城市建筑綠色生態中的雨洪利用研究

　　隨著人們對人類與環境關系認識的提高，與人類息息相關的住宅建設中也開始滲透“綠色”、“生態”的內涵，出現了綠色建筑的概念。綠色建筑可以概括為在建筑生命周期中，以最節約能源、最有效利用資源的方式，建造最低環境負荷情況下，最安全、健康、高效及舒適的居住空間，達到人及建筑與環境共生共榮、永續發展。因此，綠色建筑又可稱為綠色生態，這意味著建筑不僅被作為非生命元素來對待，更被視為自然生態循環系統的一個有機組成部分[1]。在綠色生態建筑設計中如何節省水資源，高效利用水成為許多專家學者研究的熱點。雨洪利用工程就是改善水環境、維系綠色生態的一個重要手段。  
　　近20年來，雨水利用技術迅速的發展。美國、加拿大、日本、澳大利亞、新西蘭和德國等澳洲國家相繼開展了不同規模、不同內容的雨水利用和控制的研究和系統建設。在以色列、印度、東南亞和非洲等國家和地區，也修建了無數的雨水收集利用系統。雨水利用已成為國際上普遍重視的課題，隨著雨水利用技術的發展，研究雨水利用的學術活動也日趨頻繁，并成立了國際雨水收集利用系統協會(IRCSA)，加強國際雨水利用研究的學術交流。  
　　北京團城歷史悠久，其采用干鋪倒梯形青磚和深埋滲排涵洞方法來收集利用雨水，體現了古人的聰明才智。近20年來雨洪利用技術手段研究得到重視，1990年開始屋頂雨水回灌試驗研究[1]，將屋頂雨水收集后，利用回灌井注入地下，取得了一些初步成果。2000年，中德合作在該試驗點開展了回灌水量、水質及回灌效果的系統研究。但總體而言，我國的研究大部分還處于試驗階段，雨洪的控制和利用情況還有待遇發展。  

　　1．城市雨洪利用的內涵   

 
　　城市雨洪利用從應用的目的來講有兩個含義，一種是指在大尺度范圍內，通過工程性和非工程性措施，分散實施，就地攔蓄、儲存和利用城市雨洪，避減洪澇災害，實施對地下水的補給，來增添城市供水；另一種專指城市建筑（或小區）中通過一些工程手段，來收集雨水，用于綠化、沖廁等用水，或用于回灌地下水，以達到節約用水和增加地下水資源的目的。  
　　北京是一個嚴重缺水的城市，而維持城市生態環境的用水量占有一定的比例。另一方面，北京年內降雨的80%左右多集中在幾次大的暴雨過程，而城市化的發展又使城市不透水面積增加，加大了城市防洪負擔。如果利用汛期雨水資源，不僅可緩解北京水資源短缺狀況，也可減輕城市排水、河道行洪壓力，保證北京防洪安全；同時利用屋頂收集雨水、采用透水地面磚鋪地接水、用草坪蓄集雨水、建造各種滲灌系統將地面上的水“盡收池底”，雨水被凈化后，可用于洗車、住宅沖廁、小區綠化，減少城市生態環境取用新鮮水的份額，真正體現綠色生態的意義。  
　　城市雨洪利用的總體目標應為開發大氣降水資源，增加可利用水量；合理利用水資源，實現分質供水，增加環境用水；回補地下水，緩解地下水超采的趨勢；減少小區雨洪流儲量，減緩城市防洪壓力；最終達到構造以人為本的社區水環境，改善城市生態環境的目標。  
　　由此可見，本文所涉及的城市綠色生態中的雨洪利用涵義更廣，不僅涵蓋了綠色建筑中所涉及的節約和高效利用水資源，改善人類居住環境；且更大程度上指的是通過城市雨洪利用來涵養水資源（補充水資源），實現水資源的合理分配（分質供水）。  

　　2．雨洪利用方式和技術手段   

 
　　2.1 利用方式   
　　城市雨水利用的用途概括有以下三個方面：一是利用城市綠（草）地、透水路面的鋪裝、建筑屋頂面集水等手段增加雨水入滲或進行人工回灌，補充日益匱乏的地下水資源，同時減輕城市排水工程的負擔；二是將雨水利用可作為城市生態環境用水、生態景觀的水源，也可作為部分工業用水、雜用水的水源；三是利用雨水可解決缺水地區人畜飲水問題。  
　　國外雨水收集利用技術已經得到了廣泛的應用，從綠色建筑角度考慮，日、美、德等國家的地方法規中還將該技術作為一種政府行為強制執行。美國許多城市建立了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，所有新開發區必須強制實行“就地滯洪蓄水”；英國，倫敦世紀圓頂的雨水收集利用系統每天回收100立方米雨水作為沖洗廁所用水；丹麥，城市從屋頂收集雨水，收集后的雨水經過收集管過濾設備，進入貯水池，用于沖洗廁所和洗衣服；在日本，要求新建和改建的大型公共建筑群必須設置雨水收集下滲設施，配置各種入滲設施的設置密度，強化雨水入滲；而德國長期致力于雨水利用技術的研究與開發，從規劃、設計到應用，不但形成了完善的技術體系，而且制定了配套的法規和管理規定。  
　　2.2 雨洪利用技術  
　　2.2.1集流技術   
　　雨水收集就是指利用工程手段，盡量減少土壤入滲，增加地表徑流，并且將這部分徑流按照人們所設計的方式收集起來。  
　　雨水收集的核心問題是根據不同的材料確定集水效率，從而確定集流面積、集流量和成本。集水效率與集雨面材料、坡度，降雨雨量、雨強有關。集雨面一般分為自然集雨面和人工集雨面兩種。在運用上應根據利用的目的和具體條件來選擇。  
　　2.2.2蓄水技術  
　　雨水存貯即以一定的方式，經濟合理的存貯雨水的地表徑流，解決降雨和利用在時間上錯位的矛盾。從工程設施的地理位置上分為就地存貯和異地存貯兩種，就地存貯即將降雨就近存蓄起來，一般來說集雨面較小，存貯量不大，如水窯、塘壩、小水庫等；異地存貯是指當集雨量較大無法就地存貯時，通過工程設施調到遠處存貯，如河道、水庫等。  
　　2.2.3 雨洪利用系統  
　　①地下水回灌系統：位于山前沖洪積扇地帶的城市及其郊區，其土壤顆粒粗，有利于雨水入滲，可利用這一有利條件，積極開展雨洪回灌，人工補給地下水研究。目前人工回灌的方式主要有：砂石坑回灌、井灌（大口井回灌、深井回灌）、和其他回灌方式，如在河道上建橡膠壩、分洪閘等調蓄工程來增加地表水對地下水的補給、滲水洼地、滲水廊道、集成水路等回灌方式。  
　?、谖蓓敿晗到y：可為分散的住宅提供生活水源。城市別墅式住宅也可發展雨水收集系統，作為生活雜用水和生態環境用水。屋頂滲井系統可回補地下水。③道路集雨人工湖系統：新建居住小區、道路、廣場和停車場等改為透水路面，同時利用居住小區、道路、廣場和停車場等收集雨水，并修建人工湖或蓄水池，可作為生活小區綠化清潔用水，也可增加水面面積，美化環境。④綠地草坪滯蓄汛雨回補：利用綠地入滲回補地下水，可大量增加地下水補給量。低綠地草坪不僅能接納其上的降雨，還可以將附近的屋頂、路面等不透水面積上的徑流導入綠地，將日降雨量近100mm的次降雨全部入滲[4]。這部分徑流滯蓄于草地，可減少草地灌溉用水，且為排水河道減輕防洪負擔，補給超采地下水的環境效益更加顯著。⑤增加滯洪水面：利用汛期雨洪增加城市湖泊等水體面積，不僅改善了城市景觀和生態環境，還具有一定的防洪功能。將綠地（草坪）同滲井、蓄水池系統相結合，可明顯減輕城市的防洪負擔，緩解城市化對地下水補給的影響。 
　　2.2.4關鍵技術  
　　雨洪利用工程是一項復雜的系統工程，涉及研究的內容很多，要想進行大規模雨洪利用工程的推廣，還應解決下列的關鍵技術。 
　　①對自然環境的認識。包括對周邊地區地理、地貌、水文、氣象、地質、水文地質條件的調查分析，這是建立雨洪利用工程的基礎。 
　?、谟旰槔霉こ淘O計。應針對不同尺度的雨洪利用目的，對不同下墊面降水情況進行分析研究，從而確定最大控制洪峰，計算工程設施規模尺寸，以發揮最大經濟效益。 
　?、塾旰樗|處理技術。在綠色建筑中，要依據不同用水水質要求，對收集的雨水進行必要的水質處理。完備的水質監測系統是整個雨洪利用工程能夠正常運行的關鍵一環。 
　　④除此之外，雨洪利用工程還要符合城市建設規劃，遵守相應法令法規等。做到為經濟服務，為發展服務。

 
　　3．城市雨洪利用中的不足

  
　　總體看來，我國雨洪利用技術的應用主要存在以下幾個方面的不足： 
　?、偃狈τ旰槔靡庾R，無論是管理部門、科研部門，還是公眾，普遍對雨洪利用意義認識不足，對城市雨洪利用概念和作用還不足，在城市規劃和建設過程中缺乏統籌考慮。 
　?、谌鄙倩A性研究，體現在雨水對環境、資源影響的研究不足，對于雨洪利用技術的研究程度較低，應用很薄弱。 
　?、蹧]有可行的技術與管理規范，缺乏配套的法規、政策和管理體系。 
　?、苡旰槔卯a業化程度低，相應的設備、專業工程隊伍欠缺。 
　　總之，城市綠色生態中的雨洪利用，完全可以借鑒發達國家“堵疏結合，蓄泄并重”的防洪、避洪理念，“親近自然河流”、恢復自然、美化環境、分水集雨的規劃思想，利用“屋頂集雨”等技術，因地制宜地攔蓄、儲存、利用雨洪，改善城市生態系統和景觀環境。