浅谈杭州市城市雨水的生态利用

余　波　姜　丹　俞周杰　王娇娇　张　晓　周根娣

（1 杭州市环境监测中心站， 杭州 310007；2 杭州师范大学 生态系统保护与恢复杭州市重点实验室， 杭州 310016；3 浙江立兴造价师事务所有限责任公司 ，杭州 310001）

浅谈杭州市城市雨水的生态利用

余波1姜丹2俞周杰2王娇娇2张晓3周根娣2

（1 杭州市环境监测中心站， 杭州 310007；2 杭州师范大学 生态系统保护与恢复杭州市重点实验室， 杭州 310016；3 浙江立兴造价师事务所有限责任公司 ，杭州 310001）

随着城市化的快速发展，城市面临的水资源问题加剧。通过对杭州城市雨水资源实际情况的调查分析，借鉴国内外的先进雨水利用现状，对杭州市城市雨水资源化的可行性和潜力进行了分析与评价，并提出了实现杭州市城市雨水资源化的基本途径及应采取的措施，为实现杭州市城市雨水生态利用和建设节水型城市提供思路。

城市雨水; 生态利用； 杭州

城市雨水作为易于获得的淡水资源，是指水以雨水的形式落入城市中以及形成的地表径流（洪笑，2010），即水作为宝贵的自然资源以蒸发、径流、降雨的形式在地球上循环。随着全球气候变暖和城市化进程的加快，使得暴雨洪灾对城市造成威胁，城市的排水设施承受严峻考验，雨水径流造成的面源污染日益严重（Committee on Reducing Stormwater Discharge C o n t r i b u t i o n s t o W a t e r Pollution，2008）。城市雨水资源是水资源的重要组成部分，而我国城市对雨水资源的利用仍处于初步阶段，如何将城市雨水资源与供水、排水、污水处理与回收利用等城市水务相协调，仍面临着诸多问题（徐俊伟， 2011； 谢卫民等，2005； 赵树旗等， 2010）。

1　 国内外城市雨水的利用

雨水资源利用作为一项历史悠久的传统技术，随着城市雨洪管理和雨水利用日益受到重视，已经引起人们对传统水资源理念和利用有了新的思考和认识。

一些发达国家，已经把雨水资源的收集利用和城市规划排水作为重要的内容。1982年国际雨水收集系统协会（International Rainwater Catchment System Association-IRCSA）成立，认为雨水利用将成为解决未来21 世纪世界水资源的重点途径（张金梅，2010）。德国是世界上对城市雨水利用研究较早的国家，也是技术较为发达的国家，截至目前已发展出第三代雨水利用技术，其主要特征为设备的集成化（Koenig， 2014）。如德国居民每户都建有一个6 m3左右的地下储水罐来收集雨水，用于洗涤、冲厕等（李亮， 2002）。美国从20世纪70年代就制定了有关雨水利用的法律法规《雨洪管理条例》，要求新开发区的暴雨洪峰流量不得超过开发前水平，其主要的雨水利用方式以入渗为主，大多数城市都建有屋顶蓄水系统和由入渗池、井、草地、透水地而组成的地表回灌系统（Haugland，2005）。如美国的加利福尼亚州修建的Leaky Areas地下回灌系统，在1971-1980年间地下水回灌总量高达1.388×108 m3。加拿大的雨洪治理则要求在设计上符合经济、环境、美学等多方面的需要，并利用洼地贮留雨水的方式以便于能够减缓径流量，使新建筑物区域达到零排放增量（张金梅，2010）。在亚洲，日本是开展城市雨水利用规模最大的国家，早在20世纪60年代就开始利用路面雨水，70年代研究雨水回灌地下水技术（梁文逵， 2014），80年代开始推行雨水贮存渗透计划（宜保华，1990）。最近几年，一些发展中国家也开始对城市雨水利用予以更多关注，如Lubinga Handia等人对非洲赞比亚国家城市的雨水集蓄利用潜力进行了分析，研究了其适应性。

自2001年国务院批准了《21世纪初期首都水资源可持续利用规划》以来，我国哈尔滨、大连、天津、西安、上海等城市都相继开展了雨水利用的研究（陈思光，2010； 王永磊等， 2006）。如上海出现了具有雨水利用功能的生态住宅；天津建成一座节水型水利科技大厦，将大厦收集的雨水用来绿化灌溉、清洁路面或涵养地下水（徐俊伟，2011；倪艳芳，2008）。针对城市雨水资源化问题，我国的很多学者取得了阶段性的成果（贾登勋，2007）。如张亚东等（2003）对北京城区路面雨水径流水质进行了研究，发现主要污染指标化学需氧量与悬浮物有很好的相关性，化学需氧量与氨氮、总氮、总磷均有一定的相关性。王彦红等（2006）对宝鸡市市区雨水径流的水质污染特性进行了分析，讨论了城市雨水径流对城市水环境的影响，并提出了相应的污染控制措施，为预防及治理雨水径流对城市水体的污染提供基础资料和技术支持。朱红霞（2012）对城市绿地雨水利用途径做了研究，指出应将再生水、雨水利用和景观设计相结合的理念。王鹏等（2004）在对青岛市雨水水质实地调查后，结合国内外雨水研究的先进经验，对青岛市今后的雨水污染控制和利用提出了一些建议和意见。戚玉丽（2005）对浙江省嘉兴城市雨水直接排放所带来的问题进行了分析，并结合嘉兴城市建设的实际现状，探讨了适合嘉兴城市雨水利用的方法，指出了目前嘉兴城市雨水利用所存在的困难。虽然越来越多的学者开始关注城市雨水的生态利用，但综合来看，我国对城市雨水集蓄及其应用方面的研究尚处于起步阶段，对城市雨水利用理论与实例研究较缺乏。

2　杭州城市雨水概况

杭州雨量较为充沛，全年受降雨影响，水位变化较大，其中夏季降雨强度最大，多发生台风暴雨，而秋冬两季相对雨量较少，为干季。杭州全年有两个雨季，分别为梅汛期和秋雨期。梅汛期间平均降水量为350～550 mm，雨量较集中，一般自5月初到6月底至7月上旬结束；秋雨期间平均降水量为440～460 mm，因受台风或极锋南移影响所致，一般自7月底到9月底结束。随着城市化推进的速度加快，地面大量硬化和绿地面积的减少，大部分降雨因此无法渗入地下进而形成地表径流，导致杭州内涝频发，雨水得不到充分利用。

随着杭州市水资源的开发利用，杭州市水资源形势不容乐观，已渐渐从轻度缺水城市走向中度缺水城市（陈欣等，2001）。在倡导节约水资源和绿色建筑的理念下（张巍等，2008），利用杭州雨水资源相对较丰沛的优势，将雨水作为一种资源回收利用缓解水资源紧缺问题已成为有效方式之一。

3　杭州市城市雨水生态利用的基本途径

国内资料研究表明，一般年平均降水量在200 mm的地区都可发展集雨工程（Chen et al， 2012）。杭州市雨量丰沛，年平均降水量超过400 mm（黄立丹等， 2013），其中夏季多发生台风暴雨，降雨强度大，为此增加杭州城市雨水资源的利用量、提高雨水资源的利用率将成为生态型城市建设的有效措施。

3.1雨水的直接利用

城市雨水直接利用的用途一般首先考虑绿化（李俊奇等，2005）。杭州城市绿化每年以500万/m2以上的速度扩展，生态效应已现，但杭州的绿化分布不均衡，主要集中在风景区和新开发的区块，城区特别是老城区绿化在质和量上的改变一时还跟不上城市发展的需求。目前真正扩大城区的绿化，最有效的办法是屋顶绿化，屋顶绿化不仅能减少城区绿化空间不足的矛盾，同时还大大减少房屋顶层脏、乱、差，提升城市的空中景观，改善城区的环境质量（梁立军等，2014）。城市雨水的直接利用还可以考虑冲洗道路、停车场、洗车、建筑工地用水等杂用水，有条件时还可作为洗衣、冷却水循环、冲厕和消防等补充用水（李俊奇，2005）。但单从雨水利用的社会效应、环境效益来看往往不可行，还应注意的是，城市雨水质量应满足国家的相应标准，如《城镇污水再生利用技术指南（试行）》、《污水再生利用城镇杂用水水质（GB/ T18920-2002）》、《污水再生利用景观环境用水的水质水质（GB/ T18921-2002）》等，并尽快出台雨水利用的相关法律和条例，较大推动雨水利用工程在城市建设中的应用。

3.2与生态小区建设相结合

生态小区雨水综合利用系统是利用生态学、工程学、经济学原理，通过人工净化和自然净化的结合，雨水积蓄利用、渗透于园艺水景观等相结合的综合性设计，从而实现建筑、园林、景观和水系的协调统一，实现经济效益和环境效益的统一，以及人和自然和谐共存（贾金叶，2008）。目前国内常见的有两种：屋顶花园雨水利用系统与屋面雨水收集利用系统。屋顶花园雨水利用系统是利用屋面雨水对屋顶花园进行灌溉，即从植物需水量、蓄水系统容量、雨水可收集量及雨水收集系统等方面进行屋顶雨水回收利用设计。曹传生等（2013）对哈尔滨市某酒店屋顶花园进行设计，提出将收集雨水作为屋顶花园植物灌溉用水的设计构想，对水资源匮乏地区屋顶花园回水利用具有一定的实用价值。

雨水收集利用系统是将露天、屋檐的雨水通过管道输送至过滤池，经滤网、毛刷、紫外线杀菌等过滤，再通过过滤网进入到另一个过滤池中，利用生物球、藤棉和毛刷去除雨水内剩余的污染杂质，实现效益最大化（曾科，2008）。但该系统在设计和实施上难度较大，对管理的要求也较高。城市雨水的利用与处理是现代发展下不可回避的难题，许多生态学家、城市规划师经过长时间合作，针对城市雨水这一问题提出了多种基于生态学原理的利用方式。

3.3与城市面源污染控制相结合

杭州地处亚洲经济发达、人口稠密的长江三角洲，亦是我国重点风景旅游城市和历史文化名城之一。SO42-、NO3-等污染物严重危害杭州城市的自然生态系统平衡。2009年7月至2012年6月近三年间，杭州340个调查样本中酸雨频率达到66.5%（黄立丹等，2013）。徐虹等（2010）研究了2006-2008年杭州市大气降雨的化学组成及其来源，发现硫酸根例子和硝酸根离子是主要的水溶性阴离子，其降雨类型为硫酸型，但硝酸在降雨酸性中所起作用有增大的趋势；而且降雨中的化学组成主要来源于工业源和地壳源，与工业排放、生物质燃烧和垃圾焚烧等人为污染有直接的关系，因此杭州城市雨水的利用要注意雨水的污染问题。除此之外，由于城市化建设带来的大量垃圾和污水排放，不仅造成雨水管道堵塞，市区积水，同时污染物进入水体从而导致城区河湖水质恶化。因此，在城市绿化设计时，可以考虑设置排水系统或者浅层蓄渗装置，从而促进雨水的就地蓄渗，净化已经污染的地面径流，既实现了雨水的生态利用，同时城市面源污染也得到了控制。

4　结论

近年来，虽然国内外一些学者都开始重视城市雨水的收集和资源化利用，但总体明显滞后于城市建设与发展（Morales-Pinzón et al， 2014），在我国城市雨水利用、处理系统建设尚处于起步阶段。从实际出发，为了促进浙江经济和社会的发展，加快城市建设，首先应在大城市发展。杭州作为浙江13个地区中最具实力的城市在发展城市雨水收集和利用方面潜力巨大。

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Ecological Utilization of Urban Rainwater Resources in Hangzhou

YU Bo1JIANG Dan2YU Zhou-Jie2WANG Jiao-Jiao2ZHANG Xiao3ZHOU Gen-Di2
(1 Central Station for Hangzhou City Environmental Monitoring, Hangzhou 310007; 2 Key Laboratory of Hangzhou City for Ecosystem Protection and Restoration, Hangzhou Normal University, Hangzhou 310016; 3 Zhejiang Lixing Cost Estimation Engineers Firm Co., Ltd, Hangzhou 310001)

With the rapid development of urbanization, the city is facing with increasing challenges by the problem of water resource. Based on a survey of the realistic situation of the urban rainwater resources in Hangzhou, and considering domestic and overseas experiences in utilization of unban rainwater, the feasibility and potential of utilizing urban rainwater in Hangzhou City were evaluated, proposing basic approaches and measures to achieve ecological utilization of unban rainwater resources in Hangzhou, and providing a basic idea to construct a water saving city.

Urban rainwater; Ecological utilization; Hangzhou

10.3969/j.issn.1673-3290.2015.04.15

2015-05-20

杭州市科技计划项目（201 30533B11&20140533B09）；浙江省教育厅科研项目（YS03209001112）

余波（1968-），男，高级工程师，从事环境监测研究。E-mail：75201398@qq.com

姜丹（1984-），女，助理研究员，从事环境保护工作。E-mail：jiangdan@hznu.edu.cn