1.3　國內外雨水資源化利用與控制的發展

1.3.1　國外雨水資源化利用與控制的發展情況

20世紀70年代以前，城市雨水管理在快速、高效的工程排水原則下，著眼于快速將雨水從城市范圍內排除，擴大雨水管道和城市河道橫斷面、減小粗糙度或開發分洪渠道等被認為是解決雨洪問題的最有效方法。隨著城市化進程加快，城市地表不透水面積增加，天然地下水補給量減少，地表徑流量增加，洪峰流量增大且時間提前，城市的防災能力減弱，暴雨洪水災害發生的概率增大，暴露了原有城市排水系統的弊端，反映了傳統雨水管理理念與快速城市化進程的不相適應。從20世紀70年代以來，國際雨水資源管理的理念發生了顯著變化，雨水蓄滲、緩排、利用等已成為雨水管理的重要內容，很多國家使用法律、經濟、技術等多種手段，從水量和水質管理兩個角度，通過工程以及非工程的多種措施實行生態排水，使降水盡可能地進入自然水循環，盡量減少進入城市排水系統的雨水量，促進雨水的資源化利用，減輕城市洪澇災害、降低城市污水處理負荷和建設費用，維護城市水循環的生態平衡。

（1）日本

日本是個水資源比較缺乏的國家，目前全國水資源利用率已達到20%左右。從20世紀60年代開始，日本興建了多種形式的滯洪和積蓄雨水的蓄水池，將積蓄來的雨水作為路面噴灑、綠地灌溉等城市雜用水。這些設施大多建在地下，以充分利用地下空間，而建在地上的也盡可能滿足多種用途，如在調洪池內修建運動場，雨季用來蓄洪，平時用作運動場。日本還采用沉淀和過濾的方法在建筑物外部設計收集雨水的設施，收集到的雨水用于消防、灌溉、洗車、沖廁和冷卻水補給，部分雨水經處理后供居民飲用。近年來，各種形式的雨水入滲設施在日本迅速發展，形成了包括滲井、滲溝、滲池等多種雨水入滲設施，這些設施占地面積小，能夠很好地結合具體用地情況修建在樓前屋后，將地面徑流雨水就地入滲。日本也在屋頂修建蓄水系統，或屋頂蓄水和滲井、滲溝相結合的回補系統，雨水在屋頂集蓄后，逐步放入滲井或滲溝，再回補地下水。

1965年以后日本針對因城市化急劇發展圍繞河流引起的問題開展了新的河流治理。由于連續遭受三次大的水災，故于1977年6月開始推行“城市綜合治水對策”，實施與傳統河流治理方法同時開展的雨水貯留、雨水滲透措施，并普及警戒避難體制。1987年為避免資產及重要業務機能集中的城市地區因超標準洪水決堤而導致毀滅性損害，又提出超級堤防的措施。在河道治理方面采用的新設施為雨水調節池、游水地、治水綠地等，可使流域恢復在其開發過程中喪失了的保水、游水機能，并減少發生泛濫時的受害損失。在1980年，日本建設省就開始推行雨水貯留滲透計劃，可以有效地補充涵養地下水，復活泉水，恢復河川基流，改善環境生態條件。

（2）德國

德國對降水在城市生態系統中的作用有了較早的認識和研究，并提出了相應的管理手段，發展了適宜的技術措施。從20世紀80年代至今，其雨水管理思想有了較大轉變，1989年雨水利用設施標準的出臺標志著第一代雨水利用技術的成熟，在經歷了1992年自控技術的提升后，目前的雨水利用技術正處于設備集成化的第三代發展階段。目前德國的雨水利用技術已經進入標準化、產業化階段，市場上有成熟的雨水收集、過濾、儲存、滲透產品。從技術和管理的角度看，德國在雨水管理領域已形成了較完備的管理框架和技術支撐體系。德國的城市雨水利用方式有3種：①屋面雨水集蓄系統。集下來的雨水經過簡單的處理后，使其達到雜用水水質標準，用于廁所沖洗、庭院澆灑、工業冷卻等。②雨水截污調蓄與滲透系統。將道路雨水通過滲透補充地下水，或通過下水道排入沿途大型蓄水池，再進入污水廠處理排放。③生態小區雨水利用系統。在小區沿排水道修建滲透淺溝，表面植有草皮，供雨水徑流流過時下滲。

（3）美國

1969年美國科羅拉多州首創城市排水和洪水控制街區。1972年，芝加哥城市衛生街區就開始在沒有下水道和未設置分流式下水道的新土地開發區強制建設雨水蓄留設施，在有條件的地方采用溝渠、干或濕的池子、混凝土水池或管網蓄留，在下游的管網內和管網外蓄留，采用污水處理廠內的蓄留設施和一些特殊的貯留設施等蓄留。管網內蓄留是用下水管網內的富余容積蓄留雨水，管網外蓄留指用與管網相連的一些混凝土水池、凹地、巖洞和地下隧道等設施蓄留雨水，通過對雨水的截留、儲存、回灌來補充地表和地下水資源。

美國以提高天然入滲能力為目的，在很多城市建立了屋頂蓄水和由入滲池、入滲井、草地、透水地面組成的地表回灌系統，并制定了相應的雨水利用法律法規對雨水利用給予支持。如美國加州富雷斯諾市的Leaky Areas地下回灌系統，1971～1980年地下水回灌總量為1.338×108m3，其年回灌量占該市年用水量的20%。如科羅拉多州（1974）、佛羅里達州（1974）和賓夕法尼亞州（1978）分別制訂了雨水利用條例，這些條例規定新開發區的暴雨洪水洪峰流量不能超過開發前的水平。

美國俄勒岡州波特蘭市作為城市雨洪管理的先驅城市，擁有美國最成熟、最綜合的綠色基礎設施計劃，隨著時間的推移，多組合的政策和方案都取得了較大的成就，利用豐富的技術方法，如花槽、雨水花園、洼地、透水鋪裝、雨水收集、綠色街道等，貫穿于波特蘭市的各停車場、學校、個人企業、政府機關和公共開放空間。其中波特蘭Mount Tabor中學雨水花園和波特蘭NES綠色街道獲得2007年美國風景園林協會（ASLA）評選的專業設計獎。除此之外還有華盛頓州西雅圖SWA綠色街道、佛吉尼亞州立理工大學Lumenhaus項目、加利福尼亞州圣何塞市瓜達盧佩河公園、俄勒岡州威爾遜維爾市維勒布瓦生物滯留區項目等，雨水塘、雨水濕地、綠色屋頂、街道淺溝、生物滯留池等雨洪管理利用措施在以上項目中都有體現。

（4）英國

在城市化發展中，河流兩岸天然的、覆蓋著植被或裸露的、滲水性能良好的土地由于城市建設而被不滲水的磚石、混凝土結構的房屋、瀝青路面等各種透水性能很差甚至根本不透水的地面覆蓋，使得原本可以被植物吸收、被洼地存貯或直接滲入地下的雨水，被不透水地面阻隔并聚集成地面徑流流入城市的下水道，繼而進入流經城市的河道，增加了河流的降雨徑流量。當達到所謂城市化的成熟期（按城市人口達到國民總數的70%計算），這時城市原有的下水道已不足以解決城市的排內澇問題，城市產生的雨洪徑流也遠遠超出了原來設計的河道防洪工程承受的限度。

2010年英國政府全面啟動了可持續城市排水系統的建設計劃，可持續排水系統不僅可以減少城市在極端暴雨天氣時發生內澇的可能性，還能夠將污染擴散最小化、維持或恢復自然水流、改善水資源以及美化市容市貌等。在所有的新開發區和再開發區都要求將減少排水壓力納入城市規劃體系，從而管理地表徑流的流速和流量，減少雨洪對城市生態環境帶來的風險，同時緩解城市污水處理系統的壓力。越來越多的住宅項目、學校、高速公路服務區以及商業中心已經在設計階段時將可持續城市排水系統納入，全英國已經建成34個重點實踐項目。蘇格蘭東部城市丹佛姆林，將源頭控制、貯存池、滯留池、大型暴雨徑流濕地等不同類型的可持續排水系統應用在城市開發中，經受了多次暴雨考驗，把洪水威脅降到最低，并且幾乎完全消除了區域的面源污染，節省了投資者的費用并提升了人與自然和諧的環境效應。位于劍橋西北部的Lamb Drove項目展示了在新住宅開發階段的可持續雨水管理的技術，包括落水管、透水鋪裝、綠色屋頂、洼地、過濾帶、滯留雨水區域和濕地、生物滯留池，盡可能地模仿自然排水模式，盡可能接近源頭來管理雨水徑流，達到改善水質、減少污染、減緩流速的目的。

英國泰晤士河水公司為了研究不同規模的水循環方案，設計了2000年的展示建筑——世紀園頂示范工程，是歐洲最大的建筑物內的循環設施，從100000m2的園頂蓋上收集的雨水，經過24個專門設置的匯水斗進入地表水排放管中，初降雨水含有從園頂上沖刷下的污染物，通過地表水排放管道直接排放到泰晤士河。利用滲透溝、洼地、過濾設施、濾水管等技術方法的雨水公園在全英國也比比皆是，如黑澤Moor Park、倫敦Ash by Crove花園改造、弗蘭切Bristol Business Park、倫敦奧林匹克公園等。

除上述國家外，世界上許多發達國家也都在積極推廣應用綠色雨水管理控制技術。例如加拿大將雨洪治理規劃列入區域規劃之中，要求最終的雨洪治理設計須滿足經濟、環境、美學等多方面的需要，并要求不得改變下游地區的水質，水量平衡。加拿大雨洪治理規劃的兩個重要部分是采用新型的減緩暴雨洪水及保護水資源環境的控制措施，原則上利用洼地貯留雨水減緩流量和對新建筑物區域實行零排放增量控制。新西蘭北岸市雨水花園處理道路徑流的工程與風景園林緊密結合，它有效地削減雨水徑流量并通過植物和土壤中微生物吸收、凈化雨水中的污染物，不僅很好地保護了附近的溪流，還營造出良好的景觀和環境。瑞典在水源區普遍修建雨水入滲、雨水滲透和雨水貯留設施來減緩暴雨徑流，在20世紀80年代初，僅居民戶就修建滲透設施14000余個。

1.3.2　我國雨水資源化利用與控制的發展情況

在北京、上海、深圳等大城市已經出現了以城市雨洪利用為主旨的綠色城市排水系統的實踐案例，但大都集中于廣場、公園及步道，并沒有形成規模化。北京2008年奧運會的相關場地就充分體現了“綠色奧運”的精神，北京奧林匹克公園景觀工程就考慮到了水資源的循環利用，把雨洪控制與利用納入了實際的建設中，實現了雨水資源化利用，其中雨洪利用系統包括排水管、滲排管、雨洪檢查井、雨洪匯集井等；國家體育場“鳥巢”采用了雨水與中水聯合利用的設計方案，收集屋面和地面雨水，存儲處理后補充中水水源。國家游泳中心“水立方”實施了屋面雨水收集利用工程，減少了排入市政雨水管道的雨水量。2010年上海世博會最重要的場館之一世博中心在設計過程以美國綠色建筑認證評分體系（leadership in energy and environmental design，LEED）標準作為指導原則，采用了標準體系中針對新建和重大改建建筑的LEED-NC 2.2標準，將世博中心建成真正意義上的綠色建筑；世博軸的每一個“陽光谷”也充分體現了雨水利用的理念，雨水順著廣口花瓶狀的玻璃幕墻，流入地下二層的積水溝，再匯集到7000m3的蓄水池，經過處理后實現水的再利用，滿足世博園內的用水需求。深圳市的大梅沙萬科中心項目、天津東麗湖萬科生態住宅區項目、沈陽的丁香湖和仙女湖建設等都利用了低影響開發的理念和雨水控制技術，同時結合水體景觀設計。

目前，以綠色雨水控制為核心的海綿城市建設工程已經在我國多個城市展開。“海綿城市”是使城市像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災害等方面有良好的“彈性”，通過下雨時吸水、蓄水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用，實現“自然積存、自然滲透、自然凈化”三大功能。“海綿城市”建設可有效地解決城市水安全、水污染、水短缺、生態退化等問題。2013年12月12日，習近平總書記在中央城市化工作會議上，強調“城市要優先考慮把有限的雨水保留下來、優先考慮更多地利用自然力量排水，建設自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市”。因此，海綿城市建設是落實生態文明建設的重要舉措，是實現修復城市水生態、改善城市水環境、提高城市水安全等多重目標的有效手段，應科學謀劃并將其付諸實踐。

海綿城市建設以雨水資源化利用、城市排水防澇、城市黑臭水體整治為突破口，以海綿型建筑與小區、海綿型道路與廣場、海綿型公園與綠地、水體治理與修復、排水與調蓄設施等為建設重點。海綿城市的建設必將促進我國城市雨水排水工程從傳統快排、單一排放方式，向資源化利用和綜合控制的方向發展。海綿型城市建設目前存在七個方面的關鍵問題，包括海綿體城市規劃技術、“滲、滯、蓄、凈、用、排”措施的布局及調度運用技術、城市排水系統規劃技術、城市排水規劃標準完善、城市排水系統設計方法改進、城市洪澇預警調度系統、海綿城市建設目標的可達性分析等。

多年以來由于雨水管理理念的落后、政策法規不健全、規劃設計方法不夠科學、先進理論指導缺乏、管理措施不到位，造成我國大部分城市的雨水排水建設嚴重落后于城市發展，城市內澇頻頻發生。城市雨洪管理僅限于北京、上海、深圳等比較發達地區的個別項目中，并沒有形成系統的城市雨洪管理體系，從綠色基礎設施理念的生態服務功能的角度對城市雨洪管理的研究尚且不足。目前我國城市發展面臨巨大的環境資源和生態安全壓力，合理地規劃設計和建設包括源頭減排、收集滲透、安全輸送、調蓄利用、控制排放的綠色雨洪控制系統對于城市科學發展具有重大意義，由此將會產生巨大的生態環境和經濟效益。