城市雨水利用的現(xiàn)狀與趨勢
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、雨水作中水等雜用水源的直接收集利用、用各種滲透設施將雨水回灌地下的間接利用、城市生活小區(qū)水系統(tǒng)的合理設計及其生態(tài)環(huán)境建設等方面,是一項涉及面很廣的系統(tǒng)工程。
筆者近年來圍繞城市雨水徑流水質及其凈化、雨水的中水利用、雨水的滲透、小區(qū)雨水利用系統(tǒng)的合理方案等,對北京城區(qū)雨水利用技術進行了系統(tǒng)的研究,被北京城市節(jié)水辦公室列為2001~2002年的重點推廣項目。《給水排水》雜志對大部分研究內容做了系列報道,并引起了業(yè)內的廣泛關注。
2001年9月10日至14日,筆者出席了在德國中部城市曼海姆舉行的第十屆國際雨水收集利用大會(10thIRCSAConference)。來自68個國家和地區(qū)各種組織機構的400多位代表出席了會議。大會就雨水收集利用技術與規(guī)范,雨水回用于工業(yè)、商業(yè)和農業(yè),雨水利用與建筑中水,城市雨水的收集利用,雨水利用與生態(tài)環(huán)境,雨水水質控制,濕潤與干旱地區(qū)的雨水利用,雨水利用與屋頂花園,發(fā)達國家與發(fā)展中國家的雨水利用,雨水利用的法律與法規(guī),雨水利用的市場化,教育與意識的培養(yǎng)等十多個專題進行了廣泛的交流與討論。
基于此,本文就國內外城市雨水利用的現(xiàn)狀與趨勢做簡略的論述與分析。
1從研究與示范工程向標準化、產業(yè)化發(fā)展
現(xiàn)代意義上的雨水利用尤其是城市雨水的利用是從20世紀80年代到90年代發(fā)展起來的。它主要是隨著城市化帶來的水資源緊缺和環(huán)境與生態(tài)問題而引起人們的重視。許多國家開展了相關的研究并建成一批不同規(guī)模的示范工程[6~7]。在此基礎上,城市雨水的利用首先在發(fā)達國家逐步進入到標準化和產業(yè)化的階段。1989年德國就出臺了雨水利用設施標準(DIN1989),對住宅、商業(yè)和工業(yè)領域雨水利用設施的設計、施工和運行管理,過濾,儲存,控制與監(jiān)測4個方面制定了標準。到1992年已出現(xiàn)"第二代"雨水利用技術。又經過近10年的發(fā)展與完善,到今天的"第三代"雨水利用技術,新的標準也正在審批中。
會議期間,大會還組織了雨水利用技術博覽會,數(shù)十家專業(yè)廠商和設計咨詢公司展示了他們的雨水利用設備裝置與系統(tǒng),引起與會代表的極大興趣和贊揚。中國城市雨水利用起步較晚,目前主要在缺水地區(qū)有一些小型、局部的非標準性應用。比較典型的有山東的長島縣、大連的獐子島和浙江省舟山市葫蘆島等雨水集流利用工程。大中城市的雨水利用基本處于探索與研究階段,但已顯示出良好的發(fā)展勢頭。北京、上海、大連、哈爾濱、西安等許多城市相繼開展研究。由于缺水形勢嚴峻,北京的步伐較快。2001年國務院批準了包括雨洪利用規(guī)劃內容的"21世紀初期首都水資源可持續(xù)利用規(guī)劃"。北京建筑工程學院和北京城市節(jié)水辦公室從1998年開始立項研究,并于2001年4月通過鑒定,開始在城區(qū)以示范工程來推廣應用;北京市水利局和德國埃森大學的示范小區(qū)雨水利用合作項目也于2000年開始啟動;北京市政設計院開始立項編制雨水利用設計指南;北京市政府66號令(2000年12月1日)中也明確要求開展市區(qū)的雨水利用工程。因此,北京城市雨水利用已進入示范與實踐階段,可望成為我國城市雨水利用技術的龍頭,隨著水管理體制和水價的科學化、市場化,通過一批示范工程,爭取用較短的時間(5~10a)帶動整個領域的發(fā)展,實現(xiàn)城市雨水利用的標準化和產業(yè)化。值得一提的是德國污水聯(lián)合會(ATV)和1995年成立的非盈利的雨水利用專業(yè)協(xié)會(fbr)在管理城市雨水的排放和處理,組織協(xié)調雨水利用技術的研究開發(fā),制定相關的技術指南、法規(guī)、政策,以及促進雨水利用的規(guī)范化、標準化和產業(yè)化方面起到了非常積極的作用,使德國的城市雨水利用技術幾年上一個臺階,這一經驗很值得我國借鑒。
2城市雨水利用技術的集成化與國際化
第十屆國際雨水利用大會表明,今后城市雨水利用技術發(fā)展的一個突出特點就是它的國際化與集成化。國際雨水收集利用協(xié)會(IRCSA)于1991年在臺灣正式成立以來,不斷地促進國際間的交流與合作,兩年一度的交流大會(第11屆大會將于2003年在墨西哥召開)使各國之間的雨水利用技術和信息能很快地傳播。網(wǎng)絡技術的發(fā)展也為雨水利用技術的國際化提供了很好的平臺。會上代表建議發(fā)達國家專業(yè)廠商應更多地利用互聯(lián)網(wǎng)來展示他們的技術和產品。中國入世后會有更多的市場開放,不少專業(yè)公司和廠商都表示了對中國市場的濃厚興趣。
德國"第三代"雨水利用技術的特征就是設備的集成化。從屋面雨水的收集、截污、儲存、過濾、滲透、提升、回用到控制都有一系列的定型產品和組裝式成套設備。
3城市雨水利用向多目標和綜合性技術發(fā)展
與缺少地區(qū)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(jié)約用水,它還包括減緩城區(qū)雨水洪澇和地下水位的下降、控制雨水徑流污染、改善城市生態(tài)環(huán)境等廣泛的意義[8]。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大類:分散住宅的雨水收集利用中水系統(tǒng);建筑群或小區(qū)集中式雨水收集利用中水系統(tǒng);分散式雨水滲透系統(tǒng);集中式雨水滲透系統(tǒng);屋頂花園雨水利用系統(tǒng);生態(tài)小區(qū)雨水綜合利用系統(tǒng)(屋頂花園、中水、滲透、水景)等。
上述系統(tǒng)幾乎都涉及雨水的污染控制、截污和儲存,這也是各系統(tǒng)的技術關鍵。德國的技術標準(DIN1989)和集成化技術主要限于前兩類。雨水滲透和凈化只有類似行業(yè)標準的ATV技術手冊與指南。生態(tài)小區(qū)雨水利用系統(tǒng)根據(jù)小區(qū)的總體布置、面積的大小、園林、道路、建筑與水景設計等,很難有統(tǒng)一的標準。德國已建或在建的一批生態(tài)小區(qū)雨水利用系統(tǒng)都各具特色。日本和德國的建筑師還設計建造出集太陽能和雨水利用為一體的花園式生態(tài)型建筑,這也代表建筑界的一個新方向。城市雨水利用將和城市環(huán)境及生態(tài)建設更緊密地結合,北京城市雨水利用也基本是向多目標的綜合性技術趨勢發(fā)展。
4因地制宜,注重地區(qū)和項目的特殊性
城市雨水的利用要特別注意國家與國家之間、城市與城市之間各種條件(氣候、地質、水資源、雨水水質、建筑等)的差異。甚至在一個城市內的不同區(qū)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。
德國目前采用的屋面雨水收集利用系統(tǒng)和標準就不太適用于北京。第一,雖然有接近的年均降雨量(600mm左右),但德國的降雨在一年中分配均勻,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,而整個系統(tǒng)的設備在一年中的大部分時間里閑置,代價太高。第二,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(tǒng)就很難達到回用標準。包括中國在內的發(fā)展中國家應特別重視雨水的污染與控制。筆者比較了北京和德國城市的雨水水質,無論屋面雨水還是路面雨水都有很大的差別。這也決定了我國城市雨水利用的復雜性和風險性。筆者考察了柏林某設計公司的幾個小區(qū)雨水利用工程,都采用了完全不同的方案。在北京某中學運動場雨水利用工程中,筆者采用了儲存、自然凈化后再利用的方案,而在另外的小區(qū)則可能采取水景和滲透設施等綜合性雨水利用方案。總而言之,城市雨水利用技術應避免生搬硬套,應該充分體現(xiàn)因地制宜、針對性強、靈活多樣的特點。正確的設計思想往往比技術本身更為重要。
5制定相關的法規(guī)與政策
這次大會對雨水利用的相關法規(guī)和政策進行了專題討論,交流了一些發(fā)達國家與發(fā)展中國家的經驗。少數(shù)國家或地區(qū)建立了有關法規(guī)和政策。但更普遍的是缺乏相關法規(guī)政策,這對城市雨水利用的推廣是很大的阻礙。
德國目前沒有城市雨水利用的統(tǒng)一法規(guī)或政策,各州的發(fā)展也不平衡。漢堡是最早(1988)頒布對建筑雨水利用系統(tǒng)的資助政策,在以后的7年里有1500多個私有住宅的雨水利用系統(tǒng)得到州政府的資助。1992年黑森州開始征收地下水稅,并以此資助包括雨水利用在內的節(jié)水項目。1993年又頒布了新的建筑法規(guī),給市政當局或地方團體以權利來強制性地推行雨水利用。接下來巴登州、薩爾州、不萊梅、漢堡等都修改了他們涉及到雨水利用的建筑法規(guī)。這被稱為城市規(guī)劃與建設的一個新紀元的開始。到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。這些都有利地促進了德國城市雨水利用技術的應用與發(fā)展。日本也有不少地方政府對雨水利用設施給予財政資助。如果新的歐共體飲用水指令(EuropeanDrinkingWaterDirective)從2003年1月1日開始成為法律,其中就包括私人住宅雨水利用的有關條款??梢姡瑹o論從技術或法律角度,城市雨水利用近年來在歐洲水工業(yè)領域都是一個很熱門的話題。對一項新的技術或一個新的領域,像非市場化的城市雨水利用技術,初期的鼓勵政策和資助,以及相關的法規(guī)尤為重要。筆者了解到,山東的長島縣1995年出臺了雨水利用的地方規(guī)定,有力地促進了當?shù)氐挠晁庙椖康膶嵤┡c推廣。北京也正在組織制定雨水利用的相關文件。
6教育與民眾的參與
大會對此方面也進行了專題討論,介紹了一些成功的經驗。與節(jié)水措施和垃圾分類一樣,城市雨水的利用與市民的生活息息相關,也必須有民眾的廣泛參與和支持才可能取得成效。因此,需要通過各種方式進行教育,來提高人們的理解和自覺的參與意識,如組織對示范工程的參觀、公益性廣告、展覽及社區(qū)活動等。
7存在的主要問題
(1)城市雨水利用與城市雨水管理(污染防治、防澇和排放等)的關系與對策;
(2)城市雨水利用與城市供水(地表水與地下水)的關系及統(tǒng)一管理;
(3)城市雨水利用與城市環(huán)境和生態(tài)建設的關系;
(4)城市雨水利用與建筑、城市規(guī)劃的關系及其對策;
(5)缺少相關法規(guī)與政策的支持;
(6)缺乏技術規(guī)范與標準;
(7)不同地區(qū)自然條件下的城市雨水利用戰(zhàn)略與技術路線;
(8)觀念的轉變。盡管城市雨水利用近20年來有了很大的發(fā)展并逐步形成水工業(yè)的一個分支領域和市場。但在許多方面還不成熟,需要更多的關注和深入研究,在應用中不斷總結完善。
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