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海绵城市背景下国内外雨洪管理政策与实践探索*

2019-04-11杨雪锋郑欢欢

中国名城 2019年4期
关键词:雨洪海绵雨水

杨雪锋 郑欢欢

1 引言

城市化的快速发展,同时也带来了城市生态问题,特别是水生态和水安全问题尤为突出。城市内涝、洪水肆虐、黑臭水体、饮用水污染等城市公共安全困扰甚至威胁着城市的可持续发展。最直接的表现就在于城市规划建设领域不透水地面的大肆扩张所导致的雨水地表径流量大幅度增长,从而造成城市内涝灾害,暴雨所带来的污染物更是影响城市水质,造成水质污染。水的重要性不必多说,雨水作为城市水循环系统中的一个关键因素,更应该在构建可持续水循环系统中发挥重要作用。探讨雨洪管理的技术方法,摸索海绵城市建设的规律和路径显得尤为必要。

2 国外雨洪管理政策演变与基本经验

2.1 雨洪管理理念、政策和技术

2.1.1 主要理念

国外从上个世纪就开始对雨水进行有效管理和利用。早在上个世纪70年代,发达国家便开始对雨水污染等问题开展研究,为解决雨水污染问题,对雨水进行有效利用,世界各国通过长时间的探索并制定了一系列雨洪管理体系与创新技术,如美国的最佳管理措施(BMPs)和低影响开发(LID)、英国的可持续排水系统(SUDS)、澳大利亚的水敏感性城市设计(WSUD)和新西兰的低影响城市设计与开发(LIUDD)等。

2.1.2 美国雨洪管理政策演变

美国雨洪管理政策的演变可以划分为四个时期:市政卫生工程→水量调控→水质管理→可持续发展。市政卫生工程时期从19世纪初开始,主要考虑城市的给水排水问题,到了20世纪50年代,美国的大多数城市都建立了完整的城市排水基础设施。而后为解决城市污水的问题,美国开始对雨水和污水分离为两套子系统进行处理,即实行“雨污分流”政策;水量调控时期从20世纪70年代的对雨水进行滞留发展到雨洪管理的整体规划阶段,在这个阶段,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;在水质管理时期,美国颁布了《水质法案》,推行了最佳管理措施(BMPs)技术。这一技术的推广也为全世界的雨洪管理技术奠定了发展基础。1990提出的低影响开发(LID)技术是对BMPs的补充和完善;可持续发展时期从21世纪初开始到现在,在这一时期,雨洪管理从原有被动地应对城市雨洪问题转向了对城市雨洪问题产生根源的消解,而且在提高效果的同时大大减少了时间和经济成本。此后,各国的雨洪管理发展理论都在美国的BMPs和LID的基础上发展开来,可以用图1表示:

图2为世界各国实施雨水政策的时间表:

2.2 基本经验

2.2.1 技术手段方面

从技术方面看,美国的最佳管理措施(BMPs)和低影响开发(LID)技术获得了世界各地的认可。BMPs技术理论于20世纪70年代提出,是指在特定条件下控制雨水径流和提高雨水径流水质的最有效途径,它包括雨水池 、雨水湿地、渗透设施、生物滞留的工程性措施以及各类管理措施的非工程性措施,该技术发展至今主要用于利用综合措施解决水质、水量和生态等问题。LID技术则是通过渗透、过滤和蒸发,模拟了自然水文条件,减少径流污染,保护目标水体(刘文等,2015),也是一种利用综合措施来管理城市雨水的方法,同时也是对BMPs技术的补充与完善。20世纪90年代,英国在美国的最佳管理措施基础上研发了可持续排水系统(SUDS),利用收集、过滤、转移、储存与减缓4个技术,更全面地模仿自然雨水循环模式(刘颖莅等,2017)。澳大利亚的WSUD体系则是对传统模式的改进,其最主要的特征是将雨洪管理、城市供水、污水治理三者结合在一起,以水循环为核心,把雨水、供水、污水管理视为水循环的各个环节,并把这些相互作用相互影响的环节统筹考虑在一起,改进了传统模式的同时,也兼顾景观和生态环境(车伍等,2009)。新西兰的低影响城市设计与开发(LIUDD)也同样借鉴了美国的技术之一——LID技术,低影响开发技术体现在雨洪管理方面旨在保护生态水体以及陆地生态系统的完整性。与WSUD相比,LIUDD技术涉猎更广,更为新颖。

2.2.2 制度建设方面

从制度方面看,发达国家对雨洪管理无一不实施各种制度以保证其有效实行。首先,与公民沟通制度使得世界各国的雨水管理得以顺利实施。德国在雨水政策起步较早时,便与公众进行充分的交流,促进政府与民众的相互沟通(Buehler et al. 2011)。在日本,雨水的保存与利用这一举措,一直都是由民众所推动的。1988年,日本成立了“雨水贮存渗透技术协会”吸引了84家专业株式会社参加,城市雨洪管理技术的发展得到了民间和企业的大力支持。20世纪末,瑞士在全国动员居民进行“雨水工程”,以一家一户为单位,在墙上打个小洞,用水管将雨水引入室内的储水池,然后再用小水泵将收集到的雨水送往房屋各处。瑞士风沙不多,几乎没有冒烟的工业,因此雨水比较干净。各家在使用时,靠小水泵将沉淀过滤后的雨水打上来,用以冲洗厕所、擦洗地板、浇花,甚至还可用来洗涤衣物、清洗蔬菜水果等。这样的雨水利用方式花费小、成效高、实用性强。总的来说,雨洪管理提供了政府部门与民众合作的潜力,与公众沟通的政策激发和促进了公民参与,而公民参与又使雨水政策得到有效的实施。其次,颁发许可证也是一项有效的基础制度。美国于1977年就要求颁布排污许可证,联邦政府授权大多数州实施“雨水排放计划”(US,NRC,2016),并开发了水质评分卡,以帮助地方政府找出消除障碍的机会,并为改善水质保护提供激励措施。排污许可证为美国的雨水管理体系奠定了多年的框架。在新西兰,当一项工程项目规模较大时,开发商或施工单位必须向大区政府申请资源许可证。小规模的工程项目(例如雨水管网的日常维修)和土地开发(新增加的不透水面积小于1000m2),开发商或施工单位无须获得大区政府的资源许可证,但依旧需遵守雨洪管理的环保要求(车伍等,2012)。

2.2.3 经济激励方面

从经济方面看,首先,对雨水进行收费广泛应用于德国、美国等各个国家。在2000年,德国将雨水费与废水费分离,并将此政策应用于德国三分之二以上的城市,这些城市的家庭都被要求为城市的雨洪管理提供资金(Nickel et al. 2014)。同样地,德国完善的污水处理系统也为雨水综合治理打下了坚实的基础。美国则将所需征收的暴雨水费从一般的税收收入中提取,例如房产税和消费税(US NRC,2008)。其次,实施经济激励是最为有效的,即对实施雨水管理的区域发放补贴。例如日本就有两种不同的补贴形式来鼓励民众实施可持续的雨水管理:直接补贴和间接补贴。在日本,雨水保留不仅指的是草地和地下蓄水池的雨水,还包括雨水的屋顶储罐,居民建造雨水储罐就可以获得直接补贴(Sumida-ku government, 1995)。而在征收雨水费用的地区,当私人业主根据LID体系对自家房屋进行改造时,如减少不透水地面的表面积时,便可以获得间接补贴。美国华盛顿特区在征收雨水费的同时,还专门设立了绿色屋顶专项基金,其作用为鼓励开发商将房顶建成绿地,并且对每1平方英尺新建或改造的屋顶绿地发放5美元的补贴,而这笔费用由市政府从征收的雨水费中支出(廖朝轩等,2016)。瑞士通过减免税收和补助津贴等经济政策鼓励居民建设一种外部装有专用雨水流通管道,内部建有蓄水池的节能型房屋,使得雨水得到循环利用以节约水资源。另外,为了缓解政府的资金压力,采用公私合营(PPP模式)给雨水管理提供资金也被各国所采用。PPP模式既能吸引私人投资用于雨水管理等公共项目,又能提高私人部门与公共部门的合作效率(Shishir Mathur,2017)。

2.2.4 法律规制方面

从法律方面看,从上个世纪起,各国出台了一系列法律约束、强制公民重视并实施雨洪管理举措。美国国会1948年颁布的《联邦水污染控制法案》是全美最早关于水污染控制的法律。在1972年的修订案中就提出了对工业、城市生活污水等点源污染进行控制并实施国家排放污染物消除制度(NPDES)。1977年的《清洁水法案》便已被人所熟知。到了1987年《水质法案》的颁布,便将雨水的排泄纳入到NPDES许可当中。这标志着城市雨洪管理的开始(张丹明,2010年)。科罗拉多州、佛罗里达州和宾夕法尼亚州分别制定了《雨水利用条例》。这些条例规定新开发区的暴雨洪水洪峰流量不能超过开发前的水平。所有新开发区必须实行强制“就地滞洪蓄水”。在新西兰,国家立法也使新西兰形成了一个完善的雨洪管理体系并取得了良好的成效。1991年,国会通过了《自然资源管理法》,使得湖泊、江河等自然资源的合理利用能够在一个法律框架内进行。

从总体上看,发达国家通过创新技术、制定政策、法律法规和经济激励等方法来实现国家完善的雨洪管理。经过多年的研究与探索,国外的雨洪管理体系已经进入成熟期,实现了大规模的推广并在各个国家都取得了良好的成效。因此,国外成熟的雨洪管理体系为我国刚刚起步的海绵城市建设提供了许多可借鉴的方案。

3 国内雨水管理实践探索

我国的雨水管理制度起步较晚,在海绵城市的概念提出之前,我国对于雨洪管理几乎没有引起重视。2015年,三部委在全国确立了16个首批海绵城市试点,各个城市开始建设海绵城市的同时,对雨水的管理也产生了初步的利用方案。

3.1 国家部委政策

在2000年,北京市政府在第66号文件中提到了渗透性路面的使用和雨水保留。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(张宏伟,2015)。深圳市在2006年发布了《深圳雨洪资源利用规划研究》,《研究》中提及建设城区雨洪资源利用体系,对雨水进行集蓄、渗透以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年颁布了当地的绿色建筑评价标准,要求在公共建筑外的路面至少占路面的40%。但都未引起足够的重视。我国内涝严重。2012年7月,北京经历了60年来最大的暴雨造成了严重的内陆洪水,造成79人死亡和财产损失18亿美元。内陆洪水造成的事故和灾难频繁在大城市引起政府和公民的重视。“十二五”规划提出要更加重视雨水的储存和循环利用(国务院,2011)。2013年,中国首次对“海绵城市”的概念给出了详细的定义,即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,给中国的雨洪管理建立了一个里程碑。2015年,三部委确定22个城市参与国家海绵城市建设试点城市竞争性评审答辩,最后有16个获得海绵城市试点的资格。至此,海绵城市的试点工作陆续在各个城市展开,但海绵城市并不是一天建成的(俞孔坚,2016),就目前来看,海绵城市的建设在防止城市内涝方面还未获得显著成效。此外,雨污合流等原因造成了我国城市黑臭水体治理久治无果,2015年2月,中央政治局常务委员会会议审议通过《水十条》,在第一条全面控制污染物排放中,强调了现有合流制排水系统应加快实施雨污分流改造。2016年12月,住建部发布了关于加强生态修复城市修补工作的指导意见,强调加强与城市地下管线、绿地系统、水系统、海绵城市等专项规划的统筹协调。

3.2 城市案例

海绵城市的试点建设在各地展开之后,效果虽然不尽如人意,但具有一定的示范作用。其中针对雨水污染、防洪等问题所创新的技术值得借鉴和学习。这里举三个具有代表性的案例,分别为东北地区的白城、江南的嘉兴和西南地区的遂宁。如吉林白城,一个降雨量稀少的缺水型北方寒冷城市,降雨量小,属于高透水性土壤和漏斗型地质结构,需要解决降雨蓄水问题。该市的做法是:在传统的渗井基础上,通过在渗井上层不透水范围安置安全牢固的过滤网兜,填充碎石或卵石,此举不但能增加渗井上层不透水层的透水性,且易于日常清理维护。下层透水层填充炭渣、砂砾石,井壁与填充料之间设置反滤层,让得到充分净化后的雨水直接排入地下水系,有效补给地下水。在地下水系和雨水之间搭起了一道畅通无阻、安全可靠的“快速通道”(李宏伟,2017)。此外,白城在道路的排水方面,建设海绵型道路,力图解决道路中小降雨径流滞蓄和超标雨水的排放问题。

嘉兴市地处长江三角洲南侧,地势平坦、河网密布,但存在水环境差、水生态恶化、水安全堪忧等三大“水”问题,同时又具有年降雨量大、地下水位高、土壤渗透性差等地质水文特点。该市需要解决的重点问题是水环境污染。当地政府制定出一套“源头削减、过程控制、系统治理”的治水方案。源头上,采取雨水径流面源污染的控制,要求在区块的开发建设及改建、扩建过程中落实低影响开发的理念,通过绿地屋顶、下沉式绿地、透水路面等措施进行雨水径流面源污染的削减。过程中,采取污水点源控制等方法,为减少污水入河,对已建的排水管网进行实测实量及CCTV检测,并根据检测结果进行雨污串管改造、破损管道修复、断头管道连接等工作。系统上,一是构建低影响开发雨水系统,减少源头径流的产生,实现雨水的错峰排放;二是提升城市雨水管渠系统,按照新的标准进行系统设计,做好城市排水管渠系统与内涝防治系统、低影响开发系统的衔接;三是完善内涝防治系统,通过提升闸站机组排涝能力,设置内河调蓄、行泄等实现排水防涝30年一遇的目标(王贤萍,2018)。

遂宁位于四川盆地中部,水资源极为匮乏,淡水资源人均占有量很少,但不可控的水多,暴雨季节给城市防洪排涝带来很大压力;城市河道污染突出,水体黑臭。为改善这一现状,遂宁立足本地、因地制宜,创新做法和方式,充分利用流淌而过的涪江水,沿江打造湿地公园,让环境锁水。在技术方面,既有道路雨水口“微创”改造技术、“海绵卓筒井”工艺、机动车道路透水、承压“二合一”及边带技术和就地取材技术被誉为海绵城市建设的“四大发明”。

除了上述试点城市外,越来越多的城市开始对海绵城市的建设与探索,雨洪管理也逐渐引起各界人士的重视。虽然我国的海绵城市仍处于初步探索发展阶段,但各个城市都在慢慢找到适合自身建设的创新技术和方法。相对于国外成熟的雨洪管理体系来说,我国还有很长的一段建设期要走。

4 启示

通过对世界各国的海绵城市建设进行综述可以得知,世界各国尤其是发达国家在海绵城市上已经有较完善的体系可以为我国所借鉴。在现阶段以及未来的一段时间内,我国对于雨水的管理重点都将放在防汛防洪、解决城市内涝等问题上。我国应以充分有效利用水资源为目标,形成一套完善的雨洪管理体系。

4.1 提高民众意识,引导市民参与

我国民众至今都对雨水利用没有一个明确的概念。绝大多数民众对雨洪管理的认识仅仅停留在解决城市内涝的层面上。因此,政府应该从频繁的内涝灾害入手,向民众普及雨洪管理的作用,并且引进“雨水利用”的概念,通过国外的案例,向民众灌输雨水也是一种可利用的水资源这一概念。民众关心的是雨水利用能否给生活带来便捷以及所付出的金钱和时间是否能与收获成正比,政府应准确分析普通民众的心理,分析雨水利用的优势,令民众提高雨洪管理意识。

4.2 加强部门协作,推进整体治理

首先,雨洪管理涉及多门学科、多种技术,一个庞大的雨洪管理体系需要各方共同协作,加强交流,充分沟通才能形成。例如,雨洪管理涉及市政工程建设,同时也需要景观设计师的参与,更需要开发商的投资甚至民众的配合。其次,雨洪管理基础设施建设不是单个部门的责任,需要各个部门之间的相互配合,明确责任分工的同时也要加强交流。此外,构建完整的雨洪管理体系需要足够的资金支持,为缓解政府资金压力,PPP模式为我国海绵城市建设提供了良好的资金来源,这就需要政府与私人企业之间的沟通并且建立合作机制。

4.3 统筹政策资源,构建雨洪管理体系

我国到目前为止还没有一套完整的雨洪管理体系。既可以借鉴国外实施雨水利用的装置,学习先进国家的雨洪管理方法,也可以引进掌握新型技术和理念或是拥有丰富经验的专家学者,结合我国自身优势,共同构建符合可持续发展战略的雨洪管理体系。在借鉴各国经验时,不能随意照搬,例如对雨水进行收费等政策,在我国民众还未充分有雨水利用意识的现阶段不宜过早实施。此外,通过我国各个地区海绵城市的建设可以发现,雨水问题的地域性差异明显,因此,在推广各种新技术与新方法的同时,要对这些因素进行全面的考虑。

4.4 因地制宜,综合考虑城市水系统

城市的水系统不仅包括雨水的控制和利用,还有湖泊水、河流水等,从城市水系统这个整体角度出发,将各方的水资源利用结合起来,形成一个可循环的水资源链条,可以使雨洪管理更加的完善,另一方面,城市的水生态平衡得以维护。

4.5 系统设计,综合利用雨洪资源

目前,我国构建雨洪体系的首要任务依旧是解决城市内涝、减少污染等。在得出应对城市内涝、水污染的方法基础上,我国雨洪管理的另一个目标是将雨水视为一种可利用的有效资源。我国是一个水资源短缺的国家,有效地利用雨水不仅可以解决城市内涝等问题,还可以缓解城市水资源短缺等问题。例如,我国个别城市正在建设的绿色屋顶,既可以作为小区绿化面积,具有景观价值,更重要的是可以减小雨水径流量。通过这些生态工程的建设,实现雨水资源的可循环利用,既达到了治理雨水的根本目的,也实现了城市生态的可持续发展。

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