徐俊偉

（上海市政工程設(shè)計研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

0 前言

隨著全球氣候變暖，溫室效應(yīng)致使暴雨頻率和強(qiáng)度都有所改變，而城市化進(jìn)程的加快從另一方面加劇了暴雨洪災(zāi)對城市的威脅，城市排水設(shè)施承受嚴(yán)峻考驗(yàn)。在城市內(nèi)澇風(fēng)險加大的同時，雨水徑流造成的面源污染也日益受到關(guān)注，不容樂觀的水環(huán)境質(zhì)量對城市排水設(shè)施的建設(shè)和管理提出了更高的要求。傳統(tǒng)的城市雨水管理以雨水盡快匯集至收集系統(tǒng)，經(jīng)收集、輸送后快速排除為目標(biāo)，已無法滿足防洪抗?jié)?、環(huán)境保護(hù)、資源利用的多重要求，因此，如何對城市雨水系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理、對雨水資源加以利用已受到人們越來越多的關(guān)注。

1 城市雨水利用

城市雨水利用是在城市范圍內(nèi)，有目的的采用各種措施對雨水資源進(jìn)行保護(hù)和利用[1]。

從形式上分，包括集中利用和分散利用。集中利用是對一定區(qū)域匯水面的雨水進(jìn)行收集，統(tǒng)一調(diào)蓄、凈化后進(jìn)行回用，如建筑小區(qū)、建筑群或區(qū)域整體的雨水回用系統(tǒng)，干式或濕式深井回灌系統(tǒng)等。分散利用是雨水的就地處理回用，如建筑單體雨水利用、滲透性地面、滲透溝渠、下凹式綠地等。

從用途上分，包括收集回用和就地蓄滲。收集回用是指對城市匯水面產(chǎn)生的雨水徑流進(jìn)行收集、調(diào)蓄和凈化后回用作為城市雜用水，如綠化澆灌、噴灑道路、洗車、沖廁、冷卻循環(huán)、景觀補(bǔ)充水等。就地蓄滲往往被忽視，是指利用各種人工或自然滲透設(shè)施、池塘、濕地或低洼地等對雨水徑流進(jìn)行調(diào)蓄、凈化，最終使雨水滲入地下，補(bǔ)充地下水資源。

根據(jù)不同匯水面徑流水質(zhì)和水量的差異，目前城市雨水利用傾向于將水質(zhì)較好的屋面雨水進(jìn)行收集、調(diào)蓄、處理后直接回用，而采用滲透溝渠、下凹式綠地、景觀性滯留池等措施對道路、廣場等雨水進(jìn)行就地蓄滲，從源頭削減徑流水量、凈化徑流水質(zhì)。在有條件的情況下，將收集回用與就地蓄滲、集中利用與分散利用相結(jié)合，因地制宜地建立生態(tài)化的雨水綜合利用體系，特別是結(jié)合生態(tài)小區(qū)的建設(shè)，在建筑小區(qū)內(nèi)或建筑群范圍，建設(shè)集中的雨水利用設(shè)施，是充分利用雨水資源、解決城市水資源短缺、減少城市洪災(zāi)、控制初期雨水徑流污染的有效途徑。

2 國內(nèi)外城市雨水利用

2.1 德國

德國是國際上城市雨水利用技術(shù)最發(fā)達(dá)的國家之一。1989年德國就出臺了雨水利用設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)（DIN 1989），對住宅、商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域雨水利用設(shè)施的設(shè)計、施工和運(yùn)行管理進(jìn)行規(guī)定，在過濾、調(diào)蓄、控制和監(jiān)測4個方面制定了標(biāo)準(zhǔn)[2]。到21世紀(jì)初，已形成“第三代”雨水利用技術(shù)，并制定了相關(guān)的新標(biāo)準(zhǔn)。第三代雨水利用技術(shù)的主要特征之一是設(shè)備的集成化，從屋面雨水的收集、截污、調(diào)蓄、過濾、滲透、提升、回用到控制等都有一系列的定型產(chǎn)品和組裝式成套設(shè)備。

德國有大量各種規(guī)模和類型的雨水利用工程和成功實(shí)例，至1999年，德國已有約20萬套雨水利用設(shè)備投入使用。

2.2 美國

美國是實(shí)施雨水生態(tài)化利用最好的國家之一[3]。在美國的許多大城市，首先考慮的是雨水的入滲補(bǔ)充地下水，雨水入滲設(shè)施在雨水管理系統(tǒng)中是必要的，其主要目的是提高雨水的天然入滲能力，防止和削減初期雨水徑流污染物進(jìn)入受納水體。

上世紀(jì)70年代初，美國誕生了第一部關(guān)于雨水滯留利用的法案，規(guī)定了面積超過5英畝的新開發(fā)區(qū)的暴雨洪峰流量不能超過開發(fā)前的水平，所有新開發(fā)區(qū)必須實(shí)行強(qiáng)制的“就地滯洪蓄水”措施。

美國環(huán)保總局（EPA）在第二代城市雨水資源管理和徑流污染控制的“最佳管理方案”（BMPs）中，提出了適用于居住區(qū)、商業(yè)區(qū)和工業(yè)區(qū)的多種雨水綜合利用方案。其主導(dǎo)思想是：較清潔的屋面雨水蓄積利用，而地表徑流首先通過滲濾設(shè)施下滲排除，超過設(shè)施滲透能力的徑流通過雨水管渠排放。滲濾設(shè)施有植草洼地、低勢綠地、多孔滲水路面，以及滲透井、滲透塘、滲透管溝等。

到20世紀(jì)90年代，雨洪綠地蓄滲技術(shù)開始得到廣泛應(yīng)用并日趨成熟，形成了特定的不同綠地蓄滲排放設(shè)施的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)范。其中應(yīng)用最成功的是植被滲透床和植草滲溝。

幾十年應(yīng)用結(jié)果表明，作為土地利用規(guī)劃的一部分，這些措施在美國實(shí)施極為成功，流域水質(zhì)得到了明顯的改善。通過采用綠地源頭控制和局部滯留的方法延緩地表徑流，增加雨水的入滲、恢復(fù)自然的水循環(huán)系統(tǒng)，并與城市景觀規(guī)劃、設(shè)計等緊密結(jié)合，成為創(chuàng)造資源節(jié)約和可持續(xù)的人居環(huán)境的有效途徑。

2.3 日本

日本是亞洲重視城市雨水利用的典范國家之一。20世紀(jì)80年代以來，日本為了緩解水資源短缺危機(jī)，減輕城市防洪壓力，在全國推廣雨水利用技術(shù)。日本建設(shè)省積極推行“雨水貯存滲透計劃”，并提倡雨水多功能調(diào)蓄，1988年成立的“雨水貯存滲透技術(shù)協(xié)會”作為日本建設(shè)省批準(zhǔn)的專業(yè)技術(shù)協(xié)會，吸引了眾多著名建筑和專業(yè)公司參與。發(fā)展至今，日本的雨水利用工程已逐步實(shí)現(xiàn)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。目前，日本城市雨水利用主要有3種方式：調(diào)蓄滲透；調(diào)蓄凈化后利用；利用人工或天然水體調(diào)蓄雨水，提供環(huán)境用水和改善城市、住宅區(qū)和公園等場所的水生態(tài)環(huán)境。3種方式都有很多成功的實(shí)例。

2.4 北京

北京由于缺水形勢嚴(yán)峻，城市雨水利用的研究和應(yīng)用都發(fā)展非常迅速。北京市政府2000年66號令中明確要求在城區(qū)實(shí)施雨水利用。2001年，國務(wù)院批準(zhǔn)了包括雨洪利用規(guī)劃內(nèi)容的“21世紀(jì)初期首都水資源可持續(xù)利用規(guī)劃”。同年，北京市開始在8個城區(qū)建立雨水利用示范工程。2003年3月，北京市規(guī)劃委員會和北京市水利局又聯(lián)合發(fā)布經(jīng)市政府同意的《關(guān)于加強(qiáng)建設(shè)工程用地內(nèi)雨水資源利用的暫行規(guī)定》，明確“凡在本市行政區(qū)域內(nèi)，新建、改建、擴(kuò)建工程（含各類建筑物、廣場、停車場、道路、橋梁和其他構(gòu)筑物等建設(shè)工程設(shè)施）均應(yīng)進(jìn)行雨水利用工程設(shè)計和建設(shè)。建設(shè)工程的附屬設(shè)施應(yīng)與雨水利用工程結(jié)合。景觀水池應(yīng)設(shè)計為雨水儲存設(shè)施，草坪綠地應(yīng)設(shè)計建設(shè)為雨水滯留設(shè)施”。

到目前為止，北京市已建雨水利用工程600余個，遍及18個區(qū)縣，涉及政府機(jī)關(guān)、學(xué)校、公園、生產(chǎn)企業(yè)、工業(yè)園區(qū)等，雨水匯水面積達(dá)3 700 hm2以上，年可利用雨水達(dá)99 512萬m3。從雨水利用的類型進(jìn)行分析，主要以封閉式蓄水池為主，其次為透水性地面和下凹式綠地。

3 上海城市雨水利用

3.1 上海城市雨水利用現(xiàn)狀

上海屬于水質(zhì)型缺水城市，在雨水管理方面只重視防汛安全，現(xiàn)在城市初期雨水面源污染控制得到關(guān)注，在雨水蓄滲、雨水處理和雨水回用等方面，尚處于研究和探索階段，目前研究主要集中在屋面徑流水質(zhì)特征、綠地蓄滲效應(yīng)、雨水收集回用的費(fèi)用效益等方面，并在一些大型市政設(shè)施建設(shè)和小區(qū)建設(shè)中進(jìn)行了有益的嘗試，在機(jī)場航站樓和世博場館建設(shè)中，運(yùn)用了屋面雨水收集利用設(shè)施，但與北京或國外發(fā)達(dá)國家相比，上海城市雨水利用無論是在研究的系統(tǒng)性、工程規(guī)模和經(jīng)驗(yàn)方面，還是在相關(guān)政策法規(guī)等方面，尚存在一定差距。

對于屋面徑流水質(zhì)的研究表明，上海市屋面雨水徑流水質(zhì)普遍較好，污染物濃度明顯低于《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50400-2006）給出的北方地區(qū)參考值，主要原因是上海地區(qū)降塵量少且降雨量大；另外，對大型屋面徑流的初期效應(yīng)分析結(jié)果表明，由于徑流污染物濃度普遍較低，初期棄流對降低污染物平均濃度的效果有限。

對于綠地蓄滲的研究表明，上海市70%的綠地土壤入滲率大于1×10-6，20%的大于1×10-5，具有建設(shè)下凹式綠地的可行性。而通過設(shè)置淺層蓄滲裝置[5]、開發(fā)下凹式綠地和穿孔排水管雨水排水系統(tǒng)等方式，還可進(jìn)一步提高上海土壤的入滲效果。另外，上海市路面徑流污染程度較高，而綠地滲濾系統(tǒng)對徑流中 COD、NH4+-N、TN、TP的去除率分別達(dá)到60%～80%、50%～70%、45%～70%、85%～90%[6]。

對于雨水收集回用的費(fèi)用效益研究表明，影響費(fèi)用效益的因素包括降雨特性參數(shù)、雨水處理成本、水價、雨水利用工程中儲存池的放空間隔等因素，需要結(jié)合具體工程予以確定。

在虹橋樞紐雨水回用工程設(shè)計中，提出“與削峰排澇相結(jié)合，簡單處理，合理回用”的設(shè)計原則，利用原雨水系統(tǒng)中設(shè)置的雨水調(diào)蓄池作為儲存池，建設(shè)以雨水為水源、周邊河水為補(bǔ)充水源的雨水處理廠，采用集中處理，分散分質(zhì)供水的模式，回用于機(jī)場能源中心冷卻水、T2航站樓能源的沖廁和T2航站區(qū)的綠化澆灑，設(shè)計水量達(dá)到6 600 m3/d。

在虹橋綜合交通樞紐工程建設(shè)中，秉承節(jié)能減排的設(shè)計理念，以“雨水資源化、處理就地化、系統(tǒng)生態(tài)化、成本最小化”為設(shè)計原則，在高架雨水淺層蓄滲方面作出了嘗試。在近600 m的高架道路下景觀隔離帶內(nèi)，設(shè)置了有效容積為1 290m3的淺層蓄滲裝置，可對13 200 m2高架道路全年75%的雨水徑流進(jìn)行就地蓄滲。

3.2 上海城市雨水利用展望

與北京等北方城市嚴(yán)重缺水不同，上海缺少的是“干凈的水”，鑒于降雨量在時間上分布不均，需要建造儲存池，而城市自來水水價較低，屋面雨水收集回用在經(jīng)濟(jì)上缺乏競爭力。另外，上海市地下水位高，在北方應(yīng)用廣泛的滲透管渠、滲透井等雨水利用技術(shù)，并不十分適用。如何借鑒國內(nèi)外雨水利用成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合上海水資源特點(diǎn)、土地利用狀況，建立適用于上海的雨水利用模式，研發(fā)相關(guān)技術(shù)，是上海推進(jìn)城市雨水利用的關(guān)鍵。

（1）與生態(tài)小區(qū)建設(shè)相結(jié)合。

上海市2003年底出臺的《上海市生態(tài)型住宅小區(qū)技術(shù)實(shí)施細(xì)則》，從規(guī)劃選址、建筑節(jié)能、水環(huán)境、室內(nèi)空氣質(zhì)量、材料與資源、廢棄物收集與管理等 6個方面規(guī)定生態(tài)型住宅小區(qū)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其中對生態(tài)小區(qū)雨水設(shè)計提出完善屋頂雨水收集利用和增加雨水自然滲透補(bǔ)充地下水兩個標(biāo)準(zhǔn)。

生態(tài)小區(qū)的雨水利用系統(tǒng)涉及小區(qū)內(nèi)建筑排水、綠化、道路、景觀水、小區(qū)排水、供水等多個系統(tǒng)。生態(tài)小區(qū)內(nèi)的綠化可選擇下凹式綠地，將屋面雨水蓄積系統(tǒng)收集的雨水和地面徑流都先引入小區(qū)各分散綠地，綠地下鋪設(shè)滲漏性地下排水系統(tǒng)，整個綠地系統(tǒng)即形成帶有地下排水系統(tǒng)的低草坪，低草坪的地面排水設(shè)施（雨水口等），可按照設(shè)計淹沒高度（如15 cm）高于草坪平面，使得初期雨水滲入地下，充分發(fā)揮草坪的入滲能力。當(dāng)草坪淹水超過設(shè)計淹沒高度時，雨水可溢流進(jìn)入雨水口，沿雨水管排走。草坪中的積水經(jīng)多孔滯留設(shè)施的凈化后，進(jìn)入小區(qū)雨水儲存池，可作為旱季綠化澆灌用水或景觀用水。

（2）與城市面源污染控制相結(jié)合。

源頭控制和末端調(diào)蓄是上海城市面源污染控制中所推行的兩大措施，其中源頭控制的目的是削減雨水徑流量和凈化徑流水質(zhì)，主要技術(shù)包括屋面雨水收集利用、滲透性路面建設(shè)、綠地蓄滲設(shè)施建設(shè)等。顯然，源頭控制和雨水利用的目的不盡相同，但可采取的手段和技術(shù)是相一致的。

在市政領(lǐng)域，道路兩側(cè)的綠化隔離帶、高架道路下的景觀綠帶等均可以設(shè)計為帶有排水系統(tǒng)的低草坪或者設(shè)置淺層蓄滲裝置，對地面道路和高架道路的徑流進(jìn)行削峰調(diào)蓄，一方面促進(jìn)雨水的就地蓄滲，另一方面，對污染程度較高的地面徑流進(jìn)行凈化，利于城市面源污染控制。

4 結(jié)語

城市雨水利用在上海尚處于起步階段，有必要繼續(xù)深入并系統(tǒng)地研究適用于上海的雨水利用模式和技術(shù)，對已建設(shè)的雨水利用示范設(shè)施的運(yùn)行進(jìn)行跟蹤，主要包括雨水水質(zhì)、雨水蓄滲效率、雨水收集效率和工程效益等，以指導(dǎo)并促進(jìn)上海及其他南方城市雨水利用工程的建設(shè)。

另外，隨著城市功能的發(fā)展和生活質(zhì)量的提高，高速的城市化使上海市面臨水質(zhì)型缺水的困擾日益突出，水資源已成為上海可持續(xù)發(fā)展的主要制約因素之一。上海市區(qū)雨水回用于小區(qū)雜用水和市政雜用水具有相當(dāng)大的市場，基于雨水利用工程符合“節(jié)能減排”理念，并產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益，建議出臺相關(guān)的用水政策加以扶持。雨水綜合利用的推廣，除了傳統(tǒng)理念的轉(zhuǎn)變和技術(shù)進(jìn)步外，關(guān)鍵在于政府相關(guān)政策的扶持，采取強(qiáng)制性和優(yōu)惠性并舉的措施，有利于雨水綜合利用工作的健康發(fā)展。

上海市政府目前尚未出臺有關(guān)雨水回用的政策，建議城市大型公共設(shè)施的管理部門可以先參考國內(nèi)外的一些做法[4,5]，結(jié)合區(qū)域建設(shè)的實(shí)際情況，推陳出新、因地制宜。

具體可包括：

（1）區(qū)域內(nèi)新開發(fā)建設(shè)的基建項(xiàng)目，在報建時，必須同時上報使用回用水的設(shè)計內(nèi)容，大型公共設(shè)施中可同時設(shè)置飲用水管和回用水沖廁水管，未提交以上內(nèi)容的基本建設(shè)規(guī)劃不予審查；

（2）大型公共設(shè)施周邊的園林綠化澆灌、景觀水池水體置換、能源中心冷卻補(bǔ)充水、市政道路壓塵降溫用水等低水質(zhì)用戶必須使用回用水；

（3）在廣泛宣傳再生水的基礎(chǔ)上，利用經(jīng)濟(jì)杠桿，合理調(diào)整區(qū)域內(nèi)部自來水價格，給回用水的推廣有價格競爭的空間；

（4）成立回用水運(yùn)作機(jī)構(gòu)，在政策的指導(dǎo)下，以市場經(jīng)濟(jì)模式，開展回用水的運(yùn)作；

（5）加大對回用水的宣傳力度，增強(qiáng)全民節(jié)水意識，有利于回用工作的開展和建設(shè)生態(tài)城市。

[1]車伍，李俊奇.城市雨水利用技術(shù)與管理[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[2]李俊奇，車伍.德國城市雨水利用技術(shù)考察分析[J].城市環(huán)境與城市生態(tài)，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，劉昌明.北京市城區(qū)雨水利用及對策[J].資源科學(xué),2008,30(7):990-996.

[5]鄒偉國,張辰,陳嫣.城市雨水淺層地下蓄滲技術(shù)及其應(yīng)用研究[J].給水排水,2008(34):145-148.

[6]聶發(fā)輝，李田，姚海峰.上海市城市綠地土壤特性及對雨洪削減效應(yīng)的影響[J].環(huán)境污染與防治,2008,30(2):49-52.