城市雨洪管理发展及思考

张宏伟

（中国水利水电科学研究院，100038，北京）

一、城市雨洪管理研究的重要性

城市化的快速发展，伴随着城市人口激增和城市规模扩张，导致城市自然水系统受到影响，水生态系统退化，水环境污染加剧。我国是发展中国家，近年在城市化快速推进中水患问题尤为突出：一是城市洪涝灾害日益严重。城市建设使不透水地面面积增加，导致降雨入渗量减少，汇流时间缩短，径流量和洪峰流量增大，加之受极端气候影响，发生洪涝灾害的风险大增，危害加剧。二是雨水污染加重。城市人口聚集，人类活动强，空气质量差，径流来势猛、流量大、水质差，初雨污染严重。另外我国大部分城市采用雨污合流排水系统，污水溢流问题严重。三是水资源短缺。我国干旱缺水严重且降水时空分配极不均衡，城市发展对水资源的需求量增大，部分缺水城市因超采导致地下水水位下降，地下水得不到有效回补，水资源短缺对城市发展影响巨大。

发达国家在城市化进程当中同样面临着雨洪问题的挑战。早在20世纪中期，发达国家就开始进行探索，寻求缓解雨洪问题的途径。到20世纪末期，以最佳管理措施（BMPs）和低影响度开发（LID）为代表的多种可持续雨洪管理理念和技术先后在美国、英国、澳大利亚等40多个国家得到大范围应用和实践，取得了良好效果。

现阶段，我国城市雨水管理的理念和技术相对落后，大部分城市仍采用传统的雨水管网措施。近年，随着我国城市水患问题日益突出，如何有效、合理地管控雨水成为备受关注的议题，部分学者就此进行了分析探讨，在雨洪管理实践方面也做了一些尝试，但发展水平总体滞后。因此，借鉴发达国家城市雨水管理的先进理念和成功经验，结合我国实际情况，制订我国城市雨洪管理发展战略，对缓解城市水患、促进城市的可持续发展具有重要意义。

二、国外雨洪管理模式

早在20世纪中期，发达国家就建立了比较完善的城市管网排水系统，基本解决了当时城市所面临的公共卫生安全问题。然而伴随着近代城市的快速发展与扩张，城市内涝、下游洪水、河道侵蚀、物种栖息地破坏、敏感水源污染等问题日益突出，严重制约了城市可持续发展。为缓解城市水患，改善城市水环境，发达国家针对各自情况分别提出了多样化的雨洪管理理念和技术，其中最具代表性的包括20世纪70年代起源于北美的最佳管理措施（BMPs），以及 90年代美国在BMPs基础上提出的低影响度开发 （LID）。之后，借鉴BMPs和LID理念，英国推行可持续城市排水系统（SUDS），澳大利亚开展了水敏感性城市设计 （WSUD），新西兰集合LID和 WSUD理念发展低影响城市设计与开发（LIUDD）。

1.最佳管理措施（BMPs）

最佳管理措施(BMPs)的概念是美国在1977年《清洁水法》修正案中首次提出，主要针对面源废水处理和工业排放有毒污染的控制。后在1987年《清洁水法》修正案和2001年《潮湿天气水质法案》中，进一步提出雨水最佳管理措施，其主要目的是控制非点源污染、管理雨水排放和污水溢流。发展至今，BMPs已经注重利用综合措施来解决水质、水量和生态等问题。

雨水管理BMPs是指在一系列给定条件下，以最具成本效益的方式管理雨水径流流量和提高水质的技术、措施或结构控制。雨水最佳管理措施包括结构性措施和非结构性措施。结构性措施是一系列用于“缓解”暴雨影响的具体技术手段，诸如雨水池(塘)、雨水湿地、渗透设施、生物滞留和过滤设施等。非结构性措施则指各种管理措施，甚至可以包括政策、法规和公民教育等，它是多种可以提高雨水水质和雨水管理效益的实践的集合。

BMPs结构性措施包括4种主要类型，详见表1。

2.低影响度开发（LID）

水质不是生物完整性的唯一决定因素。事实上，生物群落的不良状况通常归因于糟糕的栖息地结构或水文情势。一些传统的雨水控制措施如雨水池塘能去除地面径流中的污染物，但在保持水生态方面能力受限。20世纪90年代初由美国马里兰州乔治王子县率先提出并实施的低影响度开发（LID）技术通过尽量降低对自然水文情势的影响来弥补这一缺陷，在保护水生生物种群的同时，能提供良好的水质。

LID是一种可持续的雨洪管理方略。其通过合理的场地开发方式，将水文功能创造性地整合到场地设计中，并采用综合性措施从源头上降低开发导致的水文条件的显著变化和雨水径流对生态环境的影响，尽量维持流域自然水文情势，使受纳水体的生态完整性得到最大限度的保护。

LID秉承土地开发尽量亲近自然的核心理念，采用一整套的场地设计策略以及高度本地化、小尺度、分散式的源头控制技术。这些综合管理措施可以整合到建筑物、基础设施及景观设计中，取代了排水区域末端价格昂贵的雨水管理设施。LID包括多种径流控制技术，具有高度灵活性，可满足当地法规和环保要求并适应不同场地限制。

LID实践可实现经济和环境双重效益。LID措施对发展区域干扰少，能保护自然特性，与传统的雨水控制机制相比成本消耗更低。这种控制机制对成本的节省，不仅体现在建设方面，还体现在对长期维护和生命周期成本的考虑。LID技术可以在很宽的尺度范围内应用。为实现流域调控目标，通常有必要将LID技术与结构性BMPs结合使用。LID做法是否恰当取决于场地条件，而不受严格的空间限制。

图1展示了不同雨洪管理模式下雨洪过程的区别。传统雨水管网系统使雨洪提前，径流集中，显著增大了洪峰流量。BMPs和LID可维持洪峰流量处于开发前水平，其中LID更多地采用分散式源头控制技术，其水文过程更接近自然水文过程。

图1 不同管理模式下的雨洪过程

3.其他雨洪管理模式

（1）可持续城市排水系统（SUDS）

为应对城市发展造成下游洪水风险增加以及防洪行为对河流廊道栖息产生的负面影响，英国在BMPs结构性措施的基础上发展了可持续城市排水系统 （SUDS：Sustainable Urban Drainage System）。可持续城市排水系统的理念是尽可能模仿场地开发前的自然排水状况，并对径流进行处理以去除污染物。SUDS包含了4个层面的技术：采用良好的场地设计以及家庭和社区管理措施以防止径流产生和污染物排放的预防措施；在源头或接近源头的地方实施径流控制的源头控制技术；对来自不同源头的径流进行统一管理的场地控制技术；对来自几个不同场地的径流进行管理的区域控制技术。

表1 BMPs结构性措施典型技术

（2）水敏感性城市设计（WSUD）

澳大利亚传统的城市发展模式导致了城市雨水径流污染加重，洪峰流量增加，河道形态和稳定性发生改变，水质恶化，生物多样性大幅度降低，水资源浪费严重，水资源短缺日益突出。为此，澳大利亚在20世纪90年代发展了一种雨水管理和处理方法：水敏感性城市设计（WSUD：Water Sensitive Urban Design）。 WSUD 认为在城市水循环圈中的水都是一种资源，城市发展应将整个水循环作为一个整体，维持水循环的自然流畅。WSUD包含了一系列的设计措施，旨在降低城市化对水的需求，维护水的自然循环，降低流域的潜在污染威胁，消除或最大限度地减少城市化对环境的影响，同时将水管理技术整合进城市景观中，提升城市在环境、社会、文化方面的价值。为了实现这一目标，WSUD采用了一系列的最佳规划实践 （BPP）和最佳管理实践（BMP）。其中BPP可以在战略规划层面来实现，也可以在场地设计阶段实施。

（3）低影响城市设计和开发（LIUDD）

低影响城市设计和开发（LIUDD）是新西兰在全国范围内推行的水资源管理体系。LIUDD吸收了LID技术的工程设计理念，同时借鉴了澳大利亚WSUD的经验。LIUDD通过一整套水系综合管理方法来促进城市发展的可持续性，它强调对三水（供水、废水和雨水）的综合管理，通过对雨水、废水的收集、处理、回用实现流域水循环的本地化，从而保持城市水系的自然循环，减轻对生态的影响，降低持续高涨的饮用水成本。LIUDD体系的首要原则是人类活动要尊重流域的自然水路循环，尽量降低负面影响，保持生态系统的完整性。

三、我国雨洪管理现状

在雨洪防治方面，我国绝大部分城市采用传统管网排放模式，排水标准普遍偏低是导致城市内涝频发的主因。欧洲（EN752）和美国雨水系统设计标准(ASCE)对一般城区重现期多采用2～5年、重要地区5～10年标准，一些大型城市甚至采用更高的标准，如纽约为10年，柏林为25年。我国 《室外排水设计规范》（GB 50014—2011）规定，城市一般地区排水设施的设计暴雨重现期为1～3年，重要地区为3～5年。据调查，我国大部分城市普遍采取标准的下限，70%以上城市排水系统建设的设计暴雨重现期小于1年，90%老城区的重点区域甚至比规范规定的下限还要低。因此，我国的排水系统亟待提高和完善。值得一提的是，广州市正在积极推进我国首座城市深层排水系统建设，预计该工程建成后，可有效缓解频发的内涝和雨污溢流问题，同时对其他城市排水系统的升级改造起到示范作用。

在雨水综合利用方面，我国起步较晚。1989年建设部制定了《生活杂用水水质标准》，但雨水利用实践进展缓慢。近年，北京、上海、武汉、哈尔滨、西安、昆明等许多城市相继开展雨水利用研究或应用。北京市是我国最早提出雨水利用设想的城市之一。2000年，北京正式启动“城市雨洪控制与利用”工程。2003年，北京颁布《关于加强建筑工程内雨水资源利用的暂行规定》，要求建设工程均应对雨水进行就地收集、渗透、储存后进行利用，工程建成后不增加雨水径流量和外排水总量。截至2012年，已建成包括奥林匹克公园、用友软件园等10多个雨水利用示范工程，以下凹绿地、渗透铺装、雨水花园等为主的雨水控制和利用设施已初具规模。近年，深圳市也在积极推进雨水综合利用。2006年，深圳市发布了《深圳雨洪利用规划研究》，提出利用城区雨洪资源利用体系，对雨水集蓄、渗透及处理后用作市政杂用水和景观补水，同时缓解防洪压力。2011年，深圳颁布了《雨水利用工程技术规范》，规定建设用地不得增大外排雨水高峰流量，雨水处理后的污染物COD、SS、TP浓度应低于规定值，并要求对雨水收集回用。

如上所述，尽管近年我国部分城市在雨洪综合治理方面取得了一些进展，但整体而言，与发达国家差距较大，城市雨洪管理和资源利用的理念和技术都相对落后。目前部分城市就雨洪管理进行了一些初步的政策引导和试点尝试，但是对于整个城市雨洪灾害的防控还难以发挥显著作用，而大部分城市在雨水综合利用上至今未见实质行动，我国城市雨洪管理整体上面临巨大挑战。因此必须寻求科学可行的方法和对策，以应对日益严重的城市水患问题，促进城市可持续发展。

四、建 议

1.完善排水系统是解决我国城市现阶段水患问题的急需

完善的排水系统是解决较大规模暴雨洪水的有效手段，发达国家现代雨洪管理模式均是在已建成了较完善的排水系统的基础上演化而来。我国城市目前水患最突出的特征是内涝频发，其主要原因是我国城市的防洪规划和工程建设滞后，部分城市不设防，城市排水系统的标准普遍偏低。其次，现代雨洪管理措施有必要与传统排水系统相结合，以达到对雨洪综合调控的目的。

2.确定适合中国城市特色的雨洪管理模式

树立尊重自然、顺应自然、保护自然生态的雨洪管理理念，制定发展战略。发达国家雨洪管理模式均为针对本国气候特点、城市发展状况等因素制定，虽有诸多相同之处，但各有特点，在具体管理和技术层面不尽相同。中国正处在城市化快速发展阶段，不同地域气候特点和城市发展水平差异巨大，应针对不同地域气候特点和发展水平制定适宜于各地城市可持续发展的雨洪管理模式。

3.加强相关法律建设和政策支持

发达国家雨洪管理的成果推行均得益于法律的强力约束和政策的引导。2007年我国颁布实施的《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB 50400—2006），是第一部针对城市雨水利用的国家规范，主要是针对雨水回收利用的技术性要求。关于雨洪管理及利用，在我国尚缺乏法律层面的强制约束和推动。建议借鉴国外经验，在雨水排放许可制度、排放收费制度、市场激励机制等方面加强立法和政策引导，促进我国雨洪管理的发展与推进。

4.加强基础研究、跟踪调研与技术指导

城市雨洪管理发展过程中，模式创新和技术进步发挥了重要作用。建议我国加强雨洪管理模式探索、相关技术研究、试点跟踪调研及评估工作，推进导则、规范、手册的编制，为雨洪管理的推广提供技术指导。

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