本文從城市雨水收集利用現狀出發,對城市雨水收集利用進行了分析研究,首次提出“活水城市”的概念,并對如何實現“活水城市”進行了有益的探索,“活水城市”是城市環境文化的組成部分。提出了城市雨水“留得住,走得了,回得來”的新型城市水體循環思路,是解決城市水資源利用的目標的重要途徑,值得思考。
眾所周知,地球上大部分水是在海洋,海洋占地球表面積的72%。據測算,地球擁有的總水量約為13.59 x 10 11立方米,其中97.2%分布在海洋和內陸海域,2.2%分布在兩極冰山,只有0.6%的淡水分布在人類居住的陸地,其中湖泊占淡水總量的0.0088%,河流只有0.00006%。與總量相比,進入水循環的淡水則是非常之少,雨水則是水循環途徑之一,也是自然界淡水來源之一 。
我國人均水資源占有量只是世界的四分之一,遠遠低于人均水資源占有量1000立方米的缺水下限。我國的年均降雨量估計也只有毫米左右,降雨量多的地方是臺灣島東部的火燒寮,其年降雨總量高達6000毫米以上。青藏高原和西北地區雖然地域遼闊,但降雨量卻很少。降水量少的地方是新疆吐魯番盆地內的托克遜縣,年均降水日僅為6天,年均降水量為3.9毫米,1968年僅為0.5毫米。
雨水給人類的生存與發展帶來不可估量益處的同時也對人類的生存造成巨大的危害。2004年7月初北京的強暴雨,城區平均降雨80毫米;7月10日的強暴雨造成北京西三環蓮花橋水深達2米之多,大雨造成全城區交通近乎癱瘓。2011年6月23日的特大暴雨更使北京難堪不已,大雨造成了蓮花橋、豐益橋等多處路段和地段嚴重積水,交通長時間堵塞;地鐵4號線陶然亭站口發生雨水倒灌,臺階形成“壯觀”的瀑布;蘋果園附近兩名在京打工的外地青年被卷入排水管道的慘劇。2012年7月21日北京強暴雨,廣渠門橋下一片汪洋,5輛車擱淺水中,其中1輛越野車被困男子不幸喪生。
2011年6月18日,武漢遭遇13年來暴雨,一天內降水量達193毫米,造成交通短時間癱瘓;緊接著6月24日的強暴雨再次襲擊武漢,楚雄大道又一次陷入一片汪洋。僅2011年,武漢、長沙等多座城市在“暴雨中淪陷”。2007年7月18日,山東濟南的強暴雨導致30多人喪生;同月,重慶的強暴雨同樣造成多人死亡;2010年,廣州等城市的暴雨,也發生了內澇奪命的悲劇 。2013年7月8日晚,邢臺沙河下起了暴雨,導致1輛轎車在通過地下橋時被淹沒,車上的3人罹難。
我們通常說的“雨水收集”是指“雨水收集系統”,完整的說應該叫做“雨水收集與利用系統”,是指收集、利用建筑物屋頂及道路、廣場等硬化地表匯集的降雨徑流,經收集—輸水—凈水—儲存等渠道積蓄、利用雨水,為綠化、景觀水體、洗滌及地下水補充,以達到綜合利用雨水資源和節約用水的目的 。城鎮雨水收集設施主要集中在城鎮區域(含機關、社會單位)、城市公園、下凹式立交橋等區域。農村地區主要利用現有坑塘、洼地、溝渠等建設雨水收集設施。
隨著我國經濟社會的快速發展,特別是改革開放以來,城市建設和城市化的急劇提升,水資源已成為制約我國經濟社會發展的重要因素之一,經濟社會、城市發展與自然災害之間的矛盾凸現。而雨水作為自然界的水資源,具有處理成本低、處理方法簡單等優點,逐步成為新型的可利用水資源。如能發展成為城市雨水收集利用產業,則將帶來顯著的社會、經濟和環境的效益。
我國大中城市的雨水收集利用基本處于探索與研究階段,北京、、大連、哈爾濱、西安等城市相繼開展研究和實踐,顯示了城市水資源利用的巨大潛力。2003年4月起,北京開始實行《關于加強建設工程用地內雨水資源利用的暫行規定》,明確凡在本市行政區域內,新建、改建、擴建工程(含各類建筑物、廣場、停車場、道路、橋梁和其他構筑物等建設工程設施)均應進行雨水收集利用工程同步建設,實行同時設計、同時施工、同時投入使用。天津、青島、、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研究和實踐。2003年,建成了具有雨水利用功能的生態住宅;2003年7月,天津建成了一座節水型水利科技大廈;鄭州市也進行了水資源及雨水收集利用研究。但是,大部分城市的雨水收集利用目前仍基本停留在收集階段。
大部分城市的雨水收集利用是按照“先入滲,后滯蓄,再排放”的原則實施。城市建設的同時,同步建設雨水收集利用設施,可提升滯蓄利用雨水的能力、改善生態環境、提高雨水利用水平。雨水收集的主要方式有:(1)滲入地下模式。指采用透水鋪裝、綠地下滲、下凹式綠地、回灌井、滲坑、滲井等措施收集。(2)收集回用模式。主要是采用集雨樽、蓄水池、人工湖、河道、坑塘、雨水花園等方式,將屋面、道路、庭院、廣場等雨水進行收集。(3)調控排放模式。這種模式主要是在雨水排出區域之前的適當位置,利用洼地、池塘、景觀水體、調蓄池等調蓄設施,流量控制井等設施,使區域內的雨水暫時滯留在管道和調蓄設施內,并按照控制流量排放到下游 。
1982年6月,屆國際雨水利用會議在夏威夷舉行,會議提出了“建立國際雨水利用協會(International Rainwater Catchment System Association,IRCSA)”的建議 。1991年8月,在臺灣舉行的第五屆國際雨水利用大會上正式成立了“國際雨水利用協會”。國際雨水利用大會每兩年舉行一次,目前,該協會成員中包含8個地區的負責人和41個國家的代表,并繼續對有興趣進行雨水利用的國家開放。其中,很多國家提供了有意義的經驗。
新加坡的經驗和做法是“珍惜水資源 建起集水區” ,據統計,新加坡國土面積一半是集水區,總庫容接近1億立方米。據報道,印度通過充分收集和利用雨水,使一些城市的地下水位穩定上升。新德里11個雨水收集項目資料顯示,兩年中該市地下水位上升了5—10米。“鼓勵雨水收集利用”是美國的一項政策,美國雖然水資源豐富,但也十分重視雨水的收集和利用。盡管在大城市很少看到雨水收集利用的設施,但不少城市早就建立了雨水收集利用系統作為備用,當維修城市供水設施時,就會啟用雨水收集利用系統,以保證市民的用水。德國對“生命之水”采取充分負責的態度,大約有50萬家庭用上集雨裝置,每年還在以5萬至8萬戶的速度增加 ,柏林的波茨坦廣場建筑群就安裝了被稱為“水心臟”的雨水收集系統。日本采用補貼來推廣居民收儲雨水,東京都專門制定了《東京都雨水滲透指針》,目的在于促使雨水回歸大地,一方面保證了地下水位的穩定,另一方面也避免出現“城市型洪水” 。
活水,指有水源而常流不斷的水,也指新鮮而沒有被污染的天然水。古文中,靜流之水或有源頭常流動的水稱為“活水” 。流水不腐、戶樞不蠹,“活水”過程就是一個水凈化的過程。活水的幾個基本特征:(1)干凈、純凈和抗病。新鮮而沒有被污染的天然水是益于健康的、自動清潔的,并且能夠抵抗引起疾病的微生物。(2)充滿生命能量。(3)充滿生命氧。氧氣是生命的燃料,活水能夠提供豐富的氧氣。(4)富含離子礦物和微量元素。(5)理想的PH值。PH7.35的水可以調節新陳代謝,排除酸性廢物和預防疾病。
我國在建設“活水公園”方面有比較成功的研究和實踐,四川成都府南河“活水公園”就是一個成功的范例,它改善了府南河的局部水體環境和生態環境,提高了府南河水質,提升了該地區的文明程度,促進了生態健康的持續發展。在“活水公園”概念的基礎上,提出“活水城市”的概念:城市的水資源(包括雨水、處理后的廢水)進行城市內的水體大循環,實現雨水“留得住,走得了,回得來”,提高城市水資源的利用效率,提升城市的水體環境、生態環境和生態健康質量,建設綠色、低碳、花園式新型城市,促進城市的可持續發展。
從廣義講,“活水”就是讓“沉靜”的水“動”起來,水體“活”了,城市也“活”了,使收集的雨水循環起來,收集的雨水得到充分地利用,城市有了新的活力和生機。水體的循環過程就是一個“曝氣”的過程,這種循環過程可以增加水體溶解氧含量,達到氣相(空氣)與液相(水體)的溶解氧平衡,有利于改善大氣質量和局部的生態環境,有利于綠色城市的建設。同時,“活水城市”是城市環境文化的重要組成部分,是環境文化在城市發展和建設中的具體體現,也是解決城市暴雨季節“水漫金山”、非暴雨季節河道、湖泊等水域干涸的問題的途徑,在提高城市居民生活質量方面發揮了積極作用。
綜上所述,城市雨水是重要的水資源,開展城市雨水收集利用是解決城市水資源短缺的重要途徑之一。同時,科學合理地利用這種水資源是城市面臨的重要課題,我國的雨水收集利用率僅為30%左右,城市雨水收集利用具有巨大的潛力。建立包括城市雨水在內的水體循環體系,對于城市的可持續發展具有重要意義。
1、本文提出的“活水城市”概念是科學的、可持續發展的,它體現了城市環境文化,有利于城市水資源的科學利用和綠色低碳城市建設,是解決水資源短缺的有效手段之一,也為改善城市水體和大氣質量提供有益的啟示。
2、城市河流、水渠等形成的城市水網為城市發展發揮了積極作用。為解決城市遭遇下雨時“水漫金山”,雨后缺水,河道河渠干涸的困境,建立城市水體的循環體系,讓包括城市雨水在內的水流動起來,逐步實現雨水“留得住,走得了,回得來”的水循環體系。
3、隨著經濟社會的發展,人口的不斷增長,人們生活水平和質量的不斷提高,水的需求快速增長,使雨水收集利用的可持續發展