上海市城市雨水資源利用展望

徐俊偉

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

0 前言

隨著全球氣候變暖，溫室效應致使暴雨頻率和強度都有所改變，而城市化進程的加快從另一方面加劇了暴雨洪災對城市的威脅，城市排水設施承受嚴峻考驗。在城市內澇風險加大的同時，雨水徑流造成的面源污染也日益受到關注，不容樂觀的水環境質量對城市排水設施的建設和管理提出了更高的要求。傳統的城市雨水管理以雨水盡快匯集至收集系統，經收集、輸送后快速排除為目標，已無法滿足防洪抗澇、環境保護、資源利用的多重要求，因此，如何對城市雨水系統進行綜合管理、對雨水資源加以利用已受到人們越來越多的關注。

1 城市雨水利用

城市雨水利用是在城市范圍內，有目的的采用各種措施對雨水資源進行保護和利用[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域匯水面的雨水進行收集，統一調蓄、凈化后進行回用，如建筑小區、建筑群或區域整體的雨水回用系統，干式或濕式深井回灌系統等。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生的雨水徑流進行收集、調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、景觀補充水等。就地蓄滲往往被忽視，是指利用各種人工或自然滲透設施、池塘、濕地或低洼地等對雨水徑流進行調蓄、凈化，最終使雨水滲入地下，補充地下水資源。

根據不同匯水面徑流水質和水量的差異，目前城市雨水利用傾向于將水質較好的屋面雨水進行收集、調蓄、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、廣場等雨水進行就地蓄滲，從源頭削減徑流水量、凈化徑流水質。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合，因地制宜地建立生態化的雨水綜合利用體系，特別是結合生態小區的建設，在建筑小區內或建筑群范圍，建設集中的雨水利用設施，是充分利用雨水資源、解決城市水資源短缺、減少城市洪災、控制初期雨水徑流污染的有效途徑。

2 國內外城市雨水利用

2.1 德國

德國是國際上城市雨水利用技術最發達的國家之一。1989年德國就出臺了雨水利用設施標準（DIN 1989），對住宅、商業和工業領域雨水利用設施的設計、施工和運行管理進行規定，在過濾、調蓄、控制和監測4個方面制定了標準[2]。到21世紀初，已形成“第三代”雨水利用技術，并制定了相關的新標準。第三代雨水利用技術的主要特征之一是設備的集成化，從屋面雨水的收集、截污、調蓄、過濾、滲透、提升、回用到控制等都有一系列的定型產品和組裝式成套設備。

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

2.2 美國

美國是實施雨水生態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充地下水，雨水入滲設施在雨水管理系統中是必要的，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入受納水體。

上世紀70年代初，美國誕生了第一部關于雨水滯留利用的法案，規定了面積超過5英畝的新開發區的暴雨洪峰流量不能超過開發前的水平，所有新開發區必須實行強制的“就地滯洪蓄水”措施。

美國環保總局（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、商業區和工業區的多種雨水綜合利用方案。其主導思想是：較清潔的屋面雨水蓄積利用，而地表徑流首先通過滲濾設施下滲排除，超過設施滲透能力的徑流通過雨水管渠排放。滲濾設施有植草洼地、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90年代，雨洪綠地蓄滲技術開始得到廣泛應用并日趨成熟，形成了特定的不同綠地蓄滲排放設施的設計標準和操作規范。其中應用最成功的是植被滲透床和植草滲溝。

幾十年應用結果表明，作為土地利用規劃的一部分，這些措施在美國實施極為成功，流域水質得到了明顯的改善。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、恢復自然的水循環系統，并與城市景觀規劃、設計等緊密結合，成為創造資源節約和可持續的人居環境的有效途徑。

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80年代以來，日本為了緩解水資源短缺危機，減輕城市防洪壓力，在全國推廣雨水利用技術。日本建設省積極推行“雨水貯存滲透計劃”，并提倡雨水多功能調蓄，1988年成立的“雨水貯存滲透技術協會”作為日本建設省批準的專業技術協會，吸引了眾多著名建筑和專業公司參與。發展至今，日本的雨水利用工程已逐步實現規范化和標準化。目前，日本城市雨水利用主要有3種方式：調蓄滲透；調蓄凈化后利用；利用人工或天然水體調蓄雨水，提供環境用水和改善城市、住宅區和公園等場所的水生態環境。3種方式都有很多成功的實例。

2.4 北京

北京由于缺水形勢嚴峻，城市雨水利用的研究和應用都發展非常迅速。北京市政府2000年66號令中明確要求在城區實施雨水利用。2001年，國務院批準了包括雨洪利用規劃內容的“21世紀初期首都水資源可持續利用規劃”。同年，北京市開始在8個城區建立雨水利用示范工程。2003年3月，北京市規劃委員會和北京市水利局又聯合發布經市政府同意的《關于加強建設工程用地內雨水資源利用的暫行規定》，明確“凡在本市行政區域內，新建、改建、擴建工程（含各類建筑物、廣場、停車場、道路、橋梁和其他構筑物等建設工程設施）均應進行雨水利用工程設計和建設。建設工程的附屬設施應與雨水利用工程結合。景觀水池應設計為雨水儲存設施，草坪綠地應設計建設為雨水滯留設施”。

到目前為止，北京市已建雨水利用工程600余個，遍及18個區縣，涉及政府機關、學校、公園、生產企業、工業園區等，雨水匯水面積達3 700 hm2以上，年可利用雨水達99 512萬m3。從雨水利用的類型進行分析，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狀

上海屬于水質型缺水城市，在雨水管理方面只重視防汛安全，現在城市初期雨水面源污染控制得到關注，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特征、綠地蓄滲效應、雨水收集回用的費用效益等方面，并在一些大型市政設施建設和小區建設中進行了有益的嘗試，在機場航站樓和世博場館建設中，運用了屋面雨水收集利用設施，但與北京或國外發達國家相比，上海城市雨水利用無論是在研究的系統性、工程規模和經驗方面，還是在相關政策法規等方面，尚存在一定差距。

對于屋面徑流水質的研究表明，上海市屋面雨水徑流水質普遍較好，污染物濃度明顯低于《建筑與小區雨水利用工程技術規范》（GB 50400-2006）給出的北方地區參考值，主要原因是上海地區降塵量少且降雨量大；另外，對大型屋面徑流的初期效應分析結果表明，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，具有建設下凹式綠地的可行性。而通過設置淺層蓄滲裝置[5]、開發下凹式綠地和穿孔排水管雨水排水系統等方式，還可進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，而綠地滲濾系統對徑流中 COD、NH4+-N、TN、TP的去除率分別達到60%～80%、50%～70%、45%～70%、85%～90%[6]。

對于雨水收集回用的費用效益研究表明，影響費用效益的因素包括降雨特性參數、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，需要結合具體工程予以確定。

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

在虹橋綜合交通樞紐工程建設中，秉承節能減排的設計理念，以“雨水資源化、處理就地化、系統生態化、成本最小化”為設計原則，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，設置了有效容積為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濟上缺乏競爭力。另外，上海市地下水位高，在北方應用廣泛的滲透管渠、滲透井等雨水利用技術，并不十分適用。如何借鑒國內外雨水利用成功經驗，結合上海水資源特點、土地利用狀況，建立適用于上海的雨水利用模式，研發相關技術，是上海推進城市雨水利用的關鍵。

（1）與生態小區建設相結合。

上海市2003年底出臺的《上海市生態型住宅小區技術實施細則》，從規劃選址、建筑節能、水環境、室內空氣質量、材料與資源、廢棄物收集與管理等 6個方面規定生態型住宅小區的技術標準，其中對生態小區雨水設計提出完善屋頂雨水收集利用和增加雨水自然滲透補充地下水兩個標準。

生態小區的雨水利用系統涉及小區內建筑排水、綠化、道路、景觀水、小區排水、供水等多個系統。生態小區內的綠化可選擇下凹式綠地，將屋面雨水蓄積系統收集的雨水和地面徑流都先引入小區各分散綠地，綠地下鋪設滲漏性地下排水系統，整個綠地系統即形成帶有地下排水系統的低草坪，低草坪的地面排水設施（雨水口等），可按照設計淹沒高度（如15 cm）高于草坪平面，使得初期雨水滲入地下，充分發揮草坪的入滲能力。當草坪淹水超過設計淹沒高度時，雨水可溢流進入雨水口，沿雨水管排走。草坪中的積水經多孔滯留設施的凈化后，進入小區雨水儲存池，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合。

源頭控制和末端調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，主要技術包括屋面雨水收集利用、滲透性路面建設、綠地蓄滲設施建設等。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是相一致的。

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

4 結語

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

另外，隨著城市功能的發展和生活質量的提高，高速的城市化使上海市面臨水質型缺水的困擾日益突出，水資源已成為上海可持續發展的主要制約因素之一。上海市區雨水回用于小區雜用水和市政雜用水具有相當大的市場，基于雨水利用工程符合“節能減排”理念，并產生巨大的環境效益，建議出臺相關的用水政策加以扶持。雨水綜合利用的推廣，除了傳統理念的轉變和技術進步外，關鍵在于政府相關政策的扶持，采取強制性和優惠性并舉的措施，有利于雨水綜合利用工作的健康發展。

上海市政府目前尚未出臺有關雨水回用的政策，建議城市大型公共設施的管理部門可以先參考國內外的一些做法[4,5]，結合區域建設的實際情況，推陳出新、因地制宜。

具體可包括：

（1）區域內新開發建設的基建項目，在報建時，必須同時上報使用回用水的設計內容，大型公共設施中可同時設置飲用水管和回用水沖廁水管，未提交以上內容的基本建設規劃不予審查；

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

（3）在廣泛宣傳再生水的基礎上，利用經濟杠桿，合理調整區域內部自來水價格，給回用水的推廣有價格競爭的空間；

（4）成立回用水運作機構，在政策的指導下，以市場經濟模式，開展回用水的運作；

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

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

[2]李俊奇，車伍.德國城市雨水利用技術考察分析[J].城市環境與城市生態，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.北京市城區雨水利用及對策[J].資源科學,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及其應用研究[J].給水排水,2008(34):145-148.

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