1.3 国内外雨水资源化利用与控制的发展
1.3.1 国外雨水资源化利用与控制的发展情况
20世纪70年代以前，城市雨水管理在快速、高效的工程排水原则下，着眼于快速将雨水从城市范围内排除，扩大雨水管道和城市河道横断面、减小粗糙度或开发分洪渠道等被认为是解决雨洪问题的最有效方法。随着城市化进程加快，城市地表不透水面积增加，天然地下水补给量减少，地表径流量增加，洪峰流量增大且时间提前，城市的防灾能力减弱，暴雨洪水灾害发生的概率增大，暴露了原有城市排水系统的弊端，反映了传统雨水管理理念与快速城市化进程的不相适应。从20世纪70年代以来，国际雨水资源管理的理念发生了显著变化，雨水蓄渗、缓排、利用等已成为雨水管理的重要内容，很多国家使用法律、经济、技术等多种手段，从水量和水质管理两个角度，通过工程以及非工程的多种措施实行生态排水，使降水尽可能地进入自然水循环，尽量减少进入城市排水系统的雨水量，促进雨水的资源化利用，减轻城市洪涝灾害、降低城市污水处理负荷和建设费用，维护城市水循环的生态平衡。
（1）日本
日本是个水资源比较缺乏的国家，目前全国水资源利用率已达到20%左右。从20世纪60年代开始，日本兴建了多种形式的滞洪和积蓄雨水的蓄水池，将积蓄来的雨水作为路面喷洒、绿地灌溉等城市杂用水。这些设施大多建在地下，以充分利用地下空间，而建在地上的也尽可能满足多种用途，如在调洪池内修建运动场，雨季用来蓄洪，平时用作运动场。日本还采用沉淀和过滤的方法在建筑物外部设计收集雨水的设施，收集到的雨水用于消防、灌溉、洗车、冲厕和冷却水补给，部分雨水经处理后供居民饮用。近年来，各种形式的雨水入渗设施在日本迅速发展，形成了包括渗井、渗沟、渗池等多种雨水入渗设施，这些设施占地面积小，能够很好地结合具体用地情况修建在楼前屋后，将地面径流雨水就地入渗。日本也在屋顶修建蓄水系统，或屋顶蓄水和渗井、渗沟相结合的回补系统，雨水在屋顶集蓄后，逐步放入渗井或渗沟，再回补地下水。
1965年以后日本针对因城市化急剧发展围绕河流引起的问题开展了新的河流治理。由于连续遭受三次大的水灾，故于1977年6月开始推行“城市综合治水对策”，实施与传统河流治理方法同时开展的雨水贮留、雨水渗透措施，并普及警戒避难体制。1987年为避免资产及重要业务机能集中的城市地区因超标准洪水决堤而导致毁灭性损害，又提出超级堤防的措施。在河道治理方面采用的新设施为雨水调节池、游水地、治水绿地等，可使流域恢复在其开发过程中丧失了的保水、游水机能，并减少发生泛滥时的受害损失。在1980年，日本建设省就开始推行雨水贮留渗透计划，可以有效地补充涵养地下水，复活泉水，恢复河川基流，改善环境生态条件。
（2）德国
德国对降水在城市生态系统中的作用有了较早的认识和研究，并提出了相应的管理手段，发展了适宜的技术措施。从20世纪80年代至今，其雨水管理思想有了较大转变，1989年雨水利用设施标准的出台标志着第一代雨水利用技术的成熟，在经历了1992年自控技术的提升后，目前的雨水利用技术正处于设备集成化的第三代发展阶段。目前德国的雨水利用技术已经进入标准化、产业化阶段，市场上有成熟的雨水收集、过滤、储存、渗透产品。从技术和管理的角度看，德国在雨水管理领域已形成了较完备的管理框架和技术支撑体系。德国的城市雨水利用方式有3种：①屋面雨水集蓄系统。集下来的雨水经过简单的处理后，使其达到杂用水水质标准，用于厕所冲洗、庭院浇洒、工业冷却等。②雨水截污调蓄与渗透系统。将道路雨水通过渗透补充地下水，或通过下水道排入沿途大型蓄水池，再进入污水厂处理排放。③生态小区雨水利用系统。在小区沿排水道修建渗透浅沟，表面植有草皮，供雨水径流流过时下渗。
（3）美国
1969年美国科罗拉多州首创城市排水和洪水控制街区。1972年，芝加哥城市卫生街区就开始在没有下水道和未设置分流式下水道的新土地开发区强制建设雨水蓄留设施，在有条件的地方采用沟渠、干或湿的池子、混凝土水池或管网蓄留，在下游的管网内和管网外蓄留，采用污水处理厂内的蓄留设施和一些特殊的贮留设施等蓄留。管网内蓄留是用下水管网内的富余容积蓄留雨水，管网外蓄留指用与管网相连的一些混凝土水池、凹地、岩洞和地下隧道等设施蓄留雨水，通过对雨水的截留、储存、回灌来补充地表和地下水资源。
美国以提高天然入渗能力为目的，在很多城市建立了屋顶蓄水和由入渗池、入渗井、草地、透水地面组成的地表回灌系统，并制定了相应的雨水利用法律法规对雨水利用给予支持。如美国加州富雷斯诺市的Leaky Areas地下回灌系统，1971～1980年地下水回灌总量为1.338×108m3，其年回灌量占该市年用水量的20%。如科罗拉多州（1974）、佛罗里达州（1974）和宾夕法尼亚州（1978）分别制订了雨水利用条例，这些条例规定新开发区的暴雨洪水洪峰流量不能超过开发前的水平。
美国俄勒冈州波特兰市作为城市雨洪管理的先驱城市，拥有美国最成熟、最综合的绿色基础设施计划，随着时间的推移，多组合的政策和方案都取得了较大的成就，利用丰富的技术方法，如花槽、雨水花园、洼地、透水铺装、雨水收集、绿色街道等，贯穿于波特兰市的各停车场、学校、个人企业、政府机关和公共开放空间。其中波特兰Mount Tabor中学雨水花园和波特兰NES绿色街道获得2007年美国风景园林协会（ASLA）评选的专业设计奖。除此之外还有华盛顿州西雅图SWA绿色街道、佛吉尼亚州立理工大学Lumenhaus项目、加利福尼亚州圣何塞市瓜达卢佩河公园、俄勒冈州威尔逊维尔市维勒布瓦生物滞留区项目等，雨水塘、雨水湿地、绿色屋顶、街道浅沟、生物滞留池等雨洪管理利用措施在以上项目中都有体现。
（4）英国
在城市化发展中，河流两岸天然的、覆盖着植被或裸露的、渗水性能良好的土地由于城市建设而被不渗水的砖石、混凝土结构的房屋、沥青路面等各种透水性能很差甚至根本不透水的地面覆盖，使得原本可以被植物吸收、被洼地存贮或直接渗入地下的雨水，被不透水地面阻隔并聚集成地面径流流入城市的下水道，继而进入流经城市的河道，增加了河流的降雨径流量。当达到所谓城市化的成熟期（按城市人口达到国民总数的70%计算），这时城市原有的下水道已不足以解决城市的排内涝问题，城市产生的雨洪径流也远远超出了原来设计的河道防洪工程承受的限度。
2010年英国政府全面启动了可持续城市排水系统的建设计划，可持续排水系统不仅可以减少城市在极端暴雨天气时发生内涝的可能性，还能够将污染扩散最小化、维持或恢复自然水流、改善水资源以及美化市容市貌等。在所有的新开发区和再开发区都要求将减少排水压力纳入城市规划体系，从而管理地表径流的流速和流量，减少雨洪对城市生态环境带来的风险，同时缓解城市污水处理系统的压力。越来越多的住宅项目、学校、高速公路服务区以及商业中心已经在设计阶段时将可持续城市排水系统纳入，全英国已经建成34个重点实践项目。苏格兰东部城市丹佛姆林，将源头控制、贮存池、滞留池、大型暴雨径流湿地等不同类型的可持续排水系统应用在城市开发中，经受了多次暴雨考验，把洪水威胁降到最低，并且几乎完全消除了区域的面源污染，节省了投资者的费用并提升了人与自然和谐的环境效应。位于剑桥西北部的Lamb Drove项目展示了在新住宅开发阶段的可持续雨水管理的技术，包括落水管、透水铺装、绿色屋顶、洼地、过滤带、滞留雨水区域和湿地、生物滞留池，尽可能地模仿自然排水模式，尽可能接近源头来管理雨水径流，达到改善水质、减少污染、减缓流速的目的。
英国泰晤士河水公司为了研究不同规模的水循环方案，设计了2000年的展示建筑——世纪园顶示范工程，是欧洲最大的建筑物内的循环设施，从100000m2的园顶盖上收集的雨水，经过24个专门设置的汇水斗进入地表水排放管中，初降雨水含有从园顶上冲刷下的污染物，通过地表水排放管道直接排放到泰晤士河。利用渗透沟、洼地、过滤设施、滤水管等技术方法的雨水公园在全英国也比比皆是，如黑泽Moor Park、伦敦Ash by Crove花园改造、弗兰切Bristol Business Park、伦敦奥林匹克公园等。
除上述国家外，世界上许多发达国家也都在积极推广应用绿色雨水管理控制技术。例如加拿大将雨洪治理规划列入区域规划之中，要求最终的雨洪治理设计须满足经济、环境、美学等多方面的需要，并要求不得改变下游地区的水质，水量平衡。加拿大雨洪治理规划的两个重要部分是采用新型的减缓暴雨洪水及保护水资源环境的控制措施，原则上利用洼地贮留雨水减缓流量和对新建筑物区域实行零排放增量控制。新西兰北岸市雨水花园处理道路径流的工程与风景园林紧密结合，它有效地削减雨水径流量并通过植物和土壤中微生物吸收、净化雨水中的污染物，不仅很好地保护了附近的溪流，还营造出良好的景观和环境。瑞典在水源区普遍修建雨水入渗、雨水渗透和雨水贮留设施来减缓暴雨径流，在20世纪80年代初，仅居民户就修建渗透设施14000余个。
1.3.2 我国雨水资源化利用与控制的发展情况
在北京、上海、深圳等大城市已经出现了以城市雨洪利用为主旨的绿色城市排水系统的实践案例，但大都集中于广场、公园及步道，并没有形成规模化。北京2008年奥运会的相关场地就充分体现了“绿色奥运”的精神，北京奥林匹克公园景观工程就考虑到了水资源的循环利用，把雨洪控制与利用纳入了实际的建设中，实现了雨水资源化利用，其中雨洪利用系统包括排水管、渗排管、雨洪检查井、雨洪汇集井等；国家体育场“鸟巢”采用了雨水与中水联合利用的设计方案，收集屋面和地面雨水，存储处理后补充中水水源。国家游泳中心“水立方”实施了屋面雨水收集利用工程，减少了排入市政雨水管道的雨水量。2010年上海世博会最重要的场馆之一世博中心在设计过程以美国绿色建筑认证评分体系（leadership in energy and environmental design，LEED）标准作为指导原则，采用了标准体系中针对新建和重大改建建筑的LEED-NC 2.2标准，将世博中心建成真正意义上的绿色建筑；世博轴的每一个“阳光谷”也充分体现了雨水利用的理念，雨水顺着广口花瓶状的玻璃幕墙，流入地下二层的积水沟，再汇集到7000m3的蓄水池，经过处理后实现水的再利用，满足世博园内的用水需求。深圳市的大梅沙万科中心项目、天津东丽湖万科生态住宅区项目、沈阳的丁香湖和仙女湖建设等都利用了低影响开发的理念和雨水控制技术，同时结合水体景观设计。
目前，以绿色雨水控制为核心的海绵城市建设工程已经在我国多个城市展开。“海绵城市”是使城市像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面有良好的“弹性”，通过下雨时吸水、蓄水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用，实现“自然积存、自然渗透、自然净化”三大功能。“海绵城市”建设可有效地解决城市水安全、水污染、水短缺、生态退化等问题。2013年12月12日，习近平总书记在中央城市化工作会议上，强调“城市要优先考虑把有限的雨水保留下来、优先考虑更多地利用自然力量排水，建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”。因此，海绵城市建设是落实生态文明建设的重要举措，是实现修复城市水生态、改善城市水环境、提高城市水安全等多重目标的有效手段，应科学谋划并将其付诸实践。
海绵城市建设以雨水资源化利用、城市排水防涝、城市黑臭水体整治为突破口，以海绵型建筑与小区、海绵型道路与广场、海绵型公园与绿地、水体治理与修复、排水与调蓄设施等为建设重点。海绵城市的建设必将促进我国城市雨水排水工程从传统快排、单一排放方式，向资源化利用和综合控制的方向发展。海绵型城市建设目前存在七个方面的关键问题，包括海绵体城市规划技术、“渗、滞、蓄、净、用、排”措施的布局及调度运用技术、城市排水系统规划技术、城市排水规划标准完善、城市排水系统设计方法改进、城市洪涝预警调度系统、海绵城市建设目标的可达性分析等。
多年以来由于雨水管理理念的落后、政策法规不健全、规划设计方法不够科学、先进理论指导缺乏、管理措施不到位，造成我国大部分城市的雨水排水建设严重落后于城市发展，城市内涝频频发生。城市雨洪管理仅限于北京、上海、深圳等比较发达地区的个别项目中，并没有形成系统的城市雨洪管理体系，从绿色基础设施理念的生态服务功能的角度对城市雨洪管理的研究尚且不足。目前我国城市发展面临巨大的环境资源和生态安全压力，合理地规划设计和建设包括源头减排、收集渗透、安全输送、调蓄利用、控制排放的绿色雨洪控制系统对于城市科学发展具有重大意义，由此将会产生巨大的生态环境和经济效益。