英国生态城镇海绵水系统总体规划分析

张 启，董晓峰

(北京交通大学建筑与艺术学院，北京100044)

英国生态城镇海绵水系统总体规划分析

张 启，董晓峰△

(北京交通大学建筑与艺术学院，北京100044)

生态城镇海绵水系统，不仅是供水与排水的问题，还涉及城镇防洪涝安全、水源保障、水环境质量保护与水系统良性循环等系统策略。生态城镇海绵水系统规划更好地体现了海绵城市的系统化理念。本文通过英国三个典型生态城镇海绵水系统规划比较分析与相关研究，揭示了其主要技术途径与措施：其一，注重污水收集处理与利用，以及对地下水源的补给；其二，通过雨水收集和中水利用，加强水资源循环利用；其三，推广节水器具，培养节水意识和习惯，充分节水，实现水资源利用最大化；其四，重点采用可持续排水系统，降低洪涝风险，减少对环境的污染。

英国;生态城镇;海绵水系统

1 英国生态城镇海绵水系统规划的背景与经验

英国从20世纪60年代开始关注生态环境用水，目前已经形成了比较完善的规范和保障体系，其主要在供水水质要求、可持续排水系统、先进的水务管理、地下水资源保护等方面工作比较突出［1］。

1.1 通过立法保障高水质供水

英国通过立法等一系列措施，部分地区逐渐发展成按小流域与按行政区划对水资源进行统一管理和分配，由法律授权的水资源管理机构进行统一的调配［2］。

英国人素有直接生饮自来水的习惯，为了取得更好的水质，达到国家供水水质规范对龙头水水质的要求，政府大力推进水厂建设计划，有效地加强水处理能力，甚至到水味优化。

英格兰和威尔士的饮用水水质须符合1989年国家供水水质规范，该水质规范把1980年欧洲经济共同体的饮用水水质指令EC的要求列入了英国法律。除此之外，还引入了世界卫生组织饮用水水质准则中的一些参数作为指导［3］。

1.2 可持续排水系统

“可持续排水”是英国政府竭力推广的一种新型排水理念，旨在从排水系统上降低城市在极端暴雨天气时内涝发生的可能性，同时提高雨水等地表水的利用率，兼顾减少河流污染、维持或恢复自然水流、改善水资源与美化市容市貌等。

根据英国环保局的定义，“可持续排水系统”包括对地表水和地下水进行可持续式管理的一系列技术。例如，在条件允许的建筑屋顶上种花种草用于拦截雨水；庭院里设置雨水收集设施，所收集的雨水用以浇灌花园和冲洗厕所；路面铺设可渗透材料，可部分替代传统下水道、排水沟的功能；路边挖沟渠，填满瓦砾石子，以减小暴雨的水流流速和流量。

1.3 先进的水务管理

1974年4月1日英国正式成立了10个水务管理局，负责在特定的流域内对所有的水务管理机构实行统一管理。其中泰晤士水管局首次在一条流域内实行了统一管理、统一规划、统一开发、统一保护,这种做法避免了部门分割、各自为政的弊端［4-5］。

1.4 地下水资源保护

英国形成了一整套科学合理的地下水管理与保护措施，主要有：划定地下水源保护圈层；减少污染土地对地下水源的影响；向地下水排放废物和地下水抽取均实行许可证制度；推广“良好农业实践准则”,促进农民科学合理地使用化肥和农药；减少或消除对蓄水层和地下水流的扰动与破坏［6］。

英国生态城镇和海绵城市的发展具有较长的发展基础，也是一个渐变提高的过程，在英国生态城镇规划中海绵城市系统才得以更加系统的应用。

2 英国三个典型生态城镇海绵水系统规划重点内容

2.1 科提肖生态城

1）水循环利用。规划区内存储来自雨水和灰水的非饮用水。通过湿地特别是芦苇滩的自然清洁形成中水，通过渗透性表面，可持续排水系统（SUDs）和沼泽地、洼地等自然排水渠道收集雨水。采用适宜的措施进行废水处理，如使用自然渗透科技处理灰水。设计屋顶空间存储雨水，用于非饮用水用途。

2）可持续排水。通过减少硬路面积降低排水量，采用可渗透表面及创新型景观措施，如可持续城市排水系统。尽量减少建筑污水排放，避免污水与地表水的混合，使用可持续排水系统远程控制地表水以避免地表水的外流。

3）保护和改善水资源环境。规划区建设可持续的水资源管理系统、可持续的城市排水系统和地表水净化系统。为居民提供可供收集、存储及合理利用的雨水及其他灰水，降低建筑物内饮用水需求，并按需要推广屋顶绿化技术。

2.2 中部昆顿生态城

1）水循环利用。收集并循环利用生态城的大部分雨水和中水。通过用水高效机制和可替代水源，例如雨水、暴雨收集系统和中水回收利用系统，来提高水资源的利用效率。从商业楼和住宅楼楼顶收集雨水，用雨水冲厕所、洗衣服、灌溉等。

2）可持续排水。采用可持续的排水系统，强化与综合利用小溪、河道、芦苇滩与湖泊等资源的自然净化能力。改善水质与强化溪流、河道、湖泊等排水、蓄水功能，使其发挥“城市可持续排水策略”的作用。

把可持续的城市排水系统连接成网，更自然地处理与管理地表水，通过建造绿色屋顶、低洼地、可渗透人行道、池塘、湿地和芦苇地，收集从雨水收集系统中溢出的水流，降低地表水对水源质量的影响与造成洪涝的风险。

3）保护和改善水资源环境。节约用水，安装智能水表促进居民节约行为，安装节水装置以最大化地减少饮用水量。应用膜生物反应等方法处理废水，用于副食供给村和绿化用地的灌溉。处理过的水还可以作为调节性水资源，保证干旱时期的河泊等自然排水系统的水源，使生物与环境受益。

2.3 福特机场生态城

1）水循环利用。提高家庭和办公用水效率，加强系统排污能力，回收利用经过处理的水，作为住宅和其它地方的非饮用水，例如冲厕所、洗衣和园林灌溉。冲洗厕所的水经处理后，还可进行间歇性灌溉及潜在含水层的补给。

2）可持续排水。一方面，所有废水收集到南部污水处理厂进行处理;另一方面，排水系统与土地排水策略相结合通过原有的运河、主要河流网络加强地表水排水，并通过管理培训，加强防洪措施和区域管理途径，保证排水系统尽可能模拟自然水循环，而实现可持续排水。

3）保护和改善水资源环境。最小化使用水资源，提高水的利用效率，转变人们的消费文化心理。消费者可以通过自己的行为和使用节水产品来减少水的浪费。在可持续供应的前提下，自来水厂、自来水用水装置与管道工、建筑工、消费者、政府等都将影响水的利用效率。

加强污水处理，保证处理后的水质必须达到一定的要求，以利于循环使用。

通过两种途径平衡用水，一是循环水作为补给水源，农业需水量大，主要由附近的私人管道供水，尤其是在夏季，南部沿海地区的旅游和灌溉需水量会增加，对循环水可以作为补给水源；二是推动间接水循环计划，将水处理为标准洁净水，补给地下蓄水层，使含水层达到平衡。

阿伦区议会的战略洪水风险评估（SFRA）认为福特机场生态城的发展使河流潮汐泛滥的风险很低，该项目提供了一个低风险的安全洪水发展区，降低了对防洪系统的依赖性，也给淡水和咸水环境都创造了促进生物多样性的机会。

3 英国典型生态城镇海绵水系统规划特点比较分析

3.1 海绵水系统规划共同特点

1）注重水循环利用。三个规划的选址区域的水资源较丰富，水源总体充足。英国的给排水设施技术规划建设方面的基本技术已经成熟，所以生态城规划中更强调水循环利用，主要突出了雨水收集和处理后的中水利用。

对雨水通过渗透性表面、可持续排水系统、沼泽地、洼地、自然排水渠道、商业和家庭建筑物楼顶等途径收集，用来冲厕所、洗衣服、灌溉等。在商业区和工业区内，尽量回收废水。通过膜生物反应处理、芦苇湿地的自然净化，产生中水，用于灌溉副食供给区和绿化用地等。

2）落实节水策略。节约用水，减少水的供给量。多渠道开发利用再生水等非常规水资源，减少对传统水资源的需求量。利用非饮用水源满足非饮用水需求，降低建筑物内对饮用水的消耗。消费者可以通过自己的行为和使用节水产品来减少水的浪费。

3）采用可持续排水系统。在三个规划中均强调了可持续排水系统，在排水策略上尽量做到生态与可持续，减少对环境的污染和对水源质量的影响。通过减少硬路面积降低排水量，采用可渗透表面及创新型景观措施及天然的排水系统，综合利用小溪、河道、芦苇滩、湖等资源自然净化能力，通过建造绿色屋顶、低洼地、可渗透人行道、池塘、湿地和芦苇地等措施把可持续的城市排水系统连接成网。这样能更自然的处理地表水与从雨水收集系统中溢出的水流，并能降低地表水对水源质量的影响与洪涝风险。

4）优化水环境。三个规划中的水系统规划均注重了湿地景观的建立和生物多样性的保护，在优化水环境的同时增加了场地对环境的积极影响，动物多样化栖息地包括开阔的水面、沼泽湿地、芦苇丛、毛白杨林地和草地。

3.2 海绵水系统规划各有侧重

1）重视水系统不同方面。各规划所重视的水系统不尽相同，分别以水资源保护、保护和改善水资源环境、水循环为侧重点进行了描述。

2）采取多种污水处理方式。福特机场生态城强调加强与保证污水处理厂的污水处理能力与处理量。

科提肖生态城还使用自然渗透技术处理灰水，通过湿地特别是芦苇自然清洁形成中水，以便循环利用。

中部昆顿生态城提出在废水循环方面用膜生物反应处理废水后，质量能达到用于副食生产区和绿化用水。

3）提出特色措施。科提肖生态城水资源利用方面提出按需要推广屋顶绿化技术，促进雨水收集。

中部昆顿生态城在节水方面提出安装精密水表，使居民了解家庭的用水量，采取安装节水装置等办法减少用水量。

福特生态城在洪水风险方面提出了很详细的防洪减灾策略。在可持续排水方面，提供了低洪水风险的安全发展模式。

4 结论

三个生态城镇规划中的海绵水系统规划均把握了如下的规划理念：通过雨水的回收，污水的处理和中水的利用，透水地面、湿地保护与建设，节水等途径实现整个水系统的清洁与循环利用；将对自然水环境的影响降到最小；避免对河流和地下水过多的使用；同时减少降水和暴雨的积水突然发生而导致洪灾等危险；从水源、供水、节水、净水、循环利用、排水等环节实现最优化，并保持湿地、河流、湖泊等自然水系的水质、水量和自身安全性，最终实现水系统的生态化状态，实现生态城水系统方面对自然环境的最小干扰和良性循环的基本目标。

［1］ 胡德胜.英国的水资源法和生态环境用水保护［J］.中国水利,2010,(5):51-54.

［2］ 施迪光.水资源规划中的地下水国际讨论会［J］.水文地质工程地质,1984,(2):62.

［3］ 许经纶.英国的饮用水水质标准及深度处理工艺［J］.上海水务,2004,(2):39-41.

［4］ 许涛.城市水系规划的环境学途径研究及应用［D］.天津大学,2010.

［5］ 唐伦.英国水务管理的做法和经验［J］.四川环境,1986,(4): 19-25.

［6］ 谭新华.英国地下水资源的保护及对我国的启示［J］.科教文汇(下旬刊),2008,(7):193+252.

［7］ 董晓峰.《英国生态城镇规划研究［M］.,中国建筑工业出版社,2016,10.

U416.03

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：董晓峰E-mail：Dongcity@126.com。