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雨水收集常用规范之——浅谈城市雨水管理问题


摘要:本文根据目前城市建设发展中经常出现的城市积水问题,通过分析造成城市积水的原因,结合一些城市雨水管理经验,对如何科学合理的建设城市雨水管理体系提出了一些设想。

关键词:城市积水   雨水管理   设想

前言

近年来很多大、中、小城市在大暴雨期间都会出现不同程度的积水问题。城市的积水问题主要还是城市雨水如何管理的问题,真正意义上的城市雨水管理正是要充分协调各相关部门的职能,力求在各相关部门的共同努力下,使城市的雨水得以回归自然。简言之,就是使得城区雨水的蒸发、径流、入渗各得其所,各行其道,使雨水的生态功能得以修复。水是人类生存最基本的物质保障,城市管理者应该从实现人与自然和谐共存的高度,来推进城市雨水的统筹管理。

对我们所有的人来讲,雨水并不陌生。可是在被问到城市雨水应该管什么、归谁管、如何管之类的问题时,人们又难免会感到有些突兀。几乎从地球上有人类生存的那一天起,“天上下雨地上流”就是天经地义的事,那么,城市雨水管理该从何谈起?

、城市建设对雨水自然循环的影响

雨水是一种天然资源,是大自然对人类的恩赐。借用欧洲水框架指导委员会评价水资源的一句话来评价雨水毫不为过,雨水“不是商品,而是应当像遗产那样受到保护、防卫和对待”。作为自然水文循环的基本要素,大气降水是大自然给予“地球村”全体村民的恩赐,而降雨、蒸发、径流、入渗的循环往复就是维系自然水文循环、确保大自然恩赐的基本保障。正如李时珍所说:“地气升为云,天气降为雨”。事实上,所谓“地气”可理解为“蒸发、蒸腾之气”,而“天气”,指的正是来自“蒸发、蒸腾之气”的“云气”。在自然水文循环中,任何地区降雨的蒸发、径流、入渗都是有一定比例的,尽管这种比例会随着地形、地貌、气候、土壤等自然条件的差异而有所区别,但在总体上是合理分配的。为便于与城市化所带来的变化进行比较,这里姑且将此简化成为固定的比例,也就是说,如果没有城市化,落地之后的降雨应该是按照城市所在地应有的比例和沿着前面提到的“雨水自然通路”各行其道:一定比例的蒸发、蒸腾,为日后的降雨作好储备;一定比例的入渗,使地下水得以不断补充更新;一定比例的径流,为河流的畅通补充水源。这样,不仅可以为所有生灵提供不可或缺的水源,而且也可维系地下水的自然更新。

城市的建设给上述循环带来的是什么呢?对水文循环而言,最直接的后果就是成片的不透水地面和水泥森林,原有的雨水自然通道不复存在,作为自然水循环应有的蒸发、径流、入渗比例当然也无法维持,在不透水地面,降雨中的80%到90%都变成了径流,蒸发、入渗的通路已被不透水地面所阻断,按照水文学的术语,就是径流系数增大至0.8乃至0.9以上。由于同样的理由,原本缓慢汇集的径流现在可以在不透水路面的帮助下,以最快的速度向城区的低地集中,并在最短的时间内形成积水。其结果只能是,在该地区应有的蒸发、入渗的时间和水源没有了,地下水的补充通道和水源也没有了,不仅如此,原有的整个水生态系统也只能随之消亡。说到底,是不合理的城市雨水排放理念直接毁坏了雨水的自然通路,使得大自然的恩赐变成了人们避之唯恐不及的“问题”,甚至水灾。

二、城市河流的重要意义

    回顾几千来的沧海桑田和城市变迁,我们不难发现,孕育过人类文明的河流可以说是城市当之无愧的摇篮,可是随着人口的增加和工业化、城市化进程的扩大,不断成长的城市似乎已经忘记了“摇篮”的功德。“好雨知时节”,“润物细无声”之类的意境似乎已经变成遥远的记忆。现在,人们不仅把市区内的水塘、小溪等传统的雨水载体几乎填埋殆尽,就连所剩不多的城区河道也不容其保留洁净的容颜,隐藏在水泥森林和人造景观背后的,正是雨水的叹息和河道的呻吟,由于人为的阻隔,城市雨水已经是“上天(蒸发)无路,入地(下渗)无门”,城区的河道只能无声地接受人为的“安排”,或“被填埋”,或“被切割”。除非是出现了严重影响人们正常生活的城市积水问题,人们对城市雨水的命运几乎是不屑一顾的。当人们面对降雨、面对积水发出“一场雨就能灌瘫一座城”之类的惊叹时,是否应该认真地反思一下,城市里的雨洪积水究竟是谁之过错?是什么原因使城市变成河流的终结地?上天赐予我们的“无根之水”为什么在城市几乎无立足之地?

其实普遍存在的城市积水问题只是一种表象,忽视水文循环中雨水自然通路的传统理念才是问题的根源。正是在这样一种传统理念的束缚下,城市雨水排放一直在一个怪圈里徘徊:人们总是试图通过加大城市的排水能力来缓解伴随着城市地域的扩大和地表硬化面积增加所带来的积水问题。其结果往往是事与愿违,不断加快的城市化规模总是领先于城市排水能力的更新,原本已经不堪重负的城市排水管网只能是超负荷运转。而在中国大多数城市运用的雨污合流制为主的排水模式更使得这种情况雪上加霜。只有让城市雨水的自然通道畅通,才能使河流彻底摆脱梦魇。

三、城市管理体系存在的不足

通常认为,水资源短缺、污染严重和洪水泛滥是制约社会经济发展的重要因素。为此,人们采取了包括开源和节流在内的多种对策,但是如果就水资源论水资源的话,往往难以从根本上取得突破。2006年3月,联合国发表的第二次“世界水发展报告” 就明确指出:“全球水危机在很大程度上是管理体系的危机,正是这种管理体系在决定着谁、在什么时候、以何种方式、有多大的权利来利用什么样的水资源及相关设施。” 而管理体系不只是一个单纯的技术问题,而是一个涉及社会、经济、政治、环境等诸多因素的复杂系统。实际上,中国各城市现行的水务管理体制本身就已经是一个多元结构的复杂系统。比如,负责建筑设计的部门关注的是室外排水,市政部门关注的是排水管网的疏通,水利部门关注的是水资源利用和防洪,而环保部门关注的则是污水的治理和达标排放。尽管已有这么多与雨水相关的管理机构,却没有一个部门是真正全方位地关注城市雨水的,他们所共同关注的问题只是如何将降落到城市的雨水尽快地排干疏净。简言之,城市的雨水管理在实际上已经被边缘化,似乎都在管又都不管。

尤其令人关注的是,随着水资源短缺和河流污染问题的日益严重,关注雨水的人们正在从一个极端走向另一个极端,不再是将雨水“排干疏净”,而是要实现雨水的“零排放”,也就是要将雨水截流殆尽,其实这些做法都不科学,反到增加了很多不必要的成本。无论是“排干疏净”,还是 “零排放”,对影响城市雨水自然通路的问题似乎依然无人过问,城市雨水的回归之路依然是可望不可及。真正意义上的城市雨水管理正是要充分协调各相关部门的职能,力求在各相关部门的共同努力下,使城市的雨水得以回归自然,使得城区雨水的蒸发、径流、入渗各得其所,各行其道,使雨水的生态功能得以修复。只有这样,在水文循环过程中作为液态水在陆地表面流动的主要通道的城市水系才有可能重建,与其相关的生态系统才有可能修复。只有城区水系的健康得到恢复,才有可能从源头上改善城市的水生态环境,确保城市的生态安全。

四、城市雨水管理的一些设想

城市作为人类活动的聚集区,已经成为对自然水系原有生态系统平衡破坏最集中、影响力最大的人工子系统。要从大片的不透水地面和水泥森林中为雨水找出一条回归之路,重建城市水系显然并非易事。那么,解决问题的出路在哪里呢?出路就在与城市化同步的分散式雨水管理。所谓同步,就是不要求城市化让位于生态修复,而是要在城市化的同时因地制宜地推进雨水管理;所谓分散,就是要在水泥森林中,“见缝插针”利用一切可利用的空间定量地调控降雨的径流、蒸发、存储和入渗。下面我提出以下五点与城市雨水相关的管理设想:

城市排水实行雨污分流

雨污分流是城市雨水管理的核心。这里所说的雨污分流与一般意义上的雨污分流不同,并不是特定的管道、管网分流,而是指降雨落地之时起的分流。统计表明,雨水在城市的公共污水排放中的比例可以达到30%,甚至更高,这不仅造成了水资源的浪费,同时也在无形中加大了排水管网的建设成本和污水处理的成本。实践经验表明,只要措施得当,这部分本应回归自然的雨水完全应该、而且可以经过雨污分流轻而易举地走上回归之路。前提就是要在雨水落地处与传统的排水口之间,通过集蓄、缓存、下渗等手段安排好雨水的回归之路,也就是说,要尽可能地使雨水与排水管网脱钩。   

2、城市雨水分散式管理

以见缝插针、积少成多为特征的分散式管理,是城市雨水管理行之有效率的重要措施之一。其基本方式就是各个小区各自为战,独立实现雨污的分流和管理,并将对公用排水管网的依赖程度将至最低。已有成功的实例表明,在新建小区、商业用地和工业园区,可以完全脱离传统意义上的公用排水管网,即便是建成区,也可以通过适当的管理措施,将硬化地面造成的径流量降低15%。至于可利用空间可以说是无处不在,凡是没有房屋和道路的地方都是可用于雨水管理的潜在场所。有数据表明,在极端条件下,用占地总面积10%的空间就可以解决全部用地的雨水回归问题。

3、实现城市雨水就近入渗

雨水就近入渗是维系城市水文循环的基础,城市雨水的回归不外乎蒸发、入渗和径流。与“以排放为主”的传统模式不同,分散式管理模式更注重雨水回归的“入渗”通道,强调入渗为主、径流为辅,尤其注重入渗与径流的比例分配。从水文循环的角度,地下水入渗通道和地表径流通道的畅通有着同样重要的意义。前者涉及降雨回补地下水能力的修复,而后者则涉及地表水系功能的重建,也就是涉及整个水文循环的休养生息。传统模式下的雨水排放,往往是以破坏自然水文循环为代价的,在就近入渗的通道几乎完全被硬化地面阻隔的情况下,人类为城市雨水安排的路径就是集中式管网,其结果只能导致大量雨水的异地排放,蒸发、入渗等自然水文过程也就从人们关注的视线之中消失了。

4、在城市雨水管理中减少地表径流

减少地表径流是城市雨水管理的结果,在城市雨水回归的自然通道得以逐渐恢复的前提下,由于地面硬化导致的径流问题势必得到有效的遏制。根据暴雨强度的计算公式,在降雨量不变、硬化地面比例不减的情况下,径流系数的降低也就意味着暴雨强度的降低,从某种意义上讲,雨水管理的结果就是在不减少城市硬化面积的同时,有效地降低了城区的径流系数,使得雨水在该地区落地后的蒸发、入渗和径流量仍可达到或接近自然状态下的指标值。居民小区、商业用地和工业园区的应用实例表明,这种管理模式不仅可以有效缓解城市排水管网的压力,进而使城市摆脱排水管网的铺设滞后于城市发展的恶性循环,而且可以减少排水系统的建造成本。更重要的是,可以使城市雨水得以回归其自然通道,城市水系及生态系统得以重建,蒸发、下渗、径流等自然水文循环过程可以逐渐得以有效的修复。

5、实现人和自然的和谐管理的目的

如前所述,雨水是自然给予“地球村”全体村民的恩赐,绝非人类所专有。不仅如此,为了人类自身的利益,城市雨水的管理者还必须承担起应有的生态责任,从实现人与自然的和谐共存的高度,来推进城市雨水的统筹管理。要从时间、空间和管理部门的角度实现统筹管理。从时间上讲,要实现雨季和旱季的调控和管理;从空间上,要从流域的尺度来量化城市雨水的蒸发、入渗和径流;从管理部门的角度,要摆脱目前雨水管理边缘化的局面,切实保证相关部门的协调一致,共同为城市雨水的回归自然而努力。

最后,愿我们的城市建设得更美好,城市中的百姓不再受大暴雨积水之扰。


戴于龙

2010年3月2日

参考文献:

 

 

 

书名:

交通规划模型及其应用

作者:

毛保华

出版机构:

中国铁道出版社


书名:

城市交通系统能源消耗与环境影响分析方法

 

作者:

王炜

出版机构:

科学出版社