干旱城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)技術(shù)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(xué)林學(xué)院，貴州 貴陽 550025；2.貴陽市園林綠化科學(xué)研究院，貴州 貴陽 550003)

引言

隨著城市化進程的加快，洪澇災(zāi)害、水資源短缺、徑流污染與水體浪費等現(xiàn)象成為了城市水環(huán)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(zhèn)化工作會議上提出要構(gòu)建“滲、滯、蓄、凈、用、排”的海綿城市[1]。由于雨洪災(zāi)害具有地域性特征，不同的氣候環(huán)境條件與不同的地質(zhì)可形成不同的雨洪災(zāi)害類型。在國內(nèi)雨洪管理的研究大多為多雨濕潤地區(qū)，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(huán)境特征所采用應(yīng)對雨洪災(zāi)害的方法，以期找到解決我國長久存在的干旱地區(qū)人水矛盾的策略。

1 低影響開發(fā)與綠色基礎(chǔ)設(shè)施理念

20世紀90年代，美國馬里蘭州喬治省環(huán)境資源局(Environment resources agency of Maryland，George Province)首先提出“低影響開發(fā)理念(Low-Impact Development)”，其目的是通過分散的-小規(guī)模的源頭控制設(shè)施來達到對暴雨所產(chǎn)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(guī)模、相互關(guān)聯(lián)的設(shè)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(nèi)容包括對自然水文過程進行模擬，考慮水量、水質(zhì)的控制及自然資源的恢復(fù)與保護[2]。在低影響開發(fā)理念的發(fā)展上，美國、日本等發(fā)達國家已經(jīng)發(fā)展到相對成熟的雨洪管理模式，構(gòu)建出適宜的雨洪管理系統(tǒng)并取得了不錯的成效。綠色基礎(chǔ)設(shè)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(tài)的方式，通過雨洪利用、強化下滲、調(diào)蓄、滯留、蒸騰、蒸發(fā)等原理和一系列技術(shù)措施，控制城市雨水徑流污染、減少洪澇災(zāi)害、科學(xué)利用雨水資源、保護城市水環(huán)境；其利用植被、土壤和自然過程來管理水，創(chuàng)造更健康的城市環(huán)境[3]。

2 國外城市雨洪管理的發(fā)展

相對于我國雨洪管理的研究，國外許多發(fā)達國家在雨洪管理方面已持續(xù)了幾十年，經(jīng)過長期研究和實踐積累構(gòu)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(guān)的理論與方法、系統(tǒng)策略與技術(shù)、法規(guī)政策、管理機制等。這些對解決雨洪問題、改善環(huán)境起到了至關(guān)重要的作用。

1972年，美國出臺《聯(lián)邦水污染控制法案》后，不斷投入資金用于城市水環(huán)境方向的研究。為加快尋找適宜當(dāng)?shù)氐挠旰楣芾聿呗?，?dāng)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(jié)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(fā)(LID)體系和綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施(GSI)體系；強調(diào)恢復(fù)雨水下滲的自然生態(tài)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]?！逗哟ǚā肥侨毡驹诜篮檎呱系牡谝粔K里程碑，日本的雨洪管理體系主要是排水設(shè)施的建設(shè)、雨水徑流的控制與蓄存以及洪災(zāi)應(yīng)對3個方向，采取生態(tài)維護、雨洪并重的水資源與災(zāi)害管理方法使得城市的土地具有雨洪調(diào)蓄、調(diào)節(jié)大氣、雨污凈化等生態(tài)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(huán)境對城市的重要性，陸續(xù)頒布了《公共衛(wèi)生法》、《資源管理法》及《森林保護法》等；對環(huán)境懷著敬畏、維護、修補的態(tài)度，秉承著“理念推動管理、法規(guī)引導(dǎo)技術(shù)”的指導(dǎo)思想，應(yīng)用“最好的技術(shù)資源”、“最佳管理措施”及“平衡設(shè)計”手段，構(gòu)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(guī)劃，海岸保護規(guī)劃，土壤流失控制規(guī)劃等以期對城市原有環(huán)境進行保護和對已破壞的環(huán)境進行修補，以擁有豐富的植物資源和得天獨厚的優(yōu)美環(huán)境[7]。

3 亞利桑那州鳳凰城的雨洪管理相關(guān)內(nèi)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(huán)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(fā)率和低土壤滲透性。這座城市具有進步的領(lǐng)導(dǎo)特色，認識到綠色基礎(chǔ)設(shè)施在解決雨水管理以及其它城市優(yōu)秀雨洪管理經(jīng)驗的價值，為此在美國2012綠色基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)援助計劃開展時積極申請并獲得了援助資格，美國環(huán)保署對鳳凰城當(dāng)?shù)氐木G色基礎(chǔ)設(shè)施障礙和機遇對當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)、條例和評估，構(gòu)建出適宜的雨洪管理策略針對于具有特殊氣候現(xiàn)象的鳳凰城。通過對鳳凰城2012綠色基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)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(nèi)容。

3.1 鳳凰城綠色基礎(chǔ)設(shè)施障礙

美國環(huán)保署根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃暮蜌夂驐l件通過對鳳凰城城市法規(guī)、總體規(guī)劃等進行調(diào)研評估，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)刈畲笳系K是最大程度地減少有效防滲區(qū)，包括限制在街道和停車場使用綠色基礎(chǔ)設(shè)施和禁止狹窄的街道和更節(jié)省空間的停車2方面。這些規(guī)劃的規(guī)定，使得鳳凰城中有效防滲區(qū)面積受到限制。雖然實施有關(guān)狹窄街道的法規(guī)和規(guī)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(qū)有關(guān)法規(guī)修訂是當(dāng)務(wù)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(guī)以解決問題。

除此之外，開放空間和園林綠化規(guī)定遺漏了綠色基礎(chǔ)設(shè)施，這對鳳凰城的綠色基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成了重大障礙。鳳凰城缺乏針對現(xiàn)有私人開發(fā)的樹木保護法規(guī)。缺乏針對現(xiàn)有開發(fā)的戰(zhàn)略性綠色基礎(chǔ)設(shè)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(chǔ)設(shè)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(fā)展指明了方向。在鳳凰城意識到解決雨水管理對城市水環(huán)境及生活問題的重要性上，當(dāng)?shù)卣梢詤⑴c美國發(fā)起的雨洪管理項目計劃，實施一些強有力的綠色基礎(chǔ)設(shè)施實踐，特別是“社區(qū)級計劃”，“區(qū)域計劃”和“激勵措施”，以促進填埋，再開發(fā)和混合用途開發(fā)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(shù)據(jù)庫(GWSI)和Wells Registry數(shù)據(jù)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(yōu)勢上，通過一系列活動提高當(dāng)?shù)氐挠旰楣芾怼?/p>

3.3 相關(guān)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(dāng)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(qū)域或連接的不滲透區(qū)域、保持和增強未鋪地區(qū)的水文功能

在社區(qū)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(fā)和混合用途開發(fā)。減少有效不透水區(qū)的徑流，可以將開發(fā)區(qū)不透水區(qū)與城市的雨水排放系統(tǒng)“斷開連接”。將有效防滲區(qū)(與雨水排放系統(tǒng)相連)和非隔離的不滲水區(qū)進行了區(qū)分，如果排放物是向市的雨水管道系統(tǒng)排放的話，則要求對雨水進行處理。鳳凰城可創(chuàng)建開放空間網(wǎng)絡(luò)和保護樹木以期減少雨水徑流，改善水質(zhì)，并為社區(qū)帶來許多其它好處。強調(diào)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(lián)系起來。

3.3.2 收集雨水以增強飲用水和非飲用水的供應(yīng)、允許和鼓勵多用途雨水控制

在茂密的城市地區(qū)，植被綠色基礎(chǔ)設(shè)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(jīng)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(shù)降雨在冬季，此時許多植物處于休眠狀態(tài)或需水量很少?？紤]到當(dāng)?shù)氐慕邓闆r以及當(dāng)?shù)氐慕ㄖ?guī)范，收集雨水被認為是不切實際的，當(dāng)?shù)鼐G色屋頂、雨桶和水箱的綠色基礎(chǔ)設(shè)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(dāng)?shù)刂贫艘豁梼A向于采用多功能雨水控制措施。許多綠色基礎(chǔ)設(shè)施實踐都可以集成到建筑環(huán)境的現(xiàn)有功能中(包括屋頂、街道、停車場、景觀區(qū)域和開放空間區(qū)域)。將綠色基礎(chǔ)設(shè)施整合到這些功能中，使其可以提供水質(zhì)保護、空氣質(zhì)量改善、微氣候調(diào)節(jié)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(qū)的雨水排放得到適當(dāng)管理，政策和標準要求業(yè)主檢查施工后的BMP設(shè)施或簽訂維護協(xié)議。鼓勵進行綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，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(shè)計為綠色基礎(chǔ)設(shè)施雨水管理功能，安裝綠色基礎(chǔ)設(shè)施雨水管理措施。

4 對我國干旱城市建設(shè)的啟示

4.1 樹立城市雨洪管理意識及水環(huán)境保護意識

城市雨洪管理需要依賴的不僅僅是技術(shù)與工程，更需要正確的理念和意識。就鳳凰城來說，當(dāng)?shù)卣贫瞬煌瑓^(qū)域內(nèi)的雨洪管理規(guī)劃文件或相關(guān)的景觀規(guī)劃手冊和標準等，并且將法律強制性和激勵性很好地結(jié)合，鼓勵市民積極參與其中。目前，我國雨洪管理相關(guān)規(guī)劃的制定較少，且缺乏呼吁各地積極參與，需要借鑒國外經(jīng)驗，在城市總體規(guī)劃、建筑規(guī)劃編制中增加相應(yīng)雨洪管理專項規(guī)劃內(nèi)容，并嘗試將綠色基礎(chǔ)設(shè)施與城市各類規(guī)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(tài)的本質(zhì)價值，了解洪澇災(zāi)害對城市的破壞，樹立保護身邊自然環(huán)境的意識，從而實現(xiàn)城市更好地發(fā)展。

4.2 加強城市水環(huán)境現(xiàn)狀的前期調(diào)研評估

從鳳凰城的綠色基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)援助項目可以看到，當(dāng)?shù)厍捌诘恼{(diào)研評估對城市內(nèi)的綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)具有重要的指導(dǎo)作用。只有在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，才能整合資源條件進行綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。我國海綿城市的建設(shè)在各省份積極響應(yīng)，但各地建設(shè)缺乏針對性，架空于場地所自帶的環(huán)境屬性，盲從于緩解超標降雨導(dǎo)致的城市澇。我國應(yīng)借鑒國外雨洪管理建設(shè)的前期評估方法，加強對各個地區(qū)進行實際情況的評估分析，規(guī)劃出適合當(dāng)?shù)氐淖罴训挠旰楣芾斫ㄔO(shè)模式。

4.3 鼓勵采用多用途雨水控制措施及綠色基礎(chǔ)設(shè)施

從鳳凰城的綠色基礎(chǔ)設(shè)計計劃中可以看到，將綠色基礎(chǔ)設(shè)施整合到停車場、街道、景觀區(qū)域以及開放空間區(qū)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(yīng)結(jié)合開放式空間等。我國推進LID雨水系統(tǒng)開發(fā)構(gòu)建中，應(yīng)鼓勵采用多用途、多功能的綠色基礎(chǔ)設(shè)施策略，在提供其它功能之外，還可以具有水質(zhì)保護，空氣質(zhì)量改善，微氣候調(diào)節(jié)和棲息地提供等功能。