城市雨洪资源利用的国际比较研究

黄学伟

（海河水利委员会科技咨询中心，天津 300170）

1 引言

随着全球气候变化和城市化进程的快速发展，我国水资源情势正在发生新的变化。一方面我国的人均水资源占有量为2 170 m3，不足世界平均水平的1/3，被联合国列为世界上最缺水的13 个国家之一，全国660多个城市中有400多个存在不同程度的缺水问题，其中有136个严重缺水；另一方面汛期城市雨洪灾害威胁加大，2008年7月2日，一场持续了近20 h的大雨使昆明变成了一座水城，包括市政府在内的全市多个地区被积水淹没，局部交通被堵塞，市民出行困难，200余名学生中考延误[1]，不仅昆明，北京、上海、天津、西安等越来越多的城市面临内涝的威胁。雨洪是指具有足够的数量，但不能或不可能在某一地点为满足某种用途而被直接利用的雨水及由降雨产生的洪水，兼具资源和灾害的双重性质。如何兴利避害，变雨洪灾害防控为雨洪资源管理，更好地实现人水和谐是城市水资源管理的一个非常重要的问题。笔者在借鉴德国、日本、美国、英国等国家城市雨洪资源利用经验的基础上，根据我国城市雨洪资源管理现状和存在问题，提出了我国城市雨洪资源利用的对策建议。

2 城市雨洪利用的主要模式

人类可以利用的水资源绝大部分来源于降雨，由于全球范围内的水资源短缺和洪水灾害频繁发生，世界上许多国家都十分重视雨洪资源的利用。近20年来，德国、美国、日本等40多个国家相继开展了雨洪利用的研究与实践，并召开过十三届国际雨水利用大会[1]。城市雨洪资源利用的措施多种多样，归纳起来主要有工程措施和非工程措施两种，如图1所示。

2.1 国际上雨洪资源利用的工程模式

图1 城市雨洪资源利用的措施

雨洪资源利用的工程模式主要有下渗工程、贮存工程和调控工程。其中，下渗工程主要通过透水地、渗透沟、渗透管、渗透池和渗井（包括回灌）等多渠道加大对雨水的就地下渗量；贮存工程分为地面蓄水和地下蓄水，地面蓄水包括建筑物屋顶、城市绿地、湿地等，地下蓄水包括地下蓄水池、管道蓄水池、地下水库等；调控工程主要包括流量控制井、控制闸等。

德国是欧洲开展雨洪利用工程最好的国家之一，典型的生态小区雨洪利用系统当属德国下萨克森州首府汉诺威市东南的康斯柏格城区[1]。小区在开发时，利用人工森林涵养水源，在每一幢房屋屋顶都设计有雨水收集系统，通过导排将雨水引入小区内的梯级蓄水池，这些蓄水池在雨季可储存雨水或延缓雨水的流速，平时则成为绿地景观；除机动车道外，小区内其他路面一般采用通透性好的土层和砖石路面，以保持对雨水的渗透能力。日本的城市雨洪利用在亚洲先行一步，1992年颁布《第二代城市下水总体规划》，正式将雨洪渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分，要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨洪就地下渗设施。日本不仅集雨自给，还向阿拉伯国家出口雨水，可见雨水在日本已经具有了独到的价值。美国的雨洪利用以提高天然入渗能力为宗旨，1993年大洪水之后，美国兴建地下隧道蓄水系统，建立屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统，让洪水迂回滞留于曾经被堤防保护的土地中，既利用了洪水的生态环境功能，又减轻了其他重要地区的防洪压力。英国的雨洪利用已达到世界先进水平，其中最为著名的便是英国世纪穹顶中雨洪工程的应用，它是英国为了庆祝新千年的到来在格林威治兴建的，以穹顶收集的雨水为建筑内的厕所冲洗提供100 m3/d的回用水[2]。

2.2 国际上城市雨洪资源利用的非工程措施

城市雨洪资源利用的非工程措施是指通过管理、市场、立法、宣传等，提高城市雨洪资源的利用效率。德国一方面通过一系列有关雨水利用的法律法规来促进对雨洪资源的利用，如1993年黑森州颁布了新的建筑法规，给市政当局或地方团体以权利来强制性地推行雨洪利用；另一方面还通过补贴和征收雨水排放费用来推进雨洪资源的利用，如汉堡市最早（1988年）颁布对建筑雨水利用系统的资助政策，在以后的7年里有1 500多个私有住宅的雨水利用系统得到州政府的资助，这些措施有利促进了德国城市雨水利用技术的应用与发展[2]。美国的科罗拉多州（1974年）、佛罗里达州（1974年）、宾西法尼亚州（1978年）和弗吉尼亚州（1999年）分别制定了雨洪管理条例，这些条例规定：新开发区的洪峰流量不能超过开发前的水平，所有新开发区（不包括独户住家）必须实行强制的“就地滞洪蓄水”[1，3]。

欧美国家除了利用法律、市场的手段对雨洪资源进行管理，还利用一些管理手段如对雨洪资源的利用进行合理规划、开展雨洪风险管理。目前，欧美一些发达国家（如美国、英国）已经实行了洪水保险，通过政府、非营利组织、企业等多方的共同努力，推进雨洪资源的持续利用。

3 国际上城市雨洪资源利用的发展趋势

3.1 雨洪资源利用向标准化、产业化发展

许多国家和地区对于雨洪资源利用出台了相应的技术手册、规范和标准。德国1989年就出台了雨水利用设施标准（DIN1989），到1992年已出现“第二代”雨水利用技术，经过近10年的发展与完善，形成现在的“第三代”雨水利用技术，新的标准也正在审批中。美国一些州也出台了雨水利用的规范和手册，如STAFFORD 郡的《雨水管理设计手册》、佐治亚州的《雨水管理手册》、北卡罗莱纳州的《雨水设计手册》、弗吉尼亚州的《弗吉尼亚雨水管理模式条例》、Ha11 郡与Gainesvi11e 市的《雨水管理手册》（1999年）、Port1and’s 市的《雨水管理手册》（2002年）等。与此同时，国外许多专门生产雨洪利用设备的厂家和公司逐渐增多。如，德国GEP公司的雨水过滤器、屋顶回水处理回用IRM控制设备和雨水储存罐等产品畅销整个欧洲市场；德国UFT公司的流量控制和监控设备已经开始在全球20 多个国家和地区销售使用；荷兰WAVIN公司的孔隙雨水蓄水池填充料、整体式雨水检查井、雨水口等雨水利用设备已经在全球30多个国家使用。

3.2 雨洪资源利用技术向集成化和国际化发展

全球化进程的加快、互联网技术的快速发展使得雨洪资源利用的国际交流和合作领域日益宽广和迅捷，各种雨洪资源利用技术的集成是未来雨洪资源利用技术发展的一个趋势。国际雨水收集利用协会（IRCSA）1991年正式成立以来，不断地促进国际间的交流与合作，两年一次的交流大会使各国之间的雨水利用技术和信息很快传播。网络技术的发展也为雨水利用技术的国际化提供了很好的平台。德国“第三代”雨水利用技术的特征就是设备的集成化，从屋面雨水的收集、截污、储存、过滤、渗透、提升、回用到控制都有一系列的定型产品和组装式成套设备。

3.3 雨洪资源利用向综合性和多目标性发展

雨洪资源利用是人与自然和谐相处的一环，城市雨洪资源利用需要综合考虑城市水资源短缺、城市防洪和城市水环境改善等多个目标，并与城市规划、建筑、生态、文化、景观等密切相关，未来雨洪资源利用必将体现出综合性和多目标性。在过去的十多年中，世界上许多发达国家逐步建立了新的雨洪管理模式，被称为生态洪水管理模式，将雨洪拦蓄、水质净化、生态调节等多目标综合在一起，实现对雨洪资源的优化利用。

3.4 雨洪资源利用技术向模型化与数字化发展

随着雨洪资源利用研究的不断深入，雨洪资源利用的模型化和数字化趋势进一步显现。美国陆军工程兵团水文工程中心提出了应用于城市和非城市集水区域的降雨-汇流-水质模型STORM（Storage Treatment，Overf1ow Runoff Mode1）、英国环境部及全国水资源委员会设计了沃林福特程序（Wa11ingford Procedure）、美国环境保护署编制了暴雨雨水管理模型SWMM（Storm Water Management Mode1）、丹麦水利研究所开发了MOUSE 模型、日本开发了PWRI（Precipitation Water Routing and Inundation），这些模型为雨洪利用系统的计算和设计提供了有效的工具。此外，随着数字城市建设的发展，基于GIS技术的城市雨洪预报、暴雨积水计算、城市防洪、防汛抢险救灾、灾情评估等也是未来雨洪资源利用的发展趋势之一[4]。

4 我国城市雨洪资源利用的现状与存在问题

我国城市雨洪利用起步较晚，但部分示范工程的设计已经达到世界先进水平。如，2008年奥运会在北京召开，在“人文奥运、科技奥运、绿色奥运”理念的指导下，国家体育场馆鸟巢和水立方都设计为雨洪资源利用的典型工程[3]；上海的浦东国际机场航站楼具有完善的雨水收集系统；天津建成了一座节水型水利科技大厦，并成功进行了“城区雨水利用”的应用实验；深圳、西安等城市也相继开展了雨洪利用典型项目的建设。尽管我国部分城市雨洪利用工程在设计和应用上达到了国际先进水平，但总体来说，我国城市雨洪资源利用还落后于其他发达国家，主要存在以下几个问题：

（1）系统利用雨洪资源的意识和能力不足。我国城市雨洪利用设施中除一些大型工程以外多偏重在雨水和洪水的收集方面，而在“利用”方面下的功夫并不够，也就是说我们的雨洪利用链条还没有做全做完善。对于收集的雨水洪水处理力度还不够，应用用途还不够明确，雨洪资源全面利用的意识以及技术能力还有待提高[5]。

（2）城市雨洪资源利用的广度不够。我国城市雨洪资源利用还不是非常广泛，效果还不够明显。虽说各大型城市早在20 世纪90年代就开始尝试示范小区的建设，也都纷纷获得了成功，但是这些经验推广的效果并不明显。而且雨洪资源利用工程项目大多分布在大城市，中小城市涉及不多，较之德国、美国、日本等国家，我国城市雨洪资源利用的广度还远远不够。

（3）城市雨洪资源利用的资金不足。雨洪资源利用工程投资资金很大但回收期较长，一方面国家与地方财政拨款十分有限，另一方面企业和私人的投资对于回收期较长带有很大公益色彩的项目缺乏兴趣。因而，资金也就成了制约中小城市雨洪资源利用发展的一个关键因素[6]。

（4）城市雨洪资源利用的规划不足。城市雨洪利用是否合理，很大程度上取决于其规划的合理性。目前，我国城市缺乏从全局出发对雨洪资源利用进行整体设计，将城市建设、生态环境保护、经济发展、社会和谐等方面综合考虑，将集雨、下渗、排污、净化、循环利用、防洪等方面系统结合的长期合理规划。

（5）缺少相关法律法规和调控措施。我国关于雨洪资源利用的相关法律法规相对欠缺，仅北京市出台了一些规定和政策；如，《关于加强建设工程用地内雨水资源利用的暂行规定（2003）》、2005年发布的《北京市节约用水办法》和《关于加强建设项目节约用水设施管理的通知》、北京奥运场馆的《奥运工程设计大纲》等政策或文件中都明确提出了开展雨水利用的要求，规定所有新建、改建、扩建工程均应增加雨水利用工程的建设，否则有关部门将不予验收。但就全国来说，相关法律法规十分欠缺。此外，我国城市雨洪资源利用也缺少必要的市场和经济调控措施[7]。

5 我国城市雨洪资源利用的对策建议

在借鉴国际雨洪资源利用经验的基础上，结合我国雨洪资源利用现状与存在问题，特提出以下几点我国城市雨洪资源利用的对策建议。

（1）制定雨洪资源利用的条例和法规。国际上雨洪利用的先进国家，都充分地利用法律手段保证雨洪利用工程的实施，确保利用的效果。但我国仅北京地区出台了部分法规和政策，因此制定相应的法律法规成为我国雨洪利用的当务之急。只有制定并逐步完善相应法律法规才能有力确保雨洪利用工程的具体实施，才能为雨洪利用在我国的发展排除阻力。

（2）加强科学研究，开展系统规划。城市雨洪资源利用是一项复杂的系统工程，相关企业、科研院所、非营利组织、大学、学会等机构应当大力加强对雨洪资源利用的基础理论、利用模式、技术标准以及规划管理的研究，在城市规划和专项规划中将小区、公园、道路、防洪工程等统筹考虑，将经济发展、洪灾防控、生态宜居、环境美好等水质水量综合考虑，实现城市的人水和谐[8]。

（3）拓宽雨洪资源利用的融资渠道。以往雨洪资源利用的资金渠道较为单一，主要是国家和地方财政拨款。根据城市雨洪资源利用工程性质的不同，可以通过国家、政府、企业、社区、个人等多种投资主体，利用BOT（Bui1d-Operate-Transfer）、TOT（Trans⁃fer-Operate-Transfer）、PFI（Private-Finance-Initia⁃tive）等多种融资模式，拓宽城市雨洪资源利用的融资渠道，解决雨洪资源利用工程资金短缺的问题。

（4）树立雨洪利用的理念。加强雨洪利用宣传和教育，通过媒体、企业、学校、社区、非营利组织等宣传主体，在全社会中树立起雨洪利用的观念，加深全社会民众对雨洪利用重要性的认识，提高雨水收集利用的自觉性和主动性[9]。

[1]张晓鹏，王美荣.城市雨洪利用的研究现状与发展方向[J].北京水务，2009，（3）：12-14.

[2]郑德凤.雨洪资源与地下水资源联合调控理论及应用研究[D].大连：大连理工大学，2005：15-16.

[3]全新峰，张克峰，李秀芝.国内外城市雨水利用现状及趋势[J]，能源与环境，2006，（1）：20-21.

[4]耿艳芬.城市雨洪的水动力耦合模型研究[D].大连：大连理工大学，2006：8.

[5]赵然杭.城市水资源利用的关键问题[D].大连：大连理工大学，2008：3-4.

[6]张书函，丁跃元，陈建刚，等.关于实施雨洪利用后防洪费减免办法的探讨[J].北京水利，2005，（6）：47-49.

[7]陈守珊.城市化地区雨洪模拟及雨洪资源化利用研究[M].南京：河海大学出版社，2007：61-63.

[8]于琪洋.加强城市雨洪资源利用保障城市可持续发展[J].水利发展研究，2002，2（3）：12-14.

[9]于洪韬.国外雨洪利用概况[J].北京水利科技，1991，（4）：138-145.