北京市《雨水控制与利用工程设计规范》的生态缺陷分析

关卓今 ，王 慧 ，张玉宝 ，朱向宏 ，尹丽芳 ，侯 德

（1.北京市新水季环境工程有限公司，100048，北京；2.北京市水利规划设计院，100048，北京；3.北京市水科学技术研究院，100048，北京）

2013年北京市出台了《雨水控制与利用工程设计规范》（以下简称 《规范》），使城市雨水管理利用逐步走上了规范化管理的道路。但鉴于当时的认识，《规范》在生态方面存在一些缺陷，影响了雨水生态效益的发挥。结合国家“十三五”水体污染控制与治理科技重大专项课题，对《规范》存在的缺陷进行研究分析，使《规范》更好地发挥指导作用、规划设计者对雨水利用有更好的认识，从而提高城市雨水的应用空间，建设良好的北京城市环境。

一、《规范》在生态方面的缺陷分析

1.对整体目标和宗旨的分析

《规范》总则中明确的宗旨是实现城市雨水资源化和减轻城市内涝。《规范》的目标和宗旨忽视了城市雨水利用的环境化生态作用和关系雨水的城市生态基础建设。在这样的思想指导下，雨水管理利用难免会受到影响。另外，如果该《规范》仅是一种对雨水控制利用“工程设计”的规范，那么从全面指导城市雨水利用意义上讲，将会影响到雨水利用的生态建设。

2.对核心内容和条文的分析

（1）城市内涝分析

《规范》中城市内涝的概念在这里没有明确解释。一般讲，城市内涝是指由于强降水或连续性降水超过城市排水能力致使城市内产生积水灾害的现象。对于以人为为主形成的城市生态系统格局，积水是否具有灾害性，由于总则对城市“内涝”的概念没有给予具体的解释，使设计人员由于戒备这一问题的出现而不能对城市雨水实现“最大限度地利用”。

（2）雨水资源化利用分析

城市雨水利用从总体上讲应该包括两个方面，即雨水资源化利用和雨水的环境化利用。《规范》由于其宗旨或主要目的是实现城市雨水资源化和城市防涝，所以即使有雨水环境化的内容，如下凹式绿地的雨水利用、雨水下渗等，但由于其目的不同，使得这些雨水环境化成为局部措施而不能最大限度地发挥生态作用。

3.雨水利用的竖向设计分析

《规范》4.2.2条规定“雨水控制与利用规划”要包括 “地面高程的控制”，5.4.8条规定了绿地高程的要求。但是《规范》缺乏城市规划设计意义上的竖向规划设计要求，也就是缺乏以绿地为核心的包括建筑、道路、绿地及排水系统等构成的绿色环境生态系统各要素间的竖向关系，应用时就难以避免出现各种不确定因素，从而极大地降低城市雨水利用的整体效果和生态作用。

4.典型下凹式绿地生态设计模式的应用分析

（1）模式的不确定性分析

5.4.7、5.4.8条文说明引用了典型下凹式绿地结构及典型绿色环境生态系统中建筑、硬化面、下凹绿地和排水口等各要素的高程关系（绿地的高程低于硬化面高程，雨水口置于绿地内，雨水口低于硬化面高程并高于绿地高程）；而对于“下凹绿地”的设计，设计人员在不明确“下凹”严格针对什么的含义情况下，可能会出现多种设计结果；4.1.3—2条文说明的“雨水的过量收集会导致原有水体的萎缩或影响水系统的良性循环”这类限制雨水收集利用的说法也不能确定在人为控制极为强烈的城市生态系统中其含义如何、让设计人员如何去做，因而这些不确定性将会影响雨水利用生态作用的发挥。

（2）雨水利用规模受限分析

不仅用于雨水利用的典型下凹绿地的面积和绿地的高程决定了雨水利用的规模，而且一些规定在其概念上的约束限制也将影响雨水利用的规模。①高程，4.2.3条、4.4.5条规定的雨水口顶面标高仅高于绿地2～5 cm，而过于小的高程不能更好地发挥绿地作用，所以实际上这样仍会存在巨大的生态空间可以利用。②面积，5.4.7条规定“绿地内宜根据地势设置下凹式绿地，下凹式绿地率不宜低于50%。”这里存在以下几个问题：一是近于50%的绿地有可能不参与自身以外增值的雨水利用过程，这必然会降低雨水利用整体规模作用。二是由于在区域中下凹式绿地与周边环境要素不能成为统一的格局，将影响该区域整体生态效率的发挥。③概念上的约束和限制，如4.2.3条规定“由于仅下凹5 cm绿地只能消纳自身区域的降雨”，这些规定的影响将使生态作用受到约束；另外，《规范》的第 3、第4及第5部分的许多条文规定，以坑、塘、沟、洼地、池、渗排设施及指定条件的绿地系统等特殊地段作为“雨水下渗设施”，并且 “由于下凹5 cm的绿地空间不计算在集雨利用空间内”等规定，而这种特殊地段雨水利用的总面积有限、总的效果有限，相比整体城市的雨水利用和绿化占城市面积30%以上的绿地面积，其雨水接收能力及生态净化作用可以说是微不足道的。

5.绿地植物的选择分析

《规范》4.4.5—3对下凹式绿地中的植物做了规定，“下凹式绿地植物应选用耐旱耐淹的品种”。然而3.3.1条、4.3.9条、5.4.5条等，要求入渗设施在24小时内把蓄存的雨水渗完、仅允许雨水在绿地中最多停留不足24小时的设计。因为不同植物的耐水性、耐旱性、蒸腾作用等水分适应能力有较大的差别，耐淹植物耐淹时间也不仅仅是24小时，绿地植物的选择与绿地生态作用发挥有很大关系。所以如按《规范》要求，会极大地降低雨水利用生态作用。

6.土壤生态系统的分析

（1）土壤是有巨大天然空间的海绵体

北京市城区大部分坐落于山前冲洪积扇平原，有深厚的土壤和较好的渗透能力；地下水水位较深，现评估的地下水水位平均已超20 m，对雨水利用具有巨大的海绵吸收作用，加之植物的吸水利用、调节作用也使得绿地具有水分平衡的海绵调节作用；所以说，较浅的下凹绿地则失去了较大的生态系统功能和作用空间。

（2）土壤是分解者的巨大活动场所

在绿地土壤中，大规模的微生物和土壤动物等生物有机体的生活和活动发挥着重要的生态作用，它们对进入绿地的许多物质进行分解转化，并为绿地生态系统所利用，对净化和环境卫生条件的改善发挥着重要作用；所以，缩小绿地土壤面积、限制或不充分的雨水利用都会影响绿色环境生态系统的生态空间和生态作用。

（3）土壤具有重要的固体物质积累和物质循环作用

典型下凹绿地系统是城市很多固体物质重要的沉降净化场所，不仅可以增加绿地生态系统的营养成分，并可极大地降低城市固体废物数量；而低浅的绿地下凹程度（5～10 cm深）、很少的雨水储水作用和难以容纳更多物体进入的空间，会降低这种重要的生态作用，也不能使土壤生态系统获得更加良性的发展。

7.硬化铺装的分析

透水砖因具有迅速透水、不易积水及方便市民出行等多种良好性能而被广泛应用于雨水利用的透水铺装中。《规范》对透水砖铺装应用做了特别强调，4.3.1条雨水控制利用的优先选择，对透水砖的使用起到了极大的促进作用；再加上长期以来城市建设“黄土不露天”的意识，透水砖大量使用，造成未覆盖自然土壤面积大幅度减少。这种状况的发展，将对整个城市生态系统可能存在极大的潜在危险；由于这种透水砖铺装的雨水利用生态效果不仅小于绿地，而且可能会成为城市自净能力和卫生环境质量下降的一个重要原因。

8.低影响开发理念在《规范》中的应用分析

（1）低影响开发的核心理念与生态学思想

低影响开发概念的核心思想正如《规范》中2.1.2条指出的，是强调城镇开发应减少对环境的冲击。低影响开发城市雨水管理的生态学理解应含有环境和设施对雨水最大规模利用、最小负荷的源头控制和分散处理的行为，从而利用最大规模的生态系统和其生态作用实现雨水充分利用、城市绿色环境生态系统充分发挥防洪防涝、节水和净化改善环境的作用。然而，低影响开发概念也因其主要限于城市雨水利用的水利问题，有其局限性，所以在雨水利用的生态选择中很多时候难以很好把握。

（2）低影响开发与《规范》的雨水管理

①初期雨水管理。《规范》对于初期雨水的对待可以说与低影响开发理念存在差距。3.2.11条规定“收集雨水对初期雨水要弃流”；5.6.6和5.6.7条规定“雨水收集回用系统应设初期雨水弃流设施”，5.2.4条规定“规划及新建污水厂处理水量应包括流域范围内初期雨水量”。然而，初期雨水处理要经过管道收集、沉沙处理、弃流设施设置或向污水处理厂输送及处理等过程的雨水管理，是一种昂贵的、复杂的水工程方式，也是一种对面源污染物程度高的集中处理、远距离末端处理。显然，这样的初期雨水管理存在着改善空间。

②雨水集蓄。4.2.3条说明中要求“每1 000 m2硬化面积配建30 m3的雨水调蓄设施，可控制1年一遇为33 mm深的降雨，由统计数据可得这一数值的设计降雨量可实现年径流总量控制率为85%，已经满足低影响开发要求”。然而，这是采用高投入来达到低影响概念的要求。另外，无论是蓄水池、塘、景观水面还是河湖水体积蓄的雨水都面临需要净化的问题，按《规范》要求，这些雨水处理都面临进一步工程处理的投入或受纳水体水环境恶化的风险，也就存在着低影响开发在“经济上合理”的疑问，而通过典型的下凹式绿地生态设计，控制33 mm深的降雨是一件较为容易的事情；因为，分散的雨水直接进入绿地生态系统，不仅可经过相当于土地处理系统的净化，而且还极大地减少绿地的灌溉用水、营养补给，所以以雨水资源化管理方法为主、让雨水集中获取后再利用的观念在一定程度上有悖于低影响开发管理思想，与建设“自然积存、自然渗透、自然净化”海绵城市的生态学思想也有一定差距。

二、《规范》应用中存在的问题

1.城市规划中出现的问题

以整体规模型的雨水控制工程结构实现雨水利用率规范达标而代替各个局部地段分散的雨水利用，从而忽视和掩盖了各地段雨水利用未最大限度化的效果。同样，很多是用《规范》中的指标确定规划中的雨水利用规模，而不是根据具体实际地段的条件最大限度进行雨水利用。

2.技术应用中出现的问题

在《规范》的思想引导下，北京市城镇地区在有限的雨水利用中，现有雨水利用是以工程设施为主，蓄水池设施的规模远大于下凹式绿地设施的规模，蓄水池占到一半以上，其次是透水砖，而“下凹式绿地”不足 1/4。有些雨水利用的下凹绿地仅仅是绿地面低于外围围挡结构，却高于周边的硬化面，这种结构只能阻挡绿地中雨水外流，起不到接纳周边雨水的作用，使绿地对雨水的接纳受到限制，从而没有最大限度地发挥绿地的作用。

3.整体系统控制应用出现的问题

《规范》将各种雨水管理利用方法都以工程概念独立出来，缺少城市雨水管理利用结构格局的系统性、整体性和联系性。目前北京城市的雨水管理利用仍然停留在旧的城市结构格局下，以一个个单独雨水利用工程应用点对待，而不是以绿色环境生态系统整体新格局的雨水利用作用面对待。

三、改进建议

针对《规范》在生态方面存在的缺陷，建议及时修改《规范》，在城市生态学理论指导下，尽早使城市雨水利用和城市规划建设向良性循环的城市绿色环境生态系统发展，从而使城市雨水利用在现代城市建设中释放巨大的生态效益和经济效益。

1.引入现代生态学理念

引入现代生态学理念，将雨水管理利用等生态规划和生态设计应用于现代城市的生态基础建设，实现生态调控，即在城市雨水利用中，最大可能地充分提高雨水利用效率，使系统风险最小、综合效益最高，从而使社会、经济、环境得到协调发展，在城市整体生态系统规模上，形成有序、协调、良性运转的现代城市生态系统。

2.充分发挥雨水利用的生态作用

城市绿色环境生态系统由建筑、道路、绿地、排水系统等构成典型下凹绿地为基础的生态设计格局，在城市规划设计时，要考虑在城市整体结构格局的生态调控应用上，充分发挥雨水利用的生态作用。

3.提高城市生态系统整体规模效应

城市生态系统中，雨水、面源污染、粉尘污染等都具有城市整体规模特点，因此要从城市整体上大规模建设新格局，从根本上提高城市生态系统整体规模效应，极大地改善雨水利用在城市防洪防涝、节水、面源污染净化、空气粉尘控制等城市自净能力方面的作用。

[1]张旺，庞靖鹏.海绵城市建设应作为新时期城市治水的重要内容[J].水利发展研究，2014（9）.

[2]车伍，等.发达国家典型雨洪管理体系及启示[J].中国给水排水，2009，25（20）.

[3]关卓今.海绵城市建设中的生态选择研究[J].中国水利，2016（4）.