關于城市雨洪控制體系的研究

于紅

（煙臺市勘察設計審查服務中心有限責任公司，山東煙臺 264000）

在可持續發展的背景下，各個國家都在城市雨水控制方面進行著積極的探索和實踐，提出了如“綠色基礎設施（GI）”、“低影響開發(LID)”、“最佳控制措施（BPMs）”、“海綿城市”等概念，為城市內澇問題的解決提供了新的方式和方法。新理念依據分散化雨水控制、增加雨水滲透、分流理論、城市徑流控制等方面研究成果，通過在適當的場所修建滯水池、雨水花園和改建已有設施來減少暴雨給城市帶來的損失、降低城市熱島效應、增加地下水補給，同時起到美化城市景觀，提升市民生活品質的目的。

1 相關理論的闡述

有關分散化城市雨水控制的理論數量多，種類豐富，由西方國家首先提出。由于其正處在一個逐漸發展的過程中，理論沒有明顯的邊界，且許多理論之間有相互重疊的部分，包含與被包含的關系。本文按照理論提出的先后順序對目前比較主流的分散化城市雨水控制理論其進行介紹。

1.1 綠色基礎設施（GI）

綠色基礎設施的根源可以追溯到過去一個半世紀在西方規劃中出現的理論和實踐，現在這個詞有很多定義，因為不同的利益群體賦予其不同的意義和效益。例如，一些學者認為美國的文獻傾向于關注環境，而英國關于綠色基礎設施應用的政策撰寫側重于社會經濟功能和利益。

許多學者和從業者認為綠色基礎設施的擴張是促進城市可持續性發展的一種手段，并且指出了綠色基礎設施在環境、社會和經濟方面對可持續發展推動具有很大潛力。例如，綠色基礎設施可以為野生動物的遷徙增加景觀連通性、保護生物多樣性、維持或增強自然生態系統功能、促進適應氣候變化并協助雨水控制減輕洪水。

1.2 分流理論

分流理論通過結合傳送、截留和容納理論的要素，創建分散的控制系統，更加生態地將雨水控制與景觀設計相結合。分流設計的目的是創建一個綜合的雨水控制系統，可用于模擬蒸發、滲透和排放的自然過程，從而模擬地區雨天的發生率、質量、頻率、持續時間和暴雨量。

當與更常規的雨水控制方法相比時，分流理論的基本優點是其將過量徑流導入三個精密系統：蒸發、滲透和排放。通過這個過程，蒸發量是固定的，而滲透和排放量是有自我調整的比例。

1.3 低影響開發（LID）

低影響開發是一個全面的土地使用規劃和設計方法，目的是在子流域層面減輕都市化對環境的影響。低影響開發技術通過從局部不可滲透的源頭減少徑流實現，還可在地表徑流到達主要水網之前，減緩徑流并過濾泥沙和污染物，另外，在主要水網或毗鄰主要水網放緩并過濾徑流也是一種常用的手段。LID 技術的有效實施受幾個變量的影響，如位置、技術選擇、設計、建設和維護等。

圖1 城市流域的定義（圖片來源：作者自繪）

圖2 雨水敏感的城市流域設計方法（圖片來源：作者自繪）

1.4 最佳流域控制措施（BMPs）

BMPs 作為LID 的一部分，是用于預防、控制和處理雨水的小規模分散的“綠色技術”。這些雨水控制設施在城市地塊或住宅區（例如洼地、儲水池、多孔路面或綠色屋頂）規模上的目標，在某種程度上模擬了流域在城市化之前的行為。BMPs 可以根據關于土地利用特性、地點特征、流域特征、數量和質量性能要求以及舒適性、環境社區和參與要求的廣泛標準來選擇。

1.5 水敏感城市設計（WSUD）

該理論試圖將自然的水文循環過程與現有的城市水循環方式相結合，希望盡可能地使城市水循環恢復到平衡的狀態。在目前的實踐中，自然滲透過程受到阻礙，因為我們使用混凝土排水渠，在復合排水通道中容納和快速處置雨水。這種方式阻止了自然滲透過程，在城市化與人工化的景觀中體現的尤為明顯。

2 流域整體角度分析

由于雨水循環是一個包括蒸發、滲透、徑流等步驟的復雜系統，涉及范圍廣，研究方向多，所以只單個綠色基礎設施的建設意義不明顯。當設計具有最佳流域控制（BMPs）實踐的雨水控制計劃時，與城市水文相關的流域尺度方法總是被忽略。

2.1 流域的定義

流域是水文學的空間參考單位。它被定義為由河流排水并以流域線為界的領土范圍。城市流域是一種由水構成的景觀，是根據城市社會發展協定所規定的城市肌理。因此，被認為是領土單位的城市流域將景觀、城市結構和領土開發協議（公約）這三個項目結合在一起，產生相互作用。

2.2 面向設計的五個步驟

為了減少暴雨洪水風險并在城市流域中維持可持續的雨水控制，必須研究和調整流域的配置。事實上，惡劣天氣對城市地區的影響取決于流域的形態和流域內的人類活動。在此，圖2 中總結出的五步驟方法。這五個步驟突出了一個研究城市流域形態的過程，其重點是雨水敏感設計。

2.3 實施策略和方法

通過對城市景觀、城市結構、城市規劃和法規的指標進行調查分析和評估，能夠提出合理的適合該城市的雨水控制建設方法和策略。

2.3.1 增加生物多樣性

通過地域發展綠色和藍色網絡的連接和組件，實現對雨水的分散控制，在城市流域增加生物多樣性。為此，可以在道路系統和流域的地塊中實施各種控制策略。

2.3.2 雨水方向控制

通過對地形起伏和藍色網絡的考慮，減少常規管道承擔的排水量。藍色網絡可以用作來自周圍區域的徑流雨水的自由表面出口，在該周圍區域，斜坡將水排向網絡中。該策略根據地區的局部地形起伏將雨水連接到最接近的藍色網絡中，并且將徑流水排入該網絡。

2.3.3 整合環境規模

城市肌理的營造環境由建筑、地塊和城市街區三大尺度組成。每個規模在分散的雨水控制方面都有特定的效益。建筑規模上的效益是促進雨水的使用。在結構規模上，樁的重量是用來補償建筑造成的土壤防水。在城市規模中，效益是發展藍色網絡。

3 最佳安置點的選取

結合土地利用和土地覆蓋數據來為低影響開發（LID）選定最優的位置

3.1 局部尺度LID 的選擇

為了確定局部尺度LID 的優先位置（雨桶、綠化的屋頂和多孔路面），我們可推導會橫穿源頭水流的每一個的排水區。在排水區中的每個不滲水區域，當裝有LID 時，都有可能減少徑流以及水壓。

3.2 中間尺度集水區尺度的LID 選擇

中間尺度（雨水花園和長草的洼地）和集水區尺度（集水的池塘）的LID 的最佳位置是通過分析土地覆蓋物和土地利用類型進行確定。基于資源的可用性、現有土地覆蓋和土地用途分析，不適合LID 的土地覆蓋物和土地使用是依賴集水區尺度的。

4 具體技術手段與實施方式

主要介紹分散化城市雨水控制實施的載體。主要包括干滯水池、雨水花園、綠色巷道、綠色屋頂等具體實施方式。

圖3 堤岸旁的滯水池（圖片來源：網絡）

4.1 干滯水池

目前存在許多類型的干滯水池。 每種類型可能有不同的設計，但大多數的設計都是為了相同的目的服務的。干滯水池可利用地形的斜坡。凹陷處的設計是為了在降水期間滯留一些水。因此在降雨后的短暫的一段時間內將會有一個可見的水池，后來逐漸減少，因為水會逐漸滲透進入地面。 如果水超過了滯水池的容納能力，有一個出口允許多余的水流通過管道排放至附近的水道（圖3）。

4.2 雨水花園

雨水花園可以在許多種類的地點建造，如預先存在的綠地、溪流區、廣場、停車位、圍場、建筑物的開放空間，學校和教堂場地和街道等。雨水花園還必須連接到傳統的污水處理系統。雨水花園像其他綠色基礎設施一樣需要維護工作，最頻繁的維護是對下雨天流到雨水花園的“垃圾”進行處理。而且，垃圾可以滯留超過36 小時的雨水，水環境會成為一個蚊子幼蟲的棲息地（圖4）。

圖4 不同類型雨水排水口花園（圖片來源：網絡）

5 局限性與總結

本文回顧了分散化城市雨水控制理論的發展過程與相互之間的關系，形成了整體的理論框架。同時通過案例闡述了從流域整體角度來進行規劃分析的具體五步驟方法，LID-BMPs 建設選址的方法和評估，分散化雨水控制具體的技術手段與實施方式如雨水花園、滯水池等。對分散化城市雨水控制進行了較為全面地介紹和說明。運用已有的理論知識，從流域整體角度分析和評估，選取合適的場地和技術手段進行建設，并且注意后期的使用和維護，實施低影響開發，來降低暴雨造成的損失，提升生態環境，美化城市景觀，達到對城市的雨水控制起到積極的作用的效果。