爱华网雨季已经过去，但人们对北京市那场61年一遇的特大雨灾的记忆并未远去。近日，北京市中心城应对积水的对策已制定完成，说明北京市已经开始改造排水系统，以应对未来“超标准”降雨带来的危害。 殊不知，比起排水来，污染是个更难解决的问题，后患也同样严重；如果不及时行动，中国就会面临“无可饮之水，无可食之鱼”的局面，生态危机就会演变为生存危机。所以，对城市排水和污染问题，与其一个一个地解决，不如一起解决。在这方面，发达国家已经为我们留下了大量的经验和教训。 人类水利史 城市水利，在人类历史上大致可分五个阶段。 第一阶段发生在早期城市，主要是利用地表水利系统，如河流和沟渠，来解决供水和排水问题。等城市成长到一定规模，就开始了第二阶段，即运用城市工程学，建立包括地下通道在内的系统排水设施。不过，这种地下排水道往往是污水和雨水一起排放的“整合系统”。这或说明当时的污染对城市并不构成重大威胁，或说明设计者对污染的危害尚无充分的估计。第三阶段开始于二十世纪，城市开始在污染源点建立污水处理设施，表明了防污开始成为排水系统的核心要素。第四阶段也出现于二十世纪，污水处理不仅集中于几个源点，而且覆盖了源点之外的“污染面”，代表着人们环境意识的深化。需要特别提出的是，在第三和第四阶段中，城市开始把排放污水的管道和排放雨水的管道分开，形成“分离系统”。但因为许多城市鉴于排水技术还处于“整合系统”阶段，日后不得不经过大规模改建工程才能转化为“分离系统”，至今这一工程仍然远远没有完成。第五阶段属于二十一世纪的城市规划理念，即建立“生态基础设施”，从把饮用水供应、污水和雨水排放等面向分开处理，走向以水域生态平衡为中心的综合治理方法。这一哲学，也是我们讨论未来中国城市发展规划的指针。 这五个阶段，所反映的既是技术进步，也是发展和生态之间互动中的冲突和协调过程。初民时代的聚落规模有限，对生态冲击较小，所以早期城市首先是根据生态所提供的水利条件而择地而立，利用自然河流，外加简单的人工沟渠大致就能解决生存问题。但是，当聚落规模超过一定限度时，就超出了生态的自然承载能力，必须依赖更为复杂的工程技术。这就带来了我们今天面临的一系列问题。 其中最大的挑战，就是大都市人口密度高，又大多接近水源，一般地势较低，遇到大雨引发的洪水就造成集中受难。更重要的是，城市发达后多以砖石地面代替自然土壤，后来工业化时代又有了柏油沥青。这些材料的渗水性差，导致大量雨水无法吸收，全变为积水，使城市洪水变本加厉。为了解决这样的问题，城市开始建设地下排水系统。不过，早期的地下排水系统，多是排污和排洪不分的整合型，即泄洪和排污共用一个通道。当大雨使这些通道超载时，洪水和粪便就同流合污，并溢出地下通道，造成广泛的污染。在美国，直到1987年，国会才在《净水案》中加入402(p)条款，把雨水控制置入“国家污染排放消除体系”之内。1990年，联邦环保署颁布了“雨水控制一期计划”，要求10万人以上的社区必须把排污和排洪孔道分开；1999年，又颁布了“雨水控制二期计划”，在小社区执行同样的标准，并对面积在一到五个英亩的建筑工地也提出了污洪分离排放的要求。按照此法，工业和建筑部门必须设计出雨水排放的防污计划，才能获得经营的环境许可。 这些措施的相继出台，反映着美国水质的严重危机。根据“全美水质储备”收集的数据，在2002年评估的水域中，有45%的河流、47%的湖泊、32%的支流、87%的沿岸海域、51%的湿地、91%的大湖沿岸水域、99%的大湖区开放水域的水质达不到各州所制定的水质标准。环保署确定的伤害水质的污染物达200多种，被分为15大类。这些物质大致是94%的水质污染的罪魁祸首。至于伤害水质的所有污染物，已经统计在案的则高达63599种，可谓防不胜防。汞、微生物病原体、沉积物、其他金属、营养物质被列为最大污染源。其中，微生物病原体包括细菌、病毒等等，一直是导致人类疾病的主要原因；汞中毒和各种金属中毒，会导致各种慢性的、往往具有致命性的疾病；营养物质，则会造成水质过肥，滋生绿藻，导致水中缺氧，窒息各种水中生物。 这些污染愈演愈烈的主要原因，是人口的高速增长和急剧的城市化进程。在美国已检测的水域中，城市积水的排放，对于38114英里（近61339公里）的河流、948420英亩（3838多平方公里）的湖泊、2742英里（4412多公里）的水湾和支流、79582英亩（322平方公里）的湿地构成严重污染。而这还仅仅是低估。这一检测，没有考虑到从分离式排洪管道泄出的污染。即使如此，城市雨水排泄也已经成为13%的河流、18%的湖泊、32%的支流的“主要污染源”。 坚硬的城市地面 这里的关键因素，就是城市所造就的不渗水的地面。如果翻阅治理城市雨水的英文文献，“不渗水地面”恐怕是出现频率最高的关键词。众所周知，水循环是维持生态环境的基础：地面水或泄入江河湖海，或渗入土壤补充地下水，或蒸发升空、最终以降雨降雪的方式回归地面。城市“不渗水的地面”则把地表封死、破坏了吸收和蒸发水分的植被，使地面水既无法顺利下渗为地下水，又难以蒸发升空。本来用于蒸发水分的日光，其能量只能留在地面创造“热岛效应”，导致城市气温升高，使地面“沙漠化”。目前比较权威的研究揭示，不渗水的地面可以使降雨近乎100%地成为地面积水，进而在大雨时变成洪水，直泄江河湖海，冲击、侵蚀堤岸；地面上的各种污染物，也被雨水洗得干干净净，导致江河湖海藏污纳垢，造成水质的全面恶化。 有些学者从城市积水和洪灾的角度，用不渗水的地面所占的地面比例对城市化进行了新的界定：含有0%~10%不渗水地面的地区为农村，含10%~25%不渗水地面的地区为郊区，含25%~60%不渗水地面的为城市，不渗水地面占60%以上的为“超级都市”。目前，地球表面有30%到50%已经被人类活动所改造。在这些被人类改造的地面中，虽然仅有10%属于真正的都市，但这10%已经成为水质的主要污染源，令生态难以招架。展望未来，人口仍然继续增长，城市人口将超过农村人口。以美国为例，目前的人口上涨速度为年0.9%，预计现有的都市区域有42%到2030年将被“再开发”。那时有一半左右的“人造环境”今天尚还不存在，会在未来十几年被开发出来。这就给环保提出了两个问题：第一，当今的城市化，已经给环境带来了如此严重的损害。如果再加速城市化，生态是否能够承受？第二，如果说十几年后的城市地面尚有一半左右在今天还不存在的话，那么现在进行中的城市规划设计理念的革命，将对未来至少一半的城市地面带来“塑造性”的影响。如今的世界，是否面临着一个逆转生态危机的“机会窗”？ 也正因为如此，治理都市不渗水地面，或在未来城市规划设计中增加地面的渗水性，就成了治理城市积水的核心。要知道，美国环保署规定的污洪分离式排水体系，旨在防止城市粪便污水的满溢，可以大大降低微生物病原体造成的污染，但是对于冲刷过城市不渗水地面的雨水中携带的大量污染物，则无能为力。而在工业化时代，这种污染的危害越来越严重。这体现了从控制“污染源点”到控制“污染源面”的典型技术障碍。污洪分离式排水体系，在本质上还属于控制“污染源点”的范畴，即把城市粪便污水作为“污染源点”集中收集处理后再排放，在技术和管理上都相对比较简单。但是，当大雨造成的积水冲刷了整个城市地面、屋顶后，其携带的污染就让集中式的防污手段鞭长莫及。 在对付这样的技术和管理难题时，西方发达国家采取了两条腿走路的战略。首先是对燃油、车闸所用的金属、屋顶材料、杀虫剂、除草剂等等会随着雨水冲刷产生污染的产品进行严格的规范，保证这些材料中所含的有害物质在一定的标准之内。但是，再严格的规范，也不可能面面俱到。更何况，本在安全标准之内的有害物质，用量大后点滴相加就可能达到危险的水平。政府可以规约具体产品中的有害物质含量，但难以规约城市发展的规模、人口密度和数量、以及人们对各种各样产品的使用总量。
也正是因为如此，另一方面的努力同样重要。这从美国环保署网站上列出的16种雨水排放的最佳措施中可窥一斑。这些措施，主要是通过一系列微观的处理，增加城市地面的透水性和过滤性，尽可能地使地面积水向土壤中渗透，同时在渗透过程中对污染物质进行过滤。关于此，笔者下文将详细论述。
