上海市城市雨水资源利用展望

徐俊伟

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

0 前言

随着全球气候变暖，温室效应致使暴雨频率和强度都有所改变，而城市化进程的加快从另一方面加剧了暴雨洪灾对城市的威胁，城市排水设施承受严峻考验。在城市内涝风险加大的同时，雨水径流造成的面源污染也日益受到关注，不容乐观的水环境质量对城市排水设施的建设和管理提出了更高的要求。传统的城市雨水管理以雨水尽快汇集至收集系统，经收集、输送后快速排除为目标，已无法满足防洪抗涝、环境保护、资源利用的多重要求，因此，如何对城市雨水系统进行综合管理、对雨水资源加以利用已受到人们越来越多的关注。

1 城市雨水利用

城市雨水利用是在城市范围内，有目的的采用各种措施对雨水资源进行保护和利用[1]。

从形式上分，包括集中利用和分散利用。集中利用是对一定区域汇水面的雨水进行收集，统一调蓄、净化后进行回用，如建筑小区、建筑群或区域整体的雨水回用系统，干式或湿式深井回灌系统等。分散利用是雨水的就地处理回用，如建筑单体雨水利用、渗透性地面、渗透沟渠、下凹式绿地等。

从用途上分，包括收集回用和就地蓄渗。收集回用是指对城市汇水面产生的雨水径流进行收集、调蓄和净化后回用作为城市杂用水，如绿化浇灌、喷洒道路、洗车、冲厕、冷却循环、景观补充水等。就地蓄渗往往被忽视，是指利用各种人工或自然渗透设施、池塘、湿地或低洼地等对雨水径流进行调蓄、净化，最终使雨水渗入地下，补充地下水资源。

根据不同汇水面径流水质和水量的差异，目前城市雨水利用倾向于将水质较好的屋面雨水进行收集、调蓄、处理后直接回用，而采用渗透沟渠、下凹式绿地、景观性滞留池等措施对道路、广场等雨水进行就地蓄渗，从源头削减径流水量、净化径流水质。在有条件的情况下，将收集回用与就地蓄渗、集中利用与分散利用相结合，因地制宜地建立生态化的雨水综合利用体系，特别是结合生态小区的建设，在建筑小区内或建筑群范围，建设集中的雨水利用设施，是充分利用雨水资源、解决城市水资源短缺、减少城市洪灾、控制初期雨水径流污染的有效途径。

2 国内外城市雨水利用

2.1 德国

德国是国际上城市雨水利用技术最发达的国家之一。1989年德国就出台了雨水利用设施标准（DIN 1989），对住宅、商业和工业领域雨水利用设施的设计、施工和运行管理进行规定，在过滤、调蓄、控制和监测4个方面制定了标准[2]。到21世纪初，已形成“第三代”雨水利用技术，并制定了相关的新标准。第三代雨水利用技术的主要特征之一是设备的集成化，从屋面雨水的收集、截污、调蓄、过滤、渗透、提升、回用到控制等都有一系列的定型产品和组装式成套设备。

德国有大量各种规模和类型的雨水利用工程和成功实例，至1999年，德国已有约20万套雨水利用设备投入使用。

2.2 美国

美国是实施雨水生态化利用最好的国家之一[3]。在美国的许多大城市，首先考虑的是雨水的入渗补充地下水，雨水入渗设施在雨水管理系统中是必要的，其主要目的是提高雨水的天然入渗能力，防止和削减初期雨水径流污染物进入受纳水体。

上世纪70年代初，美国诞生了第一部关于雨水滞留利用的法案，规定了面积超过5英亩的新开发区的暴雨洪峰流量不能超过开发前的水平，所有新开发区必须实行强制的“就地滞洪蓄水”措施。

美国环保总局（EPA）在第二代城市雨水资源管理和径流污染控制的“最佳管理方案”（BMPs）中，提出了适用于居住区、商业区和工业区的多种雨水综合利用方案。其主导思想是：较清洁的屋面雨水蓄积利用，而地表径流首先通过渗滤设施下渗排除，超过设施渗透能力的径流通过雨水管渠排放。渗滤设施有植草洼地、低势绿地、多孔渗水路面，以及渗透井、渗透塘、渗透管沟等。

到20世纪90年代，雨洪绿地蓄渗技术开始得到广泛应用并日趋成熟，形成了特定的不同绿地蓄渗排放设施的设计标准和操作规范。其中应用最成功的是植被渗透床和植草渗沟。

几十年应用结果表明，作为土地利用规划的一部分，这些措施在美国实施极为成功，流域水质得到了明显的改善。通过采用绿地源头控制和局部滞留的方法延缓地表径流，增加雨水的入渗、恢复自然的水循环系统，并与城市景观规划、设计等紧密结合，成为创造资源节约和可持续的人居环境的有效途径。

2.3 日本

日本是亚洲重视城市雨水利用的典范国家之一。20世纪80年代以来，日本为了缓解水资源短缺危机，减轻城市防洪压力，在全国推广雨水利用技术。日本建设省积极推行“雨水贮存渗透计划”，并提倡雨水多功能调蓄，1988年成立的“雨水贮存渗透技术协会”作为日本建设省批准的专业技术协会，吸引了众多著名建筑和专业公司参与。发展至今，日本的雨水利用工程已逐步实现规范化和标准化。目前，日本城市雨水利用主要有3种方式：调蓄渗透；调蓄净化后利用；利用人工或天然水体调蓄雨水，提供环境用水和改善城市、住宅区和公园等场所的水生态环境。3种方式都有很多成功的实例。

2.4 北京

北京由于缺水形势严峻，城市雨水利用的研究和应用都发展非常迅速。北京市政府2000年66号令中明确要求在城区实施雨水利用。2001年，国务院批准了包括雨洪利用规划内容的“21世纪初期首都水资源可持续利用规划”。同年，北京市开始在8个城区建立雨水利用示范工程。2003年3月，北京市规划委员会和北京市水利局又联合发布经市政府同意的《关于加强建设工程用地内雨水资源利用的暂行规定》，明确“凡在本市行政区域内，新建、改建、扩建工程（含各类建筑物、广场、停车场、道路、桥梁和其他构筑物等建设工程设施）均应进行雨水利用工程设计和建设。建设工程的附属设施应与雨水利用工程结合。景观水池应设计为雨水储存设施，草坪绿地应设计建设为雨水滞留设施”。

到目前为止，北京市已建雨水利用工程600余个，遍及18个区县，涉及政府机关、学校、公园、生产企业、工业园区等，雨水汇水面积达3 700 hm2以上，年可利用雨水达99 512万m3。从雨水利用的类型进行分析，主要以封闭式蓄水池为主，其次为透水性地面和下凹式绿地。

3 上海城市雨水利用

3.1 上海城市雨水利用现状

上海属于水质型缺水城市，在雨水管理方面只重视防汛安全，现在城市初期雨水面源污染控制得到关注，在雨水蓄渗、雨水处理和雨水回用等方面，尚处于研究和探索阶段，目前研究主要集中在屋面径流水质特征、绿地蓄渗效应、雨水收集回用的费用效益等方面，并在一些大型市政设施建设和小区建设中进行了有益的尝试，在机场航站楼和世博场馆建设中，运用了屋面雨水收集利用设施，但与北京或国外发达国家相比，上海城市雨水利用无论是在研究的系统性、工程规模和经验方面，还是在相关政策法规等方面，尚存在一定差距。

对于屋面径流水质的研究表明，上海市屋面雨水径流水质普遍较好，污染物浓度明显低于《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB 50400-2006）给出的北方地区参考值，主要原因是上海地区降尘量少且降雨量大；另外，对大型屋面径流的初期效应分析结果表明，由于径流污染物浓度普遍较低，初期弃流对降低污染物平均浓度的效果有限。

对于绿地蓄渗的研究表明，上海市70%的绿地土壤入渗率大于1×10-6，20%的大于1×10-5，具有建设下凹式绿地的可行性。而通过设置浅层蓄渗装置[5]、开发下凹式绿地和穿孔排水管雨水排水系统等方式，还可进一步提高上海土壤的入渗效果。另外，上海市路面径流污染程度较高，而绿地渗滤系统对径流中 COD、NH4+-N、TN、TP的去除率分别达到60%～80%、50%～70%、45%～70%、85%～90%[6]。

对于雨水收集回用的费用效益研究表明，影响费用效益的因素包括降雨特性参数、雨水处理成本、水价、雨水利用工程中储存池的放空间隔等因素，需要结合具体工程予以确定。

在虹桥枢纽雨水回用工程设计中，提出“与削峰排涝相结合，简单处理，合理回用”的设计原则，利用原雨水系统中设置的雨水调蓄池作为储存池，建设以雨水为水源、周边河水为补充水源的雨水处理厂，采用集中处理，分散分质供水的模式，回用于机场能源中心冷却水、T2航站楼能源的冲厕和T2航站区的绿化浇洒，设计水量达到6 600 m3/d。

在虹桥综合交通枢纽工程建设中，秉承节能减排的设计理念，以“雨水资源化、处理就地化、系统生态化、成本最小化”为设计原则，在高架雨水浅层蓄渗方面作出了尝试。在近600 m的高架道路下景观隔离带内，设置了有效容积为1 290m3的浅层蓄渗装置，可对13 200 m2高架道路全年75%的雨水径流进行就地蓄渗。

3.2 上海城市雨水利用展望

与北京等北方城市严重缺水不同，上海缺少的是“干净的水”，鉴于降雨量在时间上分布不均，需要建造储存池，而城市自来水水价较低，屋面雨水收集回用在经济上缺乏竞争力。另外，上海市地下水位高，在北方应用广泛的渗透管渠、渗透井等雨水利用技术，并不十分适用。如何借鉴国内外雨水利用成功经验，结合上海水资源特点、土地利用状况，建立适用于上海的雨水利用模式，研发相关技术，是上海推进城市雨水利用的关键。

（1）与生态小区建设相结合。

上海市2003年底出台的《上海市生态型住宅小区技术实施细则》，从规划选址、建筑节能、水环境、室内空气质量、材料与资源、废弃物收集与管理等 6个方面规定生态型住宅小区的技术标准，其中对生态小区雨水设计提出完善屋顶雨水收集利用和增加雨水自然渗透补充地下水两个标准。

生态小区的雨水利用系统涉及小区内建筑排水、绿化、道路、景观水、小区排水、供水等多个系统。生态小区内的绿化可选择下凹式绿地，将屋面雨水蓄积系统收集的雨水和地面径流都先引入小区各分散绿地，绿地下铺设渗漏性地下排水系统，整个绿地系统即形成带有地下排水系统的低草坪，低草坪的地面排水设施（雨水口等），可按照设计淹没高度（如15 cm）高于草坪平面，使得初期雨水渗入地下，充分发挥草坪的入渗能力。当草坪淹水超过设计淹没高度时，雨水可溢流进入雨水口，沿雨水管排走。草坪中的积水经多孔滞留设施的净化后，进入小区雨水储存池，可作为旱季绿化浇灌用水或景观用水。

（2）与城市面源污染控制相结合。

源头控制和末端调蓄是上海城市面源污染控制中所推行的两大措施，其中源头控制的目的是削减雨水径流量和净化径流水质，主要技术包括屋面雨水收集利用、渗透性路面建设、绿地蓄渗设施建设等。显然，源头控制和雨水利用的目的不尽相同，但可采取的手段和技术是相一致的。

在市政领域，道路两侧的绿化隔离带、高架道路下的景观绿带等均可以设计为带有排水系统的低草坪或者设置浅层蓄渗装置，对地面道路和高架道路的径流进行削峰调蓄，一方面促进雨水的就地蓄渗，另一方面，对污染程度较高的地面径流进行净化，利于城市面源污染控制。

4 结语

城市雨水利用在上海尚处于起步阶段，有必要继续深入并系统地研究适用于上海的雨水利用模式和技术，对已建设的雨水利用示范设施的运行进行跟踪，主要包括雨水水质、雨水蓄渗效率、雨水收集效率和工程效益等，以指导并促进上海及其他南方城市雨水利用工程的建设。

另外，随着城市功能的发展和生活质量的提高，高速的城市化使上海市面临水质型缺水的困扰日益突出，水资源已成为上海可持续发展的主要制约因素之一。上海市区雨水回用于小区杂用水和市政杂用水具有相当大的市场，基于雨水利用工程符合“节能减排”理念，并产生巨大的环境效益，建议出台相关的用水政策加以扶持。雨水综合利用的推广，除了传统理念的转变和技术进步外，关键在于政府相关政策的扶持，采取强制性和优惠性并举的措施，有利于雨水综合利用工作的健康发展。

上海市政府目前尚未出台有关雨水回用的政策，建议城市大型公共设施的管理部门可以先参考国内外的一些做法[4,5]，结合区域建设的实际情况，推陈出新、因地制宜。

具体可包括：

（1）区域内新开发建设的基建项目，在报建时，必须同时上报使用回用水的设计内容，大型公共设施中可同时设置饮用水管和回用水冲厕水管，未提交以上内容的基本建设规划不予审查；

（2）大型公共设施周边的园林绿化浇灌、景观水池水体置换、能源中心冷却补充水、市政道路压尘降温用水等低水质用户必须使用回用水；

（3）在广泛宣传再生水的基础上，利用经济杠杆，合理调整区域内部自来水价格，给回用水的推广有价格竞争的空间；

（4）成立回用水运作机构，在政策的指导下，以市场经济模式，开展回用水的运作；

（5）加大对回用水的宣传力度，增强全民节水意识，有利于回用工作的开展和建设生态城市。

[1]车伍，李俊奇.城市雨水利用技术与管理[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.

[2]李俊奇，车伍.德国城市雨水利用技术考察分析[J].城市环境与城市生态，2002,16(1)：47-49.

[3]Thomas N.Debo,Andrew J.Reese Municipal Storm water Management Second Edition[M].New York:LEWISPUBLISHERS，2003.

[4]左建兵，刘昌明.北京市城区雨水利用及对策[J].资源科学,2008,30(7):990-996.

[5]邹伟国,张辰,陈嫣.城市雨水浅层地下蓄渗技术及其应用研究[J].给水排水,2008(34):145-148.

[6]聂发辉，李田，姚海峰.上海市城市绿地土壤特性及对雨洪削减效应的影响[J].环境污染与防治,2008,30(2):49-52.