干旱城市綠色基礎設施建設技術研究
——以亞利桑那州菲尼克斯為例

胡作佳姜濤李敏龍皎

(1.貴州大學林學院，貴州 貴陽 550025；2.貴陽市園林綠化科學研究院，貴州 貴陽 550003)

引言

隨著城市化進程的加快，洪澇災害、水資源短缺、徑流污染與水體浪費等現象成為了城市水環境中不可忽視的重要問題。近年來，我國對城市雨洪管理的研究尤為重視，在2013年中央城鎮化工作會議上提出要構建“滲、滯、蓄、凈、用、排”的海綿城市[1]。由于雨洪災害具有地域性特征，不同的氣候環境條件與不同的地質可形成不同的雨洪災害類型。在國內雨洪管理的研究大多為多雨濕潤地區，欠缺干旱城市類型的研究。本文以美國亞利桑那州干旱城市鳳凰城為例，借鑒其針對干旱城市環境特征所采用應對雨洪災害的方法，以期找到解決我國長久存在的干旱地區人水矛盾的策略。

1 低影響開發與綠色基礎設施理念

20世紀90年代，美國馬里蘭州喬治省環境資源局(Environment resources agency of Maryland，George Province)首先提出“低影響開發理念(Low-Impact Development)”，其目的是通過分散的-小規模的源頭控制設施來達到對暴雨所產生的徑流污染的控制，減少污染排放，保護自然水文功能。采用分散、小規模、相互關聯的設計措施不僅更有效、成本更低，而且為以后的管理和維護提供了便利，具體內容包括對自然水文過程進行模擬，考慮水量、水質的控制及自然資源的恢復與保護[2]。在低影響開發理念的發展上，美國、日本等發達國家已經發展到相對成熟的雨洪管理模式，構建出適宜的雨洪管理系統并取得了不錯的成效。綠色基礎設施(Green Stormwater Infrastructure)是雨洪管理的一個重要手段，充分利用自然條件并人工模擬自然生態的方式，通過雨洪利用、強化下滲、調蓄、滯留、蒸騰、蒸發等原理和一系列技術措施，控制城市雨水徑流污染、減少洪澇災害、科學利用雨水資源、保護城市水環境；其利用植被、土壤和自然過程來管理水，創造更健康的城市環境[3]。

2 國外城市雨洪管理的發展

相對于我國雨洪管理的研究，國外許多發達國家在雨洪管理方面已持續了幾十年，經過長期研究和實踐積累構建了不同地域特征的城市雨洪管理體系，以及雨洪管理的相關的理論與方法、系統策略與技術、法規政策、管理機制等。這些對解決雨洪問題、改善環境起到了至關重要的作用。

1972年，美國出臺《聯邦水污染控制法案》后，不斷投入資金用于城市水環境方向的研究。為加快尋找適宜當地的雨洪管理策略，當局政府多方面鼓勵市民參與到雨洪管理項目之中，歷時40a之久后實踐總結出許多成熟的雨洪管理模式，其中具有代表性的有最佳管理措施(BMPs)體系、低影響開發(LID)體系和綠色雨水基礎設施(GSI)體系；強調恢復雨水下滲的自然生態過程，對雨水徑流進行分散式的源頭控制，有效截留、滲透和過濾場地的雨水，從而起到控制雨洪、減少徑流污染的作用[4,5]。《河川法》是日本在防洪政策上的第一塊里程碑，日本的雨洪管理體系主要是排水設施的建設、雨水徑流的控制與蓄存以及洪災應對3個方向，采取生態維護、雨洪并重的水資源與災害管理方法使得城市的土地具有雨洪調蓄、調節大氣、雨污凈化等生態功能以此解決城市雨洪問題[6]。新西蘭很早就意識到自然環境對城市的重要性，陸續頒布了《公共衛生法》、《資源管理法》及《森林保護法》等；對環境懷著敬畏、維護、修補的態度，秉承著“理念推動管理、法規引導技術”的指導思想，應用“最好的技術資源”、“最佳管理措施”及“平衡設計”手段，構建城市雨洪管理體系；除此之外，新西蘭還起草空氣、土地和水保護規劃，海岸保護規劃，土壤流失控制規劃等以期對城市原有環境進行保護和對已破壞的環境進行修補，以擁有豐富的植物資源和得天獨厚的優美環境[7]。

3 亞利桑那州鳳凰城的雨洪管理相關內容

亞利桑那州菲尼克斯又稱鳳凰城，意喻在廢墟上重生的城市，是美國第6大城市。海拔331m，占地約1553.99km2。該城市位于干燥的沙漠環境，夏季干燥炎熱，冬季溫暖適宜。其特點是每年只有約17.78cm降雨量、高蒸發率和低土壤滲透性。這座城市具有進步的領導特色，認識到綠色基礎設施在解決雨水管理以及其它城市優秀雨洪管理經驗的價值，為此在美國2012綠色基礎設施技術援助計劃開展時積極申請并獲得了援助資格，美國環保署對鳳凰城當地的綠色基礎設施障礙和機遇對當地法規、條例和評估，構建出適宜的雨洪管理策略針對于具有特殊氣候現象的鳳凰城。通過對鳳凰城2012綠色基礎設施技術援助計劃(Green Infrastructure Barriers and Opportunities in Phoenix, Arizona——An Evaluation of Local Codes and Ordinances)分析，可以得出以下內容。

3.1 鳳凰城綠色基礎設施障礙

美國環保署根據當地的水文和氣候條件通過對鳳凰城城市法規、總體規劃等進行調研評估，發現當地最大障礙是最大程度地減少有效防滲區，包括限制在街道和停車場使用綠色基礎設施和禁止狹窄的街道和更節省空間的停車2方面。這些規劃的規定，使得鳳凰城中有效防滲區面積受到限制。雖然實施有關狹窄街道的法規和規范的修訂可能會很困難，但是減少街道和停車場的有效防滲區有關法規修訂是當務之急。后期需要進行大量討論采取一系列政策方法來制定相互支持的條例和修訂法規以解決問題。

除此之外，開放空間和園林綠化規定遺漏了綠色基礎設施，這對鳳凰城的綠色基礎設施構成了重大障礙。鳳凰城缺乏針對現有私人開發的樹木保護法規。缺乏針對現有開發的戰略性綠色基礎設施BMP改造計劃。缺乏基于天氣或基于濕度的灌溉控制等。如果糾正這些差距和障礙，可以更好地促進綠色基礎設施的使用，做到最高效的雨洪管理。

3.2 鳳凰城雨洪管理面對的機遇

鳳凰城獲得美國援助計劃項目對其進行評估分析，為其未來城市雨洪管理的發展指明了方向。在鳳凰城意識到解決雨水管理對城市水環境及生活問題的重要性上，當地政府可以參與美國發起的雨洪管理項目計劃，實施一些強有力的綠色基礎設施實踐，特別是“社區級計劃”，“區域計劃”和“激勵措施”，以促進填埋，再開發和混合用途開發并減少總體不可滲透。鳳凰城有一項全面的水資源計劃。除此之外，亞利桑那州水資源部維護著地下水位清單數據庫(GWSI)和Wells Registry數據庫以及US Geological Survey(USGS)交互式地圖，可用于識別和定位整個州已注冊的井口。在其自身優勢上，通過一系列活動提高當地的雨洪管理。

3.3 相關實踐策略

基于鳳凰城在雨洪管理上所面臨的障礙與機遇，當局政府采取了一系列項目計劃以及激勵措施，主要有以下3個方面。

3.3.1 最小化有效區域或連接的不滲透區域、保持和增強未鋪地區的水文功能

在社區級計劃中采取了最大努力，以最小化滲透面積。并采取激勵措施來促進填埋，再開發和混合用途開發。減少有效不透水區的徑流，可以將開發區不透水區與城市的雨水排放系統“斷開連接”。將有效防滲區(與雨水排放系統相連)和非隔離的不滲水區進行了區分，如果排放物是向市的雨水管道系統排放的話，則要求對雨水進行處理。鳳凰城可創建開放空間網絡和保護樹木以期減少雨水徑流，改善水質，并為社區帶來許多其它好處。強調建立用于多用途防洪、步道、娛樂和棲息地的自然走廊，并將所需的開放空間與雨水管理聯系起來。

3.3.2 收集雨水以增強飲用水和非飲用水的供應、允許和鼓勵多用途雨水控制

在茂密的城市地區，植被綠色基礎設施的空間有限，收集雨水供以后使用可能是減少徑流量的一種經濟有效地選擇。然而，鳳凰城5月和6月是一年中最干旱的月份，大多數降雨在冬季，此時許多植物處于休眠狀態或需水量很少。考慮到當地的降水情況以及當地的建筑規范，收集雨水被認為是不切實際的，當地綠色屋頂、雨桶和水箱的綠色基礎設施實踐不如排水溝和落水管等雨水控制措施實用和更具成本效益。當地制定了一項傾向于采用多功能雨水控制措施。許多綠色基礎設施實踐都可以集成到建筑環境的現有功能中(包括屋頂、街道、停車場、景觀區域和開放空間區域)。將綠色基礎設施整合到這些功能中，使其可以提供水質保護、空氣質量改善、微氣候調節和棲息地提供等其它功能。

3.3.3 管理雨水以維持河流功能

鳳凰城為確保整個城市化地區的雨水排放得到適當管理，政策和標準要求業主檢查施工后的BMP設施或簽訂維護協議。鼓勵進行綠色基礎設施建設，如具有生物保留功能的路緣石圍墻，以允許大型車輛通過并加強雨水管理。公共改善的一部分專門設計為綠色基礎設施雨水管理功能，安裝綠色基礎設施雨水管理措施。

4 對我國干旱城市建設的啟示

4.1 樹立城市雨洪管理意識及水環境保護意識

城市雨洪管理需要依賴的不僅僅是技術與工程，更需要正確的理念和意識。就鳳凰城來說，當地政府制定了不同區域內的雨洪管理規劃文件或相關的景觀規劃手冊和標準等，并且將法律強制性和激勵性很好地結合，鼓勵市民積極參與其中。目前，我國雨洪管理相關規劃的制定較少，且缺乏呼吁各地積極參與，需要借鑒國外經驗，在城市總體規劃、建筑規劃編制中增加相應雨洪管理專項規劃內容，并嘗試將綠色基礎設施與城市各類規劃完美的銜接。并且，需要做好雨洪管理的宣傳，讓更多的人充分認識到自然生態的本質價值，了解洪澇災害對城市的破壞，樹立保護身邊自然環境的意識，從而實現城市更好地發展。

4.2 加強城市水環境現狀的前期調研評估

從鳳凰城的綠色基礎設施技術援助項目可以看到，當地前期的調研評估對城市內的綠色基礎設施建設具有重要的指導作用。只有在充分調研的基礎上，才能整合資源條件進行綠色基礎設施建設。我國海綿城市的建設在各省份積極響應，但各地建設缺乏針對性，架空于場地所自帶的環境屬性，盲從于緩解超標降雨導致的城市澇。我國應借鑒國外雨洪管理建設的前期評估方法，加強對各個地區進行實際情況的評估分析，規劃出適合當地的最佳的雨洪管理建設模式。

4.3 鼓勵采用多用途雨水控制措施及綠色基礎設施

從鳳凰城的綠色基礎設計計劃中可以看到，將綠色基礎設施整合到停車場、街道、景觀區域以及開放空間區域，如，街道相鄰的必不可少的景觀中允許保留雨水的BMP、路緣和街道采用路緣碰撞和路緣延伸以及具有生物保留的路緣工程；排水廊道和雨水蓄水池應結合開放式空間等。我國推進LID雨水系統開發構建中，應鼓勵采用多用途、多功能的綠色基礎設施策略，在提供其它功能之外，還可以具有水質保護，空氣質量改善，微氣候調節和棲息地提供等功能。