我国近几年提出并推进“海绵城市”建设,在很大程度上受到美国城市雨洪管理体系的影响。文章研究美国城市雨洪管理体系的发展演变历程,并从发展模式、发展方向、管理体系及策略等各个方面展开对中美双方雨洪管理体系的比较研究。
结合对美国城市雨洪管理体系在中国的实践应用及其适用性的探讨,文章剖析了当前中国城市雨洪管理体系建设面临的主要问题,进而从转变观念、明确发展方向,完善各保障体系,强化提升GI建设,加强基础性研究,完善评估标准、绩效考核和激励机制,以及加强“海绵城市”的实施建设六个方面提出建设性建议。
城市雨洪管理体系是经过长期的探索、研究和实践积累起来的一整套相关的理论与方法、系统策略与技术、法规政策、管理机制等,它们的形成和发展对解决雨洪问题、改善环境起到了至关重要的作用。
美国城市雨洪管理体系经过近40年的发展,积累了丰富的经验,已形成了成熟的体系。在管理方面,形成了联邦政府—州政府—地方(市)政府三级法律法规体系和管理机构,并结合公共参与进行雨洪管理建设;在理论与策略方面,形成了以最佳管理措施(BMPs)、低影响开发(LID) 和绿色雨水基础设施(GSI) 为代表的理论体系,并以这些理论体系为核心形成了相关的策略,以解决城市雨洪问题和水生态危机问题;在技术方面,以系统策略为基础,配套了诸多相关的技术和工程措施,并依托计算机科学和雨洪数据库,构建了SWC、SWMM和SUTAIN等水文水力(水质)模型对上述理论措施进行场景模拟与优化。
总体而言,美国城市雨洪管理发展过程存在一定的内在特性,集中表现在城市对待雨水的态度以及解决雨洪问题的方式两个方面。其中,美国城市对待雨水的态度经历了从单纯排水到水量调控、水质控制再到多目标可持续管理的转变,应对方式由最初的孤立研究单个场地问题转变为系统化的区域协调与统筹。
此外,美国的法律法规体系及政策的积极引导,以及基础理论研究和技术的进步对其城市雨洪管理的发展也起到了积极促进作用。
城市雨洪管理的发展通常伴随着城市化和工业化进程。国外城市雨洪管理的相关研究与实践在20世纪中期就已经开始,并持续发展。
美国的城市雨洪管理大体可分成4个时期:市政排水时期、水量调控时期、水质管控时期和可持续管理时期(表1)。

其中,市政排水时期通过“明渠暗道”以满足城市最基本的排水需求;水量调控时期通过场地滞留等一系列技术措施对雨洪进行有组织的水量控制与排放,这是源自城市生活的自发需求和居民对避免城市洪涝问题的现实需要;水质管理时期在进行水量调控的基础上,确立了雨水标准体系,随着对流域尺度雨洪的统一管理,依托BMPs措施向分阶段的雨洪水质管控转变。
这一转变的主要动力是不断完善的规范、标准和法律、法规体系;可持续管理时期雨洪管理的核心支撑是LID和GSI,将城市基础设施建设与生态系统相融合,既是城市可持续发展的要求,也是城市雨洪管理从被动应对问题向主动消除产生问题根源的转变。
中国城市雨洪管理的研究起步较晚,于20世纪80年代才开始。中国初期的城市雨洪管理研究主要集中在雨水利用方面,随后才逐渐开始关注雨水的调控和雨水污染控制。一直以来,国内学者都以海绵比喻城市或土地的雨涝调蓄能力,北京大学俞孔坚教授最早用“海绵”概念比喻自然生态系统的洪涝调节能力,指出“河流两侧的自然湿地如同海绵,调节河水之丰俭,缓解旱涝灾害”。
而后业内学者相继提出了“绿色海绵”“海绵体”“生态海绵”等概念。这些非学术性的概念尽管表述方式有所不同,但其均代表了生态雨洪的管理思想。在2012年的“低碳城市与区域发展科技论坛”上,“海绵城市”一词被正式提出,2014年10月,住建部颁布了《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》,对“海绵城市”作出了官方定义,指“城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的‘弹性’,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水‘释放’并加以利用”。
本文将中国城市雨洪管理体系的发展分成3个时期,即雨水利用时期、雨水调蓄时期和雨洪管理时期(表2)。

美国城市雨洪管理体系的发展模式经历了“问题—实践—方法—理论—方法—实践”的过程。这种模式往往是在城市发展实践中找出问题,从城市雨水问题出发,提出解决方案,进而归纳总结出理论。美国各个时期雨洪管理体系的理念演变都是依据当时的城市化和工业化的国情背景,基于城市发展的一般规律、人们思想理念的转变以及环境保护和改善的需要而进行的。
中国城市雨洪管理体系的发展模式经历了“问题—理论—实践”的过程。中国的“海绵城市”建设大量借鉴了国外相关研究成果,其核心理念来源于美国城市雨洪管理的低影响开发理念,低影响开发理念下的生态技术体系也被中国所沿袭,中国的“海绵城市”建设呈现出了较为典型的“迟发展”效应特征。“海绵城市”建设采用的是自上而下式的顶层推动模式,这种模式有利于“海绵城市”的快速发展与建设,避免了走其他国家走过的弯路,但在建设过程中要注重与中国的国情和实际情况相结合。
中国城市雨洪管理体系的“迟发展”效应及其顶层推动模式也导致了中美在城市雨洪管理的发展进程及发展方向上存在明显的差异。
美国城市雨洪管理体系在每个时期的发展都是市政基础设施先行,明确雨洪管理目标和不断更新雨洪管理的理念。从早期的市政排水时期到当前的可持续发展管理时期,不仅有联邦政府、环保署和州政府等制定的法律、法规的指引,还有基于公众参与而形成的社会力量的推动。未来,美国会进一步将城市雨洪管理规划与城市绿色基础设施网络规划建设相结合,延续城市雨洪管理的可持续发展模式。
对比美国城市雨洪管理体系的发展进程,中国目前的城市雨洪管理体系发展程度相当于美国的市政排水时期,但在“海绵城市”概念提出并进行建设试点后,中国城市雨洪管理理念的成熟度相当于美国的可持续发展管理时期,中国城市雨洪管理的措施更多的是水量调控、水质管控及污染治理。
虽然中国在一定程度上实现了城市雨洪管理体系建设的大跨越,缩短了与美国的差距,但是这种大跨越式的发展也带来了一系列问题。首先,中国城市雨洪管理体系快速推进的基础不牢固,市政基础设施尚不完善,还存在大量需更新的老旧基础设施,绿色基础设施网络建设刚起步。
其次,中国城市雨洪管理目标存在水量调控、水质管控和可持续发展的多阶段重叠问题,目标不够明晰。再次,目前中国的城市雨洪管理职能分属多个不同的政府部门,无法做到“一张图”管控到底。
最后,社会公众对“雨水控制利用”和BMPs、LID等理念存在概念混淆等情况,公众参与度低,社会力量不显,“海绵城市”建设缺少持续而有力的社会监督。
BMPs、LID和GSI是美国在城市雨洪管理体系发展演变过程中形成的三大雨洪管理体系,并各自形成了相应的系统策略(表3)。其策略和措施技术等存在许多相近之处,却也各有侧重。

首先,三大雨洪管理体系都摒弃了传统地下排水的方法,转而采取地上排水措施。从控制雨水径流的角度看,三大雨洪管理体系都是通过制定应对城市雨洪和水生态问题的方案,延缓径流时间,减少径流峰值量,从而减轻地下排放系统的负荷;其次,三大雨洪管理体系都是通过工程措施和非工程措施来达到城市雨洪管理的目的,并强调非工程措施比工程措施更加重要;最后,三大雨洪管理体系的实践都需要建立完善的场地/区域气候、土壤和雨洪等基础数据库,根据这些数据布局相应的雨洪管理措施,并结合各类模型对不同地区、不同尺度的雨洪管理措施布局进行优化。
此外,三大雨洪管理体系也有不同之处:
(1)在雨水径流控制方式方面,BMPs采取的是径流过程控制措施,是通过延长雨水径流路程、加强渗蓄集的方式来控制峰值时间和峰值量;LID与GSI采取的则是分散小尺度的源头控制措施。研究发现,城市径流主要来源于路面和屋顶,LID与GSI就是要构建从建筑到地面的立体控制系统,形成从源头到末端的全程监管。
(2)在适用尺度方面,三大雨洪管理体系的具体技术措施在适用尺度上均各有侧重。BMPs和LID体系的技术措施都侧重于场地设计,因此具体实践项目的规模和尺度普遍偏小。而GSI实际上是LID与城市GI系统的结合,将LID措施融入城市GI系统设计中,并与城市大型自然生态基底联通,形成城市尺度甚至是区域尺度内的雨水管理网络。
(3)在实施效益方面,BMPs体系的技术措施多属于传统的城市建设的工程性措施,在水质管理方面的作用较弱,只能起到末端治理的作用,对面源污染无法进行有效治理。LID与GSI的措施是从源头上对雨水进行控制,如LID措施中的生态调节池、雨水花园等,均可代替工程手段在植物和土壤复合系统中进行雨水过滤与污染物净化,具有较好的生态效益。
目前美国环保署已完成多项LID实践项目,在《低影响发展(LID):文献综述》中对诸多 LID 措施的控制效益进行了分析,结果显示其在控制径流量和径流污染物上均取得了良好的效果。
中国的“海绵城市”这一城市雨洪管理体系主要受美国可持续城市雨洪管理模式的影响。“海绵城市”的主要内容是将LID理念与水环境保护和修复的生态理念融入城市建设与发展中,寻找适应中国国情的一种城市雨洪管理体系,以应对中国在快速城镇化过程中产生的资源环境问题。“海绵城市”的体系构成与LID/GSI体系对比如表4所示。

(1)中国城市雨洪管理体系研究的系统性、深入性相比美国还存在不足。
美国城市雨洪管理体系的系统策略始终针对的是美国城市自身的需要及现实中的问题,始终与实践相互结合、相互印证,与相关管理机构、法律法规同步发展,相互促进。
中国在雨水利用与控制、水污染治理和水生态修复等方面的研究还较为孤立,各研究体系之间的关联性不够,无法相互结合形成一套较为完备的城市雨洪管理研究体系。“海绵城市”体系始终缺乏具有针对性的深入研究,未能形成规划—设计—建设实施—运行维护的系统性研究,对国内的气候变化、城市降雨、径流规律和水生态格局等的相关分析尚不全面。
(2)中国的“海绵城市”缺乏一套完整的管理保障体系和反馈机制。
由法律保障体系、管理体制和资金保障体系等构成的保障体系在美国城市雨洪管理体系的发展历程中发挥了重要的作用。依据相关重要法规的颁布和实施时间的先后顺序,美国水质管理发展历程可以划分为水质法案的颁布与BMPs措施的推广、生物水质评价标准的产生、流域尺度的水质协调与管理3个主要阶段。在此基础上,美国城市雨洪管理自上而下逐渐形成了一套完整的体系。
上层有完善的法律法规制度和各级政府及相关政策的约束引导;中层从流域、城镇、场地的不同尺度对城市雨洪和水生态问题提出解决策略,制定各相关规划、提供技术措施,并不断进行实践反馈;下层则有稳定有效的公共管理与完善的公众参与体系作为基础。
中国“海绵城市”自上而下的管理体系和反馈机制较为匮乏。目前国家层面的法律法规制度尚未完全建立,也没有建立起顶层制度—规划—设计—建设—运行维护—管理反馈的完整机构链和统一的管理程序,管理机构条块分割严重,部门之间缺乏沟通。
目前中国“海绵城市”建设还停留在城市尺度(中观)和各类“海绵体”(微观)层面的建设,宏观层面的研究和建设明显不足,也未建立从总体到专项的全套雨洪管理规划。
(3)LID 措施在中国的适用性有待验证和拓展。
首先,中国引进的LID措施等大多属于场地设计层面的应用策略,其适用的尺度与范围偏小。美国LID 措施的构建是在城市GI网络的基础上,将不同的LID措施组团连接成一个网络,形成城市尺度上的雨洪管理技术措施系统。
而中国“海绵城市”建设尺度较大(国家级试点城市示范区范围要求不小于16km2),且GI尚属起步阶段,LID在中国的适用性仍需要进一步的研究和拓展。
其次,目前中国的“海绵城市”试点城市已有30个,试点城市建设需要在申报、规划、实施和资金等方面制定相关标准或指导文件,但海绵城市建设的评价指标及体系有待完善。因此,LID措施在中国的应用有待深入研究。
(一)转变城市雨洪管理观念,明确城市雨洪管理的发展方向
转变城市雨洪管理观念,即政府和公众应树立低影响开发雨水管理观念,在进行城市雨洪管理过程中需要秉持保护和修复水环境,以及保持和还原城市自然水文特征的原则。以往中国主要依靠对河流和排水管网的协调来编制城市雨洪管理规划,以减少突发雨洪的损失,但是随着城镇化进程的加快与全球气候的变化,这种方式大大降低了后期效益,因此城市雨洪管理的发展方向必须向可持续管理转变。
可以考虑结合水敏性城市设计以及整个流域的综合性雨水管理规划来进行雨水管理,并充分调动公众参与城市雨洪管理方案决策的积极性。此外,重点加强“海绵城市”的宣传与专业教育,鼓励倡导公众参与“海绵城市”建设。例如,将市政、水利、规划、园林和交通等部门组织起来,开展“海绵城市”学习教育;公开“海绵城市”试点建设情况,邀请群众参观试点项目;推动教育部门在高校设置雨洪管理相关专业课程,普及基本理论,培养专业技术人才等。
未来,在“海绵城市”的发展过程中,需要通过法律法规的强制力来推动和保障政策策略的实行。法律法规体系应分成国家政府、省级政府和城市政府3个层次。国家政府通过立法规定城市雨洪管理的必要性,并明确雨洪管理的总体规划和宏观标准以及各级政府的职能与责任主体;省级政府需要制定适合区域尺度的法律法规,界定更加详细的各级部门职能、指标和标准等;而城市政府则需要针对本市制定系统深入且详实有效的政策法规,并制定严格的实施标准和要求。
目前,“海绵城市”由各部门协调实施建设、管理、运行和维护,涉及的部门较多,包括市政、水利、规划、园林、交通和环保等部门,导致其存在管理机构衔接度与完整性不够、没有形成系统化管理机构链、各部门之间管理体制不统一,以及无法有效沟通协调形成规划上的“一图多用”等问题。
因此,建议在城市雨洪管理方面实施“多规合一”,实现“一张蓝图”干到底;进行智慧管理,建立互联网、物联网信息管理系统,由政府机构设置专门的雨洪管理专项办公室,配备专业人员,加强各部门之间的沟通,实现图纸共享,同时通过物联网进一步实现规划、设计等的实时共享。
(3)探索“PPP+”的多元化融资渠道,提高资金保障。
从政府层面看,在长期的“海绵城市”建设中想要获得持续有效的资金推动力,必须在当前 PPP 模式的基础上寻求适应“海绵城市”建设特点的、面向多元化运作主体的组合融资模式,如“PPP+ BOT”“PPP+EPC”“PPP+ 基金/债券 / 贷款”等。
一方面,可开展城市水生态修复,落实可持续管理的雨洪管理理念。建议将“海绵城市”的具体技术措施融入城市绿色基础设施网络中,将不同层次绿色基础设施体系与雨洪管理有机结合,以此构建城市绿色生态基础,并与城市较大自然区域或原有生态系统联通,形成具有雨洪管理功能的城市生态网络。
另一方面,将城市建成区中已建成的灰色设施与绿色设施相结合,对储水排水量进行合理量化分析,在城市灰色、绿色设施的投建比例方面给出有针对性的指导,以实现雨水快排和雨水资源充分利用的最优化配置目标。
首先,加强对水文、水环境、气象和地质土壤等的研究,重视数据收集,建立专门的“海绵城市”数据库,同时半公开部分数据。
其次,在“海绵城市”建设过程中,需加强对降雨径流面源污染防控技术的研究,探索新的净化材料、设施,建立面源污染的评定与监测体系,以及相关管控机制。
最后,深入研究LID等技术体系,并在各城市尤其是在“海绵城市”试点城市进行试验性实践,通过实践效益和数据反馈对LID技术进行“中国化”改造,使其更加适应中国国情,还可以此为基础进一步针对不同类型城市制定更加具体的LID技术实施模式。
“海绵城市”建设评估标准有待完善。目前“海绵城市”试点城市已有30个,但评估标准仍有缺失,没有一个相对统一完善的评价体系。因此,应明确评估标准,建立评价指标体系,对“海绵城市”试点城市进行评价和绩效考核,并通过激励机制促进各地“海绵城市”建设。
同时,评价和考核应借鉴动态规划面向社会影响的评价方式,针对“海绵城市”建设可能产生的正面及负面影响,进行调整和利益再分配,以推动政策实施,降低负面效应。
(六)从城市规划、城市建设层面加强“海绵城市”的实施建设
首先,将城市雨洪管理规划纳入长期的城市规划体系中,明确规划的目标、标准及图纸要求等;探索城市雨洪管理规划与城市设计、景观规划、建筑设计等的协作,在不同的空间尺度上解决城市与环境的综合性问题。
例如,美国新奥尔良市以城市防洪与城市地理、历史空间以及城市景观系统3个领域的融合规划为出发点,探索城市规划各领域的融合。其次,将“海绵城市”与“城市双修”理念融合,在城市生态修复和城市修补中融入“海绵城市”理念。
此外,可将城市雨洪管理与开放街区相结合,在每个街区内部设立可独立运行的雨洪管理措施系统,且不同街区之间的系统亦可相互联系,构成城市尺度的城市雨洪管理系统。
文章来源丨规划师杂志
作者信息丨顾大治,罗玉婷,黄慧芬
投稿邮箱丨xjxtd@126.com
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