國內(nèi)外城市雨洪管理指標體系對比及啟示

王磊之，云兆得，胡慶芳，李伶杰，王銀堂，熊 文

(1.南京水利科學研究院水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室，江蘇 南京 210029；2.長江保護與綠色發(fā)展研究院，江蘇 南京 210098； 3.河海大學水文水資源學院，江蘇 南京 210098；4.南京國環(huán)科技股份有限公司，江蘇 南京 210018)

城鎮(zhèn)化是經(jīng)濟社會發(fā)展的必然趨勢，也是現(xiàn)代化的重要標志。在城鎮(zhèn)化快速推進的同時，人口膨脹、產(chǎn)業(yè)集中對資源和環(huán)境也產(chǎn)生了重大影響，城市水資源、水環(huán)境所受負面影響也日益增長[1]：一是河湖水系格局變化和不透水面積增加造成的城市內(nèi)澇災害；二是污染物的大量排放造成的水污染；三是水資源供需壓力造成的地下水過度開采和水資源短缺[2]。例如：2016年和2018年，受連續(xù)強降水影響，法國巴黎塞納河及其支流水位不斷上漲，沿線市鎮(zhèn)發(fā)生內(nèi)澇，損失慘重[3-4]；在澳大利亞布魯斯班(Brisbane)，由于城市沿河發(fā)展，城市周邊的垃圾填埋場、老工業(yè)區(qū)的廢物排放給河流水體造成了嚴重污染[5]；我國2010—2016年平均每年有超過180座城市發(fā)生內(nèi)澇[6]，在華北地區(qū)，經(jīng)濟社會取用水遠大于其資源承載能力，長期過度開采導致地下水位持續(xù)下降、地面沉降嚴重等問題[7]。這些問題相互交織，進一步制約了城市的可持續(xù)發(fā)展。

作為城鎮(zhèn)化發(fā)展的先行者，自20世紀70年代起，西方國家開始率先嘗試解決城鎮(zhèn)化進程中面臨的水資源、水環(huán)境問題，并在實踐中形成了較為完整、成熟的城市雨洪管理體系。其中，美國多目標、可持續(xù)的低影響開發(fā)(low impact development, LID)理念通過維持場地開發(fā)前后的雨水徑流量，減輕了不透水面積增加帶來的負面影響，從而減少城市內(nèi)澇和徑流污染[8]；英國可持續(xù)排水系統(tǒng)(sustainable urban drainage system, SUDS)則提倡以接近自然水循環(huán)的方式管理地表徑流[9]；澳大利亞水敏性城市設計(water sensitive urban design, WSUD)[8]分別以減少面源污染、提升雨水利用率為重點，將可持續(xù)管理與城市規(guī)劃設計相融合；新加坡ABC(active、 beautiful、 clean)水計劃則在注重雨水資源收集與質(zhì)量的同時強調(diào)居民環(huán)保意識和與城市景觀的結合[10]。在西方國家雨洪管理模式的影響下，我國也逐步構建了相應的城市雨洪管理模式——海綿城市。然而，由于我國海綿城市建設處于起步階段，存在理念受限、技術不成熟、指標體系不完善等問題，一些地方海綿城市控制指標體系大量借鑒甚至照搬其他地區(qū)的指標而缺乏因地制宜的考慮[11]，加之我國城市建設早期防洪排澇工程建設欠賬較多[12]，且我國城市水問題具有深刻的復雜性[13]，這一系列原因使得我國海綿城市建設效果受到一定制約。因此，研究國外城市雨洪管理指標體系，對于完善、彌補我國海綿城市控制指標體系具有重要借鑒和參考作用[14]。

近年來，海綿城市建設成為眾多行業(yè)和科技領域研究的熱點之一，許多學者開展了對海綿城市控制指標的討論和探索，如馬越等[15]對海綿城市建設體系涉水核心指標進行了詳細分析和解釋，張辰等[16]提出從宏觀、中觀、微觀3個層次構建海綿城市控制指標體系并運用于上海市海綿城市建設。除針對全局指標體系的研究之外，也有部分學者針對其中的某一類指標開展了詳細深入的探討，如王虹等[17]深入解析、比較了中美兩國在徑流控制指標上的異同，沈才華等[18]針對內(nèi)澇指標提出了一種基于內(nèi)澇勢沖量的評價方法，仇保興[19]提出了新的海綿城市控制指標——碳排放量。目前對城市雨洪管理指標開展的梳理和分析更多是針對其中的某一方面，而對于指標體系開展的系統(tǒng)分析和比較依然鮮見。本文結合現(xiàn)有文獻及案例，對國內(nèi)外城市雨洪管理指標體系進行細致梳理和總結對比，力圖找出我國城市雨洪管理指標體系存在的短板，并提出相應的改進建議。

1 國內(nèi)外雨洪管理指標梳理

1.1 國外

a.美國。美國早期城市雨洪管理著重于徑流峰值控制，近年來隨著徑流總量控制理念逐漸推廣，美國多個州及地方政府在雨洪管理法規(guī)中也提出了徑流總量控制標準，并進一步將其劃分成為降雨入滲、面源污染、河道侵蝕控制指標[17]。降雨入滲控制指標旨在緩解不透水地面對雨水徑流的阻隔而影響地下水、河川基流的補充等問題；面源污染控制指標側重于減輕城市發(fā)展過程對河湖等受納水體的污染作用；河道侵蝕控制指標的目的在于保護河湖水系以及沿岸涉水建筑物，減少泥沙運移。美國城市洪澇防護控制指標分為小量級洪水控制指標和極端洪水控制指標，小量級洪水控制指標要求根據(jù)城市和下游洪水風險的評估而定，而極端洪水控制指標則要求根據(jù)下游洪水風險模擬結果而定，不僅如此，極端洪水控制指標對其洪峰值也給出了相對明確的要求[17]。

b.英國。為解決洪澇多發(fā)、水污染嚴重等問題，英國將排水體制和系統(tǒng)與長期的環(huán)境現(xiàn)狀和社會因素相結合，逐步建立了SUDS，以自然水循環(huán)的方式管理地表徑流。SUDS的開發(fā)設計主要考慮水力、水質(zhì)、舒適和生態(tài)4類控制指標。其中水力指標更偏向于防洪排澇安全，追求將一次降水過程產(chǎn)生的徑流儲存或排空，同時防止下游渠道河堤侵蝕，保證不引發(fā)其他受水河道的洪水風險。水質(zhì)指標的制定目的是保護受水區(qū)河道免受徑流污染。除重點考慮上述洪澇控制指標和徑流污染控制指標之外，在設計指標中，SUDS還重點將視覺美觀、安全性以及生態(tài)效益等理念融入了指標體系，其中視覺美觀和安全性指標充分考慮了池塘和濕地等對居民生命健康安全的影響，生態(tài)效益指標則通過采用原生種植、創(chuàng)建棲息地等方式，加強生物的多樣性保護，更側重于人與自然和諧相處。

c.澳大利亞。澳大利亞對水問題的關注源自水對人們生活的影響，其關注點同樣在水體污染、水資源短缺和城市內(nèi)澇等方面。與其他國家不同的是，WSUD是將城市設計與雨水管理相結合，為城市解決水問題提供整合管理的整體性、綜合性解決方案[20]。WSUD的指標主要體現(xiàn)在水質(zhì)、水量、供水、設施、功能5個方面，其首要目標是水質(zhì)控制、雨洪水量控制以及雨水再利用，對應的是水質(zhì)、水量、供水這3個部分，其主要方法是通過將地表水管理和城市空間設計結合來實現(xiàn)減少洪峰流量、改善水質(zhì)和廢水再利用的目的。除上述傳統(tǒng)目標之外，WSUD的目標還包括改善微氣候、美化城市以及環(huán)境效益功能，對應的是設施指標這一部分。功能指標這一部分主要是針對項目運行的可持續(xù)性。

d.新加坡。新加坡缺少大型縱深河流，降水資源無法留存，因此新加坡雨洪管理的主題是提高城市水系統(tǒng)的功能與承載力[21]。新加坡公用事業(yè)局(PUB)提出了創(chuàng)新的城市水管理方法——ABC水計劃。該計劃在保證城市建設與水系統(tǒng)發(fā)展相輔相成的基礎上，還強調(diào)提升居民意識[22]，并在“源頭-路徑-去向”整體雨洪管理系統(tǒng)的基礎上，融入了ABC水管理策略：在排水過程中保證水質(zhì)，在滯水時降低洪水風險[21]。ABC水計劃不僅針對城市內(nèi)澇防治效果設置了相應指標，同時針對項目自身設計也制定了相應的工程指南和控制要求，這些要求包括項目位置和規(guī)模、生長介質(zhì)、植被選擇、績效目標、侵蝕與沉積、蚊蟲控制6個方面。其中位置和規(guī)模控制指標通過將ABC水計劃功能整合到城市設計中來減少土地使用，同時也充分考慮項目選址對于地下水活動及雨水滲透的影響，該指標充分考慮了新加坡土地資源稀缺這一國情，同時兼顧了項目的建設效果；生長介質(zhì)、侵蝕與沉積這兩個指標體現(xiàn)了PUB對項目排水能力、雨水滯留能力、植被生長環(huán)境和污染物控制效果的重視；植被選擇與績效目標指標則體現(xiàn)了水質(zhì)改善的目標；蚊蟲控制則是確保居民優(yōu)質(zhì)的生活環(huán)境。

1.2 國內(nèi)

1.2.1指標發(fā)展過程

2014年，住房和城鄉(xiāng)建設部頒布的《海綿城市建設技術指南》(以下簡稱《指南》)標志著我國在政府層面首次系統(tǒng)提出海綿城市控制指標體系。《指南》要求控制指標應包括徑流總量、徑流峰值、徑流污染、雨水資源化利用等，各地要根據(jù)實際情況，以徑流總量控制為首要目標，同時合理選擇其中一項或多項作為規(guī)劃控制目標。雖然《指南》中提及了指標最佳適用范圍及地區(qū)，但由于是首次提出，指標難免過于單一且缺乏因地制宜的考慮。隨后，2015年住房和城鄉(xiāng)建設部印發(fā)了《海綿城市建設績效與考核辦法(試行)》(以下簡稱《辦法》)，提出了6大類別共18項指標，通過水生態(tài)、水環(huán)境、水資源、水安全和顯示度這5類指標系統(tǒng)評價海綿城市建設的實效。2018年，住房和城鄉(xiāng)建設部頒布了《海綿城市建設評價標準》(以下簡稱《標準》)，《標準》中關于各項控制指標的描述更加詳細具體，如年徑流總量控制指標細化為新建區(qū)與建成區(qū)，且針對不同地區(qū)的雨水年徑流總量控制率進行了詳細規(guī)定，同時針對各項指標的控制也進一步的嚴格，如新標準不僅規(guī)定了SS去除率，且對溢流污染物SS的實際濃度有具體要求。

1.2.2典型海綿城市控制指標

表1為我國4座典型海綿城市控制指標，包括沿海城市(深圳)、內(nèi)陸城市(益陽)、南方城市(上海)和北方城市(天津)。深圳屬典型南方降雨區(qū)，其自然地理、降雨特點、水文條件均具有明顯的地方特色，因此深圳市在制定控制指標時除選取《辦法》中的各項指標之外，還進一步提出了詳細明確的近期和遠期控制指標要求，并對計劃的可行性進行了充分論證；上海市具有“三高一低”——地下水位高、土地利用率高、不透水面積比例高和土壤入滲率低的顯著特點，針對這些特點，上海市新增了一系列因地制宜的地塊控制指標，如透水鋪裝率、綠地率，以增加透水面積、提高水質(zhì)，同時其控制指標還進一步劃分為鼓勵性和約束性指標，針對不同的用地類型采取不同的指標要求[23]，較好地體現(xiàn)了“因城制宜”的導向；天津市具有夏季降雨強度高、淺層地下水位高、土壤鹽漬化程度高、土壤滲透系數(shù)低的特點，同時由于氣候干旱，不同建成區(qū)均以雨水資源的儲存與利用為主要控制目標，因此徑流總量與雨水資源利用率在控制指標中尤其重要[24]；益陽市則結合本市實際問題和需求，其控制指標在重點考慮水安全、水環(huán)境、水資源、水生態(tài)等功能需求的同時，還兼顧了水景觀、水文化等方面的需求。

表1 典型海綿城市控制指標

2 國內(nèi)外城市雨洪管理指標對比分析

如前所述，雖然試點城市在控制指標方面考慮了因地制宜的措施，但由于我國海綿城市建設的發(fā)展尚處于萌芽時期，存在經(jīng)驗不足、可借鑒性不強的特點，試點城市中的城市內(nèi)澇和水污染等水安全問題依然頻發(fā)，海綿城市在試點城市的實施效果也不盡如人意，因此，有必要對國內(nèi)外城市雨洪管理指標體系進行系統(tǒng)的對比和總結，并提出針對性的改進意見。表2總結了國內(nèi)外城市雨洪管理部分代表性指標的差異，其中徑流總量控制指標和內(nèi)澇控制指標屬于建設效果控制指標，舒適性指標、生態(tài)指標和項目建設指標屬于項目自身設計指標。

表2 國內(nèi)外城市雨洪管理部分代表性指標的差異

2.1 衡量建設效果的控制指標

國內(nèi)外在衡量建設效果控制指標方面的差異不僅體現(xiàn)在指標值的設定上，還體現(xiàn)在指標確定方法和劃分實施上，最典型的是中美徑流控制指標的具體設定。我國與美國在徑流控制指標的差異首先體現(xiàn)在確定方法上，美國徑流控制指標的確定有3種方法，早期是徑流總量計算法，后期分別是降雨場次百分點法和長時期連續(xù)數(shù)值模擬法。研究表明，一年中至少有70%～80%的場次降雨(小量級降雨)污染濃度較高，因此只要控制了相應場次降雨就可以至少控制70%的面源污染，而我國提出的計算方法介于美國的徑流總量計算法和降雨場次百分點法之間，主要區(qū)別在于降雨場次是以日降水量劃分，而不是以實際降雨場次劃分，而且降水量沒有乘以徑流系數(shù)而轉變?yōu)閺搅髁浚蚨鴩鴥?nèi)方法得到的指標屬于年降水總量指標，相比控制場次降雨其控制的效果不甚理想[17]。另一差異體現(xiàn)在指標劃分實施上，美國徑流控制指標劃分為入滲控制指標、面源污染控制指標和河流侵蝕控制指標，而我國對于徑流總量控制指標則無具體劃分，對于建設LID措施的地塊，明確地塊對雨水的入滲目標并監(jiān)督目標的實現(xiàn)是有意義的[17]，例如在我國北方地區(qū)，由于水資源過度開發(fā)、地下水嚴重超采，加之大規(guī)模城市化，原本的天然降雨入滲被嚴重阻隔，大部分地區(qū)的常年河流多已消失，面臨著河湖干枯等水資源、水生態(tài)問題。因此，在這些地區(qū)明確提出入滲控制指標，可有效緩解地下水資源短缺和我國北方地區(qū)河湖濕地生態(tài)惡化等問題。

除此之外，國內(nèi)外在指標具體制定要求上也具有明顯不同。如內(nèi)澇控制指標，我國海綿城市建設對內(nèi)澇的控制要求是歷史積水點徹底消除或明顯減少，或者在同等降雨條件下積水程度顯著減輕，城市內(nèi)澇得到有效防范，有關內(nèi)澇控制指標制定不夠具體，相應控制實施力度也不夠大。而英美等國對內(nèi)澇控制均給出了詳盡的要求，如SUDS在水力指標中規(guī)定要能夠將降水事件所產(chǎn)生的徑流儲存或者使其安全通過，以免使公眾或財產(chǎn)面臨風險，同時盡可能減少或至少不得增加受水河道的洪水風險；美國內(nèi)澇控制指標也十分明確，劃分為對10年一遇、25年一遇、10～25年一遇等小量級洪水的控制。由此可見，對小量級、極端洪水的控制是解決城市洪澇問題的基本保障。而實現(xiàn)小量級乃至極端洪水控制，離不開城市多用途空間的開發(fā)與其他基礎設施在雨洪管理中的利用，如荷蘭的雨洪廣場、韓國的多用途雨洪隧道、加拿大多倫多的污水處理公園(地下污水處理廠，地面城市水景觀公園)[17]等，而我國在雨洪管理基礎設施的設計和建設方面存在先天不足，如城市道路建設中綠化帶通常高于城市路面、城市建設初期排水管網(wǎng)設計不夠合理等因素，易加劇城市內(nèi)澇的發(fā)生。因此若要達到《指南》中的海綿城市建設標準，就要求對25～100年一遇的洪水進行控制，需要較大的洪澇滯蓄容積，必須配套強化城市排水系統(tǒng)建設，發(fā)揮排水系統(tǒng)的洪澇調(diào)蓄功能。

2.2 建設項目自身設計指標

國內(nèi)外在雨洪管理建設過程中項目自身設計指標也具有顯著不同，相對于國內(nèi)，國外普遍更加注重項目的美學觀感和生態(tài)價值，且對于項目選址、規(guī)模等也提出具體要求。

a.舒適性指標。我國在海綿城市設計指標中對建設項目的健康安全、美學吸引方面并無具體涉及，而英國SUDS在試圖解決城市洪澇、徑流污染問題的同時，還考慮了人類生活環(huán)境與主觀感受，包括視覺影響以及它們與當?shù)丨h(huán)境和居民的互動，并制定了兩個關鍵指標：一是健康和安全，二是視覺影響和設施效益。健康和安全指標主要考慮SUDS可能成為蚊蟲、瘧疾疾病的滋生地，因此應該加入相關的設計特征以避免疾病和蚊蟲的影響；視覺影響則是以高質(zhì)量的視覺效果來最大限度地發(fā)揮系統(tǒng)的美學吸引力，同時制定適當?shù)木S護計劃。

b.生態(tài)指標。我國海綿城市設計指標中并無生態(tài)指標，而英國在SUDS設計時則充分考慮、挖掘SUDS生態(tài)價值，認為SUDS帶來的生態(tài)效益可為增強開發(fā)地點的生物多樣性作出重要貢獻。其生態(tài)設計原則包括：①保護當?shù)匚锓N極其棲息地；②有助于當?shù)匚锓N多樣性保護；③有助于保護棲息地連通性；④創(chuàng)造具有彈性的可持續(xù)多樣化生態(tài)系統(tǒng)。

c.項目選址規(guī)模等相關指標。我國海綿城市的建設對于項目選址規(guī)模沒有涉及，但是新加坡ABC水計劃在指標控制效果和項目設計上強調(diào)因地制宜，同時對項目位置和規(guī)模、生長介質(zhì)以及植被選擇提出了具體詳細的設計要求。對位置和規(guī)模的控制，確保了基礎設施不會因地下水水位抬升而受到威脅。對生長介質(zhì)和植被的選擇，則可通過物理手段延緩水流流動的過程，從而起到促進沉降和去除污染物的作用。

綜合美英澳新等國的項目開發(fā)設計理念和指標來看，發(fā)達國家的項目建設指標早已不再局限于水量水質(zhì)等常規(guī)指標的控制，還能根據(jù)沉淀(過濾)和生物降解等原理，保護和恢復下滲、蒸發(fā)等自然界中水循環(huán)過程，同時還能改善城市區(qū)域發(fā)展的可持續(xù)性，如WSUD將注意力放在水資源利用以及雨洪管理設施與城市生態(tài)環(huán)境的結合這兩個方面，而SUDS也在水量水質(zhì)目標基礎上關注環(huán)境舒適度和實現(xiàn)物種多樣性，ABC水計劃則將項目設施建設目標融入雨洪控制之中，以形成景觀雨洪綜合模式。

2.3 指標具體制定和實施

國外雨洪管理指標體系大多強調(diào)因地制宜的原則，如新加坡雖然國土面積較小，但ABC水計劃對項目位置和規(guī)模、生長介質(zhì)以及植被選擇仍然提出了十分具體詳細的設計要求，美國的徑流控制指標在各州甚至各城市的差異也很大。鑒于我國國土面積遼闊，自然地理要素和氣候要素豐富多樣且在空間上差異較大，加上我國城市水環(huán)境問題的特殊性，這決定了我國海綿城市控制指標更要堅持“因城制宜”、體現(xiàn)“一城一策”的原則。因此，應面向我國南北方城市面臨的不同問題和任務，充分結合各地區(qū)的水質(zhì)條件、氣候條件、經(jīng)濟發(fā)展水平，系統(tǒng)研究、制定海綿城市的設施構造與相關參數(shù)，避免目標、指標和措施單一趨同。除此之外，無論在英國、美國、澳大利亞還是新加坡，雨洪管理指標體系在具體數(shù)值上的規(guī)定較少，一般指標劃定是建立在當?shù)叵嚓P管理機構的磋商和討論基礎之上的，這得益于政府部門、設計部門良好溝通磋商的體制機制。我國由于起步較晚，各部門之間的溝通磋商機制尚未成熟，而海綿城市建設涉及河湖水系綜合治理、水環(huán)境保護、水生態(tài)修復等方面，與市政、水利、交通、園林等多個領域關系密切，因此，我國在海綿城市控制指標制定中應大力加強部門間的溝通與磋商機制建設，或建立共享數(shù)據(jù)庫，支持進一步的跨學科研究，實現(xiàn)合作的良性循環(huán)[25]。

3 啟 示

a.國內(nèi)外城市雨洪管理控制指標具有明顯差異。經(jīng)上述對比分析可知我國在指標細化和改善方面仍存在不足之處，因而建議進一步完善指標體系：一是入滲控制指標，首先要因地制宜，視不同地理、地質(zhì)、氣候等條件制定相應的入滲控制指標，緩解部分地區(qū)地下水資源短缺、河湖濕地生態(tài)惡化等問題；二是適度強化洪水控制指標，重點對小量級洪水進行控制，同時強化城市排水系統(tǒng)，發(fā)揮排水系統(tǒng)的蓄滯功能；三是制定相應的生態(tài)和美學指標，在保證水量水質(zhì)的基礎之上，實現(xiàn)城市生態(tài)環(huán)境與設施建設相結合，提升美學吸引力，同時關注居民生活的舒適度以及周邊環(huán)境生物的多樣性，創(chuàng)造一個彈性的可持續(xù)城市生態(tài)系統(tǒng)。建議的新增海綿城市控制指標如表3所示。

表3 新增海綿城市控制指標

b.指標的實施與制定應因地制宜，強化溝通。在指標具體實施上，一方面，海綿城市控制指標制定應將“因城制宜、一城一策”的原則擺在更為突出的位置；另一方面，在海綿城市控制指標制定中應大力加強部門間的溝通與磋商機制建設，確保指標的全面實施。

c.落實指標前期分析和效果評估。由于海綿城市建設的目標之一是使城市開發(fā)建設后的水文特征接近開發(fā)以前，因此海綿城市建設方案必須要對城市或研究地塊開發(fā)前后的水文情況進行水文計算及模型模擬，《指南》和《辦法》中雖多次提到有條件的情況下可使用水文計算與模型模擬研究海綿城市的控制指標、設施規(guī)模、年徑流總量控制率目標等，但目前一些項目在規(guī)劃設計之前并沒有進行該項工作，這使得海綿城市建設的最終實施效果難以預測。同時《指南》和《辦法》也并未明確給出海綿城市控制指標的設計檢驗和校核方案[26]，因此，在今后應加強落實海綿城市控制指標的前期分析、后期的效果評估以及各個階段的設計檢驗和校核，確保海綿城市的建設效果。

4 結 語

本文梳理并對比了部分發(fā)達國家和我國雨洪管理指標體系上的差異，論述了國外城市雨洪管理指標體系對完善我國海綿城市控制指標體系的重要意義。國內(nèi)外雨洪管理指標的差異性主要體現(xiàn)在衡量建設效果的控制指標、建設項目自身設計指標、指標的具體制定和實施這3個方面，我國可考慮新增入滲控制指標、洪水控制指標、舒適性指標和生態(tài)指標來完善現(xiàn)有指標體系。同時考慮到我國地理、氣候的多樣性，未來應強化海綿城市控制指標制定的適宜性，突出“一城一策”，并強化建設部門之間的磋商和溝通機制，落實指標的前期分析和效果評估，以保證海綿城市的實施效果。