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雨水利用并不是新話題。從古至今,人們一直自覺地采用各種集雨措施對雨水進行收集并用于旱季的農業灌溉用水。然而隨著城市的快速發展,雨水水質有了很大變化,特別是城區內的雨水徑流污染嚴重;城市快速發展中不透水面積的大幅度增加,導致雨水流失量增加和水循環系統的平衡遭到破壞,城市大范圍采用硬鋪裝后,切斷了雨水補充地下水源的重要通道,使得雨水更加難于收集、處理和利用。數據顯示,我國許多城鎮水資源嚴重短缺的同時,雨水利用率尚不到10%。
一方面是日益匱乏的水資源,一方面大量雨水資源卻白白流失,雨水作為一種資源,卻始終難于發揮其資源優勢。如何打破這種資源利用的瓶頸,使雨水資源得到充分利用,本刊記者特就此問題采訪了北京建筑工程學院博士生導師車伍教授。
記者(下簡稱記):雨水作為一種資源卻難以利用的主要原因是什么?
車伍(下簡稱車):現代意義上的城市雨水利用有狹義和廣義之分。狹義的城市雨水利用主要指對城市匯水面產生的徑流進行收集、儲存和凈化后利用。而廣義的城市雨水利用,則是指在城市范圍內,有目的地采用各種措施對雨水資源的保護和利用,主要包括收集、儲存和凈化后的直接利用;利用各種人工或自然水體、池塘、濕地或低洼地對雨水徑流實施調蓄、凈化和利用,改善城市水環境和生態環境;通過各種人工或自然滲透設施使雨水滲入地下,補充地下水資源等。因此現代意義上的城市雨水利用與傳統的(農業)雨水利用有很大的不同,主要體現在技術的復雜程度、產生的效益和影響、雨水的用途、雨水水質的污染性與處理要求等方面。
單純地從技術角度來講,雨水利用的瓶頸主要是在污染的控制、截污、儲存、利用等技術的選擇上面。城市雨水利用在不同條件下(氣候、地質、水資源、雨水水質、建筑等),甚至在一個城市內的不同區域或項目之間,各種因素和條件的不同都能決定應采用完全不同的方案。如德國目前采用的屋面雨水收集利用系統和標準就不能照搬北京,德國的降雨在一年中分配均勻,少暴雨,其儲存容器較小,而北京的降雨多以暴雨形式集中在6—9月份,導致儲存容積過大,系統設備在一年中大部分時間里閑置,代價太高。其次,我國城鎮雨水徑流的污染非常嚴重,不僅直接危及城鎮水環境和生態環境,也增加了城鎮雨水利用的難度和復雜性。德國的屋面雨水經過截污裝置和簡單的過濾就能滿足雜用水的要求,北京的屋面雨水水質用這種系統就很難達到回用標準。這種技術上的復雜性,也給雨水利用的普及帶來一定困難。
此外,在水價的合理化,建立科學的市場調節機制,強化公眾教育和參與意識,給予城市雨水利用適當的優惠政策,及管理等多方面都需進一步研究和完善。
記:我國目前的城市雨水利用情況是什么樣的呢?
車:現代意義上的城市雨水利用在我國發展較晚。以前,城市水資源主要著眼于地表水資源和地下水資源的開發,不重視對城市匯集徑流雨水的利用,造成大量寶貴雨水資源的流失。隨著我國水資源短缺的現象日益嚴重,雨水資源利用也逐漸引起重視。上世紀80年代末開始實施的各種集雨工程,如甘肅省“121雨水集流工程”等促進了缺水地區農村的雨水集蓄利用措施的研究和應用,產生了明顯的經濟效益和社會效益。
在城市雨水利用方面,1998年北京建筑工程學院和北京市城市節約用水辦公室聯合開展的城市雨水利用研究,從城市雨水水質、雨水收集利用方案及與中水系統的關系、雨水的滲透方案及滲透裝置、雨水的污染控制及凈化措施、雨水利用與小區生態環境等諸多方面進行系統研究。在市政府的支持下,已有一批雨水利用工程得以實施,并獲得2002年北京市科技進步獎,還有一批不同類型的雨水利用項目在設計或實施中。目前重點是對工程應用進行系統地總結,開發更多的實用裝置和設備,為大規模推廣應用提供必要的技術支持。
北京市水利局和德國埃森大學的“城市雨洪控制與利用”示范小區雨水利用合作項目于2000年開始啟動。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”。北京市政府66號令(2000.12.1)中也明確要求開展市區的雨水利用工程。
2003年3月北京市規劃委員會和水利局聯合發布的“關于加強建設工程用地內雨水資源利用的暫行規定”中指出:“凡在本市行政區域內的新建、改建、擴建工程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。”
目前,北京城市雨水利用已進入實質性的實施推廣階段,天津、青島、上海、大連、南京、武漢、成都、哈爾濱、西安、昆明等許多城市也相繼開展了對雨水的研究或應用,顯示出良好的發展勢頭。在2008奧林匹克場館建設中也將采納雨水利用技術。
記:城市雨水利用所采用的技術主要有哪些?在普及和推廣中還需注意哪些問題?
車:與缺水地區農村雨水收集利用工程不同,城市雨水的利用不是狹義的利用雨水資源和節約用水,它還包括減緩城區雨水洪澇和地下水的下降、控制雨水徑流污染、改善城市生態環境等多個方面。因此,城市雨水利用是一種多目標的綜合性技術。目前應用的技術可分為以下幾類:分散住宅的雨水收集利用中水系統;建筑群或小區集中式雨水收集利用中水系統;分散式雨水滲透系統;集中式雨水滲透系統;屋頂花園雨水利用系統;生態小區雨水綜合利用系統(屋頂花園、中水、滲透、水景)等。根據用途不同,雨水利用可以分為雨水直接利用(回用);雨水間接利用(滲透);雨水綜合利用等幾類。上述系統幾乎都涉及雨水的污染控制、截污和儲存,這也是各系統的技術關鍵。
舉北京為例,在北京市已建成的城市雨水利用工程中,北京的第15中學、華嘉小學、豐臺職業學校、青年湖等采用的雨水收集利用;東方太陽城等采用的是滲透、景觀湖調蓄綜合利用。還有水利局實施的幾個示范小區,也包括收集利用與滲透兩大類。
各種技術的適用性很難一概而論,原則是因地制宜,結合具體條件:如降雨、缺水狀況、水價、地質、水環境、雨水水質、資金等,通過方案比較和技術經濟分析確定。透水地面、低勢綠地等雨水利用技術應該屬于普遍適用的。在普及和推廣這些城市雨水利用技術時,最好是在新建項目時進行設計,因為涉及到與各專業的協調問題,改造起來難度大,費用高,甚至難以實施。
記:現在已有的雨水利用工程,在近期的暴雨中表現如何?是不是說如果普及了雨水收集利用系統就可以減免城市雨澇的危害?
車:開展城市雨水利用的系統建設,總體講是有利于減少水澇災害的。如北京東方太陽城小區由于建有雨水利用工程,明顯地改善水環境和提高防澇標準,幾年都沒有發生水澇。其它幾個示范工程也都有明顯的節水效果。
但僅靠雨水收集利用系統能達到的減澇效果有限,因為雨水收集主要是靠儲存池調蓄雨水,不可能設計太大,常常對暴雨峰流量起不到削減作用。減少城市雨澇還需要綜合性的雨水利用措施,如增大綠化面積、多采用透水鋪裝等各種滲透設施、充分利用天然和人工水體如河湖濕地等進行調蓄等。德國、美國還有北京都要求建設項目在開發后產生的雨水徑流量不能超過開發前的,這些都需要依靠綜合性措施。城市水澇是一個比較復雜的問題,其他還有設計標準低、設計不合理、管理落后等,也有一些人為因素在內。
總之,城市雨水利用是解決城市水資源短缺、減少城市洪災和改善城市環境的有效途徑。
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