摘要:在城市水资源紧张的大背景下,分析了城市水体景观面临的困难和挑战,利用雨洪管理、中水回用及多等级湿地网络等理论方法,提出了解决城市水景水源不足、水质不佳的关键问题,以找到一条维护城市水体景观的可持续发展途径。 

  关键词:雨洪管理;中水;湿地;可持续;途径 

  1引言 

  1988年世界环境与发展委员会提出的文件指出“水资源正在取代石油成为全世界引起危机的重要问题(WCED,1989)”。近年来,随着城市化进程的加剧,城市的不断扩张,城市水资源问题逐渐成为社会关注的焦点问题。尤其是北方城市的水资源危机,已成为城市发展的制约因素。与此同时,由于城市快速发展、人口增加及环境污染,城市用水水质污染严重,少有的雨水资源也被污染和浪费。在这种时代背景下,城市水体景观的维护不容乐观。 

  2城市水体景观面临的困难和挑战 

  由于城市水资源紧张及水污染严重,许多城市景观水体都出现长时间干涸或者遭到不同程度的污染,不仅严重影响了周围景观的视觉效果,丧失了水体景观的功能,也使人居环境质量下降,影响城市生态化的建设。由于城市景观水体多为人工开放,水源问题一直是城市景观水体的关键问题,大多数城市由于大量开发地下水,造成地下如一个大型漏斗,同时,城市的大面积铺装及温室效应造成气候变化,城市水资源蒸腾严重,大量的渗透和蒸腾使城市水体的补给赶不上水资源的流失,使本就紧张的城市水资源雪上加霜。另一方面,城市水体多为静止或流动性较差的封闭缓流水体,水环境容量小,水体自净能力低,再加上人为及环境污染,水体极易受到污染。 

  3相关理论依据及经验 

  全球被人类利用的淡水资源仅占全球水量的0.796%。虽然水循环过程是无限的,但是水资源的续存量却是有限的。随着城市水资源的紧张,水资源再利用已经被世界各国重视和应用。在城市水资源再利用方面,发达国家开始得较早,尤其是应用在城市景观建设中的水资源问题。从雨洪水调控至可持续雨洪管理,从污水分流排放到中水回用,随着城市化的进程,发达国家也逐渐找到城市水资源利用的可持续道路。 

  3.1可持续雨洪管理是城市水资源再利用的重要方面 

  近年来,雨洪管理被应用于城市设计、城市景观设计的理念中,用于更多、更有效的利用城市水资源,解决城市及城市景观用水紧张的问题。美国、加拿大、意大利、德国、法国、以色列、日本、澳大利亚等许多国家和地区已经开展了不同规模的雨洪水利用和管理的研究及应用。而发达国家与工业化和城市化密切相关的雨洪管理的发展历程也经历了雨污水排放时期、水量调控时期、水质管理时期和可持续发展4个主要时期。 

  近年来,可持续的雨洪水管理模式有以下几种:美国的“最佳管理措施”(Best Management Practices,BMP);在德国最广泛的BMP 利用类型是“分散暴雨管理的概念” (Decentralized Stormwater Management),技术上叫做“湿地过滤沟系统(MR)”(Fieker,2003);在法国因为经济和美学的因素,频繁使用滞留池塘;在雅典,甚至奥林匹克用来划船的池塘也被用作滞留盆地;英国的“可持续城市排水系统”(Sustainable Urban Discharge System,SUDS);近年来,在澳大利亚兴起水敏感城市设计(WSUD)研究,综合了最佳管理实践(BMP)和最佳规划实践(BPP)的优点,使城市水系统管理和城市规划与景观设计二者结合并使之优化。 

  美国在BMP理论上更新发展的“低影响开发雨洪管理策略”(Low Impact Development,LID)相比传统最佳管理策略(BMP)技术,优点在于尽量减少对传统大规模雨水传输管道和末端治理系统的依赖,不仅减少土地资源占用,还能与景观相结合实现对源污染的处理。其设计思路就是通过采用各种分散、小型、多样、本地化的技术以模拟场地开发前的水文状况,尽量减少开发场地的不透水面积, 对暴雨产生的径流实施小规模的源头控制。技术上LID综合管理措施( Integ rated Management Pract ices , IMPs) 的主要类型有:生物滞留设施(Bioretent ion Facilities) 、绿色屋顶( Green Roof ) 、透水路面(Peameable Pavement)、植草沟(Grass Sw ales) 以及其他小型辅助设施。可持续发展观的引入,使得城市雨洪管理从原有被动地应对城市雨洪问题转向了对城市雨洪问题产生根源的消解,而且在提高效果的同时大大减少了时间和经济成本。综上所述,各国都在将以往被浪费的雨水变废为宝,从源头抓住水源,对于雨水丰沛的城市,可持续雨洪管理无疑为城市增加一大笔可利用的水资源。对于其他城市,亦是如此,雨水不会被浪费,水资源得到再次利用。 

  3.2中水回用逐渐成为城市一大主要水源 

  “中水”名称来自日本,因其水质及其设施介于上水道和下水道之间而得名。现在,中水和再生水的概念合二为一,即指通过污水处理厂处理后,达到一定的水质标准,满足某种使用要求,可以进行有益使用的水。一般为二级处理,具有不受气候影响、就地取水、无需调水、稳定可靠、保证率高等优点。同海水淡化、跨流域调水相比具有明显优势,再生水成本更低,更环保,有助于改善生态环境,实现水生态的良性循环。中水不能饮用,但可以应用于生产、生活中对水质要求不高的方面,如冲厕所、道路清洁、园林绿化等多个方面。 

  除过对雨水再利用的雨洪水管理,污水处理后的水资源再利用也是水资源可持续利用的一个重要方面。在这方面,日本是全世界做得最好的国家。“中水”就是来源于日本,是污水处理后的达标水,用于城市生产生活多个方面。日本一向注重对水资源的利用和长远的统一规划。早期的规划着重于河川水量的分配、调度,后来的规划着重于确保水质,明确整治的方向,实施可持续的开发。从20 世纪80 年代起日本就从下水道中提取中水,20 多年建起城市下水道废水处理场1300 处,每年处理废水124亿m3,其中1.3亿m3经过处理的中水作为工业用水或其他回用。在农村,随着生活水平的提高,废水增多,有半数以上的农村兴建了废水处理设施,用经过净化处理的水灌溉农田,但有严格的水质控制标准,防止对农作物和人体产生不利影响。中水设施按建设规模分3种类型,最多的是单体建筑物自建,即一栋建筑物设置一套废水处理装置,将厨房、盥洗室排出的废水加以净化处理,用来冲洗厕所,再排入下水道。也有几个建筑物合建一套中水设施,或整个区域如工业园区、住宅区等集中建设中水设施,在更大范围内进行废水处理和再利用。2006年,全国有2200座饭店、政府机关、学校、企业、会馆、公园、运动场等公共设施以及大型住宅区的建筑物建立了中水系统,每天的杂用水供应量相当于全国生活用水量的1%。在缺水地区,建设中水设施成为强制性的规定。东京规定面积在3万m2,或计划用水量每天100t以上的新建项目,都必须建设中水设施。   相对于发达国家的中水使用情况,我国的中水利用和开发还较滞后。美国污水处理达到了10级深度处理标准。1979年美国已有中水利用工程536项,年利用水量为9.37亿m3,其中62%用于农灌,31.5%用于工业,5%用于地下回水,是城市水源之一。德国和奥地利也不错,它们是自己处理自己使用,处理程度高,污水处理量和回用量也高。而北京的几个大型处理厂也就是2级、3级处理,更深度处理的极少。中水更多地被利用在工业方面。北京是缺水城市,中水已经更多地出现在人们的生产和生活中,被应用于绿化用水、道路保洁、环境卫生、洗车、河道等方面。 

  3.3城市湿地的兴起和湿地网络 

  城市湿地是指城市及其周边地区被浅水或暂时性积水所覆盖的低地,有周期性的水生植物生长,基质以排水不良的水成土为主,是城市排毒养颜的肾器官,具有重要的水源涵养、环境净化、气候调节、生物多样性保护、教育科普等生态服务功能。尤其近几年,随着城市硬质下垫面的盲目大面积建设,造成城市雨洪水的诸多问题,而城市湿地可以蓄积洪水,湿地的蒸发可调节区域小气候,同时湿地还具有降解有毒物质,净化雨、污水的作用。在外观上,城市湿地还具有赏心悦目的自然风光和水体,为市民提供旅游和娱乐场所。因此,城市湿地逐渐兴起。 

  1998年,Tilley和Brown介绍了一种基于零级动力学(溶解速率)和平均营养物增加条件计算的方法,这是一种适用于区域尺度和多重流域尺度规划处理雨水和洪水湿地网络的定量化方法。这一方法后来应用在佛罗里达迈阿密南部用于处理雨水的多级湿地网络。利用该方法,基于以下因素计算湿地面积:①减少劫难水体(比斯坎湾)营养和沉淀物浓度;②滞留雨水径流以使水体排放量更加恒定。佛罗里达戴德厕县汇水区在开发强度和面积上都有很大不同,分为3个尺度:流域尺度(basin)(>1000hm2),亚流域尺度(sub-basin)(100~1000hm2),邻里级流域尺度(neighbourbasin)(10~100hm2)。这个方法的可行性分析非常有用,进而得出在城市汇水区流域尺度雨洪管理规划的设计原则——建立处理雨水的多级湿地网络(宋云,2007)。在现在城市雨洪管理、生态景观和城市绿化建设方面,湿地都发挥着举足轻重的作用。同时对于一定区域尺度内,单一形式湿地发挥的作用必然没有一定网络机制下的湿地效果显著。尤其是下垫面相对环境恶劣的城市中,建立湿地网络,对于解决雨洪问题和生态景观问题都非常必要和实际。 

  4城市水体景观可持续发展模式的探讨 

  可持续发展是一种注重长远发展的增长模式。对于水体景观的可持续发展,结合可持续发展的定义“保护和加强环境系统的生产和更新能力”,可以得出结论,水体景观可持续发展,必须有自身生产、更新的能力。中国古典园林中,就水体常有两个形容词:死水和活水。所谓“一潭死水”就是指无生命迹象,无水源无流动无流向,失去生产、更新能力的水体。而“活水”指有生命迹象,有水源有流动有流向,具有生产、更新能力的水体,可理解为有生命的水。所以,水体景观的可持续发展模式就是将水体景观变成有生命的水体景观,水有出更有进。有生命的“活水”就必须有水源,保证水质,因此,解决水源和水质,是城市水体景观可持续发展必须解决的问题。 

  一般城市水体景观的水源主要来自自来水、中水(再生水)、河水以及雨水的补充。虽说自来水比其他水源的水质更优,且引入条件便利、景观效果明显,但是从可持续发展的观点出发,水体景观可持续的水源应是中水、河水及雨水。其中中水和雨水是水资源再利用,经过适当净化可以继续用作水景景观的水源,而且这两种水源是可持续的,不会枯竭,可以有效缓解城市水景景观用水困难的现状。 

  近年,我国已经认识到雨洪管理的重要性和必要性,尤其是雨洪水利用对城市水资源的重要作用。如2002 年中国工程院重大咨询项目《中国可持续发展水资源战略研究》发布了《中国城市水资源可持续开发利用》研究报告集,其中对我国城市雨水利用潜力作了估算。本着实现雨水资源化,节约用水,修复水环境与生态环境,减轻城市洪涝,使建筑与小区雨水利用工程达到技术先进、经济合理、安全可靠的目的,2006 年9 月,中华人民共和国建设部颁布了《建筑与小区雨水利用工程技术规范》,并作为国家标准实施。许多地区也开始逐渐重视对雨洪的管理,开展了相关研究,如《深圳雨洪资源利用规划研究》等。在理论研究方面,俞孔坚在“反规划”理论中提到景观安全格局,其中一个重要理念就是对于雨洪水的处理在于流域管理和滞洪系统的建立,特别是上游湿地系统的建立。安全格局就是从整个流域出发,留出可供调、滞、蓄洪的湿地和河道缓冲区,满足洪水自然宣泄的空间。通过控制一些具有关键意义的区域和空间位置,最大程度地减少雨洪灾害程度,达到安全的目标。可持续雨洪管理不仅安全管理雨洪水,更重要的是通过可持续的雨洪管理,将雨洪水再次利用,作为城市水体景观的水源。 

  据有关资料统计,城市供水的80%转化为污水,经收集处理后,其中70%的再生水可以再次循环使用。这意味着通过污水回用,可以在现有供水量不变的情况下,使城市的可用水量至少增加50%以上。世界各国无不重视中水利用,中水作为一种合法的替代水源,正在得到越来越广泛的利用,并成为城市水资源的重要组成部分。为配合中国城市开展城市污水再生利用工作,建设部和国家标准化管理委员会编制了《城市污水处理厂工程质量验收规范》、《污水再生利用工程设计规范》、《建设中水设计规范》、《城市污水水质》等污水再生利用系列标准,为有效利用城市污水资源和保障污水处理的质量安全,提供了技术数据。 

  5多等级湿地网络是维护城市水体景观 

  的有效途径随着城市的发展,人们对自己生活的城市环境要求也越来越高,“花园式城市”、“生态城市”成为新城市建设的目标。作为城市景观的城市水体景观在城市水资源匮乏,倡导生态、节约、可持续的城市发展的时代背景下,又该何去何从呢?   从前文看出,雨洪管理、中水回用为城市水体景观提供了可用并保证一定质量的水源。然而,城市水体景观的维护包含的意义不仅在于保证水体景观的水源及水源水质,更重要的是城市水体景观自身水体水量蕴涵、水质自净及水景景观质量的维持。随着生态城市倡导下,城市湿地和湿地网络的兴起,湿地为城市水体景观维护找到一条可行的途径。根据适应性景观设计的原则,城市水体景观设计时应结合城市下垫面的实际情况,结合地貌、水文、气候等因素综合考虑,将城市水体景观纳入城市多等级湿地网络中,一方面通过建立城市多等级湿地网络,为城市水体景观营造一个生态的水循环环境,另一方面,水体景观自身与湿地结合,能够具备水量蕴涵和水质自净的能力。同时,具有湿地景观独特的适应性特点,水资源丰沛时,是一波碧水,水资源匮乏时,则是以水生植物、园林景观植物及设施为主的湿地景观。 

  将城市水体景观与多等级湿地网络结合,其目的,就是城市景观与周围绿地等景观形成一个整体,变成一个多等级的湿地网络,组成大大小小的“湿地”,大的湿地就是大面积水体,小的湿地就是小水体或者绿地。在雨洪水调节中,这些湿地可以为水体含蓄水源、净化水质。不同等级的“湿地”担负不同的功能。整个多等级湿地系统与地下水、大气形成一个大的循环系统,生态环保,湿地中的水资源可回补地下水,抽出的地下水做自来水,使用后再净化,中水回用,继续用作这个多等级湿地网络的水源。源源不断,循环利用,真正达到城市水体景观的维护。 

  6结语 

  城市水体景观一方面面临着水资源的制约,一方面又承载着人类对美的追求而需不断发展进步,同时面对着机遇和挑战。在城市生态景观建设的原则下,找到一条可持续的维护城市水体景观的途径,是城市水体景观继续向前发展的关键。因此,在结合解决城市水体景观关键问题的基础上,找到城市水体景观自身保持、良性循环及健康发展的可持续维护方法和技术手段是城市水体景观的维护途径。 

  参考文献: 

  [1]林双盈.城市新区雨洪水过程调节的景观设计途径——以武汉市五里界为例[D].北京:北京大学,2011. 

  [2]姜亦华.日本的水资源管理及启示[J].经济研究导刊,2008(18):180~183. 

  [3]王睿,张锡桥.德国水资源管理培训学习观感[J].湖南水利水电,2005(2):78~79. 

  [4]潘安军,张书函,孟庆义,等.北京城市雨洪管理初步构想[J].中国给水排水,2009(22):9~12. 

  [5]宋云.构建城市雨洪管理系统的景观规划途径——以威海市为例[D].北京:北京大学,2007. 

  [6]孙娇.城市景观建设生态功能评价研究[D].武汉:华中科技大学,2008. 

  [7]俞孔坚,李迪华,刘海龙,等.基于生态基础设施的城市空间发展格局——“反规划”之台州案例[J].城市规划,2005,29(9):76~80. 

  [8]俞孔坚,王思思,李迪华,等.北京市生态安全格局及城市增至预景[J].生态学报,2009,29(3):1189~1204. 

  [9]郭长文.谈城市湿地的功能及保护[J].林业勘查设计,2006(2):39~41. 

  [10]吴丰林,周德民,胡金明.基于景观格局演变的城市湿地景观生态规划途径[J].长江流域资源与环境,2007,16(3):368~372. 

  [11]徐飞,吕宁,陈峻松,等.城市化下基于多等级湿地理论的河流湿地功能修复途径探讨——以宜昌市运河公园为例[J].中外建筑,2011(8):66~99.