李俊奇：城市雨水问题与可持续发展对策

1 城市化引发的雨水问题包括哪些方面？

　　中国目前正处在城市化快速发展的阶段。随着城市化水平的提高和经济的高速发展，城市雨水问题就愈发凸现出来。主要表现为：雨水资源大量流失；雨水径流污染严重；城市洪灾风险加大；生态环境破坏等几方面。全国600多个城市中有400多个存在资源性或水质性缺水问题，正常年份全国城市缺水已达60亿m³，2000年已有100多个县级以上的城市被迫限量供水。城市雨水问题不仅是制约国民经济发展的重要因素，而且是危害和威胁人民健康的严重社会问题。
（1）雨水资源大量流失
　　雨水作为一种宝贵的资源，在城市水循环系统和流域水环境系统中起着十分重要的作用。由于人类的活动造成植被减少或破坏，城市发展中不透水面积的增加，导致雨水流失量增加和水循环系统的平衡遭到破坏，并引发一系列环境与生态问题。我国许多城市水资源严重不足，而大量雨水资源却白白流失，雨水利用率不到10%。
（2）雨水径流污染严重
　　城市化发展还导致了雨水径流污染程度更为严重。沥青油毡屋面、沥青混凝土道路、磨损的轮胎、融雪剂、农药、杀虫剂的使用、建筑工地上的淤泥和沉淀物、动植物的有机废弃物等均会使径流雨水中含有大量污染物：有机物、病原体、重金属、油剂、悬浮固体等。对北京城区1998－2003年不同月份屋面和路面径流水质的大量数据分析表明，城区屋面、道路雨水径流污染都非常严重，其初期雨水的污染程度通常超过城市污水。
　　城区的抽样调查还表明，雨水口被普遍当作垃圾和污水口，雨水井充塞垃圾的现象非常严重，暴雨过后，道路雨水淤积，交通堵塞。对许多旧城区的合流制排水系统，在暴雨期间由于水量大大超过了城市排水和处理能力，水流对管道冲刷和未经处理的污水溢出也进入受纳水体。合流制管系的溢流污染也没有得到有效控制。如2001年，2002年，2003年的雨季，耗资数十亿元整治后的北京城区部分河道和湖泊仍然发生水质恶化、藻类大量繁殖，这与城市雨水径流污染有很大的关系。
　　但我国城市水污染控制目前对雨水径流污染尚未给予足够的重视，没有相应的法规和技术规范。倾向采用和依靠分流制排水系统来减轻水体污染。但分流制排水系统耗资巨大，旧合流制管系改建为分流制周期长、难度大、影响面宽，且仍然存在雨水径流污染的隐患。
（3）洪灾风险加大
　　城市洪灾由于少有发生而常被忽视。事实上，城市人口密度和财产的密度加大，同样的洪涝灾害一旦发生将造成更大的生命、财产损失。城市发展中的洪灾问题主要表现为不透水面积增加；汇流时间缩短，峰流量加大等。
　　城市化的进程增加了城市的不透水面积，如屋顶、街道、停车场等，使相当部分流域为不透水表面所覆盖，致使雨（雪）水无法直接渗入地下，洼地蓄水大量减少。一般地，天然地表洼地蓄水，砂地可达5mm，粘土可达3mm，草坪可达4~10mm，甚至有报告已观测到了在植物密集地区可高达25mm的记录，而光滑的平水泥地面在产生径流前只能保持1mm的水，这些土地利用情况的改变造成从降雨到产流的时间大大缩短，产流速度和径流量都大大增加，原有管线可能会不满足要求。
　　排水管渠的完善，如设置道路边沟、密布雨水管网和排洪沟等，增加了汇流的水力效率，原有的天然河道往往也被截弯取直，疏浚整治，河底和堤岸也大多采用全衬砌的方法加以固化，粗糙度减小，从而使河槽流速增大，有时会达3~5倍，导致径流量和洪峰流量加大，峰现时间提前。例如，北京1959年8月6日和1983年8月4日发生的两场降雨的雨量相似，总雨量分别为103.3mm和97.0mm，最大一小时雨量为39.4mm和38.4mm，但二者的洪峰流量分别为202m³/s和398m³/s，后者较前者增大了近1倍。
　　此外，城市雨水问题还包括水土流失加剧、生态环境恶化、地下水位下降，地面下沉等。
　　缺水导致过量超采地下水，而地下水又得不到及时补充，我国华北地区已形成世界最大的“地下水漏斗”。大漏斗不仅伴随着地面沉降、海水入侵，也预示着这一地区今后的可持续发展将会面临更大问题。北京1999年一年全市地下水位下降了2m。伴随着地下水漏斗，华北地区的地面也随之沉降，还引发了一系列环境问题；铁路路基、建筑物、地下管线等下沉、开裂，堤防和河道行洪出现危机，南运河部分堤段已经下沉了1m左右。地矿部门测定，华北地区49个县市地面裂缝达到400多条。秦皇岛市海水倒灌面积已有55km²，许多工业冷却设备被大量腐蚀。

2、 城市雨水传统技术与现代技术有何差异？

　　城市雨水传统技术与现代技术在战略思想、控制关键策略、和行技术、解决途径及其结果等方面均存在差异，见表1。最根本的差异是现代技术以可持续发展为指导思想。

城市雨水传统技术与现代技术之比较　表1

3 解决城市雨水问题的可持续发展对策

　　解决城市雨水问题，必须遵循可持续发展的指导思想。城市雨水问题的解决和管理是一项复杂的系统工程，其目标是减轻城市暴雨径流的量和质产生的不良后果。解决好城市雨水问题的关键使能否针对具体情况解决好渗透、利用、排放和生态环境建设之间的关系。
　　解决城市雨水问题的对策包括工程和非工程两大类。从目标来讲，主要包括城市雨水综合利用和城市雨水径流污染控制两方面。

4 城市雨水径流污染控制有那些工程和非工程措施？

　　按照雨水径流污染控制最佳管理模式来分，城市雨水径流污染控制措施可以分为两类：工程（技术）措施和非工程（技术）措施。前者主要针对不同情况的污染采取一些滞留池、入渗设施、植物性处理设施等借助于物理、化学、生物等技术减少污染总量；后者主要采取一些管理办法、经济手段、政策法令等措施来达到综合污染控制的目的。
　　按照雨水径流的流程可将雨水径流的污染控制分为三类：源头治理、汇的治理和末端治理。源头治理指在雨水进入沟道系统之前进行的各种处理，包括各种控制污染物的措施。其主要目的是通过减少进入沟道系统的污染物与雨水量，从而减少后续处理的难度和合流制沟道系统的溢流。汇的治理主要是指利用排水系统在雨水输送过程中对污染物的截留、贮存和处理。末端治理主要是指将雨水收集到管网末端，再进行集中的物理化学和生物等处理，去除雨水中污染物，出水排放水体或通过管道系统进行回用。
　　表2列出了城市雨水径流污染控制措施的主要方法。

表2 城市雨水径流污染控制措施分类

5 配套政策与保障措施

　　为保证雨水综合利用与雨水径流污染措施得以顺利实施，以促进城市水资源的可持续利用和城市水环境的彻底改善，建议采取如下保障措施：
（1）完善相关政策法规
　　目前建设部和部分城市已经颁布了雨水利用的相关法律条例，如建设部颁布的“绿色生态住宅小区的建设要点和技术导则”、北京市规委颁布的“关于加强建设工程用地内雨水资源利用的暂行规定”等，对雨水利用和雨水径流污染控制步入法制轨道起到了重要的推动作用。但随着雨水项目的不断增多和建设的进一步深入，新的问题（如过分追求直接经济效益、管理部门多头而且效率低下、时有应付作法等）不断出现，亟待完善相关政策法规，对雨水利用和雨水径流污染控制等工作加以规范。因此，应尽快出台“雨水管理条例”、“雨水径流污染控制规范及其实施细则”等，对雨水管理的目标、任务、使用范围；责、权、利的进一步划分；对污染材料的限制使用；控制废物倾倒等作出明确规定。
（2）充分利用经济杠杆
　　必要的经济措施对于城区雨水利用和径流污染控制的开展与实施也会有较大的促进作用。具体措施包括建立雨水排污费（税）制度、建立积极的激励机制、实施雨水排放许可证制度，按照雨水排出量或径流中污染物总量收取环境资源费等。通过经济手段，把企业、个人的局部利益同全社会的共同利益有机地结合起来，贯彻物质利益的原则，限制损害环境的活动，奖励保护环境的活动。目前我国在雨水领域的经济措施尚缺乏深入研究和成熟经验，可以先采取试点示范摸索经验后再推广应用。
（3）合理规划，加强管理
　　传统的城市发展对雨水问题多采取排放的作法，对雨水资源化和污染控制考虑得不够，亦即对自然的生态平衡、城市水系统整体环境等未作细致分析。事实上，在城市规划时，在宏观上把握城市发展的同时，合理对雨水问题加以论证，把土地利用计划与雨水利用、径流污染控制相结合，会对总体上控制解决城市雨水问题带来许多便利。土地规划时，对土地进行分区，禁止或限制在危险土地上进行某些开发和土地利用活动。下列问题应首先被考虑：规划城市的绿化带、植被缓冲带；减少裸露土地和硬质铺装，增加渗透铺装；原地形地貌的保持；规划使用低势绿地、渗透管渠等渗透设施；环境水体景观的利用，人工湿地的利用与建造；建筑结构形式与屋顶作法；优选城市排水体制等。
（4）强化公众教育和参与意识
　　公众的教育与参与必不可少，它是解决城市雨水问题的重要组成部分，是雨水项目方案能够得以实施的重要手段。公众的教育与参与包括对城市专门管理人员的培训、对城市居民的教育、支援者清理和监督等。主要方式是教育、培训、参与、宣传等。
　　对城市专门管理人员的教育主要是培训。尤其是那些其行为影响到雨水的工作部门，比如城市园林部门、规划部门、垃圾处理部门等。教育他们在制定整个城市的发展计划时考虑到雨水及其环境的影响因素，考虑到如何有效的减小雨水径流的污染等问题。
　　对城市居民的教育主要是通过宣传和实践，使居民认识到雨水资源化的必要性和雨水径流污染的危害，使他们知道家庭用品中的各种有毒有害物质和不正确的使用和处理而导致的雨水污染。有条件的社区、街道、单位可以利用一些志愿者和非政府组织，开展一些环保活动，参与垃圾管理、排放监督、环保知识宣传等活动。通过实践，培养公众雨水利用和径流污染控制的习惯和意识。

6 城市雨水问题对策实施的原则

　　城市雨水问题是一项涉及多学科的、复杂的系统工程，在选择解决方案和对策时，要特别注意地域及现场各种条件的差异，切勿生搬硬套。应在可持续发展的总体要求下遵循下列原则：
（1）因地制宜，优化选用
　　不同的区域有不同的径流水质、水量特征，应根据区域特点优先选用适合该区域的技术方法，包括自然环境条件、经济技术水平、公众意识等。如在城中心居住区，可以优先选用道路清扫和垃圾管理、雨水井截污挂篮、禁止污染物倾倒等措施。而在新开发城乡结合部，可以选用雨水湿地、低势绿地、渗透铺装等技术。具体设计时应对各种备选措施的适用性、效果等进行全面的进行技术经济比较，优化组合，最终确定最佳方案。
（2）将雨水利用与雨水径流污染控制、城市防洪、生态景观改善相结合
　　由于雨水利用本身可以减少雨水排出量，削减洪峰，净化回用或渗透补充地下水，作为生态用水和其它杂用水的补充水源，从而有效地减少雨水污染物的排出，所以进行雨水工程规划设计时，往往将雨水利用与径流污染控制一起考虑，并兼顾城市防洪、生态环境改善与保护等。
（3）技术措施与非技术措施相结合，实行综合整治，突出重点，抓住要害
　　由于雨水具有很强的随机性，所以仅靠技术措施不一定能解决城市雨水问题。应坚持技术措施与非技术措施并重的指导思想，防治结合，才能多层次、多渠道地进行控制。
　　选用雨水径流污染控制措施时还应注意源头污染控制与汇流控制、末端治理相结合。以源头污染控制为重点，但控源往往牵扯到建筑材料的改进和汇水表面的治理，成本较高，所以在控源的同时，也应采取一定的汇流控制措施和末端雨水净化治理措施。
（4）规划设计应兼顾经济效益、环境效益和社会效益
　　城市雨水利用与径流污染控制，在技术措施上应尽可能采用生态化和自然化的措施，符合可持续发展的原则。在经济上应兼顾近期目标和长远目标，资金等条件有困难时可以分阶段实施。方案比选和决策时不应仅限于经济效益，还应考虑到环境效益、社会效益等方面。解决方案应突出系统观点，标本兼治，力求环境、生态、美学、人与自然的和谐统一。

7 结语

　　中国是一个城市化快速发展的国家。雨水问题是城市水环境和水资源的主要制约因素。为了实现建立生态城市的目标，必须选择可持续发展的道路。城市雨水利用是解决城市水资源短缺、减少城市洪灾的有效途径。同时城市雨水径流污染控制也是改善城市生态环境的重要组成部分。应将雨水利用与雨水径流污染控制、城市防洪、生态环境的改善相结合，应坚持技术和非技术措施并重，因地制宜，择优选用，兼顾经济效益、环境效益和社会效益，标本兼治，促进城市水资源和水环境的可持续发展。