城市雨洪管理發(fā)展及思考

張宏偉

（中國水利水電科學(xué)研究院，100038，北京）

一、城市雨洪管理研究的重要性

城市化的快速發(fā)展，伴隨著城市人口激增和城市規(guī)模擴張，導(dǎo)致城市自然水系統(tǒng)受到影響，水生態(tài)系統(tǒng)退化，水環(huán)境污染加劇。我國是發(fā)展中國家，近年在城市化快速推進(jìn)中水患問題尤為突出：一是城市洪澇災(zāi)害日益嚴(yán)重。城市建設(shè)使不透水地面面積增加，導(dǎo)致降雨入滲量減少，匯流時間縮短，徑流量和洪峰流量增大，加之受極端氣候影響，發(fā)生洪澇災(zāi)害的風(fēng)險大增，危害加劇。二是雨水污染加重。城市人口聚集，人類活動強，空氣質(zhì)量差，徑流來勢猛、流量大、水質(zhì)差，初雨污染嚴(yán)重。另外我國大部分城市采用雨污合流排水系統(tǒng)，污水溢流問題嚴(yán)重。三是水資源短缺。我國干旱缺水嚴(yán)重且降水時空分配極不均衡，城市發(fā)展對水資源的需求量增大，部分缺水城市因超采導(dǎo)致地下水水位下降，地下水得不到有效回補，水資源短缺對城市發(fā)展影響巨大。

發(fā)達(dá)國家在城市化進(jìn)程當(dāng)中同樣面臨著雨洪問題的挑戰(zhàn)。早在20世紀(jì)中期，發(fā)達(dá)國家就開始進(jìn)行探索，尋求緩解雨洪問題的途徑。到20世紀(jì)末期，以最佳管理措施（BMPs）和低影響度開發(fā)（LID）為代表的多種可持續(xù)雨洪管理理念和技術(shù)先后在美國、英國、澳大利亞等40多個國家得到大范圍應(yīng)用和實踐，取得了良好效果。

現(xiàn)階段，我國城市雨水管理的理念和技術(shù)相對落后，大部分城市仍采用傳統(tǒng)的雨水管網(wǎng)措施。近年，隨著我國城市水患問題日益突出，如何有效、合理地管控雨水成為備受關(guān)注的議題，部分學(xué)者就此進(jìn)行了分析探討，在雨洪管理實踐方面也做了一些嘗試，但發(fā)展水平總體滯后。因此，借鑒發(fā)達(dá)國家城市雨水管理的先進(jìn)理念和成功經(jīng)驗，結(jié)合我國實際情況，制訂我國城市雨洪管理發(fā)展戰(zhàn)略，對緩解城市水患、促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

二、國外雨洪管理模式

早在20世紀(jì)中期，發(fā)達(dá)國家就建立了比較完善的城市管網(wǎng)排水系統(tǒng)，基本解決了當(dāng)時城市所面臨的公共衛(wèi)生安全問題。然而伴隨著近代城市的快速發(fā)展與擴張，城市內(nèi)澇、下游洪水、河道侵蝕、物種棲息地破壞、敏感水源污染等問題日益突出，嚴(yán)重制約了城市可持續(xù)發(fā)展。為緩解城市水患，改善城市水環(huán)境，發(fā)達(dá)國家針對各自情況分別提出了多樣化的雨洪管理理念和技術(shù)，其中最具代表性的包括20世紀(jì)70年代起源于北美的最佳管理措施（BMPs），以及 90年代美國在BMPs基礎(chǔ)上提出的低影響度開發(fā) （LID）。之后，借鑒BMPs和LID理念，英國推行可持續(xù)城市排水系統(tǒng)（SUDS），澳大利亞開展了水敏感性城市設(shè)計 （WSUD），新西蘭集合LID和 WSUD理念發(fā)展低影響城市設(shè)計與開發(fā)（LIUDD）。

1.最佳管理措施（BMPs）

最佳管理措施(BMPs)的概念是美國在1977年《清潔水法》修正案中首次提出，主要針對面源廢水處理和工業(yè)排放有毒污染的控制。后在1987年《清潔水法》修正案和2001年《潮濕天氣水質(zhì)法案》中，進(jìn)一步提出雨水最佳管理措施，其主要目的是控制非點源污染、管理雨水排放和污水溢流。發(fā)展至今，BMPs已經(jīng)注重利用綜合措施來解決水質(zhì)、水量和生態(tài)等問題。

雨水管理BMPs是指在一系列給定條件下，以最具成本效益的方式管理雨水徑流流量和提高水質(zhì)的技術(shù)、措施或結(jié)構(gòu)控制。雨水最佳管理措施包括結(jié)構(gòu)性措施和非結(jié)構(gòu)性措施。結(jié)構(gòu)性措施是一系列用于“緩解”暴雨影響的具體技術(shù)手段，諸如雨水池(塘)、雨水濕地、滲透設(shè)施、生物滯留和過濾設(shè)施等。非結(jié)構(gòu)性措施則指各種管理措施，甚至可以包括政策、法規(guī)和公民教育等，它是多種可以提高雨水水質(zhì)和雨水管理效益的實踐的集合。

BMPs結(jié)構(gòu)性措施包括4種主要類型，詳見表1。

2.低影響度開發(fā)（LID）

水質(zhì)不是生物完整性的唯一決定因素。事實上，生物群落的不良狀況通常歸因于糟糕的棲息地結(jié)構(gòu)或水文情勢。一些傳統(tǒng)的雨水控制措施如雨水池塘能去除地面徑流中的污染物，但在保持水生態(tài)方面能力受限。20世紀(jì)90年代初由美國馬里蘭州喬治王子縣率先提出并實施的低影響度開發(fā)（LID）技術(shù)通過盡量降低對自然水文情勢的影響來彌補這一缺陷，在保護(hù)水生生物種群的同時，能提供良好的水質(zhì)。

LID是一種可持續(xù)的雨洪管理方略。其通過合理的場地開發(fā)方式，將水文功能創(chuàng)造性地整合到場地設(shè)計中，并采用綜合性措施從源頭上降低開發(fā)導(dǎo)致的水文條件的顯著變化和雨水徑流對生態(tài)環(huán)境的影響，盡量維持流域自然水文情勢，使受納水體的生態(tài)完整性得到最大限度的保護(hù)。

LID秉承土地開發(fā)盡量親近自然的核心理念，采用一整套的場地設(shè)計策略以及高度本地化、小尺度、分散式的源頭控制技術(shù)。這些綜合管理措施可以整合到建筑物、基礎(chǔ)設(shè)施及景觀設(shè)計中，取代了排水區(qū)域末端價格昂貴的雨水管理設(shè)施。LID包括多種徑流控制技術(shù)，具有高度靈活性，可滿足當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)和環(huán)保要求并適應(yīng)不同場地限制。

LID實踐可實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境雙重效益。LID措施對發(fā)展區(qū)域干擾少，能保護(hù)自然特性，與傳統(tǒng)的雨水控制機制相比成本消耗更低。這種控制機制對成本的節(jié)省，不僅體現(xiàn)在建設(shè)方面，還體現(xiàn)在對長期維護(hù)和生命周期成本的考慮。LID技術(shù)可以在很寬的尺度范圍內(nèi)應(yīng)用。為實現(xiàn)流域調(diào)控目標(biāo)，通常有必要將LID技術(shù)與結(jié)構(gòu)性BMPs結(jié)合使用。LID做法是否恰當(dāng)取決于場地條件，而不受嚴(yán)格的空間限制。

圖1展示了不同雨洪管理模式下雨洪過程的區(qū)別。傳統(tǒng)雨水管網(wǎng)系統(tǒng)使雨洪提前，徑流集中，顯著增大了洪峰流量。BMPs和LID可維持洪峰流量處于開發(fā)前水平，其中LID更多地采用分散式源頭控制技術(shù)，其水文過程更接近自然水文過程。

圖1 不同管理模式下的雨洪過程

3.其他雨洪管理模式

（1）可持續(xù)城市排水系統(tǒng)（SUDS）

為應(yīng)對城市發(fā)展造成下游洪水風(fēng)險增加以及防洪行為對河流廊道棲息產(chǎn)生的負(fù)面影響，英國在BMPs結(jié)構(gòu)性措施的基礎(chǔ)上發(fā)展了可持續(xù)城市排水系統(tǒng) （SUDS：Sustainable Urban Drainage System）?？沙掷m(xù)城市排水系統(tǒng)的理念是盡可能模仿場地開發(fā)前的自然排水狀況，并對徑流進(jìn)行處理以去除污染物。SUDS包含了4個層面的技術(shù)：采用良好的場地設(shè)計以及家庭和社區(qū)管理措施以防止徑流產(chǎn)生和污染物排放的預(yù)防措施；在源頭或接近源頭的地方實施徑流控制的源頭控制技術(shù)；對來自不同源頭的徑流進(jìn)行統(tǒng)一管理的場地控制技術(shù)；對來自幾個不同場地的徑流進(jìn)行管理的區(qū)域控制技術(shù)。

表1 BMPs結(jié)構(gòu)性措施典型技術(shù)

（2）水敏感性城市設(shè)計（WSUD）

澳大利亞傳統(tǒng)的城市發(fā)展模式導(dǎo)致了城市雨水徑流污染加重，洪峰流量增加，河道形態(tài)和穩(wěn)定性發(fā)生改變，水質(zhì)惡化，生物多樣性大幅度降低，水資源浪費嚴(yán)重，水資源短缺日益突出。為此，澳大利亞在20世紀(jì)90年代發(fā)展了一種雨水管理和處理方法：水敏感性城市設(shè)計（WSUD：Water Sensitive Urban Design）。 WSUD 認(rèn)為在城市水循環(huán)圈中的水都是一種資源，城市發(fā)展應(yīng)將整個水循環(huán)作為一個整體，維持水循環(huán)的自然流暢。WSUD包含了一系列的設(shè)計措施，旨在降低城市化對水的需求，維護(hù)水的自然循環(huán)，降低流域的潛在污染威脅，消除或最大限度地減少城市化對環(huán)境的影響，同時將水管理技術(shù)整合進(jìn)城市景觀中，提升城市在環(huán)境、社會、文化方面的價值。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，WSUD采用了一系列的最佳規(guī)劃實踐 （BPP）和最佳管理實踐（BMP）。其中BPP可以在戰(zhàn)略規(guī)劃層面來實現(xiàn)，也可以在場地設(shè)計階段實施。

（3）低影響城市設(shè)計和開發(fā)（LIUDD）

低影響城市設(shè)計和開發(fā)（LIUDD）是新西蘭在全國范圍內(nèi)推行的水資源管理體系。LIUDD吸收了LID技術(shù)的工程設(shè)計理念，同時借鑒了澳大利亞WSUD的經(jīng)驗。LIUDD通過一整套水系綜合管理方法來促進(jìn)城市發(fā)展的可持續(xù)性，它強調(diào)對三水（供水、廢水和雨水）的綜合管理，通過對雨水、廢水的收集、處理、回用實現(xiàn)流域水循環(huán)的本地化，從而保持城市水系的自然循環(huán)，減輕對生態(tài)的影響，降低持續(xù)高漲的飲用水成本。LIUDD體系的首要原則是人類活動要尊重流域的自然水路循環(huán)，盡量降低負(fù)面影響，保持生態(tài)系統(tǒng)的完整性。

三、我國雨洪管理現(xiàn)狀

在雨洪防治方面，我國絕大部分城市采用傳統(tǒng)管網(wǎng)排放模式，排水標(biāo)準(zhǔn)普遍偏低是導(dǎo)致城市內(nèi)澇頻發(fā)的主因。歐洲（EN752）和美國雨水系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(ASCE)對一般城區(qū)重現(xiàn)期多采用2～5年、重要地區(qū)5～10年標(biāo)準(zhǔn)，一些大型城市甚至采用更高的標(biāo)準(zhǔn)，如紐約為10年，柏林為25年。我國 《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GB 50014—2011）規(guī)定，城市一般地區(qū)排水設(shè)施的設(shè)計暴雨重現(xiàn)期為1～3年，重要地區(qū)為3～5年。據(jù)調(diào)查，我國大部分城市普遍采取標(biāo)準(zhǔn)的下限，70%以上城市排水系統(tǒng)建設(shè)的設(shè)計暴雨重現(xiàn)期小于1年，90%老城區(qū)的重點區(qū)域甚至比規(guī)范規(guī)定的下限還要低。因此，我國的排水系統(tǒng)亟待提高和完善。值得一提的是，廣州市正在積極推進(jìn)我國首座城市深層排水系統(tǒng)建設(shè)，預(yù)計該工程建成后，可有效緩解頻發(fā)的內(nèi)澇和雨污溢流問題，同時對其他城市排水系統(tǒng)的升級改造起到示范作用。

在雨水綜合利用方面，我國起步較晚。1989年建設(shè)部制定了《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，但雨水利用實踐進(jìn)展緩慢。近年，北京、上海、武漢、哈爾濱、西安、昆明等許多城市相繼開展雨水利用研究或應(yīng)用。北京市是我國最早提出雨水利用設(shè)想的城市之一。2000年，北京正式啟動“城市雨洪控制與利用”工程。2003年，北京頒布《關(guān)于加強建筑工程內(nèi)雨水資源利用的暫行規(guī)定》，要求建設(shè)工程均應(yīng)對雨水進(jìn)行就地收集、滲透、儲存后進(jìn)行利用，工程建成后不增加雨水徑流量和外排水總量。截至2012年，已建成包括奧林匹克公園、用友軟件園等10多個雨水利用示范工程，以下凹綠地、滲透鋪裝、雨水花園等為主的雨水控制和利用設(shè)施已初具規(guī)模。近年，深圳市也在積極推進(jìn)雨水綜合利用。2006年，深圳市發(fā)布了《深圳雨洪利用規(guī)劃研究》，提出利用城區(qū)雨洪資源利用體系，對雨水集蓄、滲透及處理后用作市政雜用水和景觀補水，同時緩解防洪壓力。2011年，深圳頒布了《雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》，規(guī)定建設(shè)用地不得增大外排雨水高峰流量，雨水處理后的污染物COD、SS、TP濃度應(yīng)低于規(guī)定值，并要求對雨水收集回用。

如上所述，盡管近年我國部分城市在雨洪綜合治理方面取得了一些進(jìn)展，但整體而言，與發(fā)達(dá)國家差距較大，城市雨洪管理和資源利用的理念和技術(shù)都相對落后。目前部分城市就雨洪管理進(jìn)行了一些初步的政策引導(dǎo)和試點嘗試，但是對于整個城市雨洪災(zāi)害的防控還難以發(fā)揮顯著作用，而大部分城市在雨水綜合利用上至今未見實質(zhì)行動，我國城市雨洪管理整體上面臨巨大挑戰(zhàn)。因此必須尋求科學(xué)可行的方法和對策，以應(yīng)對日益嚴(yán)重的城市水患問題，促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展。

四、建 議

1.完善排水系統(tǒng)是解決我國城市現(xiàn)階段水患問題的急需

完善的排水系統(tǒng)是解決較大規(guī)模暴雨洪水的有效手段，發(fā)達(dá)國家現(xiàn)代雨洪管理模式均是在已建成了較完善的排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上演化而來。我國城市目前水患最突出的特征是內(nèi)澇頻發(fā)，其主要原因是我國城市的防洪規(guī)劃和工程建設(shè)滯后，部分城市不設(shè)防，城市排水系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)普遍偏低。其次，現(xiàn)代雨洪管理措施有必要與傳統(tǒng)排水系統(tǒng)相結(jié)合，以達(dá)到對雨洪綜合調(diào)控的目的。

2.確定適合中國城市特色的雨洪管理模式

樹立尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然生態(tài)的雨洪管理理念，制定發(fā)展戰(zhàn)略。發(fā)達(dá)國家雨洪管理模式均為針對本國氣候特點、城市發(fā)展?fàn)顩r等因素制定，雖有諸多相同之處，但各有特點，在具體管理和技術(shù)層面不盡相同。中國正處在城市化快速發(fā)展階段，不同地域氣候特點和城市發(fā)展水平差異巨大，應(yīng)針對不同地域氣候特點和發(fā)展水平制定適宜于各地城市可持續(xù)發(fā)展的雨洪管理模式。

3.加強相關(guān)法律建設(shè)和政策支持

發(fā)達(dá)國家雨洪管理的成果推行均得益于法律的強力約束和政策的引導(dǎo)。2007年我國頒布實施的《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50400—2006），是第一部針對城市雨水利用的國家規(guī)范，主要是針對雨水回收利用的技術(shù)性要求。關(guān)于雨洪管理及利用，在我國尚缺乏法律層面的強制約束和推動。建議借鑒國外經(jīng)驗，在雨水排放許可制度、排放收費制度、市場激勵機制等方面加強立法和政策引導(dǎo)，促進(jìn)我國雨洪管理的發(fā)展與推進(jìn)。

4.加強基礎(chǔ)研究、跟蹤調(diào)研與技術(shù)指導(dǎo)

城市雨洪管理發(fā)展過程中，模式創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步發(fā)揮了重要作用。建議我國加強雨洪管理模式探索、相關(guān)技術(shù)研究、試點跟蹤調(diào)研及評估工作，推進(jìn)導(dǎo)則、規(guī)范、手冊的編制，為雨洪管理的推廣提供技術(shù)指導(dǎo)。

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