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给排水丨海外国家“海绵城市”建设案例,是否值得我们借鉴?

大话环保江湖 2019-06-19 14:13:30

提示距离世环会还有39


文章导读

大话环保江湖

“海绵城市”指的是城市像海绵一样,降雨时能就地或就近吸收、存蓄、渗透、净化径流雨水,补充地下水、调节水循环,在干旱缺水时有条件将蓄存的水“释放”出来并加以利用,从而让水在城市中的迁移活动更加“自然”。海绵城市以“慢排缓释”和“源头分散”控制为主要规划建设理念,追求城市人水和谐,已经成为各国城市建设的重要选择。

一、德国:经济激励,技术引导

德国是最早对城市雨水采用政府管制制度的国家,目前已经形成针对低影响开发的雨水管理较为系统的法律法规、技术指引和经济激励政策。在政府的引导下,目前德国的雨洪利用技术已经进入标准化。


1、法律法规引导水资源保护与雨水综合运用


德国的联邦水法、建设法规和地区法规以法律条文或规定的形式,对自然环境的保护和水的可持续利用提出明晰的要求。联邦水法以优化生态环境,保持生态平衡为政策导向,成为各州制定相关法规的基本依据。


1986年的水法将供水技术的可靠性和卫生安全性列为重点,并在第一章中提出“每一用户有义务节约用水,以保证水供应的总量平衡”以约束公民行为。1995年德国颁布了欧洲首个标准“室外排水沟和排水管道标准”,提出通过雨水收集系统尽可能地减少公共地区建筑物底层发生洪水的危险性。1996年,在水法的补充条款中增加了“水的可持续利用”理念,强调“为了保证水的利用效率,要避免排水量增加”,实现“排水量零增长”。

在此背景下,德国建设规划导则规定:“在建设项目的用地规划中,要确保雨水下渗用地,并通过法规进一步落实。”虽各州的具体落实方式不同,但都规定:除了特定情况外,降水不能排放到公共管网中;新建项目的业主必须对雨水进行处置和利用。


2、三种雨水利用方式


德国的雨水利用技术经过多年发展已经日渐成熟,目前德国的城市雨水利用方式主要有三种:


一是屋面雨水集蓄系统,收集的雨水经简单处理后,达到杂用水水质标准,主要用于家庭、公共场所和企业的非饮用水,如街区公寓的厕所冲洗和庭院浇洒。如法兰克福一个苹果轧汁厂,把屋顶收集下来的雨水作为工业冷却循环用水,成为工业项目雨水利用的典范。


二是雨水截污与渗透系统。道路雨洪通过下水道排入沿途大型蓄水池或通过渗透补充地下水。德国城市街道雨洪管道口均设有截污挂篮,以拦截雨洪径流携带的污染物。城市地面使用可渗透地砖,以减小径流。行道树周围以疏松的树皮、木屑、碎石、镂空金属盖板覆盖。


三是生态小区雨水利用系统。小区沿着排水道修建可渗透浅沟,表面植有草皮,供雨水径流时下渗。超过渗透能力的雨水则进入雨洪池或人工湿地,作为水景或继续下渗。


3、经济手段控制排污量


为了实现排入管网的径流量零增长的目标,在国家法律法规和技术导则的指引下,各城市根据生态法、水法、地方行政费用管理等相关法规,制定了各自的雨水费用(也称为管道使用费)征收标准。


并结合各地降水状况、业主所拥有的不透水地面面积,由地方行政主管部门核算并收取业主应缴纳的雨水费。此项资金主要用于雨水项目的投资补贴,以鼓励雨水利用项目的建设。雨水费用的征收有力地促进了雨水处置和利用方式的转变,对雨水管理理念的贯彻有重要意义。


4、统一的水资源管理机制


德国对水资源实施统一的管理制度,即由水务局统一管理与水务有关的全部事项,包括雨水、地表水、地下水、供水和污水处理等水循环的各个环节,并以市场模式运作,接受社会的监督。


这种管理模式保证了水务管理者对水资源的统一调配,有利于管理好水循环的每个环节,同时又促使用水者合理、有效地用好每一滴水,使水资源和水务管理始终处在良性发展中。


二、英国:源头入手,一举两用

为解决日益严重的水资源短缺问题和提升伦敦等大城市的市政排水能力,英国政府积极鼓励在居民家中、社区和商业建筑设立雨水收集利用系统,以从根源上解决上述两大问题。


英国雨水再利用管理协会最新数据显示,近年来,随着水价不断攀升,越来越多的家庭开始使用雨水收集系统。一般房屋雨水收集系统的造价在1500-3000英镑之间。当前英国家庭用雨水收集系统多用于满足家庭灌溉、洗衣等非饮用水需要。家庭用雨水收集系统多在家中设置1000-7500升的储水罐,雨水直接从屋顶收集,并通过导水管简单过滤或者更为复杂的自净过滤系统后导入地下储水罐储存。


一直以来,英国政府都在采取立法手段,通过《住房建筑管理规定》等法律规定,间接促进家庭雨水回收系统的普及在2006年至2015年间,英国政府针对新建房屋设立1-6级的评估体系,要求所有的新建房屋至少达到3级以上的可持续利用标准才能获得开工许可,而其中最重要的提升等级方式之一就是建立雨水回收系统。2015年之后,英国政府为更有针对性控制水资源利用效率,直接要求单一住房单元的居民每天设计用水量不超过125升才能获得开工许可。这一规定也要求开发商和居民更加积极地在家中建立雨水回收系统。


在重视家庭雨水回收利用的同时,英国也在大力推动大型市政建筑和商业建筑的雨水利用。当前大伦敦区最为典型的就是伦敦奥林匹克公园。园内主体建筑和林地在建设过程中建立了完善的雨水收集系统。通过回收雨水和废水再利用等方式,这一占地225公顷的公园灌溉用水完全来自于雨水和经过处理的中水。


此外,公园还将回收的雨水和中水供给周边居民,使周边街区用水量较其他类似街区下降了40%。公园周边居民的每天人均用水量也下降至105升,远低于伦敦地区的平均水平144升。


英国政府和雨水再利用管理协会调研认为,英国利用雨水回收系统在提升水资源利用率方面仍有巨大的潜力。

数据显示,以当前伦敦地区典型住房计算,在伦敦地区年均600毫米降水量情况下,每所房屋(屋顶面积100平方米)每年可回收5.4万升雨水。

英国政府预计,如果所有新建住宅都设置雨水收集装置,未来英格兰地区年均回收雨水量将达到2.8亿立方米;如果新建商业用地也设置类似的装置,则回收数量能够翻倍。

调研认为



与此同时,英国政府也高度看重雨水回收利用系统对于提升城市排水能力和应对突发强降雨的效用。英国雨水利用管理协会数据显示,当前建立的家庭雨水收集系统,能够使单一家庭应对突发降雨能力提升至一年一遇的水平。


与此同时,大型设施和社区建立自身规模的雨水收集系统后,社区应对突发降水的能力有可能提升至30年一遇的水平。在此基础上,水务公司在大伦敦区周边建立的30个左右的大型蓄水湖,其应对能力则有可能提升至百年一遇,大伦敦区的主排水河道泰晤士河的应对能力也会相应大幅上升。


三、法国:形态不一,提升循环

位于欧洲大陆西端的法国受海洋性气候影响明显,全年降雨量较为充沛。法国作为现代城市雏形起源国之一,其境内不少主要城市的排水、防涝以及雨水循环处理的设计思路各具特色,形态不一。这些不同的地表水处理体系如同海绵一般,既使得城市免受了内涝之苦,还提升了水循环利用率。


巴黎作为法国首都,其水循环系统堪称世界范围内大都市中的典范。1852年,著名设计师奥斯曼主持改造了被法国人誉为“最无争议”并基本沿用至今的水循环系统。目前,法国正逐步施行雄心勃勃、拟投资额高达1000亿欧元的“大巴黎改造计划”。巴黎市政府工作人员介绍,在这项宏大的计划中,巴黎会进一步完善维护既有的城市水循环系统,同时还将在巴黎市的多个地点增添蓄水、净水处理中心,提高整个城市对雨水的收集与再利用。


如果说巴黎市的城市水循环设计思路源自人体,那么另一座法国著名城市里昂的水循环处理则是因地制宜,充分借助了自然的力量。相比于巴黎,里昂的城市水循环并不过分突出地下排水管的作用,城市中的数个社区区域内各有低洼地面,其雨水收集充分借助了地面走势的特点,让雨水通过精密设计的水渠流入这些低洼地域。


里昂市中心的中央公园便建立在一片低洼地中。当地建筑设计师在建造该公园时,特意留出了一个容量为870立方米的储水池。雨天时,公园周边建筑上流下的雨水会被引水渠集中引入这个储水池内。储水池内不仅安装了现代化的雨水净化系统,还种植了许多水生植被以辅助净化。随后,经过净化后的水被重新引入到城市绿化区中灌溉植被。


里昂市位于法国的索恩河与罗纳河交汇处,虽然水资源较为丰富,但里昂的水务管理者仍不愿放弃对雨水的利用,并为此做出了极其细致的工作。


首先,里昂市区内各个社区收集的雨水被纳入到了城市一体化的水循环体系中,由当地政府负责对水质进行统一监测与管控;其次,里昂政府将本市各处的道路规模、土壤类别与地型走势等信息进行了统一梳理并公示,任何市区内新的建筑项目均需要考虑到这些基本信息,将雨水管理纳入设计规划中,并接受当地政府的查验考核。凭借着这种精细化的城市水循环监管体系,里昂市近年来多次获得国际城市水务管理领域的评比冠军。

实际上,在法国诸多具备良好城市水循环系统的城市中,巴黎与里昂仅仅是代表之一。近年来,随着科技的进步发展,法国在对一些小型城镇进行水循环规划与管理时,应用了更多现代化的设计理念与技术。

四、韩国首尔:提高渗透性,重塑水环境

韩国首都首尔市在过去60年间经历了急速的城市化进程,在跨入国际一流大都市行列的同时,也染上了区域性水循环恶化等都市病。在这一时期,首尔地区的地表不透水率增长了6倍,降水排水越来越多地依赖人工排水设施,削弱了自然水循环能力。


为改变这种局面,首尔市政府制定了《建设健康的水循环城市综合发展规划》,从提高地表的渗透性入手,提升土地自身的蓄水能力,将首尔市打造成“让水可以呼吸的绿色城市”。


根据首尔市的统计数据,1962年首尔市的地表不透水率仅为7.8%,而到了2010年,这一比率已经高达47.7%。

与之对应的是,首尔市1962年降水总量中通过地表排出的比例仅为10.6%,而2010年这一数值已经增长到51.9%。地表排水比例的提升使下水管道等城市排水系统面临的压力越来越大,同时还带来了包括地表水蒸发减少、城市热岛化、地下水水位下降、河川干涸、气候变化引发的干旱或洪水等许多复杂问题。


城市水循环与市民生活息息相关,问题的不断升级迫使首尔市政府下决心从制度上保障城市水循环的改善,并于2013年10月底发布了《建设健康的水循环城市综合发展规划》,提出到2050年大气降水地表直接排出比例下降21.9%,地下基底排出增长2.2倍,使年平均降水量的40%成为地下水的推进目标。该规划的实质就是发挥土壤如海绵似的吸水、储水作用。


为此,首尔市提出了5方面的解决方案:


    一是以政府机关为先导,改善地表透水状况。首先在沥青、花岗岩覆盖的道路两侧修建绿化带,同时使道路地形便于雨水的自然渗入,分阶段地将路边人行道和停车场的不透水地砖更换为透水地砖。特别是从2015年开始,首尔市将确保人行道等设施的透水性列为义务性措施。

    二是引导城市拆迁改造工程优先考虑水循环恢复。首尔市规定,未来针对老旧小区的拆迁改造工程在设计审核阶段,主管部门必须首先和水循环管理部门对方案进行事先商议,有效降低城市开发对自然水循环的影响。

    三是扩大雨水利用设施的普及率。首尔市从2013年下半年开始,积极通过媒体宣传雨水的利用价值,引导市民提高水循环意识,提高雨水在城市农业和景观中的使用率。

    四是引导市民积极参与水循环城市建设。首尔市选定几个生活小区进行水循环改造,包括铺设透水地砖、建造雨水花坛、设置雨水收储设施。

    五是加强水循环技术研究和制度建设。包括水循环的实地监测体系、水循环技术和改造模型的研究。

五、日本东京:建设储水池,增强再利用

从今年年初开始,涩谷车站周边地区开始了整体开发工程。包括车站工程在内的4个开发区将新建9栋大楼,车站大楼将建成地上47层的综合商业大楼。但更吸引人的是在地下25米深处,将建造一个4000吨的地下储水池,相当于8个标准游泳池的储水量。


这种储水池一池多用,当降雨量超过每小时50毫米时,它可以把周边一带的雨水集中储存,解决附近瞬间排水能力的不足,同时与东京庞大的地下排水系统相连,在大雨高峰过后再陆续把雨水排放。


更重要的是该储水池能起到调节池的作用,平时池中储存一定量的雨水,雨季过后在地面缺水时随时可以抽出来供地面浇花、除尘、消防等使用,甚至可以净化后供市民生活使用。这一工程反映了日本对处理雨水的思路从单纯排放到排放与利用有效结合的变化。


从上世纪90年代开始,日本修改了建筑法,要求大型建筑物和大型建筑群必须建设地下雨水储存池和再利用系统。刚落成不久的日本最高塔——东京天空树也建有一个可回收利用的排蓄水系统。蓄水池能储存7000吨雨水,可供其所在的东京墨田区23万人使用一天,主要用作灾害发生时的生活用水或消防用水。


东京的排水系统工程浩大,东京实行雨水和生活污水分流处理,地下的各种排水管道延长总计达1.58万公里。地面上江户川、荒川、隅田川、神田川多条河流纵横,这些水系在美化城市、提供城市水源的同时,发挥着排涝、泄洪的重要作用。上世纪90年代,东京大兴土木,建设了巨型分洪工程——“首都圈外郭放水路”。该工程的主题项目是一条位于地下50米处,全长6.3公里、直径10.6米的隧道。隧道一头连接东京城市下水道,另一头连接入海河流江户川,在发生暴雨时可以用大型抽水机把城市雨水抽入河流,使之排入大海。


其实,东京每年遭遇台风级的大暴雨不过五六次,除这些雨水需要排洪外,一般性的雨水并不造成危害。近年来日本更多考虑的是雨水的利用问题。除新建大楼配套建设雨水储存设施外,各公园、学校周围都建有储水池,所以常能看到路旁消防蓄水池的标志。日本注重地面的呼吸性能,很多马路用大粒石子和沥青铺就,便道也普遍使用透水砖,大大提高了其透水性。同时尽量减少地面硬化,多留泥土地面。


日本的绿地覆盖率为66%,东京的公园绿地就有地区公园、近邻公园、街区公园、运动公园、广域公园、综合公园、特殊公园等等,数量达2795处,总面积1969公顷,人均绿地面积3平方米以上。为稳固这一成果,日本出台了一大批相关法规,形成了完整而长期的绿地保护体制。这些措施在净化空气的同时,也大大促进了地面涵养水分。


六、美国:立法严控,综合应用

美国的城市雨水管理总体上经历了排放、水量控制、水质控制、生态保护等阶段,雨水管理理念和技术重点逐渐向低影响开发(LID)源头控制转变,逐步构建污染防治与总量削减相结合的多目标控制和管理体系。


1、立法严控雨水下泄量


美国国会积极立法保障雨水的调蓄及利用。1972年的联邦水污染控制法(FWPCA)、1987年的水质法案(WQA)和1997年的清洁水法(CWA)均强调了对雨水径流及其污染控制系统的识别和管理利用。联邦法律要求对所有新开发区强制实行“就地滞洪蓄水”,即改建或新建开发区的雨水下泄量不得超过开发前的水平。在联邦法律基础上,各州相继制定了《雨水利用条例》,保证雨水的资源化利用。同时,美国联邦和各州还通过总税收控制、发行义务债券、联邦和州给予补贴与贷款等一系列的经济手段来鼓励雨水的合理处理及资源化利用。


2、强调非工程的生态技术开发与综合应用


美国的雨水资源管理以提高天然入渗能力为宗旨,最为显着的特色是对城市雨水资源管理和雨水径流污染控制实施“最佳管理方案(Best Management Practice,BMP)”,通过工程和非工程措施相结合的方法,进行雨水的控制和处理,强调源头控制、强调自然与生态措施、强调非工程方法。


在城市雨水利用处理技术应用上,强调非工程的生态技术开发与综合运用。在城市雨水资源管理和雨水径流污染控制第二代“最佳管理方案(BMP)”中强调与植物、绿地、水体等自然条件和景观结合的生态设计,如植被缓冲带、植物浅沟、湿地等,大量应用由屋顶蓄水或入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统,以获得环境、生态、景观等多重效益。



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