德國城市雨水利用技術

文 / 李姝樂

德國城市雨水利用技術

文 / 李姝樂

位于歐洲中部的德國，地勢北低南高，年降水量800毫米，年內年際分布都比較均勻。德國河流眾多，水資源豐沛，雖不存在水資源短缺問題，但為了維持良好的生態與環境，德國政府不僅制定了嚴格的法律和法規，要求對污水進行治理，同時還要求對雨水進行收集利用，并投入了大量的人力物力開展雨水利用的研究與應用。

德國在20世紀80年代末，就把雨水的管理與利用列為90年代污染控制的三大課題之一，修建了大量的雨水池用于截留、處理或利用天然地形以及人工設施滲透雨水。目前，已形成了比較成熟和完整的雨水收集、處理、控制和滲透技術以及配套的法規體系，成為國際上雨水資源利用技術最為先進的國家之一。

法規支持和政策導向是德國雨水利用成功的關鍵

德國聯邦水法、建設法規和地區法規都以法律條文或規定的形式，要求加強對自然環境的保護和水資源的可持續利用。聯邦水法的政策導向為：優化生態與環境，保持生態平衡。這為各州的法規建設確立了基本依據。在這種背景下，建設規劃導則規定，在建設項目的用地規劃中，要保障雨水下滲用地，并通過法規進一步落實。各州的具體落實方式不同，但在其法規中都規定，除了特定情況外，降雨不能排放到公共管網中；新建項目的業主必須對雨水進行處置和利用。

1988年，德國漢堡最早頒布了對建筑物雨水利用系統的資助政策，在后來的7年時間里，先后有1500多個私有住宅的雨水利用系統得到州政府的資助。1992年，黑森州開始征收地下水稅，并籍此資助包括雨水利用在內的節水項目。1993年又頒布了新的建筑法規，給市政當局或地方團體權利來強制性地推行雨水利用。這些工作標志著城市規劃與建設的一個新紀元。到了20世紀90年代后期，又有一些州或市政府出臺了對雨水利用的資助和鼓勵政策。這些有關的法律法規及政策導向有利地促進了德國城市雨水利用技術的推廣與應用。

目前，城市雨水利用在德國已逐步進入到標準化和產業化階段。1989年，德國出臺了雨水利用設施標準（DIN1989），對住宅區、商業區和工業部門雨水利用設施的設計、施工和運行管理，過濾、儲存、控制與監測4個方面制定了相應的標準。1992年，德國出現了“第二代”雨水利用技術。又經過10余年的發展與完善，到今天的“第三代”雨水利用技術，新的標準也逐步成形。

家庭房屋雨水利用

德國的城市雨水利用技術

德國到本世紀初已形成了“第三代”雨水利用技術。其基本特征體現在設備的集成化，從屋頂雨水的收集、截污、貯存、過濾、回用到控制都有一系列的定型產品和組裝式成套設備，各項雨水資源化技術均達到了世界領先水平。

從降雨徑流收集技術來看，德國有關法律都規定受到污染的降雨徑流必須經過處理達標后方可排放。實際操作中一般將來自不同區域的降雨徑流分別收集，對來自屋頂的徑流，不經處理或稍加處理即直接用于沖洗廁所、灌溉綠地或用于景觀補水等；而對于來自機動車道等區域上的徑流，則要處理達標后方可排放。

從降雨徑流傳輸與貯存技術來看，德國傳輸徑流主要有地下管道和地表明溝兩種形式，其中地下雨水管線不僅要考慮雨水傳輸，同時還要考慮儲存雨水和減緩洪峰的功能；地表明溝則既考慮了雨水傳輸的功能，也考慮了對構造城市景觀的作用，通常是將其模擬為蜿蜒曲折的天然河道。降雨徑流的貯存形式，家庭中一般采用預制混凝土或塑料蓄水池；居民區一般采用人工湖或構造水景觀，或者通過綠地、花園或人工濕地增加雨水入滲。總之，德國將雨水的傳輸儲存與城市景觀建設與環境改善融為一體，既有效地利用了雨水資源、減輕了污水處理廠對雨水處理的壓力，又有效地改善了城市景觀。

從降雨徑流過濾、控制與處理技術來看，為了除去降雨徑流中的雜質，德國研究開發了不同種類的徑流過濾器。分散式過濾器一般體積較小，安裝于房屋的漏雨管下端；集中式過濾器體積較大，用于將來自不同區域的徑流匯集到一起進行集中過濾。為了達到更為理想的降雨徑流水質處理效果，德國還研制開發了不同的徑流控制設備。

德國城市雨水利用的典型案例

最基本的雨水利用單元是居民住宅。德國居民住房多為單門獨戶，其雨水利用也較為方便。家庭雨水利用的一般模式是首先將屋頂雨水通過雨漏管進行收集處理，然后通過分散或集中式過濾除去徑流中的顆粒污染物，再將過濾后的雨水引入蓄水池貯蓄，最后通過水泵輸送至用水單元，一般多用于沖洗廁所或灌溉綠地等。此外，家庭屋頂花園雨水利用系統也比較普遍，它是削減城市暴雨徑流量、控制非點源污染和美化城市的重要途徑之一，也可以作為雨水集蓄利用的預處理設施。

第二種雨水利用的典型區域是城市居民小區。生態小區雨水利用系統是1990年代開始在德國興起的一種綜合性雨水利用技術。該技術利用生態學、工程學、經濟學原理，通過人工設計，依賴水生植物系統或土壤的自然凈化作用，將雨水利用與景觀設計相結合，從而實現人類社會與生態、環境的和諧與統一。其具體做法和規模依據小區特點而不同，一般包括屋頂花園、水景、滲透、中水回用等。此外，一些小區開發出集太陽能、風能和雨水利用水景觀于一體的花園式生態建筑。其中一個典型的例子是曼海姆Wallstadt居民小區。Wallstadt居民小區的雨水通過具有一定造型的地面寬淺式溝道流入明渠。明渠模仿天然河流修建，局部地段建有涌泉或造型建筑物，渠邊種植水生植物。明渠底部采用防滲處理，以保持穩定的水面，若水量過大，會自動溢過防滲層補給地下水。

第三種城市雨水利用的典型對象是大面積商業開發區。德國有關法律不但規定受到污染的降雨徑流必須經過處理達標后排放，而且規定新建開發區必須考慮雨水利用系統。因此，開發商在進行開發區規劃建設時，均將雨水利用作為重要內容考慮，尤其在大面積商業開發區建設時，一般開發商都結合開發區雨情水情，因地制宜，將雨水利用系統作為開發區建設的重要組成部分。柏林的坡斯坦廣場就是一個成功的范例。坡斯坦廣場是東西德統一后開發興建的歐洲最大的商業區，總投資約為80億德國馬克。由于柏林市地下水位埋深較淺，要求商業區建成后既不能增大地下水補給量，也不能增加雨水排放量。為此，開發商對雨水利用采用了如下方案：對適宜建設綠地的屋頂全部建成綠色屋頂，利用綠地的滯蓄作用滯蓄雨水，一方面延緩徑流的產生，起到防洪作用，另一方面增加雨水的蒸發，起到增加空氣濕度、改善環境的作用；對不宜建設綠地的屋頂，將屋頂雨水通過雨漏管并經過濾后引入地面蓄水池，構造水景觀。

“洼地—滲渠系統”和道路雨水利用

近年來，“洼地—滲渠系統”這種新的雨水處理系統在德國開始流行。該系統包括各個就地設置的洼地、滲渠等組成部分，這些部分與帶有孔洞的排水管道連接，形成一個分散的雨水處理系統。通過雨水在低洼草地中短期儲存和在滲渠中的長期儲存，保證盡可能多的雨水得以下滲。該系統代表了一種新的排水系統設計理念，即“徑流零增長”，這個理念的目標是使城市范圍內的水量平衡盡量接近城市化之前的降雨徑流狀況。系統的優點在于不僅大大減少了因城市化而增加的雨洪暴雨徑流，延緩了雨洪匯流時間，對防災減災起到了重要的作用，同時由于及時補充了地下水，可以防止地面沉降，使城市水文生態系統形成良性循環。

此外，德國的道路雨水利用也很普遍。與屋頂雨水利用不同，道路雨水主要排入下水道或滲透補充地下水。在德國，城市街道雨水入口多設有截污掛籃，以攔截雨水徑流攜帶的污染物。由于機動車道的降雨徑流含有較高濃度的污染物質，必須經過處理后方可排放，因此，德國沿機動車道均建有徑流收集系統，將所收集到的徑流直接送至污水處理廠處理，高速公路所收集徑流則要進入沿路修建的處理系統處理后才能排放。

城市雨水利用

城市雨水的利用是一個方興未艾的廣闊領域，它涉及到城市雨水資源的科學管理、雨水徑流的污染控制、城市居民小區的合理設計及其環境建設等方面，是一項涉及面很廣的系統工程。21世紀無論是發達國家還是發展中國家，很多地區都面臨著淡水資源緊缺的問題。作為解決水資源短缺問題的途徑之一，城市雨水資源的利用必須得到足夠的重視，必須改變單純排放雨水的觀念，限制雨水直接排放與流失。雨水是一種優質的自然資源，收集和使用方便，污染少，處理簡單，用于城市和生活，可以有效緩解城市生活供水不足的矛盾。雨水利用是一項典型的生態保護技術，對于水資源的優化配置，促進經濟社會的可持續發展具有十分積極的意義，需要多學科、跨部門聯合攻關、共同研究。