北京市《雨水控制與利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的生態(tài)缺陷分析

關(guān)卓今 ，王 慧 ，張玉寶 ，朱向宏 ，尹麗芳 ，侯 德

（1.北京市新水季環(huán)境工程有限公司，100048，北京；2.北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院，100048，北京；3.北京市水科學(xué)技術(shù)研究院，100048，北京）

2013年北京市出臺(tái)了《雨水控制與利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡稱 《規(guī)范》），使城市雨水管理利用逐步走上了規(guī)范化管理的道路。但鑒于當(dāng)時(shí)的認(rèn)識(shí)，《規(guī)范》在生態(tài)方面存在一些缺陷，影響了雨水生態(tài)效益的發(fā)揮。結(jié)合國家“十三五”水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)課題，對(duì)《規(guī)范》存在的缺陷進(jìn)行研究分析，使《規(guī)范》更好地發(fā)揮指導(dǎo)作用、規(guī)劃設(shè)計(jì)者對(duì)雨水利用有更好的認(rèn)識(shí)，從而提高城市雨水的應(yīng)用空間，建設(shè)良好的北京城市環(huán)境。

一、《規(guī)范》在生態(tài)方面的缺陷分析

1.對(duì)整體目標(biāo)和宗旨的分析

《規(guī)范》總則中明確的宗旨是實(shí)現(xiàn)城市雨水資源化和減輕城市內(nèi)澇?！兑?guī)范》的目標(biāo)和宗旨忽視了城市雨水利用的環(huán)境化生態(tài)作用和關(guān)系雨水的城市生態(tài)基礎(chǔ)建設(shè)。在這樣的思想指導(dǎo)下，雨水管理利用難免會(huì)受到影響。另外，如果該《規(guī)范》僅是一種對(duì)雨水控制利用“工程設(shè)計(jì)”的規(guī)范，那么從全面指導(dǎo)城市雨水利用意義上講，將會(huì)影響到雨水利用的生態(tài)建設(shè)。

2.對(duì)核心內(nèi)容和條文的分析

（1）城市內(nèi)澇分析

《規(guī)范》中城市內(nèi)澇的概念在這里沒有明確解釋。一般講，城市內(nèi)澇是指由于強(qiáng)降水或連續(xù)性降水超過城市排水能力致使城市內(nèi)產(chǎn)生積水災(zāi)害的現(xiàn)象。對(duì)于以人為為主形成的城市生態(tài)系統(tǒng)格局，積水是否具有災(zāi)害性，由于總則對(duì)城市“內(nèi)澇”的概念沒有給予具體的解釋，使設(shè)計(jì)人員由于戒備這一問題的出現(xiàn)而不能對(duì)城市雨水實(shí)現(xiàn)“最大限度地利用”。

（2）雨水資源化利用分析

城市雨水利用從總體上講應(yīng)該包括兩個(gè)方面，即雨水資源化利用和雨水的環(huán)境化利用?！兑?guī)范》由于其宗旨或主要目的是實(shí)現(xiàn)城市雨水資源化和城市防澇，所以即使有雨水環(huán)境化的內(nèi)容，如下凹式綠地的雨水利用、雨水下滲等，但由于其目的不同，使得這些雨水環(huán)境化成為局部措施而不能最大限度地發(fā)揮生態(tài)作用。

3.雨水利用的豎向設(shè)計(jì)分析

《規(guī)范》4.2.2條規(guī)定“雨水控制與利用規(guī)劃”要包括 “地面高程的控制”，5.4.8條規(guī)定了綠地高程的要求。但是《規(guī)范》缺乏城市規(guī)劃設(shè)計(jì)意義上的豎向規(guī)劃設(shè)計(jì)要求，也就是缺乏以綠地為核心的包括建筑、道路、綠地及排水系統(tǒng)等構(gòu)成的綠色環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)各要素間的豎向關(guān)系，應(yīng)用時(shí)就難以避免出現(xiàn)各種不確定因素，從而極大地降低城市雨水利用的整體效果和生態(tài)作用。

4.典型下凹式綠地生態(tài)設(shè)計(jì)模式的應(yīng)用分析

（1）模式的不確定性分析

5.4.7、5.4.8條文說明引用了典型下凹式綠地結(jié)構(gòu)及典型綠色環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)中建筑、硬化面、下凹綠地和排水口等各要素的高程關(guān)系（綠地的高程低于硬化面高程，雨水口置于綠地內(nèi)，雨水口低于硬化面高程并高于綠地高程）；而對(duì)于“下凹綠地”的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員在不明確“下凹”嚴(yán)格針對(duì)什么的含義情況下，可能會(huì)出現(xiàn)多種設(shè)計(jì)結(jié)果；4.1.3—2條文說明的“雨水的過量收集會(huì)導(dǎo)致原有水體的萎縮或影響水系統(tǒng)的良性循環(huán)”這類限制雨水收集利用的說法也不能確定在人為控制極為強(qiáng)烈的城市生態(tài)系統(tǒng)中其含義如何、讓設(shè)計(jì)人員如何去做，因而這些不確定性將會(huì)影響雨水利用生態(tài)作用的發(fā)揮。

（2）雨水利用規(guī)模受限分析

不僅用于雨水利用的典型下凹綠地的面積和綠地的高程決定了雨水利用的規(guī)模，而且一些規(guī)定在其概念上的約束限制也將影響雨水利用的規(guī)模。①高程，4.2.3條、4.4.5條規(guī)定的雨水口頂面標(biāo)高僅高于綠地2～5 cm，而過于小的高程不能更好地發(fā)揮綠地作用，所以實(shí)際上這樣仍會(huì)存在巨大的生態(tài)空間可以利用。②面積，5.4.7條規(guī)定“綠地內(nèi)宜根據(jù)地勢設(shè)置下凹式綠地，下凹式綠地率不宜低于50%?！边@里存在以下幾個(gè)問題：一是近于50%的綠地有可能不參與自身以外增值的雨水利用過程，這必然會(huì)降低雨水利用整體規(guī)模作用。二是由于在區(qū)域中下凹式綠地與周邊環(huán)境要素不能成為統(tǒng)一的格局，將影響該區(qū)域整體生態(tài)效率的發(fā)揮。③概念上的約束和限制，如4.2.3條規(guī)定“由于僅下凹5 cm綠地只能消納自身區(qū)域的降雨”，這些規(guī)定的影響將使生態(tài)作用受到約束；另外，《規(guī)范》的第 3、第4及第5部分的許多條文規(guī)定，以坑、塘、溝、洼地、池、滲排設(shè)施及指定條件的綠地系統(tǒng)等特殊地段作為“雨水下滲設(shè)施”，并且 “由于下凹5 cm的綠地空間不計(jì)算在集雨利用空間內(nèi)”等規(guī)定，而這種特殊地段雨水利用的總面積有限、總的效果有限，相比整體城市的雨水利用和綠化占城市面積30%以上的綠地面積，其雨水接收能力及生態(tài)凈化作用可以說是微不足道的。

5.綠地植物的選擇分析

《規(guī)范》4.4.5—3對(duì)下凹式綠地中的植物做了規(guī)定，“下凹式綠地植物應(yīng)選用耐旱耐淹的品種”。然而3.3.1條、4.3.9條、5.4.5條等，要求入滲設(shè)施在24小時(shí)內(nèi)把蓄存的雨水滲完、僅允許雨水在綠地中最多停留不足24小時(shí)的設(shè)計(jì)。因?yàn)椴煌参锏哪退浴⒛秃敌?、蒸騰作用等水分適應(yīng)能力有較大的差別，耐淹植物耐淹時(shí)間也不僅僅是24小時(shí)，綠地植物的選擇與綠地生態(tài)作用發(fā)揮有很大關(guān)系。所以如按《規(guī)范》要求，會(huì)極大地降低雨水利用生態(tài)作用。

6.土壤生態(tài)系統(tǒng)的分析

（1）土壤是有巨大天然空間的海綿體

北京市城區(qū)大部分坐落于山前沖洪積扇平原，有深厚的土壤和較好的滲透能力；地下水水位較深，現(xiàn)評(píng)估的地下水水位平均已超20 m，對(duì)雨水利用具有巨大的海綿吸收作用，加之植物的吸水利用、調(diào)節(jié)作用也使得綠地具有水分平衡的海綿調(diào)節(jié)作用；所以說，較淺的下凹綠地則失去了較大的生態(tài)系統(tǒng)功能和作用空間。

（2）土壤是分解者的巨大活動(dòng)場所

在綠地土壤中，大規(guī)模的微生物和土壤動(dòng)物等生物有機(jī)體的生活和活動(dòng)發(fā)揮著重要的生態(tài)作用，它們對(duì)進(jìn)入綠地的許多物質(zhì)進(jìn)行分解轉(zhuǎn)化，并為綠地生態(tài)系統(tǒng)所利用，對(duì)凈化和環(huán)境衛(wèi)生條件的改善發(fā)揮著重要作用；所以，縮小綠地土壤面積、限制或不充分的雨水利用都會(huì)影響綠色環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)空間和生態(tài)作用。

（3）土壤具有重要的固體物質(zhì)積累和物質(zhì)循環(huán)作用

典型下凹綠地系統(tǒng)是城市很多固體物質(zhì)重要的沉降凈化場所，不僅可以增加綠地生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)成分，并可極大地降低城市固體廢物數(shù)量；而低淺的綠地下凹程度（5～10 cm深）、很少的雨水儲(chǔ)水作用和難以容納更多物體進(jìn)入的空間，會(huì)降低這種重要的生態(tài)作用，也不能使土壤生態(tài)系統(tǒng)獲得更加良性的發(fā)展。

7.硬化鋪裝的分析

透水磚因具有迅速透水、不易積水及方便市民出行等多種良好性能而被廣泛應(yīng)用于雨水利用的透水鋪裝中。《規(guī)范》對(duì)透水磚鋪裝應(yīng)用做了特別強(qiáng)調(diào)，4.3.1條雨水控制利用的優(yōu)先選擇，對(duì)透水磚的使用起到了極大的促進(jìn)作用；再加上長期以來城市建設(shè)“黃土不露天”的意識(shí)，透水磚大量使用，造成未覆蓋自然土壤面積大幅度減少。這種狀況的發(fā)展，將對(duì)整個(gè)城市生態(tài)系統(tǒng)可能存在極大的潛在危險(xiǎn)；由于這種透水磚鋪裝的雨水利用生態(tài)效果不僅小于綠地，而且可能會(huì)成為城市自凈能力和衛(wèi)生環(huán)境質(zhì)量下降的一個(gè)重要原因。

8.低影響開發(fā)理念在《規(guī)范》中的應(yīng)用分析

（1）低影響開發(fā)的核心理念與生態(tài)學(xué)思想

低影響開發(fā)概念的核心思想正如《規(guī)范》中2.1.2條指出的，是強(qiáng)調(diào)城鎮(zhèn)開發(fā)應(yīng)減少對(duì)環(huán)境的沖擊。低影響開發(fā)城市雨水管理的生態(tài)學(xué)理解應(yīng)含有環(huán)境和設(shè)施對(duì)雨水最大規(guī)模利用、最小負(fù)荷的源頭控制和分散處理的行為，從而利用最大規(guī)模的生態(tài)系統(tǒng)和其生態(tài)作用實(shí)現(xiàn)雨水充分利用、城市綠色環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)充分發(fā)揮防洪防澇、節(jié)水和凈化改善環(huán)境的作用。然而，低影響開發(fā)概念也因其主要限于城市雨水利用的水利問題，有其局限性，所以在雨水利用的生態(tài)選擇中很多時(shí)候難以很好把握。

（2）低影響開發(fā)與《規(guī)范》的雨水管理

①初期雨水管理。《規(guī)范》對(duì)于初期雨水的對(duì)待可以說與低影響開發(fā)理念存在差距。3.2.11條規(guī)定“收集雨水對(duì)初期雨水要棄流”；5.6.6和5.6.7條規(guī)定“雨水收集回用系統(tǒng)應(yīng)設(shè)初期雨水棄流設(shè)施”，5.2.4條規(guī)定“規(guī)劃及新建污水廠處理水量應(yīng)包括流域范圍內(nèi)初期雨水量”。然而，初期雨水處理要經(jīng)過管道收集、沉沙處理、棄流設(shè)施設(shè)置或向污水處理廠輸送及處理等過程的雨水管理，是一種昂貴的、復(fù)雜的水工程方式，也是一種對(duì)面源污染物程度高的集中處理、遠(yuǎn)距離末端處理。顯然，這樣的初期雨水管理存在著改善空間。

②雨水集蓄。4.2.3條說明中要求“每1 000 m2硬化面積配建30 m3的雨水調(diào)蓄設(shè)施，可控制1年一遇為33 mm深的降雨，由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可得這一數(shù)值的設(shè)計(jì)降雨量可實(shí)現(xiàn)年徑流總量控制率為85%，已經(jīng)滿足低影響開發(fā)要求”。然而，這是采用高投入來達(dá)到低影響概念的要求。另外，無論是蓄水池、塘、景觀水面還是河湖水體積蓄的雨水都面臨需要凈化的問題，按《規(guī)范》要求，這些雨水處理都面臨進(jìn)一步工程處理的投入或受納水體水環(huán)境惡化的風(fēng)險(xiǎn)，也就存在著低影響開發(fā)在“經(jīng)濟(jì)上合理”的疑問，而通過典型的下凹式綠地生態(tài)設(shè)計(jì)，控制33 mm深的降雨是一件較為容易的事情；因?yàn)?，分散的雨水直接進(jìn)入綠地生態(tài)系統(tǒng)，不僅可經(jīng)過相當(dāng)于土地處理系統(tǒng)的凈化，而且還極大地減少綠地的灌溉用水、營養(yǎng)補(bǔ)給，所以以雨水資源化管理方法為主、讓雨水集中獲取后再利用的觀念在一定程度上有悖于低影響開發(fā)管理思想，與建設(shè)“自然積存、自然滲透、自然凈化”海綿城市的生態(tài)學(xué)思想也有一定差距。

二、《規(guī)范》應(yīng)用中存在的問題

1.城市規(guī)劃中出現(xiàn)的問題

以整體規(guī)模型的雨水控制工程結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)雨水利用率規(guī)范達(dá)標(biāo)而代替各個(gè)局部地段分散的雨水利用，從而忽視和掩蓋了各地段雨水利用未最大限度化的效果。同樣，很多是用《規(guī)范》中的指標(biāo)確定規(guī)劃中的雨水利用規(guī)模，而不是根據(jù)具體實(shí)際地段的條件最大限度進(jìn)行雨水利用。

2.技術(shù)應(yīng)用中出現(xiàn)的問題

在《規(guī)范》的思想引導(dǎo)下，北京市城鎮(zhèn)地區(qū)在有限的雨水利用中，現(xiàn)有雨水利用是以工程設(shè)施為主，蓄水池設(shè)施的規(guī)模遠(yuǎn)大于下凹式綠地設(shè)施的規(guī)模，蓄水池占到一半以上，其次是透水磚，而“下凹式綠地”不足 1/4。有些雨水利用的下凹綠地僅僅是綠地面低于外圍圍擋結(jié)構(gòu)，卻高于周邊的硬化面，這種結(jié)構(gòu)只能阻擋綠地中雨水外流，起不到接納周邊雨水的作用，使綠地對(duì)雨水的接納受到限制，從而沒有最大限度地發(fā)揮綠地的作用。

3.整體系統(tǒng)控制應(yīng)用出現(xiàn)的問題

《規(guī)范》將各種雨水管理利用方法都以工程概念獨(dú)立出來，缺少城市雨水管理利用結(jié)構(gòu)格局的系統(tǒng)性、整體性和聯(lián)系性。目前北京城市的雨水管理利用仍然停留在舊的城市結(jié)構(gòu)格局下，以一個(gè)個(gè)單獨(dú)雨水利用工程應(yīng)用點(diǎn)對(duì)待，而不是以綠色環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)整體新格局的雨水利用作用面對(duì)待。

三、改進(jìn)建議

針對(duì)《規(guī)范》在生態(tài)方面存在的缺陷，建議及時(shí)修改《規(guī)范》，在城市生態(tài)學(xué)理論指導(dǎo)下，盡早使城市雨水利用和城市規(guī)劃建設(shè)向良性循環(huán)的城市綠色環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展，從而使城市雨水利用在現(xiàn)代城市建設(shè)中釋放巨大的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1.引入現(xiàn)代生態(tài)學(xué)理念

引入現(xiàn)代生態(tài)學(xué)理念，將雨水管理利用等生態(tài)規(guī)劃和生態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)用于現(xiàn)代城市的生態(tài)基礎(chǔ)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)調(diào)控，即在城市雨水利用中，最大可能地充分提高雨水利用效率，使系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)最小、綜合效益最高，從而使社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境得到協(xié)調(diào)發(fā)展，在城市整體生態(tài)系統(tǒng)規(guī)模上，形成有序、協(xié)調(diào)、良性運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)代城市生態(tài)系統(tǒng)。

2.充分發(fā)揮雨水利用的生態(tài)作用

城市綠色環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)由建筑、道路、綠地、排水系統(tǒng)等構(gòu)成典型下凹綠地為基礎(chǔ)的生態(tài)設(shè)計(jì)格局，在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮在城市整體結(jié)構(gòu)格局的生態(tài)調(diào)控應(yīng)用上，充分發(fā)揮雨水利用的生態(tài)作用。

3.提高城市生態(tài)系統(tǒng)整體規(guī)模效應(yīng)

城市生態(tài)系統(tǒng)中，雨水、面源污染、粉塵污染等都具有城市整體規(guī)模特點(diǎn)，因此要從城市整體上大規(guī)模建設(shè)新格局，從根本上提高城市生態(tài)系統(tǒng)整體規(guī)模效應(yīng)，極大地改善雨水利用在城市防洪防澇、節(jié)水、面源污染凈化、空氣粉塵控制等城市自凈能力方面的作用。

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