王 兵,劉慧博

(1.北京沃爾德防災(zāi)綠化技術(shù)有限公司，北京 100048;2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京 100048)

北京市地處華北平原北端，水資源匱乏的海河流域，多年平均年降水量為595mm，人均水資源不足300m3，屬于嚴(yán)重缺水地區(qū)。因此，合理利用雨水資源，是緩解和解決缺水問題的一項(xiàng)重要措施。隨著海綿城市理念的提出，通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”[1- 2]的方式對(duì)雨水進(jìn)行綜合利用的技術(shù)逐漸在城市建設(shè)過程中被應(yīng)用。

目前北京市針對(duì)屋面雨水收集利用主要通過集雨池、透水鋪裝、下凹式綠地3種措施來(lái)進(jìn)行。根據(jù)劉娜等人在《北京市房地產(chǎn)類建設(shè)項(xiàng)目水土保持防治指標(biāo)落實(shí)情況研究》[3]一文中的研究，受多種因素影響下凹式綠地落實(shí)并不好，不能有效發(fā)揮雨水利用功能，而透水鋪裝透水率不高，僅能在下滲極少部分雨水，對(duì)于北京地區(qū)雨季強(qiáng)降雨的利用有限。北京地區(qū)3種雨水利用措施中落實(shí)最好的是集雨池措施，近年來(lái)北京市新建項(xiàng)目集雨池的配備率能夠達(dá)到90%以上，但經(jīng)過實(shí)地考察，北京地區(qū)集雨池大多數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)蓄雨洪的功能，在雨水利用方面表現(xiàn)較差，本文通過調(diào)查研究，分析集雨池措施在設(shè)計(jì)、落實(shí)和后期使用等方面存在的問題，并根據(jù)分析結(jié)果提出針對(duì)性的改進(jìn)建議。

1 研究區(qū)概況

北京的氣候?yàn)榕瘻貛О霛駶?rùn)半干旱季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。全年無(wú)霜期180～200d，西部山區(qū)較短。降水季節(jié)分配很不均勻，全年降水的80%集中在夏季6、7、8三個(gè)月，7、8月有大雨。降雨時(shí)間的分布不均，導(dǎo)致了雨水利用難度大，效率低下。

在DB 11/685—2013《雨水控制與利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]中規(guī)定新建工程硬化面積達(dá)2000m2及以上的項(xiàng)目，應(yīng)配建雨水調(diào)蓄設(shè)施，具體配建標(biāo)準(zhǔn)為：每km2硬化面積配建調(diào)蓄容積不小于30m3的雨水調(diào)蓄設(shè)施，并將其納入主體設(shè)計(jì)。根據(jù)劉娜等[3]，北京市集雨池達(dá)標(biāo)率2014年達(dá)標(biāo)率為80%，2015年達(dá)標(biāo)率為80%，2016年達(dá)標(biāo)率為100%，建設(shè)單位落實(shí)度較高。

目前北京市集雨池的結(jié)構(gòu)主要為混凝土和PP模塊2種為主，具體如圖1—2所示，其中混凝土又可分為整體水泥澆筑和預(yù)制模塊2種。2種形式的集雨池在建筑成本、施工難度和后期管護(hù)等各有利弊，結(jié)合實(shí)際調(diào)查，PP模塊成為近年來(lái)集雨池的主要形式，約占新建集雨池?cái)?shù)量的70%左右。

圖1 混凝土模塊組裝集雨池

圖2 PP模塊組裝集雨池

2 研究?jī)?nèi)容與方法

2.1 研究?jī)?nèi)容

從2018—2020年北京沃爾德防災(zāi)綠化技術(shù)有限公司負(fù)責(zé)已完工的開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目中，每年隨機(jī)抽取10個(gè)案例，共計(jì)30個(gè)案例，研究每個(gè)項(xiàng)目集雨池措施在設(shè)計(jì)、實(shí)際實(shí)施及后期使用過程中存在的問題。

2.2 調(diào)查方法

采用資料收集、現(xiàn)場(chǎng)踏勘、走訪及洽談等調(diào)查方法：

(1)資料收集法

主要收集項(xiàng)目水土保持方案或水影響評(píng)價(jià)報(bào)告，項(xiàng)目集雨池主體設(shè)計(jì)資料，項(xiàng)目水土保持設(shè)施驗(yàn)收?qǐng)?bào)告，項(xiàng)目集雨池質(zhì)量評(píng)定和結(jié)算資料，以及后期使用及管護(hù)資料等，為后期歸納分析提供依據(jù)。

(2)現(xiàn)場(chǎng)踏勘

針對(duì)有條件現(xiàn)場(chǎng)踏勘的項(xiàng)目分雨季和非雨季進(jìn)行2～3次現(xiàn)場(chǎng)踏勘，主要對(duì)集雨池的容積、分布狀況、蓄水狀況、使用情況和維護(hù)情況等進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況做好數(shù)據(jù)記錄及整理工作。

(3)走訪及洽談

在有條件的項(xiàng)目，分別對(duì)建設(shè)單位、施工單位、監(jiān)理單位和管護(hù)單位等進(jìn)行走訪調(diào)查，部分項(xiàng)目采取座談會(huì)洽談的方式，充分了解各個(gè)單位對(duì)于集雨池措施的認(rèn)識(shí)與看法，從不同角度全面了解集雨池措施在設(shè)計(jì)、施工和使用過程中存在的問題。

(4)其他方法

部分項(xiàng)目存在特殊性，可通過電話、匿名調(diào)查、暗訪等方式，采取靈活多變的方式進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)查研究。

3 結(jié)果與分析

3.1 措施落實(shí)方面

2018—2020年的30個(gè)項(xiàng)目的集雨池設(shè)計(jì)及落實(shí)情況，見表1。從表中可以看出，所調(diào)查項(xiàng)目集雨池的蓄水容積基本都按照設(shè)計(jì)蓄水容積進(jìn)行落實(shí)，2018年和2019年案例中各有一個(gè)未達(dá)到設(shè)計(jì)蓄水容積，但蓄水容積減少不大。數(shù)據(jù)說(shuō)明，北京市開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目在集雨池措施落實(shí)方面基本能夠達(dá)到北京市開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的相關(guān)要求，基本能夠?qū)崿F(xiàn)集雨池的雨洪調(diào)蓄功能。但通過對(duì)施工圖和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目集雨池雖然能夠蓄積雨水，但實(shí)際建設(shè)配套減少永久灌溉管線或接入綠化灌溉管線的比例2018年為10%，2019年為20%，2020年為10%，多數(shù)集雨池的雨水利用是通過臨時(shí)水泵抽水，造成這種情況的原因是管線建設(shè)成本和使用率的不匹配。

表1 集雨池措施實(shí)施情況調(diào)查表

3.2 實(shí)際使用方面

由于2019年和2020年的研究項(xiàng)目剛建成，不具有較好的代表性，不納入雨水利用情況的統(tǒng)計(jì)，本文重點(diǎn)對(duì)2018年建成的10個(gè)項(xiàng)目集雨池的利用情況進(jìn)行了調(diào)查研究，具體數(shù)據(jù)如圖3所示。

圖3 2018年建成項(xiàng)目集雨式使用頻次調(diào)查圖

從圖3可以看出，2019年1次未利用集雨池雨水的項(xiàng)目有3個(gè)，1～5次的有6個(gè)，5～10次的有1個(gè)，10次以上的為0個(gè)；2020年度1次未利用的項(xiàng)目增加到6個(gè)，1～5次的有4個(gè)，5～10次的有0個(gè)，10次以上的為0個(gè)，相較于2019年度下降明顯。2019年1次未利用的占比為30%，而到了2020年這一數(shù)據(jù)高達(dá)60%，去除降水因素影響，也能看出雨水利用情況呈下降趨勢(shì)。同時(shí)，通過實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前北京市集雨池利用的主要方式為臨時(shí)架設(shè)抽水泵進(jìn)行局部灌溉綠地，雨水利用局限性較高。從整體來(lái)看，北京市目前集雨池的雨水利用率不高，通過實(shí)地調(diào)查分析，造成北京市集雨池雨水利用效率原因也較為復(fù)雜，主要表現(xiàn)為氣候因素，集雨池的設(shè)計(jì)不合理，集雨池的配套利用設(shè)施不完善，雨水利用成本高難度大，后續(xù)管理措施不到位等等。

4 存在問題與討論

4.1 氣候因素導(dǎo)致雨水利用難度大

北京的氣候?yàn)榈湫偷谋睖貛О霛駶?rùn)大陸性季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。降水季節(jié)分配很不均勻，全年降水的80%集中在夏季6、7、8三個(gè)月。降雨的季節(jié)性分布不均勻，造成了兩方面的問題：

(1)在非雨季，集雨池內(nèi)無(wú)水可用，已建成集雨池雨水利用配套設(shè)施的項(xiàng)目，設(shè)備閑置，容易造成勞損，且在無(wú)法保障穩(wěn)定持續(xù)供水的條件下，鋪設(shè)利用集雨池灌溉的管線及設(shè)備在經(jīng)濟(jì)上不可行。從而造成建設(shè)方建設(shè)意愿不高，維護(hù)使用方使用困難，維護(hù)成本高，造成棄用。

(2)而在雨季，受行洪壓力，集雨池內(nèi)的雨水又需要及時(shí)放空外排，造成了雨水資源的浪費(fèi)。

4.2 集雨池在設(shè)計(jì)階段缺乏標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

目前，在北京市DB 11/685—2013[4]中要求“每km2硬化面積配建調(diào)蓄容積不小于30m3的雨水調(diào)蓄設(shè)施”，該規(guī)范只對(duì)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)雨水調(diào)蓄總?cè)莘e有明確要求，但對(duì)于雨水調(diào)蓄實(shí)施的單個(gè)容積、布局、后期雨水利用方式等沒有較為明確的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，從而導(dǎo)致蓄積的雨水后期無(wú)法高效利用。結(jié)合實(shí)地調(diào)查，筆者發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)階段存在的主要問題表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

(1)集雨池布局不合理

某住宅類房地產(chǎn)項(xiàng)目，項(xiàng)目占地3.9hm2，區(qū)內(nèi)僅在西南部布設(shè)一座200m3集雨池，如圖4所示。從而導(dǎo)致項(xiàng)目區(qū)雨水在收集階段就難以集中到集雨池內(nèi)，后期利用的時(shí)候灌溉范圍又難以覆蓋項(xiàng)目大部分綠地，從而導(dǎo)致項(xiàng)目雖然設(shè)置了集雨池，在雨水利用率偏低；某商業(yè)寫字樓項(xiàng)目，如圖5所示。集雨池則布設(shè)在主體建筑物下方，項(xiàng)目區(qū)中部的雨水無(wú)法匯集到集雨池內(nèi)，同時(shí)由于距離項(xiàng)目區(qū)綠地較遠(yuǎn)，采用臨時(shí)管道灌溉費(fèi)時(shí)費(fèi)力，單獨(dú)為其布設(shè)固定灌溉管線經(jīng)濟(jì)上又不可行，且由于集雨池在主體建筑物下方，也有一定的安全隱患，后期維護(hù)也較為不便。

圖4 A項(xiàng)目集雨池措施布局圖

圖5 B項(xiàng)目集雨池措施布局圖

(2)集雨池單個(gè)容積不夠規(guī)范

從表1中，可以看出目前北京市集雨池單個(gè)容積多種多樣，雖然以200m3容積左右為主，但也有個(gè)別超過600m3，集雨池容積的設(shè)計(jì)較為隨機(jī)，僅要求總量滿足雨水利用規(guī)范要求即可，這種較為隨機(jī)的設(shè)計(jì)方式，結(jié)合布局方面存在缺陷，會(huì)導(dǎo)致后期雨水利用需求大的區(qū)域集雨池蓄水量不足，而雨水利用需求小的區(qū)域需水量偏多，造成蓄水和用水的錯(cuò)配，最終導(dǎo)致項(xiàng)目整體雨水利用率不足。

(3)設(shè)計(jì)階段雨水利用方式和配套設(shè)施考慮不足

結(jié)合實(shí)際調(diào)查及表1中數(shù)據(jù)，目前北京市集雨池中實(shí)際布設(shè)雨水利用配套設(shè)施的連續(xù)3年低于20%，大部分集雨池在設(shè)計(jì)階段就沒設(shè)計(jì)相應(yīng)的雨水利用配套措施，目前采用的主要方式，采用臨時(shí)灌溉設(shè)備進(jìn)行雨水利用。在后續(xù)具體的調(diào)研方面發(fā)現(xiàn)，存在這方面設(shè)計(jì)缺陷的主要原因是沒有相關(guān)規(guī)范的制約，再加上由于北京市氣候特點(diǎn)，雨水利用難度本身就較大，要配套相應(yīng)的設(shè)施經(jīng)濟(jì)上不合理，從而導(dǎo)致集雨池在設(shè)計(jì)時(shí)就選擇性的放棄設(shè)計(jì)相應(yīng)的雨水利用配套設(shè)施，僅保障其雨水調(diào)蓄功能。

4.3 后續(xù)使用和管護(hù)難度大

4.3.1后續(xù)使用難度大

目前集雨池后續(xù)使用難度大主要有以下幾個(gè)原因：首先，北京降雨的季節(jié)性導(dǎo)致集雨池蓄積雨水在時(shí)間存在錯(cuò)配，雨季灌溉需水量不大蓄積雨水無(wú)法利用，旱季蓄積的雨水又不能滿足綠化灌溉的需求；其次，目前集雨池收集的雨水大多通過小市政管線進(jìn)入集雨池內(nèi)，一同進(jìn)入的還包括屋頂、地面硬化鋪裝、柏油路、綠化區(qū)等區(qū)域的雨水，雨水雜質(zhì)較多，一同收集在集雨池內(nèi)造成了水質(zhì)下降，后期利用存在一定局限；最后，目前北京市大多數(shù)開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目都配備了綠化灌溉管線，利用集雨池進(jìn)行綠化灌溉與傳統(tǒng)中水管線灌溉相比不具備便捷性和經(jīng)濟(jì)性，后期慢慢被棄用。

4.3.2管護(hù)難度大

由于目前大多數(shù)集雨池都采用地埋式，考慮到地下環(huán)境復(fù)雜多變，進(jìn)行后期清淤和維護(hù)需要較為專業(yè)的人員進(jìn)行，存在一定的安全性，且費(fèi)用較高，加之其使用性不高，管護(hù)單位進(jìn)行管護(hù)的意愿不高。

4.4 相應(yīng)監(jiān)管措施不足

目前北京市對(duì)于集雨池監(jiān)管主要集中在項(xiàng)目水土保持設(shè)施驗(yàn)收階段，對(duì)于后期運(yùn)行期的監(jiān)管措施相對(duì)不足，一方面是監(jiān)管機(jī)制有待加強(qiáng)，另一方面集雨池相對(duì)于林草措施監(jiān)管難度大，原因在于林草措施可以通過遙感等方式實(shí)時(shí)監(jiān)管，而集雨池位于地下，要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)管必須采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的方式，而現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的方式對(duì)于人力有限的監(jiān)管部門來(lái)說(shuō)工作量過大；此外，由于集雨池后期雨水利用存在一定的隨機(jī)性，即使到了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，也只能通過詢問管護(hù)單位來(lái)了解相關(guān)的運(yùn)行和管護(hù)情況，集雨池真實(shí)的使用和維護(hù)情況無(wú)法準(zhǔn)確獲得。

5 結(jié)論與建議

綜上所述，目前北京市集雨池措施在措施落實(shí)上基本能夠滿足水影響評(píng)價(jià)批復(fù)的要求，但其功能主要體現(xiàn)在雨水調(diào)蓄上，在雨水利用方面普遍存在不足。結(jié)合調(diào)查研究，筆者認(rèn)為北京地區(qū)氣候因素是造成雨水利用困難的主要原因，與此同時(shí)，在集雨池的設(shè)計(jì)、配套、后期管護(hù)和監(jiān)管方面也存在諸多不足，這些原因共同造成了集雨池雨水棄用率高的結(jié)果。為了更好的節(jié)約和合理利用雨水資源，充分發(fā)揮集雨池的雨水利用功能，本文結(jié)合調(diào)研分析，提出以下幾條建議：

(1)監(jiān)管部門應(yīng)制定更為詳細(xì)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)集雨池設(shè)施的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行階段進(jìn)行規(guī)范，并出臺(tái)相應(yīng)的獎(jiǎng)懲制度，對(duì)于能夠高效利用雨水資源的項(xiàng)目參與方給予獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)于不合理利用集雨池設(shè)施的參與方給予一定的懲戒。

(2)集雨池在計(jì)階段應(yīng)根據(jù)開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目下墊面的特點(diǎn)，統(tǒng)籌考慮項(xiàng)目雨水匯集的空間和時(shí)間特性，結(jié)合項(xiàng)目后期可行的雨水利用形式，因地制宜的對(duì)集雨池的結(jié)構(gòu)、容積、布局和雨水利用方式等進(jìn)行具體設(shè)計(jì)；

(3)集雨池在設(shè)計(jì)階段可考慮安裝一定的智能化監(jiān)控設(shè)備，為有關(guān)部門的后續(xù)監(jiān)管提供強(qiáng)有力的工具，減輕監(jiān)管的工作量，提高監(jiān)管效率；

(4)集雨池應(yīng)加裝小型智能化雨水利用系統(tǒng)，依靠太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作，減少后期人力物力的投入。