城市雨洪資源利用的國際比較研究

黃學偉

（海河水利委員會科技咨詢中心，天津 300170）

1 引言

隨著全球氣候變化和城市化進程的快速發展，我國水資源情勢正在發生新的變化。一方面我國的人均水資源占有量為2 170 m3，不足世界平均水平的1/3，被聯合國列為世界上最缺水的13 個國家之一，全國660多個城市中有400多個存在不同程度的缺水問題，其中有136個嚴重缺水；另一方面汛期城市雨洪災害威脅加大，2008年7月2日，一場持續了近20 h的大雨使昆明變成了一座水城，包括市政府在內的全市多個地區被積水淹沒，局部交通被堵塞，市民出行困難，200余名學生中考延誤[1]，不僅昆明，北京、上海、天津、西安等越來越多的城市面臨內澇的威脅。雨洪是指具有足夠的數量，但不能或不可能在某一地點為滿足某種用途而被直接利用的雨水及由降雨產生的洪水，兼具資源和災害的雙重性質。如何興利避害，變雨洪災害防控為雨洪資源管理，更好地實現人水和諧是城市水資源管理的一個非常重要的問題。筆者在借鑒德國、日本、美國、英國等國家城市雨洪資源利用經驗的基礎上，根據我國城市雨洪資源管理現狀和存在問題，提出了我國城市雨洪資源利用的對策建議。

2 城市雨洪利用的主要模式

人類可以利用的水資源絕大部分來源于降雨，由于全球范圍內的水資源短缺和洪水災害頻繁發生，世界上許多國家都十分重視雨洪資源的利用。近20年來，德國、美國、日本等40多個國家相繼開展了雨洪利用的研究與實踐，并召開過十三屆國際雨水利用大會[1]。城市雨洪資源利用的措施多種多樣，歸納起來主要有工程措施和非工程措施兩種，如圖1所示。

2.1 國際上雨洪資源利用的工程模式

圖1 城市雨洪資源利用的措施

雨洪資源利用的工程模式主要有下滲工程、貯存工程和調控工程。其中，下滲工程主要通過透水地、滲透溝、滲透管、滲透池和滲井（包括回灌）等多渠道加大對雨水的就地下滲量；貯存工程分為地面蓄水和地下蓄水，地面蓄水包括建筑物屋頂、城市綠地、濕地等，地下蓄水包括地下蓄水池、管道蓄水池、地下水庫等；調控工程主要包括流量控制井、控制閘等。

德國是歐洲開展雨洪利用工程最好的國家之一，典型的生態小區雨洪利用系統當屬德國下薩克森州首府漢諾威市東南的康斯柏格城區[1]。小區在開發時，利用人工森林涵養水源，在每一幢房屋屋頂都設計有雨水收集系統，通過導排將雨水引入小區內的梯級蓄水池，這些蓄水池在雨季可儲存雨水或延緩雨水的流速，平時則成為綠地景觀；除機動車道外，小區內其他路面一般采用通透性好的土層和磚石路面，以保持對雨水的滲透能力。日本的城市雨洪利用在亞洲先行一步，1992年頒布《第二代城市下水總體規劃》，正式將雨洪滲溝、滲塘及透水地面作為城市總體規劃的組成部分，要求新建和改建的大型公共建筑群必須設置雨洪就地下滲設施。日本不僅集雨自給，還向阿拉伯國家出口雨水，可見雨水在日本已經具有了獨到的價值。美國的雨洪利用以提高天然入滲能力為宗旨，1993年大洪水之后，美國興建地下隧道蓄水系統，建立屋頂蓄水和由入滲池、井、草地、透水地面組成的地表回灌系統，讓洪水迂回滯留于曾經被堤防保護的土地中，既利用了洪水的生態環境功能，又減輕了其他重要地區的防洪壓力。英國的雨洪利用已達到世界先進水平，其中最為著名的便是英國世紀穹頂中雨洪工程的應用，它是英國為了慶祝新千年的到來在格林威治興建的，以穹頂收集的雨水為建筑內的廁所沖洗提供100 m3/d的回用水[2]。

2.2 國際上城市雨洪資源利用的非工程措施

城市雨洪資源利用的非工程措施是指通過管理、市場、立法、宣傳等，提高城市雨洪資源的利用效率。德國一方面通過一系列有關雨水利用的法律法規來促進對雨洪資源的利用，如1993年黑森州頒布了新的建筑法規，給市政當局或地方團體以權利來強制性地推行雨洪利用；另一方面還通過補貼和征收雨水排放費用來推進雨洪資源的利用，如漢堡市最早（1988年）頒布對建筑雨水利用系統的資助政策，在以后的7年里有1 500多個私有住宅的雨水利用系統得到州政府的資助，這些措施有利促進了德國城市雨水利用技術的應用與發展[2]。美國的科羅拉多州（1974年）、佛羅里達州（1974年）、賓西法尼亞州（1978年）和弗吉尼亞州（1999年）分別制定了雨洪管理條例，這些條例規定：新開發區的洪峰流量不能超過開發前的水平，所有新開發區（不包括獨戶住家）必須實行強制的“就地滯洪蓄水”[1，3]。

歐美國家除了利用法律、市場的手段對雨洪資源進行管理，還利用一些管理手段如對雨洪資源的利用進行合理規劃、開展雨洪風險管理。目前，歐美一些發達國家（如美國、英國）已經實行了洪水保險，通過政府、非營利組織、企業等多方的共同努力，推進雨洪資源的持續利用。

3 國際上城市雨洪資源利用的發展趨勢

3.1 雨洪資源利用向標準化、產業化發展

許多國家和地區對于雨洪資源利用出臺了相應的技術手冊、規范和標準。德國1989年就出臺了雨水利用設施標準（DIN1989），到1992年已出現“第二代”雨水利用技術，經過近10年的發展與完善，形成現在的“第三代”雨水利用技術，新的標準也正在審批中。美國一些州也出臺了雨水利用的規范和手冊，如STAFFORD 郡的《雨水管理設計手冊》、佐治亞州的《雨水管理手冊》、北卡羅萊納州的《雨水設計手冊》、弗吉尼亞州的《弗吉尼亞雨水管理模式條例》、Ha11 郡與Gainesvi11e 市的《雨水管理手冊》（1999年）、Port1and’s 市的《雨水管理手冊》（2002年）等。與此同時，國外許多專門生產雨洪利用設備的廠家和公司逐漸增多。如，德國GEP公司的雨水過濾器、屋頂回水處理回用IRM控制設備和雨水儲存罐等產品暢銷整個歐洲市場；德國UFT公司的流量控制和監控設備已經開始在全球20 多個國家和地區銷售使用；荷蘭WAVIN公司的孔隙雨水蓄水池填充料、整體式雨水檢查井、雨水口等雨水利用設備已經在全球30多個國家使用。

3.2 雨洪資源利用技術向集成化和國際化發展

全球化進程的加快、互聯網技術的快速發展使得雨洪資源利用的國際交流和合作領域日益寬廣和迅捷，各種雨洪資源利用技術的集成是未來雨洪資源利用技術發展的一個趨勢。國際雨水收集利用協會（IRCSA）1991年正式成立以來，不斷地促進國際間的交流與合作，兩年一次的交流大會使各國之間的雨水利用技術和信息很快傳播。網絡技術的發展也為雨水利用技術的國際化提供了很好的平臺。德國“第三代”雨水利用技術的特征就是設備的集成化，從屋面雨水的收集、截污、儲存、過濾、滲透、提升、回用到控制都有一系列的定型產品和組裝式成套設備。

3.3 雨洪資源利用向綜合性和多目標性發展

雨洪資源利用是人與自然和諧相處的一環，城市雨洪資源利用需要綜合考慮城市水資源短缺、城市防洪和城市水環境改善等多個目標，并與城市規劃、建筑、生態、文化、景觀等密切相關，未來雨洪資源利用必將體現出綜合性和多目標性。在過去的十多年中，世界上許多發達國家逐步建立了新的雨洪管理模式，被稱為生態洪水管理模式，將雨洪攔蓄、水質凈化、生態調節等多目標綜合在一起，實現對雨洪資源的優化利用。

3.4 雨洪資源利用技術向模型化與數字化發展

隨著雨洪資源利用研究的不斷深入，雨洪資源利用的模型化和數字化趨勢進一步顯現。美國陸軍工程兵團水文工程中心提出了應用于城市和非城市集水區域的降雨-匯流-水質模型STORM（Storage Treatment，Overf1ow Runoff Mode1）、英國環境部及全國水資源委員會設計了沃林福特程序（Wa11ingford Procedure）、美國環境保護署編制了暴雨雨水管理模型SWMM（Storm Water Management Mode1）、丹麥水利研究所開發了MOUSE 模型、日本開發了PWRI（Precipitation Water Routing and Inundation），這些模型為雨洪利用系統的計算和設計提供了有效的工具。此外，隨著數字城市建設的發展，基于GIS技術的城市雨洪預報、暴雨積水計算、城市防洪、防汛搶險救災、災情評估等也是未來雨洪資源利用的發展趨勢之一[4]。

4 我國城市雨洪資源利用的現狀與存在問題

我國城市雨洪利用起步較晚，但部分示范工程的設計已經達到世界先進水平。如，2008年奧運會在北京召開，在“人文奧運、科技奧運、綠色奧運”理念的指導下，國家體育場館鳥巢和水立方都設計為雨洪資源利用的典型工程[3]；上海的浦東國際機場航站樓具有完善的雨水收集系統；天津建成了一座節水型水利科技大廈，并成功進行了“城區雨水利用”的應用實驗；深圳、西安等城市也相繼開展了雨洪利用典型項目的建設。盡管我國部分城市雨洪利用工程在設計和應用上達到了國際先進水平，但總體來說，我國城市雨洪資源利用還落后于其他發達國家，主要存在以下幾個問題：

（1）系統利用雨洪資源的意識和能力不足。我國城市雨洪利用設施中除一些大型工程以外多偏重在雨水和洪水的收集方面，而在“利用”方面下的功夫并不夠，也就是說我們的雨洪利用鏈條還沒有做全做完善。對于收集的雨水洪水處理力度還不夠，應用用途還不夠明確，雨洪資源全面利用的意識以及技術能力還有待提高[5]。

（2）城市雨洪資源利用的廣度不夠。我國城市雨洪資源利用還不是非常廣泛，效果還不夠明顯。雖說各大型城市早在20 世紀90年代就開始嘗試示范小區的建設，也都紛紛獲得了成功，但是這些經驗推廣的效果并不明顯。而且雨洪資源利用工程項目大多分布在大城市，中小城市涉及不多，較之德國、美國、日本等國家，我國城市雨洪資源利用的廣度還遠遠不夠。

（3）城市雨洪資源利用的資金不足。雨洪資源利用工程投資資金很大但回收期較長，一方面國家與地方財政撥款十分有限，另一方面企業和私人的投資對于回收期較長帶有很大公益色彩的項目缺乏興趣。因而，資金也就成了制約中小城市雨洪資源利用發展的一個關鍵因素[6]。

（4）城市雨洪資源利用的規劃不足。城市雨洪利用是否合理，很大程度上取決于其規劃的合理性。目前，我國城市缺乏從全局出發對雨洪資源利用進行整體設計，將城市建設、生態環境保護、經濟發展、社會和諧等方面綜合考慮，將集雨、下滲、排污、凈化、循環利用、防洪等方面系統結合的長期合理規劃。

（5）缺少相關法律法規和調控措施。我國關于雨洪資源利用的相關法律法規相對欠缺，僅北京市出臺了一些規定和政策；如，《關于加強建設工程用地內雨水資源利用的暫行規定（2003）》、2005年發布的《北京市節約用水辦法》和《關于加強建設項目節約用水設施管理的通知》、北京奧運場館的《奧運工程設計大綱》等政策或文件中都明確提出了開展雨水利用的要求，規定所有新建、改建、擴建工程均應增加雨水利用工程的建設，否則有關部門將不予驗收。但就全國來說，相關法律法規十分欠缺。此外，我國城市雨洪資源利用也缺少必要的市場和經濟調控措施[7]。

5 我國城市雨洪資源利用的對策建議

在借鑒國際雨洪資源利用經驗的基礎上，結合我國雨洪資源利用現狀與存在問題，特提出以下幾點我國城市雨洪資源利用的對策建議。

（1）制定雨洪資源利用的條例和法規。國際上雨洪利用的先進國家，都充分地利用法律手段保證雨洪利用工程的實施，確保利用的效果。但我國僅北京地區出臺了部分法規和政策，因此制定相應的法律法規成為我國雨洪利用的當務之急。只有制定并逐步完善相應法律法規才能有力確保雨洪利用工程的具體實施，才能為雨洪利用在我國的發展排除阻力。

（2）加強科學研究，開展系統規劃。城市雨洪資源利用是一項復雜的系統工程，相關企業、科研院所、非營利組織、大學、學會等機構應當大力加強對雨洪資源利用的基礎理論、利用模式、技術標準以及規劃管理的研究，在城市規劃和專項規劃中將小區、公園、道路、防洪工程等統籌考慮，將經濟發展、洪災防控、生態宜居、環境美好等水質水量綜合考慮，實現城市的人水和諧[8]。

（3）拓寬雨洪資源利用的融資渠道。以往雨洪資源利用的資金渠道較為單一，主要是國家和地方財政撥款。根據城市雨洪資源利用工程性質的不同，可以通過國家、政府、企業、社區、個人等多種投資主體，利用BOT（Bui1d-Operate-Transfer）、TOT（Trans?fer-Operate-Transfer）、PFI（Private-Finance-Initia?tive）等多種融資模式，拓寬城市雨洪資源利用的融資渠道，解決雨洪資源利用工程資金短缺的問題。

（4）樹立雨洪利用的理念。加強雨洪利用宣傳和教育，通過媒體、企業、學校、社區、非營利組織等宣傳主體，在全社會中樹立起雨洪利用的觀念，加深全社會民眾對雨洪利用重要性的認識，提高雨水收集利用的自覺性和主動性[9]。

[1]張曉鵬，王美榮.城市雨洪利用的研究現狀與發展方向[J].北京水務，2009，（3）：12-14.

[2]鄭德鳳.雨洪資源與地下水資源聯合調控理論及應用研究[D].大連：大連理工大學，2005：15-16.

[3]全新峰，張克峰，李秀芝.國內外城市雨水利用現狀及趨勢[J]，能源與環境，2006，（1）：20-21.

[4]耿艷芬.城市雨洪的水動力耦合模型研究[D].大連：大連理工大學，2006：8.

[5]趙然杭.城市水資源利用的關鍵問題[D].大連：大連理工大學，2008：3-4.

[6]張書函，丁躍元，陳建剛，等.關于實施雨洪利用后防洪費減免辦法的探討[J].北京水利，2005，（6）：47-49.

[7]陳守珊.城市化地區雨洪模擬及雨洪資源化利用研究[M].南京：河海大學出版社，2007：61-63.

[8]于琪洋.加強城市雨洪資源利用保障城市可持續發展[J].水利發展研究，2002，2（3）：12-14.

[9]于洪韜.國外雨洪利用概況[J].北京水利科技，1991，（4）：138-145.