海绵城市建设下的城市雨水资源利用探讨

雨水是人类社会发展中可利用淡水的重要来源，雨水资源利用也是人类文明中古老的传统技术，早在4000年前的中东及南阿拉伯等地区便出现了用于灌溉和生活用水的雨水收集技术；在如今的中国安徽寿县南，距今2600年前的春秋时期就建立了用于蓄水灌溉的芍坡工程，至今仍能发挥其调蓄及灌溉的作用；徽派建筑中的“四水归堂”是典型的建筑雨水资源利用的案例。近现代城市化进程中水库等大型水利设施的常规化应用标志着人类文明对于水资源的利用进入了新的阶段。

徽派建筑-四水归堂

随着我国城市化进程的不断推进，中国城镇人口比重已达总人口的63.89%，城市人口剧增使得全国600多个城市中有2/3出现供水不足的情况。同时，由于城市下垫面的变化，降雨造成的径流量增大也加剧了城市排水系统的负担，城市内涝问题也随着极端降雨天气频发变得日渐严峻。在此背景下，城市雨水资源的管理显得尤为重要，那么我们如何合理地利用这一既宝贵又危险资源呢？

国内城市内涝现象愈发频繁

                              雨水资源利用在国内的发展进程  

我国降水年分布很不均衡，多数地区夏季高温多雨，冬季降雨温和或寒冷干燥，因此南北方降雨和径流年内分布普遍高度集中，大部分地区连续4个月（6—9月）的降水量占全年降水量的60%～80%；其余内陆地区则因为远离海洋而干燥少雨。降雨具备的时空分布不均的特点使得雨水资源利用在整个水资源开发利用的大方向上占据着非常重要的地位。

2021年我国降水量等值线图

我国的城市雨水资源利用发展于90年代，城市化进程中城市逐渐以集中式供水为主要水源，同时由于城市道路建筑等硬质面积的增加，及绿地和水系的减少，降雨在城市内会快速形成地表径流，如果没有良好的排水系统，降雨之后容易造成城市内涝问题，因此快速排放成为了当时应对城市雨水的主要方式。随着城市缺水、水体污染及地下水位过度开采的问题逐渐显现，并在国外低影响开发（LID）实践的共同影响下，国内开始在部分缺水地区城市开展小规模的非标准化的雨水利用工程建设。

在2000年至2012年，雨水资源利用逐步整合至城市水资源的统一规划管理中，初期主要目的在于利用再生水、雨水等水资源来缓解城市缺水情况。在此期间，学术研究中对于雨水利用的研究进一步拓展至对城市整体水资源的补充和水环境的提升，利用绿地空间内的下凹式绿地等LID设施进行雨水利用的模式也开始发展。

在2006年《绿色建筑评价标准》（GB／T50378—2006）正式发布，其中便包括了雨污水综合利用章节，标准中提到雨水资源作为非传统水源的一部分，将其用于替代市政供水供给景观、绿化和冲厕等用水。但从该标准执行起的这十几年中，对雨水资源的利用也走过一些弯路，因缺乏系统性的建设及运维经验，初期建设的大量设施因处理效果不佳以及运行费用高而闲置。2013年开始，国家正式开展海绵城市建设，标志着我国雨水资源利用进入了新的阶段。

                         

                             国外对雨水资源的利用情况   

① 德国

德国屋面雨水收集系统

德国雨量丰沛，雨水资源是其水资源管理利用的重要部分。自上世纪80年代开始，德国便开展了雨水收集利用的研究和应用。德国现行的雨水资源利用形式主要有5种：一是屋面雨水利用；二是雨水屋顶花园的使用 ；三是道路雨水截污与渗透；四是生态区雨水利用，利用生态小区雨水利用系统将雨水利用与景观设计相融合，实现人与生态的和谐统一；五是一种较新的雨水处理系统—“洼地—渗渠系统”。在德国，该系统用于处理低洼草地和渗渠中的雨水，一方面降低雨水径流，另一方面可以补给地下水，使城市水文生态系统良性循环。

② 日本

由于地理环境制约，日本淡水资源相对短缺，政府对雨水资源的收集和利用十分重视。上世纪50—70年代，日本为满足工业发展的需要，大兴水利，对水资源大量使用却没有注重水资源的节约和污染，造成了地面下沉、污染严重的局面；20世纪80年代起，为缓解城市水资源短缺和污染的情况，1980年推行了雨水贮留渗透计划，1988年成立了“日本雨水贮留渗透技术协会”，日本建立了大量的雨水调蓄池以收集雨水进行回用，同时实施雨水利用补贴制度，根据雨水利用设施的规模和类型提供补贴，以促进城市雨水资源化利用。

③ 新加坡

新加坡建立了低影响开发的雨水资源利用集水区计划。新加坡公用事业管理局先后建立了14个水库收集附近区域雨水，新加坡集水系统供水量达到城市总供水量的30%以上。1977年，新加坡开始规划整治河道，同时改造了市政管网，实现了雨污分离。目前，新加坡具有先进的雨水排放系统，雨水通过地表和地下收集后，一部分蓄积在水库中，超出量直接排入大海。

④ 美国

美国雨水花园设施

美国的水资源利用管理起源较早，在雨水资源管理方面的进展也一直处于世界前列， 1987年首次提出了雨洪最佳管理措施（BMP），即依靠雨水花园、雨水湿地、渗透池等措施蓄积雨水，同时控制径流污染。美国对雨水资源利用强调生态和低影响开发，一方面减少公共雨水管道的雨水排入量，另一方面控制雨水径流的污染。美国的低影响开发技术不仅能够集蓄雨水，减轻暴雨对城市的影响，提高雨水资源利用效果，还能有效控制污染，具有良好的经济效益，目前已在加拿大、欧洲、亚洲等地区广泛应用。

                        

     国内对雨水资源的利用的要求有哪些？ 

 建筑小区、绿地等雨水利用方面的国家标准主要有 ：

《雨水集蓄利用工程技术规范》

5.5.1 雨水集蓄利用工程的集流工程、蓄水工程以及供水和节水灌溉设施应统一布置，用于农业生产的雨水集蓄利用工程还应与农业措施相结合。

《建筑与小区雨水控制及利用工程技术规范》

4.2.6 雨水回用用途应根据收集量、回用量、随时间的变化规律以及卫生要求等因素综合考虑确定。雨水可用于景观用水、绿化用水、循环冷却系统补水、路面和地面冲洗用水、冲厕用水、汽车冲洗用水、消防用水等。

《城镇雨水调蓄工程技术规范》

4.1.2 雨水调蓄工程按用途可分为专用调蓄工程和兼用调蓄工程。调蓄工程的类型和形式应根据新建地区和既有地区的不同条件，结合场地空间、用地、竖向等选择和确定，并应与城镇景观、绿地、运动场、广场、排水泵站、地铁、道路、地下综合管廊等设施和内河内湖等天然调蓄空间统筹考虑，相互协调。

《绿色建筑技术导则》

5.1.3 降低环境影响

采用雨水回渗措施, 维持土壤水生态系统的平衡。

5.3.3 雨污水综合利用

① 采用雨水、污水分流系统，有利于污水处理和雨水的回收再利用；

② 在水资源短缺地区，通过技术经济比较，合理采用雨水和中水回用系统；

③ 合理规划地表与屋顶雨水径流途径，最大程度降低地表径流，采用多种渗透措施增加雨水的渗透量。

《绿色建筑评价标准》

8.2.2 规划场地地表和屋面雨水径流，对场地雨水实施外排总量控制，评价总分值为10分。场地年径流总量控制率达到55%，得5分；达到70%，得10分。

8.2.5 利用场地空间设置绿色雨水基础设施，评价总分值为15分，并按下列规则分别评分并累计：

① 下凹式绿地、雨水花园等有调蓄雨水功能的绿地和水体的面积之和占绿地面积的比例达到40%，得3分；达到60%，得5分；

② 衔接和引导不少于80%的屋面雨水进入地面生态设施，得3分；

③ 衔接和引导不少于80%的道路雨水进入地面生态设施，得4分；

④ 硬质铺装地面中透水铺装面积的比例达到50%，得3分。

《城市绿地设计规范》

3.0.15  城市绿地的设计宜采用源头径流控制设施，满足城市对绿地所在地块的年径流总量控制要求。

8.2.3  绿地中雨水排水设计应根据不同的绿地功能，选择相应的雨水径流控制和利用的技术措施。

8.2.5  绿地宜利用景观水体、雨水湿地、渗管/渠等措施就地储存雨水，应用于绿地灌溉、冲洗和景观水体补水。

低影响开发及海绵城市中的雨水利用规范及条文有：

《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》

① 径流总量控制途径包括：雨水的下渗减排和直接集蓄利用。缺水地区可结合实际情况制定基于直接集蓄利用的雨水资源化利用目标。雨水资源化利用一般应作为落实径流总量控制目标的一部分。

② 面临内涝与径流污染防治、雨水资源化利用等多种需求的城市或地区，可根据当地经济情况、空间条件等，选取年径流总量控制率作为首要规划控制目标，综合实现径流污染和峰值控制及雨水资源化利用目标。

③ 地下水超采地区应首先考虑雨水下渗，干旱缺水地区应考虑雨水资源化利用，一般地区应结合景观设计增加雨水调蓄空间。

上海市《海绵城市建设技术标准》

4.1.9 海绵城市建设宜鼓励开展雨水资源利用，区域规划控制指标中雨水资源利用率不宜低于 2%。

4.1.10 建筑与小区排水系统宜对屋面雨水进行收集回用，新建住宅、公建和改建公建项目的雨水资源利用率不宜低于 5%，规划用地面积2hm2以上的新建公建应配套建设雨水收集利用设施。

4.1.11 绿地系统中，新建绿地项目的雨水资源利用率不宜低于 10%，改建绿地项目的雨水资源利用率不宜低于 5%。

  海绵城市理念下城市雨水资源利用的方向  

如果说因城市水资源短缺让人们意识到雨水资源、再生水对于缓解缺水情况的重要意义，那么城市内涝的愈演愈烈则让我们理解城市雨水的“利用”应不止于狭义上的收集、贮存并利用雨水，将“利用”这个概念更可以发散地将其理解为对城市内的雨水渗透、滞蓄、补充地下及地面水源, 维持并改善地区与城市水循环系统以获取更大的生态价值和社会价值。因此当下的雨水资源利用可以定义为：将小流域或排水片区为以单元形式划分，确定单元内径流量之后利用下垫面条件和小型且分散式布置的绿色及灰色调节设施对降雨及其形成的分散性坡面径流进行调控和处理，使之转化为适宜利用的经济社会和生态环境用水的过程。

自2013年之后，雨水利用也成为海绵城市建设的一部分。海绵城市建设中的雨水资源利用模式是，控减地表径流总量，回补地下水，将径流处理后提升水质，以缓解内涝、减轻水体污染和改善城市生态为目的。

城市雨水利用的主要途径包括保护和恢复下垫面透水性和蓄滞雨水的能力，结合排水单元内的实际情况布局绿地、植草沟、调蓄池、湿地、湖塘、雨水花园等设施或其他小型水体，完善排水防涝设施的布设体系及运用方式，以实现雨水径流均匀入渗、适度滞蓄、有效净化、分质使用和有序排放。与以往城市雨水整体快速排放雨水、局部地区收集利用雨水以补充城市用水的工程建设特点不同，海绵城市理念下的雨水资源利用更倾向于对城市雨水进行多元化的控制与利用，即站在更宏观的角度思考如何将城市与水资源相互适应融合。

海绵城市理念下的雨水资源利用可以分为就地利用和异地利用两种方向：就地利用主要通过绿地及绿色设施内雨水下渗增加土壤含水量并促进城市地下水资源的回补；而异地利用则指通过雨水口收集的雨水通过管网进入雨水收集回用系统内，可用于满足绿地的浇灌，道路冲洗等日常需求。

                                        

   结语  

从古至今，雨水资源利用技术一直伴随着人类文明的进步，而现代城市发展所带来的雨水问题给城市自身带来了挑战。挑战伴随着机遇，合理地利用雨水不仅可以补充城市水资源，缓解供需矛盾，对于整个城市水环境的提升也大有裨益。现代雨水资源利用技术对于城市雨水问题的解决方法是综合性的，不是单一的防洪排涝或雨水集蓄回用，而是一种可持续的城市建设模式，不仅强调了城市对雨水净化与利用，也聚焦于改善城市水环境，形成城市健康循环的有效措施。 

参考文献

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