浅谈城市雨水资源化利用

2011-04-13魏运鸿

四川建筑 2011年1期

魏运鸿

(达州市建筑设计研究院，四川达州635000)

我国是个水资源十分短缺的国家，人均水资源量却仅为世界平均水平的1/4，许多城市水资源严重不足。而另一方面，我国具有丰富的雨水资源，年平均降水总量达6.2×104亿m3［1］，而大部分城市的大量雨水资源却白白流失，雨水利用率不到1%［2］。随着我国城市化进程的快速发展，农业用地向非生产性用地转移的力度与规模逐年加大，大量的植被遭到破坏。城市道路建设的大规模实施，使得不透水面积迅速增加。市政基础建设已不能维持城市与自然之间的平衡，水循环系统的平衡遭到破坏，“水浸街”现象屡见不鲜，使得城市水资源紧缺与污染以及城市洪涝旱灾害问题加剧［3］。城市雨水的收集和利用是解决城市水资源短缺的重要途径之一，对城市的可持续发展具有十分重要的现实意义。

1 城市雨水资源化利用现状

1.1 国外城市雨水利用现状

国外早在20世纪中叶即开始了对城市雨水资源化利用的研究和应用。至今，国外发达国家的雨水收集和利用技术已经很成熟，建立了比较完整的雨水收集和处理系统，城市雨水已成为部分国家的城市用水系统的重要组成部分。

日本在1963年开始兴建滞洪和储蓄雨水的蓄洪池。蓄洪池的雨水用作喷洒路面、灌溉绿地、冲洗厕所等城市杂用水，也用于消防和发生灾害时的应急用水［1］。日本在20世纪80年代提出“雨水抑制型下水道”并纳入国家下水道推进计划，于1992年，颁布了“第二代城市下水总体规划”，正式将雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分。例如日本福冈体育场和国技馆，雨水收集面积为25900 m2，设计雨水蓄水池总容积2900 m3，通过雨水利用每年可节约12万美元的费用［4］。

德国的雨水资源化利用相对最为先进，通过多年的应用研究，形成了一套完整的理论和技术体系。部分地区利用雨水可节约饮用水量的50%。德国制订了完善的雨水资源化利用的法律法规，例如在小区新建之前，若无雨水利用措施，政府将征收雨水排放设施费和雨水排放费。此外，德国的雨水资源化利用在工业方面也有所应用，如法兰克福Possmann苹果榨汁厂将屋顶花园雨水作为冷却循环水源，是工业项目雨水利用的成功范例［5］。

美国采用了雨水“就地滞洪蓄水”的措施，提高天然入渗能力，在很多城市，如芝加哥［6］，建立了屋顶蓄水和由屋顶蓄水和入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统。

英国在雨水资源化利用上，最为典型的工程是由泰晤士河水公司设计的世纪穹顶［7］，所用的处理系统利用自然方式预处理雨水，并且很好地融入到周围的自然景观中，是欧洲最大的建筑物内水循环设施。

丹麦在城市地区通过屋顶收集雨水，经预过滤设备，进入贮水池进行储存。每年能从居民屋顶收集的雨水，占居民冲洗厕所和洗衣服实际用水量的68%［8］。

1.2 国内城市雨水利用现状

我国在雨水资源化利用方面起步较晚，前后经历了大约30年的时间，大致可分为四个阶段［9］:(1)20世纪80年代，试验研究阶段;(2)20世纪90年代，试点示范阶段;(3)1997～1998年，推广应用阶段;(4)2000年至今，蓬勃发展阶段。

我国有300多个城市供水不足。北京、上海、大连、西安等城市进行了雨水资源化利用研究，但大多数城市基本处于研究与示范阶段［10］。目前我国的雨水资源化利用系统是利用预先埋设的管网，将屋顶、绿地、道路的雨水收集到地下储水池，通过简单的处理如过滤、沉淀等，用于景观水体。近年来，我国的雨水资源化利用多应用于缺水地区的农村地区，如甘肃省实施的“121雨水集流工程”、内蒙古实施的“集雨水灌溉工程”、宁夏实施的“小水窑工程”、陕西实施的“甘露工程”等［8］。

从总体上看，我国对城市雨水的资源化尚停留在“控制”这一初级阶段，即主要是通过城市的排水工程将雨水收集。我国雨水的资源化利用技术较为落后，缺乏系统性，在雨水利用规划上还存在着诸多的问题。

2 我国城市雨水利用规划存在的问题

2.1 雨水利用规划意识淡薄

我国多数城市在规划建设中，往往并没有充分考虑到雨水合理规划的问题。例如一些城市更倾向于投资建造景观建筑以提高旅游带来的收益。事实上，将部分投资用于城市雨水利用的规划当中，能够更好地防范暴雨给城市带来的危害，保证城市水安全，同时，可以提高城市用水效率，节约用水资源。

2.2 不透水面积逐年增大

我国的城市化发展很快，部分城市大量地填湖建房修路，城市区内的水塘，小溪等传统的雨水载体几乎填埋殆尽，忽略了湖泊、湿地的蓄水以及河道的调蓄功能。由于地面越来越多地被建筑物、沥青路面、混凝土路面覆盖，因此城市的不透水地面面积逐渐增大，从而阻断雨水向地下的渗入，导致雨水易形成径流，雨水的径流系数增大至0.8乃至0.9以上，使雨水快速汇集，断了地下水的补充通道和水源，内涝也成了当前我国城市的一个通病且日趋严重，不仅如此，原有的整个水生态系统也被破坏。例如，今年5月份以来，江苏、安徽、江西、浙江、湖南、湖北、广西等多个省，都遭受了特大暴雨和洪灾的侵袭。据民政部统计，今年至8月份，我国受暴雨洪涝灾害影响的群众达到2亿人，1347.1×104hm2的农作物受灾，直接经济损失高达2751.6亿元。

2.3 技术不成熟，功能分区不明，缺少系统管理

我国在城市雨水资源化利用上的技术研究和应用方面尚不成熟，而且缺乏充足的城市地质、水文、气象等多方面的基础信息。此外，我国一些城市的雨水利用规划过于粗放，雨水利用技术的因地制宜尚显不够。这种规划上的不合理或不规范，也会给城市水安全带来隐患。多元结构的管理系统，无法真正对城市雨水进行全方位的系统规划建设管理。

2.4 缺少城市雨水利用规划的政策法规

目前，我国对于城市雨水利用规划缺乏相应的政策法规，缺乏对雨水规划的强制措施以及激励机制，这也是我国雨水规划意识淡薄和不规范的重要因素。

3 城市雨水资源化利用建议

3.1 制订政策法规，加强监管力度

首先，我国需要在城市雨水规划方面制订相应的政策法规。例如，在各项规划中，要求增加雨水的收集利用规划内容。规定在新建小区，包括工业、商业和居住小区的报建，必须要有设计雨水利用设施，否则不予审批同意或征收雨水徘放费。这样可以提高城市对于雨水收集利用的意识。同时，还需要加强对雨水利用规划的建设监管力度，保正雨水规划设计内容能够实现，提高雨水收集利用的效率。

3.2 减少城市地表的不透水面积，修复雨水的生态功能

规划部门需要在新建的城市地面采用透水性能良好的材料进行铺装，以增加雨水的渗透能力，减少局部大量的积水。维护好雨水的蒸发，径流，入渗的正常生态比例。通过增加多种“蓄、渗、滞、留”雨水措施，如地下蓄水池、地表蓄水池、下凹式绿地、人工湿地等设施，补充现有排水系统能力的不足。例如，北京奥运公园内的草坪均采用下凹式绿地的方式建造，它可以直接收集雨水回渗地下。园内的道路和广场均为透水地面。在园区中部的下沉花园下面，修建了一座7000 m3的雨洪调节池。经过渗、蓄、调、控的综合作用，基本做到了20年一遇暴雨径流的水量在园内全部消纳。蓄存的雨水可以保证全园的生态环境和景观用水，雨水综合利用率达到80%。

3.3 明确城市功能分区，加强研究和应用

在城市雨水规划过程中，需要明确城市功能分区，对于不同的区域选择合理的排涝模式和雨水收集技术。如城市雨水利用规划可分为住宅区、校区、场馆、公园及河湖水系、经济开发区及厂区、机关及事业单位、立交桥、高速公路及交通干道、雨水泵站等公共设施、城乡结合部及城市新城等几类功能区［11］。同时，我国需要在借鉴国外先进技术的基础上，对符合我国国情的雨水利用技术进行深入和广泛的研究，开展可操作性强，有示范效应的应用工程。