不足的矛盾。雨水利用是一項(xiàng)典型的生態(tài)保護(hù)技術(shù)，對(duì)于水資源的優(yōu)化配置，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有十分積極的意義，需要多學(xué)科、跨部門(mén)聯(lián)合攻關(guān)、共同研究。