美国城市雨洪管理的演变及其对我国的启示美国雨洪管理实践对中国海绵城市的借鉴Word格式.docx

美国城市雨洪管理的演变及其对我国的启示美国雨洪管理实践对中国海绵城市的借鉴Word格式.docx

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作者:

张丹明，北京大学环境学院，北京大学景观设计学研究院，硕士研究生。

1引言雨洪管理（StormwaterManagement）作为一个由国外引入的概念，包括城市防洪排

涝、降雨径流面源污染控制和雨水资源化利用等几个主要方面。

具体内涵可理解为：

在法律、政策、经济等条件的保障或约束下，通过规划、设计、工程、管理等途径来减少或消除城市降水径流过程中潜在的城市内涝、下游洪水、河道侵蚀、面源污染等问题，以及在特定条件下对雨水进行收集与利用的一种系统化的管理方式。

国内对雨水进行管理的认识提出虽然相对较晚，但近几年关注度正逐渐上升，有关这方面发表的文章也逐渐增多，其中包括对雨洪管理理念的介绍与阐述，方法、技术体系方面的综述，以及对具体案例或示范项目的介绍等。

我国660个城市中有400多个处于缺水状态，而大多数城市也面临着防洪排涝的问题，因此雨洪管理理念的引入与发展对解决我国的城市水问题具有重要意义。

而对于仍处在发展初期的中国城市雨洪管理而言，有必要借鉴发达国家在这方面实践中的经验教训。

鉴于以上原因，文章在对美国城市雨洪管理发展历史分析与理解的基础上，对其可借鉴的内容进行分析与总结，并针对国内现状提出建议，为国内城市雨洪管理的发展提供参考。

2美国雨洪管理发展历程美国城市雨洪管理的发展历程在时间上总体上可划分为市政卫生工程、水量调控、水质管理和可持续发展四个主要时期，而每个时期还可细分为不同的发展阶段。

不同阶段的产生、发展与演替，主要是由城市发展历史阶段所面临的主要矛盾、城市居民的内在需求，科学、技术的进步等因素共同推动的。

2.1市政卫生工程时期2.1.1城市排水的产生与发展（19世纪初—20世纪50年代）任何城市在建立之初都要考虑和解决城市的给水与排水问题。

美国早期建立的城市在城市排水这一方面主要是沿袭了乡村的模式，以开挖明渠来收集、排泄城市生活污水及雨水。

虽然当水量过多或有较大降雨时，雨污水会发生溢流，影响城市的道路交通与城市卫生，但这种方式在一定程度上还是满足了城市排水的需要。

到了19世纪初期，随着大量乡村人口涌入城市，美国开始步入工业化与加速城市化阶段。

与处在同样历史发展阶段的欧洲城市一样，美国的大中城市也面临着城市污染严重，环境质量恶化，传染病、瘟疫盛行等一系列城市问题。

出于对城市公共卫生安全的考虑，以及工程技术的进步，城市给水排水作为一项公共事业出现并迅速发展。

城市内的沟渠逐渐被市政排水管网所取代，城市的生活污水、雨水开始通过管道排入邻近的受纳水体。

2.1.2雨污分流（20世纪50年代—70年代）以上是近代美国城市排水产生与发展的大致过程。

而到了20世纪50年代，美国大多城市已经建立了比较完善的城市排水基础设施。

同样是在这一时期，美国的城市饮用水源也从井水转向更加安全的河水。

出于污染防治与保证河流下游地区饮用水安全的考虑，美国城市开始对城市污水进行集中处理。

但同时处理生活污水和较为干净的雨水并不经济，为解决这一问题，城市的市政排水系统将生活污水和雨水分离为两套并行的子系统进行运作，即“雨污分流”。

“雨污分流”这一模式从战后50年代到70年代一直都被非常广泛地采用，而且美国战后迅猛的经济增长与城市扩张也共同促进了这一模式的推广，城市的公共卫生安全问题得到了很好的解决，此时美国雨洪管理的模式开始转向水量调控的时期。

2.2水量调控时期伴随着城市的发展与扩张，城市不透水地面面积不断增加，这一变化改变了城市地区降雨的产流与汇流过程。

而这一水文过程

的改变在某种程度上又加剧了城市内涝、下游洪水、河道侵蚀等问题的发生。

而水量调控这一时期的主要目标就是要补偿或应对城市扩张对原有水文过程的改变，从而缓解或解决上述一系列的城市雨洪问题。

除了内在需求本身，科学技术的发展又一次促成了城市雨洪管理向水量调控的转变。

20世纪50年代末，美国国家气象局发布了全国范围的降水专题地图、不同地区降雨强度—历时—频率（i-D-F）曲线等一系列基础数据，而到了60年代这些数据已经在被广泛使用，并发挥了巨大作用。

由于认识的不断深入和客观条件的限制等原因，水量调控的模式与具体措施也处在不断的发展与改进之中，但总体上水量调控这一时期可进一步划分为

（1）

场地滞留和

（2）总体规划两个主要阶段。

2.2.1场地滞留（20世纪70年代—80年代）场地滞留是通过自然或人工的坑塘、洼地以及其他工程措施将降水产生的地表径流暂时滞蓄在上述设施中，减缓其汇入市政雨水管网和受纳水体的时间。

美国最早提出对雨水进行滞留的地方法规颁布于20世纪70年代早期，并且迅速在全美推广。

在上述场地滞留设施的控制下，每次降水时河流的径流峰值可以被调控，即大洪水发生的概率减小，但是河流下游可能会长时间处于高水位运行，洪水威胁与河道侵蚀的问题并未从根本上得到解决。

场地滞留措施未能完全解决问题的原因，一方面是由于场地滞留措施在其自身设计、实施和管理等方面存在的弊端；

另一方面，更为根本的原因在于这是一个流域尺度上的系统涌现性问题，即单一地块尺度上已经解决的问题，可能在流域尺度上涌现出巨大的、不可控的问题。

因此，就需要在整个流域尺度上进行核算和优化。

基于以上认识，水量调控便从简单的场地滞留逐渐转变到了区域协调与流域整体规划的阶段，即城市雨洪管理的总体规划阶段。

2.2.2雨洪管理的总体规划（20世纪80年代—90年代）雨洪管理总体规划这一模式的核心问题是水量计算与水文过程模拟。

而在这一时期水文学、水力学模型的完善与计算机技术的进步共同促进了这一问题的解决。

20世纪70年代时还主要用于大型计算机上的水文学与水力学模型在80年代就已经可以广泛应用于微型计算机（PC）上了。

通过流域尺度上的水文与水力学模型来进行不同条件下的分析与模拟，可以给出对不同规模洪水（历史或设计）进行调控的解决方案。

这些技术手段上的进步使得流域尺度上的规划与总体协调成为可能。

美国在80年代中期，编制了大量的总体规划，而且事实上一些已经按照规划的内容被实施。

在有效的雨洪管理总体规划的帮助下，越来越多的洪水问题在相邻的区域内或流域尺度上被缓解或避免。

因此，由水量而导致的城市雨洪问题在一定程度上也得到了解决，这促使了美国城市雨洪管理的目标开始转向水质管理。

2.3水质管理时期美国城市雨洪管理的水量调控阶段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；

而水质管理阶段的产生和发展更多的是一种自上而下的由法律、法规推动的过程。

其主要动力是不断严格的规范、标准和逐步完善的法律、法规体系。

所以，在概述水质管理时期的发展之前，有必要先介绍一下美国水污染防治的发展历史。

美国国会1948年颁布的《联邦水污染控制法案》（FederalWaterControlAct）是全美最早关于水污染控制的法律（该法案也是《清洁水法案》[CleanWaterAct]的前身）。

这部法案在1972、1977和1987年分别进行了几次主要的修订。

其中，早在1972年的修正案中就已经开始提出对工业、城市生活污水等点源污染进行控制，并通过在国家排放污染物消除制度（NPDES:

NationalPollutantDischargeEliminationSystem）中发放排污许可证的措施来控制与协调排入水体中的污染物总量。

而1977年的修正案，即现在被人所熟知的《清洁水法案》也作了一次非常重要的调整，其中一条提出了要对面源污染问题进行关注。

到了80年代中后期，点源污染基本被控制之后，美国国会和国家环保局开始真正关注面源污染的问题，而此时一些研究也提出城市的雨水径流是主要的面源污染源。

这些都促使雨洪管理的焦点从水量调控转向了对水质的管理。

水质管理时期各阶段的划分主要是依据一些重要法规的颁布而进行的，具体可以划分为

（1）水质法案的颁布与BMP措施的推广；

（2）生物水质评价标准的产生；

（3）流域尺度的水

质协调与管理3个主要阶段。

2.3.1水质法案的颁布与BMP措施的推广（20世纪80年代中后期—90年代初）1987年《水质法案》（WaterQualityAct，也是《清洁水法案》的修正案）的颁布，正式将雨水的排泄也纳入到NPDES的体系中，要求对雨水径流的排放分阶段进行控制，这标志着城市雨洪管理水质管理时期的开始。

随后在1990年美国环保局又出台了一系列后续的、更加具体化的要求，即第一个阶段的水质管理规定。

规定要求对人口大于10万人的地方政府的市政雨水排泄、工业用地的雨水排泄、处于建设期的工程项目等发放NPDES许可，并要求地方政府采用最佳管理实践（BMP:

BestManagementPractice）的措施来对雨水的水质进行控制和管理。

开始时，由于一些地方政府没有足够的人员、资金支持，BMP的效果并没有得到显现。

而另一方面，一些发表的学术文章指出BMP设施可能会造成污染物累积、大部分渗池是无效的等。

这使得人们开始对BMP的作用产生了质疑。

但不久一些卓有成效的示范项目显现出来，而且一直层出不穷，美国环保局也开始着手于第二阶段、更加严格的规范与标准的制定，并于1999—2003年开始实

施和推广。

2.3.2生物评价标准的产生（20世纪90年代初—90年代中期）到了90年代，评价自然水体水质的原则发生了转变，《濒危物种法案》（EndangeredSpeciesAct）的颁布也促进这一转变的发生。

原本仅用化学、物理指标对水质状况进行描述的标准和方法，开始被一种新的测度水体污染情况与评价水体健康程度方式所取代，即“生物或生态评价标准”。

“生物标准”是通过对大型水生无脊椎动物群落和鱼类种类变化的监测来对水质状况与水生生态系统状态进行评价。

这一通过指示物种或指示群落来监测水质标准的出现使得对雨水径流水质管理的要求更高了。

要达到这一生物标准，就需要改变现有滨水区域与河漫滩的管理方式，对上游径流情况的变化加以控制，甚至上升到整个流域的考虑。

而这些需要的是一个整合的解决方案，渐渐地，流域尺度的水质管理开始出现。

2.3.3流域尺度的系统协调与管理（20世纪90年代初—21世纪初）90年代初，美国联邦政府的职能部门、许多非政府组织、地方政府已经开始进行流域规划方面的考虑，同时在法律、法规的制定方面也有一致的共识，美国环保局也发起了许多以流域为基础的项目，流域范围的NPDES许可以及流域范围内的排污许可贸易也产生了。

而针对某一河湖水体的单日最大污染负荷容量（TMDL:

TotalMaximumDailyLoad）要求的推出和实施更加促进了流域尺度水质管理的产生与发展。

这一模式的问题在于当雨洪管理扩展到了流域尺度时，信息的处理量就会大幅增加，往往要考虑包括发展模式、土地利