生態(tài)型雨水排水理念的發(fā)展與展望

高 磊，丁 敏，黃堅萍，張留瓅，王 輝

(上海市城市排水有限公司排水設計研究分公司，上海 200070)

1 前言

隨著點源污染得到基本控制，雨水徑流造成的面源污染是導致城市水體水質退化的重要因素。對于城市面源污染的控制經(jīng)過幾十年的研究，已經(jīng)有了重大發(fā)展。其控制理念也從單一的雨水排出轉變到雨水緩排、蓄滲、滲透、利用等方面。控制面源污染的方向也已經(jīng)從單純的工程排水向生態(tài)排水轉變［1］。

傳統(tǒng)的雨水排水理念是把雨水當做“災害”和“污染”，希望把雨水盡快排走;這樣的做法使原本應成為資源的大部分雨水被白白浪費，不能得到合理利用，導致許多城市進入了“缺水又怕水”的兩難境地。生態(tài)型雨水排水理念就是要最大限度的恢復雨水的自然循環(huán)，尊重自然規(guī)律，實現(xiàn)水在城市生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)利用、再生利用，滿足生態(tài)用水的需求［2］，標本兼治地來解決城市水問題。

2 生態(tài)型雨水排水理念的發(fā)展與應用

自20世紀60、70年代起，發(fā)達國家就已開展了城市雨水徑流所造成面源污染的研究，歷經(jīng)幾十年的不斷研究與發(fā)展，在城市排水系統(tǒng)的完善、雨水資源的合理利用與管理、雨水徑流污染控制、系統(tǒng)溢流污染控制等領域取得了大量經(jīng)驗和成果，經(jīng)融合、提升后形成了生態(tài)型雨水排水理念。

2．1 英國的可持續(xù)城市排水系統(tǒng)(SUDS)

20世紀90年代，英國提出了可持續(xù)城市排水系統(tǒng)(Sustainable Urban Drainage Systems，SUDS)這一生態(tài)排水理念，它是為城市可持續(xù)發(fā)展提出的一種城市排水模式的探索。可持續(xù)城市排水系統(tǒng)包括對地表水和地下水進行可持續(xù)式、生態(tài)管理的一系列技術，通過設計對城市排水系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮，同時引入可持續(xù)發(fā)展的概念和措施，將水的流量、質量和環(huán)境的舒適綜合進行考慮，解決地表水的排放問題。主要遵循三大原則:①排水渠道多樣化，避免傳統(tǒng)下水道是唯一排水出口;② 排水設施兼顧過濾功能，減少污染物排入河道;③ 盡可能重復利用降雨等地表水。

20世紀90年代，在英國蘇格蘭東部丹佛母林鎮(zhèn)(Dunferm line)東部建設丹佛母林東區(qū)(the Dunferm line East Expansion dite，簡稱DEX)時決定采用SUDS:不僅在超市的停車場采用了滲透性鋪裝路面來減少降雨徑流，還采用貯存池來調節(jié)暴雨徑流洪峰;不僅設置了滯留塘，增加了生物多樣性，還建設了大型暴雨徑流濕地，兼具景觀用水與貯存功能。DEX建設這樣生態(tài)型雨水排水系統(tǒng)后不僅對降雨徑流起到了緩沖和污染物稀釋作用［3］，而且DEX地區(qū)經(jīng)受了多次暴雨考驗，把洪水威脅降到最低，并且?guī)缀跬耆诵麻_發(fā)區(qū)域的面源污染，該地區(qū)節(jié)省了投資者的費用并提升了人與自然和諧的環(huán)境效應［4］。

2．2 美國的最佳管理措施(BMPs)、低環(huán)境影響開發(fā)(LID)和綠色基礎設施(GI)

20世紀80年代和90年代，最佳管理措施(Best Management Practices，BMPs)、低 影 響 開 發(fā) (Low Impact Development，LID)及綠色基礎設施(Green Infrastructure，GI)相繼在美國被提出。它們都倡導利用生態(tài)的方法管理降雨帶來的面源污染，并降低管理成本，實現(xiàn)效益最大化。BMPs強調源頭控制、強調自然與生態(tài)措施、強調非工程方法，通過工程和非工程措施相結合的方法，進行雨水的控制和處理，減少地表雨水徑流流量和各種污染物的濃度，以達到保護受納水體水質的目的。LID更注重減少開發(fā)建設對生態(tài)環(huán)境的影響，是一種簡單、高效、景觀化的生態(tài)雨水管理策略，具有高彈性、低成本、多功能、重保護、源頭控制和自然做功等特點。GI將城市綠色空間提升為一個系統(tǒng)，它的構建將具有排水功能的景觀要素延伸到城市各個角落，在已有的環(huán)境中恢復、保護和模擬自然水文循環(huán)，以生態(tài)的方式管理城市洪澇災害、緩解水資源短缺、改善水環(huán)境。

美國雨水管理最顯著的特色是BMPs方案的實施。由于城市空間限制和提倡與自然景觀的融合，許多非工程的生態(tài)技術越來越受到關注。實踐證明，非工程的生態(tài)技術的開發(fā)和應用，將是美國雨水徑流管理發(fā)展的重要方向。美國的雨水利用以提高天然入滲能力為目的［1］。美國的弗雷斯諾市將入滲池和回灌井結合起來，在入滲池表土下1．5 m深水平鋪設多孔波紋塑料管，然后與入滲池末端的水泥管相連，雨水經(jīng)過土壤過濾自流注入回灌井。這種水平入滲和垂直入滲相結合的方法，防止了回灌井淤堵，并提高了回灌能力。芝加哥市則興建了著名的地下隧道蓄水系統(tǒng)，以解決城市防洪和雨水利用問題。此外，美國還在眾多地區(qū)推廣實施屋頂蓄水和由入滲池、井、草地、透水路面組成的地表回灌系統(tǒng)等。

2．3 澳大利亞的水敏感性城市設計理念(WSUD)

水敏感性城市設計理念(Water Sensitive Urban Design，WSUD)是澳大利亞對傳統(tǒng)開發(fā)措施的改進。WSUD確保城市水管理能充分體現(xiàn)自然水文環(huán)境和生態(tài)循環(huán)，將城市規(guī)劃與城市水圈的管理、保護和調蓄統(tǒng)籌考慮。它以水循環(huán)為核心，將城市水循環(huán)看作一個整體，把供水、污水、雨水等各個環(huán)節(jié)統(tǒng)籌考慮，有效協(xié)調水生生態(tài)系統(tǒng)的健康、雨洪管理、污染控制和經(jīng)濟發(fā)展之間的關系;同時鼓勵利用儲蓄和收集處理裝置，增加徑流的再利用，通過多功能綠地、景觀美化和水循環(huán)有機結合以增強社會、文化和生態(tài)價值。

澳大利亞南部的索爾茲伯里市發(fā)展了一個典型的城市雨水系統(tǒng)，將雨水收集起來，利用泵提升儲存在大壩里面，并通過一定的技術手段除去雜質后作為城市工業(yè)和市政用水水源，成效顯著，極大地增強了當?shù)氐挠晁{蓄能力和雨洪管理水平［5］。

2．4 國內(nèi)對生態(tài)型雨水排水理念的應用

上海在建設生態(tài)型排水系統(tǒng)方面走在國內(nèi)前沿。2010年上海世博會可以看作是建設生態(tài)型排水系統(tǒng)的重要示范工程。世博園區(qū)中的眾多場館和建筑都采用了生態(tài)排水技術。例如，世博軸的6個“喇叭口”將雨水收集后匯入地下蓄水池，處理后可以用于沖洗廁所、道路、場館及澆灌綠化;新加坡館將雨水收集并儲存，經(jīng)自來水廠處理后可用于居民飲用;萬科館收集屋面的雨水后作為景觀用水。此外，上海在市政建設方面也注重運用生態(tài)排水技術:先后建設了11座雨水調蓄(處理)池，為城市雨水輸送起到了削峰填谷、蓄濃放清的作用;虹橋樞紐崧澤高架路排水工程中，采用雨水淺層蓄滲技術［6］，可對13 200 m2的高架道路全年80%的雨水徑流進行就地蓄滲處理，降低了徑流量，實現(xiàn)了系統(tǒng)生態(tài)化;上海浦東陸家嘴地區(qū)街頭，建成了數(shù)十座街頭小型雨水花盆，這些雨水花盆集雨水收集、滯留、凈化、滲透為一體，形成了生態(tài)雨水利用系統(tǒng)。

在我國其他省市，生態(tài)排水理念也得到了逐步的推廣。廣東運用綠色基礎設施的概念推廣生態(tài)綠廊，使城市公園與鄉(xiāng)村田野綠地景觀串聯(lián)起來，提高了非建設用地的綜合利用效率。深圳將低影響開發(fā)雨水綜合利用改造運用在舊區(qū)改造工程中，在未改變原建筑結構、市政管道的情況下，大幅度降低了綜合徑流系數(shù)，有效控制了外排水量，提高了小區(qū)排水系統(tǒng)的防洪能力［7］。天津市金鐘街新市鎮(zhèn)運用低影響開發(fā)技術建設市政排水系統(tǒng)，有效減小了排水管徑及埋深，減小了泵站規(guī)模及占地;同時通過景觀河道蓄水，并作為綠化澆灌、道路澆灑用水，每年節(jié)約自來水費用近千萬元［8］。

3 啟示

通過對國內(nèi)外生態(tài)型雨水排水理念發(fā)展和應用的借鑒，可以發(fā)現(xiàn)我國在雨水資源化利用、生態(tài)型雨水排水系統(tǒng)的建設和生態(tài)型雨水排水理念的實踐上還處于起步階段，在政策、規(guī)劃、設計及管理等方面可以學習和借鑒國外的一些做法。

3．1 政策支持，加快推進

政策支持是順利開展生態(tài)型雨水排水建設的重要保障，從發(fā)達國家實施生態(tài)型雨水排水建設的經(jīng)驗來看，多以政策支持、法律約束為依托，推進其建設開展:2010年英國議會通過《洪水與水管理法案》，規(guī)定新建設項目都必須使用SUDS，并由相關部門負責制定關于系統(tǒng)設計、建造和維護的全國性標準;美國將BMP寫入“污染控制修正案”中，成為美國面源污染防治與暴雨管理的標準處理技術;德國也以聯(lián)邦水法、建設法規(guī)等形式對雨水的生態(tài)化管理作出了規(guī)定。我國也應該在政策層面上對建設生態(tài)型雨水排水系統(tǒng)進行支持，完善相關的法律、法規(guī)制度，保障生態(tài)型雨水排水理念能夠進入越來越多的工程實踐中。

3．2 規(guī)劃先行，整體布局

上海在2002年8月修訂的《上海市城市雨水系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃修編(2020年)》中提出了“兩利用、一推廣”的規(guī)劃方針，以期減少降雨徑流，體現(xiàn)了生態(tài)型雨水排水理念。但是由于上海中心城區(qū)目前排水系統(tǒng)多已建成，整體實行生態(tài)型雨水排水理念的可能性較小，只能化整為零的實施。反觀英國DEX案例，在建設之前就做了整體評估和全面規(guī)劃，使得生態(tài)景觀與排水功能相融合，最大限度地保障了人與自然的和諧相處。上海在推行生態(tài)型雨水排水理念時，對于新建系統(tǒng)的規(guī)劃也應該進行整體布局，逐步達到生態(tài)型雨水排水理念運用的多樣性、整體性。

3．3 設計多元，因地制宜

設計是理念的體現(xiàn)。由于歷史原因，上海的排水系統(tǒng)的組成較為復雜，在生態(tài)型雨水排水系統(tǒng)的設計上也應因地制宜地采用多元化的設計。這種多元化既體現(xiàn)在整體上，也可以呈現(xiàn)在細節(jié)中。英國DEX案例中的道路并沒有一味設計成滲透性鋪裝路面，只是在停車場做了滲透性鋪裝路面，減少徑流量;而道路則采用傳統(tǒng)的瀝青路面，道路的部分徑流通過路邊設置的狹槽或小縫流入路旁的沙礫過濾系統(tǒng)凈化，再通過植草溝儲存或排放。可見，設計可以是多元的，因地制宜的運用最適合現(xiàn)場條件的排水方式不正是生態(tài)型雨水排水理念的核心價值嗎?上海在雨水調蓄方面建設了眾多調蓄設施，但是在多元化排水設計和因地制宜的運用設施方面還需要多做探索。

3．4 管理協(xié)調，拓展前行

生態(tài)型雨水排水理念是一個融合了排水、園林、道路、交通等學科和領域的先進理念。在建設過程中，也將涉及多學科多平臺的交融與碰撞，這就涉及多個行政部門的管理協(xié)調問題。在這方面，德國的管理模式有明顯的優(yōu)勢，由水務局統(tǒng)一管理與水相關的一切事物。這樣能更好地開展工作，更有效地貫徹落實。

4 結語

水資源是基礎自然資源，是生態(tài)環(huán)境的控制性因素之一。我國正處于城市化快速發(fā)展階段，這種高速發(fā)展給城市水環(huán)境帶來巨大的壓力和挑戰(zhàn)。生態(tài)型排水理念的出現(xiàn)使排水建設理念有了新的發(fā)展，提出了一些更新、更適合城市有限空間、更融合自然景觀的城市雨水徑流污染控制管理模式。從目前生態(tài)型排水理念的發(fā)展及運用中可以發(fā)現(xiàn)，生態(tài)型排水理念是以環(huán)境友好為基礎，效益最大化為目的的建設理念，有著非常廣闊的推廣前景。然而，目前生態(tài)型排水理念的實踐與應用尚且處在起步階段，要經(jīng)過不斷深入的工程實踐來積累經(jīng)驗。隨著工程經(jīng)驗的不斷積累、工程效益的不斷提高，以及新興建設技術的不斷引入，人們對生態(tài)型排水理念的認識也將不斷深入，生態(tài)型排水建設的方向與深度將不斷拓展，最終將我們的城市建設成環(huán)境友好型宜居都市。

［1］陳華．生態(tài)型雨水排水系統(tǒng)在上海的應用及發(fā)展［J］．給水排水，2011，(4)．

［2］昌平老城區(qū)排水系統(tǒng)改造方案研究［Z］．2010．

［3］ Mokissock G，Daracy B J．An assessment of drainage best management practices in Scotland［J］．Water and Environmental Management，1999，13(1):47-51．

［4］王健，尹煒，葉閩，等．可持續(xù)排水系統(tǒng)的應用和發(fā)展［J］．人民長江，2011，42(4):64-68．

［5］Howlett P，Piantadosi J．An Application of the Pump-to-FillPolicy for Management of Urban Stormwater［J］．Environment Model Assessment，2009，14:195-207．

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

［7］任心欣，俞紹武，胡愛兵，等．深圳舊村低影響開發(fā)雨水綜合利用規(guī)劃指引及應用［J］．城市規(guī)劃學刊，2010，192(7):93-96．

［8］林靖，孫杰，李波，等．低沖擊開發(fā)技術在新市鎮(zhèn)排水系統(tǒng)中的應用［J］．中國給水排水，2012，28(9):69-72．