依據住房和城鄉建設部《海綿城市建設技術指南》,海綿城市是指城市像海綿一樣,在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”,下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水,需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。建設具有自然積存、自然滲透、自然凈化功能的海綿城市是生態文明建設的重要內容,是實現城鎮化和環境資源協調發展的重要體現,也是城市建設的重大任務。
德國、美國和日本是較早開展雨水資源利用和管理的國家,經過幾十年的發展,已取得了較為豐富的實踐經驗。
德 國
德國是最早對城市雨水采用政府管制制度的國家,目前已經形成針對低影響開發的雨水管理較為系統的法律法規、技術指引和經濟激勵政策。在政府的引導下,目前德國的雨洪利用技術已經進入標準化。
1、通過制定各級法律法規引導水資源保護與雨水綜合運用
德國的聯邦水法、建設法規和地區法規以法律條文或規定的形式,對自然環境的保護和水的可持續利用提出明晰的要求。聯邦水法以優化生態環境,保持生態平衡為政策導向,成為各州制定相關法規的基本依據。1986年的水法將供水技術的可靠性和衛生安全性列為重點,并在第一章中提出“每一用戶有義務節約用水,以保證水供應的總量平衡”以約束公民行為。1995年德國頒布了歐洲首個標準“室外排水溝和排水管道標準”,提出通過雨水收集系統盡可能地減少公共地區建筑物底層發生洪水的危險性。1996年,在水法的補充條款中增加了“水的可持續利用”理念,強調“為了保證水的利用效率,要避免排水量增加”,實現“排水量零增長”。在此背景下,德國建設規劃導則規定:“在建設項目的用地規劃中,要確保雨水下滲用地,并通過法規進一步落實。”雖各州的具體落實方式不同,但都規定:除了特定情況外,降水不能排放到公共管網中;新建項目的業主必須對雨水進行處置和利用。
2、積極推廣三種雨水利用方式
德國的雨水利用技術經過多年發展已經日漸成熟,目前德國的城市雨水利用方式主要有三種:一是屋面雨水集蓄系統,收集的雨水經簡單處理后,達到雜用水水質標準,主要用于家庭、公共場所和企業的非飲用水,如街區公寓的廁所沖洗和庭院澆灑。如法蘭克福一個蘋果軋汁廠,把屋頂收集下來的雨水作為工業冷卻循環用水,成為工業項目雨水利用的典范。二是雨水截污與滲透系統。道路雨洪通過下水道排入沿途大型蓄水池或通過滲透補充地下水。德國城市街道雨洪管道口均設有截污掛籃,以攔截雨洪徑流攜帶的污染物。城市地面使用可滲透地磚,以減小徑流。行道樹周圍以疏松的樹皮、木屑、碎石、鏤空金屬蓋板覆蓋。三是生態小區雨水利用系統。小區沿著排水道修建可滲透淺溝,表面植有草皮,供雨水徑流時下滲。超過滲透能力的雨水則進入雨洪池或人工濕地,作為水景或繼續下滲。
3、采用經濟手段控制排污量
為了實現排入管網的徑流量零增長的目標,在國家法律法規和技術導則的指引下,各城市根據生態法、水法、地方行政費用管理等相關法規,制定了各自的雨水費用(也稱為管道使用費)征收標準。并結合各地降水狀況、業主所擁有的不透水地面面積,由地方行政主管部門核算并收取業主應繳納的雨水費。此項資金主要用于雨水項目的投資補貼,以鼓勵雨水利用項目的建設。雨水費用的征收有力地促進了雨水處置和利用方式的轉變,對雨水管理理念的貫徹有重要意義。
4、建立統一的水資源管理機制
德國對水資源實施統一的管理制度,即由水務局統一管理與水務有關的全部事項,包括雨水、地表水、地下水、供水和污水處理等水循環的各個環節,并以市場模式運作,接受社會的監督。這種管理模式保證了水務管理者對水資源的統一調配,有利于管理好水循環的每個環節,同時又促使用水者合理、有效地用好每一滴水,使水資源和水務管理始終處在良性發展中。
美 國
美國的城市雨水管理總體上經歷了排放、水量控制、水質控制、生態保護等階段,雨水管理理念和技術重點逐漸向低影響開發(LID)源頭控制轉變,逐步構建污染防治與總量削減相結合的多目標控制和管理體系。
1、立法嚴控雨水下泄量
美國國會積極立法保障雨水的調蓄及利用。1972年的聯邦水污染控制法(FWPCA)、1987年的水質法案(WQA)和1997年的清潔水法(CWA)均強調了對雨水徑流及其污染控制系統的識別和管理利用。聯邦法律要求對所有新開發區強制實行“就地滯洪蓄水”,即改建或新建開發區的雨水下泄量不得超過開發前的水平。在聯邦法律基礎上,各州相繼制定了《雨水利用條例》,保證雨水的資源化利用。同時,美國聯邦和各州還通過總稅收控制、發行義務債券、聯邦和州給予補貼與貸款等一系列的經濟手段來鼓勵雨水的合理處理及資源化利用。
2、強調非工程的生態技術開發與綜合應用
美國的雨水資源管理以提高天然入滲能力為宗旨,最為顯著的特色是對城市雨水資源管理和雨水徑流污染控制實施“最佳管理方案(Best Management Practice,BMP)”,通過工程和非工程措施相結合的方法,進行雨水的控制和處理,強調源頭控制、強調自然與生態措施、強調非工程方法。
在城市雨水利用處理技術應用上,強調非工程的生態技術開發與綜合運用。在城市雨水資源管理和雨水徑流污染控制第二代“最佳管理方案(BMP)”中強調與植物、綠地、水體等自然條件和景觀結合的生態設計,如植被緩沖帶、植物淺溝、濕地等, 大量應用由屋頂蓄水或入滲池、井、草地、透水地面組成的地表回灌系統,以獲得環境、生態、景觀等多重效益……20世紀90年代,美國東部馬里蘭州的喬治王子郡及西北地區的西雅圖和波特蘭市共同提出的基于微觀尺度景觀控制措施發展而來的“低沖擊開發”雨水管理技術,通過分散的、均勻分布的、小規模的雨水源頭控制機制,用滲透、過濾、存儲、蒸發,以及在接近源頭的地方截取徑流等設計技術,來實現對暴雨所產生的徑流和污染的控制,緩解或修復開發造成的難以避免的 水文擾動,減少開發行為活動對場地水文狀況的沖擊。
日 本
日本是個水資源較缺乏的國家,政府十分重視對雨水的收集和利用,早在1980年日本建設省就開始推行雨水貯留滲透計劃,近年來隨著雨水滲透設施的推廣和應用,帶動了相關領域內的雨水資源化利用的法律、技術和管理體系逐漸完善。
1、發揮規劃和社會組織作用
日本建設省在1980年通過推廣雨水貯留滲透計劃來推進雨水資源的綜合利用,1992年頒布的“第二代城市下水總體規劃”正式將雨水滲溝、滲塘及透水地面作為城市總體規劃的組成部分,要求新建和改建的大型公共建筑群必須設置雨水就地下滲設施,要求在城市中的新開發土地每公頃土地應附設500立方米的雨洪 調蓄池。1988年還成立了民間組織“日本雨水貯留滲透技術協會”。這些計劃、規劃和非政府性的組織為日本城市雨水資源的控制及利用奠定了基礎,保障了雨水資源化的實施。
2、注重雨水調蓄設施的多功能應用
日本的雨水利用的具體技術措施包括:降低操場、綠地、公園、花壇、樓間空地的地面高程;在停車場、廣場鋪設透水路面或碎石路面,并建設滲水井,加速雨水滲流;在運動場下修建大型地下水庫,并利用高層建筑的地下室作為水庫調蓄雨洪;在東京、大阪等特大城市建設地下河將低洼地區雨水導入地下河;在城市上游側修建分洪水路;在城市河道狹窄處修筑旁通水道;在低洼處建設大型泵站排水等等。其中,最具特色的技術手段是建設雨水調節池,在傳統的、功能單一的雨水調節 池的基礎上發展了多功能調蓄設施,具有設計標準高、規模大、效益投資高的特點。在非雨季或沒有大暴雨時,多功能調蓄設施還可以全部或部分地發揮城市景觀、公園、綠地、停車場、運動場、市民休閑集會和娛樂場所等多種功能。
3、加大雨水利用的政府補助
日本對雨水利用實行補助金制度,各個地區和城市的補助政策不一。例如東京都墨田區1996年開始建立促進雨水利用補助金制度,對地下儲雨裝置、中型儲雨 裝置和小型儲雨裝置給予一定的補助,水池每立方米補40-120美元 ,雨水凈化器補1/3-2/3的設備價,以此促進雨水利用技術的應用以及雨水資源化。
日本雨水管理圍繞多功能調蓄設施推廣應用經歷了以下階段:準備期(20世紀70年代),政府對多功能調蓄設施進行了一些研究和示范性的應用;發展期(20世紀80年代),政府對多功能調蓄設施開展廣泛的應用并進行經驗總結;飛躍期(20世紀90年代),多功能調蓄設施得以廣泛應用,在多方面取得了顯著成效。