司训练，李琴

（西安石油大学油气资源经济管理研究中心，陕西 西安 710065）

21世纪的城市应当有一个生态化的水环境，但事实是“水多—水少—水浑—水脏”是当今大多数城市水环境的主要问题。城市的水资源在人口和经济双重压力下趋于短缺，城市生态环境异常脆弱，洪涝灾害频发，城市拥堵和热导效应等困扰着生活其中的居民，尤其是亲水环境的短缺，洁净的河流湖泊、生机勃勃的绿地花园已经远离人们的视野，成为墙上的风景，仅有的些许人工费力培育的自然生态水环境也由于运营费用高而形同虚设。人是自然界的一部分，缺少了生态化的水环境城市是不健康的，生活在如此境地的人类如何能感到幸福？对于造成城市洪涝和面源污染的雨水，应该重新来考虑它的用途，而不是草草地修建管道将其排除。雨水是宝贵的水资源，我国大多数城市的降雨都基本能满足可利用的水量和水质的要求，如何以雨水为核心来构建城市生态化水环境是一个现实而紧迫的问题。

1 城市水环境现状

城市水环境问题是21世纪的重要课题，从总体意义上讲，我国整体城市的水环境现状不容乐观，概括来说有3个方面：第一，水量不稳，多的时候洪灾频繁，防洪投入增加；少的时候旱灾横行，给三大产业和人民生活造成巨大损失。第二，水浑浊，水土流失在全国范围内普遍存在，长江、黄河等主要水系泥沙含量高。第三，水污染严重，工业经济增长的代价是造成城市和周边的水系以及附近海域严重污染，水体本身的自净能力远远跟不上污染物的排放速度。城市化进程给城市水环境安全造成的威胁关系[1]如图1所示。

图1 城市化和城市水环境安全关系图

2 利用雨水构建城市水环境的研究概况

2.1 国外雨水应用于城市水环境构建概况

国外城市化进程推进比较早，城市化的水环境问题出现也较早，作为世界上的发达国家，美国的城市水环境管理体制完善，注重流域统筹规划，治理和保护相结合，对雨水的利用是由点及面的[2]。德国的城市水环境考虑集成化利用雨水资源，相关的设备普及率高[3]。日本的神户港市（日本本州）在1995年地震后基础水利设施重建中，依靠雨水的收集利用度过了难关，同时，灾后重建中的神户港市认识到水环境和水资源本地化的趋势，充分利用当地的雨水资源，并投入雨水设施和管网建设，重建后的神户港市的水环境朝着一个生态良好的方向发展[4]。澳大利亚的水资源相对贫乏，城市中水环境方面的雨水利用主要由节约水资源、补注地下水维持生态平衡作为基本的出发点[5]。发达国家的雨水构建城市水环境处于不同的阶段，由重要需求出发，应用较普遍，管理也比较到位，经验值得我国城市借鉴。

2.2 国内雨水构建城市水环境研究概况

国内城市水环境构建思路广阔，总体来说都考虑到了雨水资源的利用，但是侧重点各有不同。车伍等[6]在城市水资源日益紧缺和城市雨水利用技术快速发展的背景下，分析我国城市水环境应用雨水现实性，提出编制雨水利用规划是非常必要而具有现实意义的。颜京松等[7]对我国城市存在的诸多水环境问题从生态实质的角度指出原因：资源代谢在时空尺度上的生态滞留或耗竭，系统耦合在结构、功能关系上的错位和失调，社会行为在经济和生态、局部和整体关系上的短见和缺损，冲突和失调，提倡用生态的办法予以修复。张国兴等[8]对西北干旱缺水城市水环境系统建设模式进行了研究：提出要综合利用雨水和污水回用来激活生态水环境。周斌等[9]根据生态学原理结合水体自身特点，提出应用近自然原理进行城市水环境规划，其中充分考虑到利用雨水资源进行水环境的自然修复。熊家晴等[10]将免疫学引入到城市水环境系统中，研究了其免疫机制并构建了相应的概念模型，其中免疫修复必须要充分合理地利用雨水资源的生态修复功能。刘珍环等[11]研究了城市化的重要指标——不透水表面的城市水环境效益，研究表明，不透水表面对水文效应的影响表现在短时间增大降雨径流量和长时间增加洪水频率和径流总量；同时对水质的影响表现在增加水体的非点源污染负荷，将雨水通过不透水表面对人的影响效应向精确化方向推进。刘滨谊等[12]通过研究得出：有必要从城市规划选址与城市水系统结合，规划设计时充分考虑雨水利用及用生态植物群落蓄积净化雨水三方面，综合解决城市园林景观用水问题。陈雷等[13]结合案例介绍了利用人工雨水湿地改善城市水环境的结构和工作原理。

3 以雨水为核心的城市水环境构建思路

3.1 以雨水停留方位为核心的分区综合构建

雨水是城市水循环系统最主要的参与者，它主要的循环路径为：空中层—地面层—地下层—空中层，组成城市水环境的水体都来源于雨水，只是停留的方位不同。因此可以分3个部分调控雨水，而从整体上系统地构建城市水环境的概念模型，如图2所示。

图2 城市空间分层次构建水环境概念模型

3.1.1 空中层

雨水在空中时，表面上看跟城市的水环境相差甚远，其实，它与城市的气候、温度和湿度密切相关，空中雨水的质和量都应当受到人们的关注。可以通过卫星对城市各个区域的云层进行监测，及时预报雨晴和气象情况，随着卫星监测技术的精确化发展，可以越来越准确地得知相关的雨情。

3.1.2 地表层

降雨伴随空中的尘埃和污染物来到地表，城市区域地表大多为硬化下垫面，这样的地表不利于雨水下渗，短时间内暴雨将汇集大量的地表径流。利用各种形式的截留绿化带和汇流管道系统进行收集，修建合适的蓄水池、蓄水沟渠以及安装收集桶、灌等能较有效地将雨水按照人们的意愿进行导向性地引流，达到有效管理雨水目的。地表的雨水径流是人类活动的水资源的保障，目前除了少数污染严重的地区以外，一般城市的雨水收集进行简单处理后都能满足日常杂用水和市政用水的水质标准。就地收集的雨水净化处理后，在量和质两方面基本都能满足城市水环境的构建所需的水资源。部分水质较好的区域，甚至可以进行饮用水的补充以及地下水的回灌。

3.1.3 地下层

城市水环境的一个重要组成方面是地下水环境，雨水补给地下水的通道被人工的硬化下垫面所阻断，地下水环境某种层面上讲是区域性的，和本地区的土地、当地植物、或地面的建筑是密切相关的，地下水环境的构建是一项系统而长期的工程，见效虽然慢，但是，事关生存发展，应予以高度重视。雨水的就地下渗应该在法律政策层面上予以支持，收集的雨水经过处理能达到地下水回灌标准的，一定要加大回灌力度，否则，也可以置换出相应的饮用水或者其他来源水进行地下水回灌。城市水环境的构建离不开地下水环境的构建，没有一个良好的地下水环境的城市，是不能可持续发展的。

3.2 以雨水利用难易程度为核心的分层构建方向

以雨水为核心的城市水环境的构建要遵循从易到难的原则，这个原则是根据量变质变原理提出的。简单的方式较易推广和坚持，实践后成为一种观念进入到生活中，较难实施的步骤也能为群体所接受和推广利用。以雨水为核心构建城市水环境，从易到难的构建方向如图3所示。

图3 以雨水构建城市水环境的构建方向

3.2.1 政策观念层

雨水一直以来在人们的观念中是免费和没有价值的自然资源，但是，随着水资源的稀缺，雨水在一定的层面上价值发生了变化，如何用全新的理念来带动人们对某种物质的看法，并且通过改变观念来主动自发地参与到城市生态化水环境的生态构建中来，这是一项艰巨而长期的任务。观念层的构建，主要实施教育手段，播放有关的视频和公益广告，通过社区的科普活动，校内雨水知识和新观念的普及，同时以法律的形式进行强制规范，利用鼓励性的政策导向，等等。观念层的推广实施是简易的，应予以优先渗透。

3.2.2直接利用——增加下渗量

城市水环境问题的现状不是一天两天造成的，以雨水为核心进行改善构建也不是一天两天能做到的，目前较易推行的是尽量增加雨水的下渗量，让自然水循环在一定程度上恢复起来。目前，全国各大城市争创生态文明城市，各大城市均大力推动生态化园林绿化工程的建设，一些城市已经进行了屋面绿化和雨水花园的试点，取得了较好的成效。下渗量增加对城市的环境气候有非常好的调控作用，地下水环境功能也能在很大程度上较好地逐步恢复。

3.2.3 就地蓄积利用

就地蓄积利用相对于增加下渗量的措施，要增加相应的工程措施的投资，不过工程实施后也会有一定量水资源的节约，用雨水来替换自来水用于生活杂用和市政美化，从经济角度看需要一定的回收期才能平衡收支，但长远来看是经济的。而且，节约使用的水资源在一定的区域得以涵养，集中的水体对一定量的污染物可以进行自然生物净化作用。这一点分散的水资源是没有办法做到的。

3.2.4 改造地面地下工程措施利用

改造地面地下的工程措施相对就地蓄积利用又增加了难度。因为，它不仅要修建新的工程设施，也必须对现有的条件进行去除，比如，硬化路面、旧的设施的拆除等，同时还需要购置设施，对地表和较深层地面进行或大或小的改造，如果设计和施工不当很可能造成重复施工或者工程无法投入使用，以及人工材料成本等一系列问题，所需要的资金也比就地蓄积利用要大得多。

4 结论

在研究利用雨水资源构建城市水环境的国内外概况后，构建出城市水环境三维一体化共建的概念模型，指出：在用雨水构建城市水环境中，有条件的要优先构建地下水环境。同时通过分析国内外的构建经验，发现国内外以雨水为核心的城市水环境构建有一条方向明确的构建思路，即从易到难，逐步构建生态化的城市水环境，共同建设人类美好的家园。

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[2] 美国环境保护局.美国流域水环境保护规划手册[M].李云生，孙娟，吴悦颖，等译.北京：中国环境科学出版社，2010：6-20.

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[4] Prepared by Infrastructure Development Institute-Japan，Japan River Association.Rivers in Japan 98[A].Under the Supervision of River Bureau，Ministry of Construction，1998：16-23.

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