美國城市雨洪管理的演變及其對我國的啟示
摘要：城市雨洪管理的概念近幾年正逐漸受到國內(nèi)關注。而國內(nèi)對雨水進行控制與利用的認識尚處于初始階段，仍需在理念、法制、管理、技術等諸多方面逐步完善。在這一過程中，學習和借鑒國外雨洪管理發(fā)展過程中的經(jīng)驗與教訓顯得十分必要。文章通過對美國城市雨洪管理發(fā)展歷史進行回顧，總結(jié)其歷史規(guī)律、自身特點、經(jīng)驗教訓等，并針對國內(nèi)實際情況給出相關建議。
Abstract: The concept of “Urban StormwaterManagement” is increasingly concerned in China recently. For China is still at the initial stage of stormwater management in terms of conception,legislation, administration, technique etc., referring to the experience and lessons of the developed countries is of significance. Consequently,this paper firstly reviews the urban stormwater management evolutional history in the US, and further analyzes and summarizes the internalrules, characteristics, experience and lessons etc.during that process. On the basis of inspiration from the US, related suggestions are raised for understanding and resolving the specific issues in Chinese urban stormwater management.
關鍵詞：美國；雨洪管理；歷史
Keywords: the United States;Stormwater Management;History
作者: 張丹明， 北京大學環(huán)境學院，北京大學 景觀設計學研究院，碩士研究生。
1 引言
雨洪管理（Stormwater Management）作為一個由國外引入的概念，包括城市防洪排澇、降雨徑流面源污染控制和雨水資源化利用等幾個主要方面。具體內(nèi)涵可理解為：在法律、政策、經(jīng)濟等條件的保障或約束下，通過規(guī)劃、設計、工程、管理等途徑來減少或消除城市降水徑流過程中潛在的城市內(nèi)澇、下游洪水、河道侵蝕、面源污染等問題，以及在特定條件下對雨水進行收集與利用的一種系統(tǒng)化的管理方式。
國內(nèi)對雨水進行管理的認識提出雖然相對較晚，但近幾年關注度正逐漸上升，有關這方面發(fā)表的文章也逐漸增多，其中包括對雨洪管理理念的介紹與闡述，方法、技術體系方面的綜述，以及對具體案例或示范項目的介紹等。我國660 個城市中有400 多個處于缺水狀態(tài)，而大多數(shù)城市也面臨著防洪排澇的問題，因此雨洪管理理念的引入與發(fā)展對解決我國的城市水問題具有重要意義。而對于仍處在發(fā)展初期的中國城市雨洪管理而言，有必要借鑒發(fā)達國家在這方面實踐中的經(jīng)驗教訓。
鑒于以上原因，文章在對美國城市雨洪管理發(fā)展歷史分析與理解的基礎上，對其可借鑒的內(nèi)容進行分析與總結(jié)，并針對國內(nèi)現(xiàn)狀提出建議，為國內(nèi)城市雨洪管理的發(fā)展提供參考。
2 美國雨洪管理發(fā)展歷程
美國城市雨洪管理的發(fā)展歷程在時間上總體上可劃分為市政衛(wèi)生工程、水量調(diào)控、水質(zhì)管理和可持續(xù)發(fā)展四個主要時期，而每個時期還可細分為不同的發(fā)展階段。不同階段的產(chǎn)生、發(fā)展與演替，主要是由城市發(fā)展歷史階段所面臨的主要矛盾、城市居民的內(nèi)在需求，科學、技術的進步等因素共同推動的。
2.1 市政衛(wèi)生工程時期
2.1.1 城市排水的產(chǎn)生與發(fā)展（ 19 世紀初—20 世紀50 年代）
任何城市在建立之初都要考慮和解決城市的給水與排水問題。美國早期建立的城市在城市排水這一方面主要是沿襲了鄉(xiāng)村的模式，以開挖明渠來收集、排泄城市生活污水及雨水。雖然當水量過多或有較大降雨時，雨污水會發(fā)生溢流，影響城市的道路交通與城市衛(wèi)生，但這種方式在一定程度上還是滿足了城市排水的需要。
到了19 世紀初期，隨著大量鄉(xiāng)村人口涌入城市，美國開始步入工業(yè)化與加速城市化階段。與處在同樣歷史發(fā)展階段的歐洲城市一樣，美國的大中城市也面臨著城市污染嚴重，環(huán)境質(zhì)量惡化，傳染病、瘟疫盛行等一系列城市問題。出于對城市公共衛(wèi)生安全的考慮，以及工程技術的進步，城市給水排水作為一項公共事業(yè)出現(xiàn)并迅速發(fā)展。城市內(nèi)的溝渠逐漸被市政排水管網(wǎng)所取代，城市的生活污水、雨水開始通過管道排入鄰近的受納水體。
2.1.2 雨污分流（ 20 世紀50 年代—70 年代）
以上是近代美國城市排水產(chǎn)生與發(fā)展的大致過程。而到了20 世紀50 年代，美國大多城市已經(jīng)建立了比較完善的城市排水基礎設施。同樣是在這一時期，美國的城市飲用水源也從井水轉(zhuǎn)向更加安全的河水。出于污染防治與保證河流下游地區(qū)飲用水安全的考慮，美國城市開始對城市污水進行集中處理。但同時處理生活污水和較為干凈的雨水并不經(jīng)濟，為解決這一問題，城市的市政排水系統(tǒng)將生活污水和雨水分離為兩套并行的子系統(tǒng)進行運作，即“雨污分流”。
“雨污分流”這一模式從戰(zhàn)后50 年代到70 年代一直都被非常廣泛地采用，而且美國戰(zhàn)后迅猛的經(jīng)濟增長與城市擴張也共同促進了這一模式的推廣，城市的公共衛(wèi)生安全問題得到了很好的解決，此時美國雨洪管理的模式開始轉(zhuǎn)向水量調(diào)控的時期。
2.2 水量調(diào)控時期
伴隨著城市的發(fā)展與擴張，城市不透水地面面積不斷增加，這一變化改變了城市地區(qū)降雨的產(chǎn)流與匯流過程。而這一水文過程的改變在某種程度上又加劇了城市內(nèi)澇、下游洪水、河道侵蝕等問題的發(fā)生。而水量調(diào)控這一時期的主要目標就是要補償或應對城市擴張對原有水文過程的改變，從而緩解或解決上述一系列的城市雨洪問題。除了內(nèi)在需求本身，科學技術的發(fā)展又一次促成了城市雨洪管理向水量調(diào)控的轉(zhuǎn)變。20 世紀50 年代末，美國國家氣象局發(fā)布了全國范圍的降水專題地圖、不同地區(qū)降雨強度—歷時—頻率（i-D-F）曲線等一系列基礎數(shù)據(jù)，而到了60 年代這些數(shù)據(jù)已經(jīng)在被廣泛使用，并發(fā)揮了巨大作用。
由于認識的不斷深入和客觀條件的限制等原因，水量調(diào)控的模式與具體措施也處在不斷的發(fā)展與改進之中，但總體上水量調(diào)控這一時期可進一步劃分為（1）場地滯留和（2）總體規(guī)劃兩個主要階段。
2.2.1 場地滯留（20 世紀70 年代—80 年代）
場地滯留是通過自然或人工的坑塘、洼地以及其他工程措施將降水產(chǎn)生的地表徑流暫時滯蓄在上述設施中，減緩其匯入市政雨水管網(wǎng)和受納水體的時間。美國最早提出對雨水進行滯留的地方法規(guī)頒布于20 世紀70 年代早期，并且迅速在全美推廣。在上述場地滯留設施的控制下，每次降水時河流的徑流峰值可以被調(diào)控，即大洪水發(fā)生的概率減小，但是河流下游可能會長時間處于高水位運行，洪水威脅與河道侵蝕的問題并未從根本上得到解決。
場地滯留措施未能完全解決問題的原因，一方面是由于場地滯留措施在其自身設計、實施和管理等方面存在的弊端；另一方面，更為根本的原因在于這是一個流域尺度上的系統(tǒng)涌現(xiàn)性問題，即單一地塊尺度上已經(jīng)解決的問題，可能在流域尺度上涌現(xiàn)出巨大的、不可控的問題。因此，就需要在整個流域尺度上進行核算和優(yōu)化。
基于以上認識，水量調(diào)控便從簡單的場地滯留逐漸轉(zhuǎn)變到了區(qū)域協(xié)調(diào)與流域整體規(guī)劃的階段，即城市雨洪管理的總體規(guī)劃階段。
2.2.2 雨洪管理的總體規(guī)劃（20 世紀80 年代—90 年代）
雨洪管理總體規(guī)劃這一模式的核心問題是水量計算與水文過程模擬。而在這一時期水文學、水力學模型的完善與計算機技術的進步共同促進了這一問題的解決。20 世紀70 年代時還主要用于大型計算機上的水文學與水力學模型在80 年代就已經(jīng)可以廣泛應用于微型計算機（PC）上了。通過流域尺度上的水文與水力學模型來進行不同條件下的分析與模擬，可以給出對不同規(guī)模洪水（歷史或設計）進行調(diào)控的解決方案。這些技術手段上的進步使得流域尺度上的規(guī)劃與總體協(xié)調(diào)成為可能。
美國在80 年代中期，編制了大量的總體規(guī)劃，而且事實上一些已經(jīng)按照規(guī)劃的內(nèi)容被實施。在有效的雨洪管理總體規(guī)劃的幫助下，越來越多的洪水問題在相鄰的區(qū)域內(nèi)或流域尺度上被緩解或避免。因此，由水量而導致的城市雨洪問題在一定程度上也得到了解決，這促使了美國城市雨洪管理的目標開始轉(zhuǎn)向水質(zhì)管理。
2.3 水質(zhì)管理時期
美國城市雨洪管理的水量調(diào)控階段是源自城市生活的自發(fā)需求和居民對避免城市洪澇問題的現(xiàn)實需要；而水質(zhì)管理階段的產(chǎn)生和發(fā)展更多的是一種自上而下的由法律、法規(guī)推動的過程。其主要動力是不斷嚴格的規(guī)范、標準和逐步完善的法律、法規(guī)體系。所以，在概述水質(zhì)管理時期的發(fā)展之前，有必要先介紹一下美國水污染防治的發(fā)展歷史。美國國會1948 年頒布的《聯(lián)邦水污染控制法案》（FederalWater Control Act）是全美最早關于水污染控制的法律（該法
案也是《清潔水法案》[Clean Water Act] 的前身）。這部法案在1972、 1977 和1987 年分別進行了幾次主要的修訂。其中，早在1972 年的修正案中就已經(jīng)開始提出對工業(yè)、城市生活污水等點源污染進行控制，并通過在國家排放污染物消除制度（NPDES: National Pollutant Discharge Elimination System）中發(fā)放排污許可證的措施來控制與協(xié)調(diào)排入水體中的污染物總量。而1977 年的修正案，即現(xiàn)在被人所熟知的《清潔水法案》也作了一次非常重要的調(diào)整，其中一條提出了要對面源污染問題進行關注。
到了80 年代中后期，點源污染基本被控制之后，美國國會和國家環(huán)保局開始真正關注面源污染的問題，而此時一些研究也提出城市的雨水徑流是主要的面源污染源。這些都促使雨洪管理的焦點從水量調(diào)控轉(zhuǎn)向了對水質(zhì)的管理。
水質(zhì)管理時期各階段的劃分主要是依據(jù)一些重要法規(guī)的頒布而進行的，具體可以劃分為（1）水質(zhì)法案的頒布與BMP措施的推廣；（2）生物水質(zhì)評價標準的產(chǎn)生；（3）流域尺度的水質(zhì)協(xié)調(diào)與管理3 個主要階段。
2.3.1 水質(zhì)法案的頒布與BMP 措施的推廣（20 世紀80 年代中后期—90 年代初）
1987 年《水質(zhì)法案》（Water Quality Act，也是《清潔水法案》的修正案）的頒布，正式將雨水的排泄也納入到NPDES 的體系中，要求對雨水徑流的排放分階段進行控制，這標志著城市雨洪管理水質(zhì)管理時期的開始。隨后在1990 年美國環(huán)保局又出臺了一系列后續(xù)的、更加具體化的要求，即第一個階段的水質(zhì)管理規(guī)定。規(guī)定要求對人口大于10 萬人的地方政府的市政雨水排泄、工業(yè)用地的雨水排泄、處于建設期的工程項目等發(fā)放NPDES 許可，并要求地方政府采用最佳管理實踐 （BMP: Best Management Practice）的措施來對雨水的水質(zhì)進行控制和管理。
開始時，由于一些地方政府沒有足夠的人員、資金支持，BMP 的效果并沒有得到顯現(xiàn)。而另一方面，一些發(fā)表的學術文章指出BMP 設施可能會造成污染物累積、大部分滲池是無效的等。這使得人們開始對BMP 的作用產(chǎn)生了質(zhì)疑。但不久一些卓有成效的示范項目顯現(xiàn)出來，而且一直層出不窮，美國環(huán)保局也開始著手于第二階段、更加嚴格的規(guī)范與標準的制定，并于1999—2003 年開始實施和推廣。
2.3.2 生物評價標準的產(chǎn)生（20 世紀90 年代初—90 年代中期）
到了90 年代，評價自然水體水質(zhì)的原則發(fā)生了轉(zhuǎn)變，《瀕危物種法案》（Endangered Species Act）的頒布也促進這一轉(zhuǎn)變的發(fā)生。原本僅用化學、物理指標對水質(zhì)狀況進行描述的標準和方法，開始被一種新的測度水體污染情況與評價水體健康程度方式所取代，即“生物或生態(tài)評價標準”。
“生物標準”是通過對大型水生無脊椎動物群落和魚類種類變化的監(jiān)測來對水質(zhì)狀況與水生生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)進行評價。這一通過指示物種或指示群落來監(jiān)測水質(zhì)標準的出現(xiàn)使得對雨水徑流水質(zhì)管理的要求更高了。
要達到這一生物標準，就需要改變現(xiàn)有濱水區(qū)域與河漫灘的管理方式，對上游徑流情況的變化加以控制，甚至上升到整個流域的考慮。而這些需要的是一個整合的解決方案，漸漸地，流域尺度的水質(zhì)管理開始出現(xiàn)。
2.3.3 流域尺度的系統(tǒng)協(xié)調(diào)與管理（20 世紀90 年代初—21 世紀初）
90 年代初，美國聯(lián)邦政府的職能部門、許多非政府組織、地方政府已經(jīng)開始進行流域規(guī)劃方面的考慮，同時在法律、法規(guī)的制定方面也有一致的共識，美國環(huán)保局也發(fā)起了許多以流域為基礎的項目，流域范圍的NPDES 許可以及流域范圍內(nèi)的排污許可貿(mào)易也產(chǎn)生了。而針對某一河湖水體的單日最大污染負荷容量（TMDL: Total Maximum Daily Load）要求的推出和實施更加促進了流域尺度水質(zhì)管理的產(chǎn)生與發(fā)展。
這一模式的問題在于當雨洪管理擴展到了流域尺度時，信息的處理量就會大幅增加，往往要考慮包括發(fā)展模式、土地利用方式，交通模式等在內(nèi)的一系列問題。同時需要在不同的利益群體（如發(fā)展商，土地所有者，其他部門規(guī)劃的編制人員） 間進行協(xié)調(diào)等等。這種方式在一定程度上解決了問題，但實際這些問題的處理和解決過程中的時間和經(jīng)濟成本都非常高，所以人們也開始思考是否有其他更為經(jīng)濟、高效的措施來解決水質(zhì)管理的問題。
2.4 可持續(xù)發(fā)展時期
2.4.1 可持續(xù)發(fā)展觀對城市雨洪管理的影響（21 世紀初發(fā)展至今）
美國城市的無序蔓延帶來了一系列的城市問題，這使得人們開始反思原有的發(fā)展模式。精明增長、最小影響發(fā)展，綠色基礎設施等一系列新的、可持續(xù)的發(fā)展理念及其對應方法相繼提出，目的是解決現(xiàn)有的城市問題并實現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展目標。這些新的發(fā)展觀影響到了城市中的各個方面，雨洪管理也不例外。在這些理念的影響下，美國的城市雨洪管理又一次進入了新的變革時期。主要體現(xiàn)在：（1）城市發(fā)展與人類活動對水文過程的最小干擾；（2）通過分散的、場地尺度的技術手段與管理措施來避免涌現(xiàn)在流域尺度上的問題；（3）將雨水作為資源對待，盡可能地進行資源化利用或補給地下水；（4）鼓勵非工程措施的推廣，減少工程設施或技術手段的應用；（5）自然環(huán)境多樣性的保育與生態(tài)系統(tǒng)服務功能的發(fā)揮等。
可持續(xù)發(fā)展觀的引入，使得城市雨洪管理從原有被動地應對城市雨洪問題轉(zhuǎn)向了對城市雨洪問題產(chǎn)生根源的消解，而且在提高效果的同時大大減少了時間和經(jīng)濟成本。
3 總結(jié)及其對我國的啟示
3.1 美國城市雨洪管理發(fā)展歷程總結(jié)
美國城市在不同發(fā)展階段時所面臨的城市雨洪問題是城市發(fā)展的一般規(guī)律，具有歷史的再現(xiàn)性，值得其他發(fā)展中城市借鑒。而美國城市雨洪管理發(fā)展過程本身也體現(xiàn)出了一些內(nèi)在的特點。主要包括，城市對待雨水的態(tài)度經(jīng)歷了從單純的排水到水量調(diào)控、水質(zhì)控制，再到現(xiàn)在多目標、可持續(xù)管理的轉(zhuǎn)變過程。而解決問題的方式則經(jīng)歷了從孤立研究場地問題到系統(tǒng)化的區(qū)域協(xié)調(diào)與統(tǒng)籌的轉(zhuǎn)變。法律、法規(guī)體系與政策的引導，以及基礎研究與技術進步在美國城市雨洪管理
發(fā)展歷程中也發(fā)揮了重要的作用。
此外，美國在城市雨洪管理發(fā)展的整個過程中，針對不同階段城市雨洪管理目標總結(jié)了一些管理模式和技術范式，也積累了許多的經(jīng)驗教訓。這些都可以供其他處于不同發(fā)展階段的城市進行參考。而美國城市現(xiàn)行的這種可持續(xù)、系統(tǒng)化、多目標的雨洪管理體系則代表了未來的發(fā)展趨勢。
3.2 對我國的啟示
相比美國雨洪管理的發(fā)展而言，我國大多城市現(xiàn)階段和未來一段時期的主要工作還是城市市政排水系統(tǒng)的建立、改造與完善，以解決雨污分流、城市排澇、防汛等問題。而對面源污染控制和雨水資源利用等方面的考慮和具體工作的開展相對較少。市政排水系統(tǒng)的建立是我國城市現(xiàn)階段無法超越的歷史發(fā)展階段，但同時我國的城市也需要對未來的問題進行前瞻性的思考與總體的戰(zhàn)略性把握。在參照美國的情況與針對國內(nèi)現(xiàn)狀的基礎上，本文擬提出促進中國城市未來雨洪管理發(fā)展的以下幾點建議。
（1）轉(zhuǎn)變城市雨洪管理觀念
國內(nèi)相關的部門、行業(yè)、專業(yè)對雨水的態(tài)度需要轉(zhuǎn)變，即要從單純的城市排水到環(huán)境、經(jīng)濟、社會多目標管理進行認識轉(zhuǎn)變；理解可持續(xù)發(fā)展與環(huán)境友好、環(huán)境最小干擾的原則；進行區(qū)域內(nèi)部的統(tǒng)籌與流域、城市、場地等尺度間的銜接；認識到雨洪管理是一項需要多領域間交叉和多學科參與的系統(tǒng)工程。
（2）整合現(xiàn)有行政管理部門與管理體制
在我國城市排澇與城市防洪分管于市政和水利兩個部門，而涉及城市雨洪問題的還有城市水務、環(huán)保、園林等多個部門。因此現(xiàn)有的不同行政管理部門之間存在一個銜接與整合的問題，如果不整合則無法系統(tǒng)化分析與解決城市雨洪問題。
（3）完善相關法律法規(guī)體系
觀念轉(zhuǎn)變是行動的基礎，而法律約束則是行動的推力。美國現(xiàn)階段城市雨洪管理的推行和成功在于法律的約束和政策的引導。而國內(nèi)現(xiàn)階段環(huán)境保護在其與經(jīng)濟發(fā)展之間的博弈關系之中，一直處于劣勢甚至是被忽視，環(huán)境保護往往是給經(jīng)濟發(fā)展讓步。所以，如果希望雨洪管理在解決城市水環(huán)境和水資源問題方面發(fā)揮作用，就必須在法律法規(guī)、管理體制等方面提高與改善。只有通過法律的強制推行并配合相應的政策引導，才能有效地推行國內(nèi)城市雨洪管理的發(fā)展。
（4）加強基礎研究與數(shù)據(jù)共享
城市雨洪管理發(fā)展的過程中，技術進步與基礎研究發(fā)揮了重要作用。近幾年國內(nèi)的研究在這方面已經(jīng)做了許多基礎工作，包括一些示范性項目的完成，相關導則與規(guī)范的出臺，氣象等基礎數(shù)據(jù)庫的建立等。但上述方面尚可深化，需要加強導則、規(guī)范的可操作性、細化和具體化的基礎研究；針對不同地區(qū)的BMP 措施的基礎研究；基礎數(shù)據(jù)對公眾和相關從業(yè)人員的開放度等。
致謝：本文核心內(nèi)容是在AMEC Earth & Environmental公司副總裁安德魯J. 里斯（Andrew J. Reese）先生的文章和專著基礎上進行總結(jié)的，在文章寫作過程中也得到了里斯先生的熱情幫助，在此表示衷心感謝！
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