城市建筑綠色生態(tài)中的雨洪利用研究

　　隨著人們對(duì)人類與環(huán)境關(guān)系認(rèn)識(shí)的提高，與人類息息相關(guān)的住宅建設(shè)中也開(kāi)始滲透“綠色”、“生態(tài)”的內(nèi)涵，出現(xiàn)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(jié)約能源、最有效利用資源的方式，建造最低環(huán)境負(fù)荷情況下，最安全、健康、高效及舒適的居住空間，達(dá)到人及建筑與環(huán)境共生共榮、永續(xù)發(fā)展。因此，綠色建筑又可稱為綠色生態(tài)，這意味著建筑不僅被作為非生命元素來(lái)對(duì)待，更被視為自然生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)的一個(gè)有機(jī)組成部分[1]。在綠色生態(tài)建筑設(shè)計(jì)中如何節(jié)省水資源，高效利用水成為許多專家學(xué)者研究的熱點(diǎn)。雨洪利用工程就是改善水環(huán)境、維系綠色生態(tài)的一個(gè)重要手段。  
　　近20年來(lái)，雨水利用技術(shù)迅速的發(fā)展。美國(guó)、加拿大、日本、澳大利亞、新西蘭和德國(guó)等澳洲國(guó)家相繼開(kāi)展了不同規(guī)模、不同內(nèi)容的雨水利用和控制的研究和系統(tǒng)建設(shè)。在以色列、印度、東南亞和非洲等國(guó)家和地區(qū)，也修建了無(wú)數(shù)的雨水收集利用系統(tǒng)。雨水利用已成為國(guó)際上普遍重視的課題，隨著雨水利用技術(shù)的發(fā)展，研究雨水利用的學(xué)術(shù)活動(dòng)也日趨頻繁，并成立了國(guó)際雨水收集利用系統(tǒng)協(xié)會(huì)(IRCSA)，加強(qiáng)國(guó)際雨水利用研究的學(xué)術(shù)交流。  
　　北京團(tuán)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(lái)收集利用雨水，體現(xiàn)了古人的聰明才智。近20年來(lái)雨洪利用技術(shù)手段研究得到重視，1990年開(kāi)始屋頂雨水回灌試驗(yàn)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(yàn)點(diǎn)開(kāi)展了回灌水量、水質(zhì)及回灌效果的系統(tǒng)研究。但總體而言，我國(guó)的研究大部分還處于試驗(yàn)階段，雨洪的控制和利用情況還有待遇發(fā)展。  

　　1．城市雨洪利用的內(nèi)涵   

 
　　城市雨洪利用從應(yīng)用的目的來(lái)講有兩個(gè)含義，一種是指在大尺度范圍內(nèi)，通過(guò)工程性和非工程性措施，分散實(shí)施，就地?cái)r蓄、儲(chǔ)存和利用城市雨洪，避減洪澇災(zāi)害，實(shí)施對(duì)地下水的補(bǔ)給，來(lái)增添城市供水；另一種專指城市建筑（或小區(qū)）中通過(guò)一些工程手段，來(lái)收集雨水，用于綠化、沖廁等用水，或用于回灌地下水，以達(dá)到節(jié)約用水和增加地下水資源的目的。  
　　北京是一個(gè)嚴(yán)重缺水的城市，而維持城市生態(tài)環(huán)境的用水量占有一定的比例。另一方面，北京年內(nèi)降雨的80%左右多集中在幾次大的暴雨過(guò)程，而城市化的發(fā)展又使城市不透水面積增加，加大了城市防洪負(fù)擔(dān)。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(shí)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(tǒng)將地面上的水“盡收池底”，雨水被凈化后，可用于洗車(chē)、住宅沖廁、小區(qū)綠化，減少城市生態(tài)環(huán)境取用新鮮水的份額，真正體現(xiàn)綠色生態(tài)的意義。  
　　城市雨洪利用的總體目標(biāo)應(yīng)為開(kāi)發(fā)大氣降水資源，增加可利用水量；合理利用水資源，實(shí)現(xiàn)分質(zhì)供水，增加環(huán)境用水；回補(bǔ)地下水，緩解地下水超采的趨勢(shì)；減少小區(qū)雨洪流儲(chǔ)量，減緩城市防洪壓力；最終達(dá)到構(gòu)造以人為本的社區(qū)水環(huán)境，改善城市生態(tài)環(huán)境的目標(biāo)。  
　　由此可見(jiàn)，本文所涉及的城市綠色生態(tài)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(jié)約和高效利用水資源，改善人類居住環(huán)境；且更大程度上指的是通過(guò)城市雨洪利用來(lái)涵養(yǎng)水資源（補(bǔ)充水資源），實(shí)現(xiàn)水資源的合理分配（分質(zhì)供水）。  

　　2．雨洪利用方式和技術(shù)手段   

 
　　2.1 利用方式   
　　城市雨水利用的用途概括有以下三個(gè)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(jìn)行人工回灌，補(bǔ)充日益匱乏的地下水資源，同時(shí)減輕城市排水工程的負(fù)擔(dān)；二是將雨水利用可作為城市生態(tài)環(huán)境用水、生態(tài)景觀的水源，也可作為部分工業(yè)用水、雜用水的水源；三是利用雨水可解決缺水地區(qū)人畜飲水問(wèn)題。  
　　國(guó)外雨水收集利用技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，從綠色建筑角度考慮，日、美、德等國(guó)家的地方法規(guī)中還將該技術(shù)作為一種政府行為強(qiáng)制執(zhí)行。美國(guó)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(tǒng)，所有新開(kāi)發(fā)區(qū)必須強(qiáng)制實(shí)行“就地滯洪蓄水”；英國(guó)，倫敦世紀(jì)圓頂?shù)挠晁占孟到y(tǒng)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(jīng)過(guò)收集管過(guò)濾設(shè)備，進(jìn)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(shè)置雨水收集下滲設(shè)施，配置各種入滲設(shè)施的設(shè)置密度，強(qiáng)化雨水入滲；而德國(guó)長(zhǎng)期致力于雨水利用技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)，從規(guī)劃、設(shè)計(jì)到應(yīng)用，不但形成了完善的技術(shù)體系，而且制定了配套的法規(guī)和管理規(guī)定。  
　　2.2 雨洪利用技術(shù)  
　　2.2.1集流技術(shù)   
　　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(shè)計(jì)的方式收集起來(lái)。  
　　雨水收集的核心問(wèn)題是根據(jù)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(qiáng)有關(guān)。集雨面一般分為自然集雨面和人工集雨面兩種。在運(yùn)用上應(yīng)根據(jù)利用的目的和具體條件來(lái)選擇。  
　　2.2.2蓄水技術(shù)  
　　雨水存貯即以一定的方式，經(jīng)濟(jì)合理的存貯雨水的地表徑流，解決降雨和利用在時(shí)間上錯(cuò)位的矛盾。從工程設(shè)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(lái)，一般來(lái)說(shuō)集雨面較小，存貯量不大，如水窯、塘壩、小水庫(kù)等；異地存貯是指當(dāng)集雨量較大無(wú)法就地存貯時(shí)，通過(guò)工程設(shè)施調(diào)到遠(yuǎn)處存貯，如河道、水庫(kù)等。  
　　2.2.3 雨洪利用系統(tǒng)  
　?、俚叵滤毓嘞到y(tǒng)：位于山前沖洪積扇地帶的城市及其郊區(qū)，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(kāi)展雨洪回灌，人工補(bǔ)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(diào)蓄工程來(lái)增加地表水對(duì)地下水的補(bǔ)給、滲水洼地、滲水廊道、集成水路等回灌方式。  
　?、谖蓓敿晗到y(tǒng)：可為分散的住宅提供生活水源。城市別墅式住宅也可發(fā)展雨水收集系統(tǒng)，作為生活雜用水和生態(tài)環(huán)境用水。屋頂滲井系統(tǒng)可回補(bǔ)地下水。③道路集雨人工湖系統(tǒng)：新建居住小區(qū)、道路、廣場(chǎng)和停車(chē)場(chǎng)等改為透水路面，同時(shí)利用居住小區(qū)、道路、廣場(chǎng)和停車(chē)場(chǎng)等收集雨水，并修建人工湖或蓄水池，可作為生活小區(qū)綠化清潔用水，也可增加水面面積，美化環(huán)境。④綠地草坪滯蓄汛雨回補(bǔ)：利用綠地入滲回補(bǔ)地下水，可大量增加地下水補(bǔ)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(dǎo)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(fù)擔(dān)，補(bǔ)給超采地下水的環(huán)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(tài)環(huán)境，還具有一定的防洪功能。將綠地（草坪）同滲井、蓄水池系統(tǒng)相結(jié)合，可明顯減輕城市的防洪負(fù)擔(dān)，緩解城市化對(duì)地下水補(bǔ)給的影響。 
　　2.2.4關(guān)鍵技術(shù)  
　　雨洪利用工程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及研究的內(nèi)容很多，要想進(jìn)行大規(guī)模雨洪利用工程的推廣，還應(yīng)解決下列的關(guān)鍵技術(shù)。 
　?、賹?duì)自然環(huán)境的認(rèn)識(shí)。包括對(duì)周邊地區(qū)地理、地貌、水文、氣象、地質(zhì)、水文地質(zhì)條件的調(diào)查分析，這是建立雨洪利用工程的基礎(chǔ)。 
　　②雨洪利用工程設(shè)計(jì)。應(yīng)針對(duì)不同尺度的雨洪利用目的，對(duì)不同下墊面降水情況進(jìn)行分析研究，從而確定最大控制洪峰，計(jì)算工程設(shè)施規(guī)模尺寸，以發(fā)揮最大經(jīng)濟(jì)效益。 
　?、塾旰樗|(zhì)處理技術(shù)。在綠色建筑中，要依據(jù)不同用水水質(zhì)要求，對(duì)收集的雨水進(jìn)行必要的水質(zhì)處理。完備的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是整個(gè)雨洪利用工程能夠正常運(yùn)行的關(guān)鍵一環(huán)。 
　?、艹酥?，雨洪利用工程還要符合城市建設(shè)規(guī)劃，遵守相應(yīng)法令法規(guī)等。做到為經(jīng)濟(jì)服務(wù)，為發(fā)展服務(wù)。

 
　　3．城市雨洪利用中的不足

  
　　總體看來(lái)，我國(guó)雨洪利用技術(shù)的應(yīng)用主要存在以下幾個(gè)方面的不足： 
　?、偃狈τ旰槔靡庾R(shí)，無(wú)論是管理部門(mén)、科研部門(mén)，還是公眾，普遍對(duì)雨洪利用意義認(rèn)識(shí)不足，對(duì)城市雨洪利用概念和作用還不足，在城市規(guī)劃和建設(shè)過(guò)程中缺乏統(tǒng)籌考慮。 
　　②缺少基礎(chǔ)性研究，體現(xiàn)在雨水對(duì)環(huán)境、資源影響的研究不足，對(duì)于雨洪利用技術(shù)的研究程度較低，應(yīng)用很薄弱。 
　　③沒(méi)有可行的技術(shù)與管理規(guī)范，缺乏配套的法規(guī)、政策和管理體系。 
　?、苡旰槔卯a(chǎn)業(yè)化程度低，相應(yīng)的設(shè)備、專業(yè)工程隊(duì)伍欠缺。 
　　總之，城市綠色生態(tài)中的雨洪利用，完全可以借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家“堵疏結(jié)合，蓄泄并重”的防洪、避洪理念，“親近自然河流”、恢復(fù)自然、美化環(huán)境、分水集雨的規(guī)劃思想，利用“屋頂集雨”等技術(shù)，因地制宜地?cái)r蓄、儲(chǔ)存、利用雨洪，改善城市生態(tài)系統(tǒng)和景觀環(huán)境。