國外海綿城市建設相關領域的研究與實踐

國外海綿城市建設的相關領域研究與實踐始于20世紀60年代，代表性的理論和實踐包括美國的最佳管理措施（BMPs）、綠色基礎設施（GI）和低影響開發（LID）德國的自然開放式排水系統（NDS），英國可持續排水系統（SUDS）澳大利亞的水敏感性城市設計（WSUD）歐盟的水框架指令（EUWFD）等。

最佳管理措施（Best Management Practices, BMPs）。20世紀60年代，美國開始重視雨水徑流（污染）控制和合流制排水系統污染控制的研究，以改善水質環境。20世紀70年代，美國提出“最佳管理措施”即雨水管理技術體系，首次被引用在1972年通過的聯邦水污染控制法修正案（Water Pollution Control Act Amendment）中，并在1987年的《清潔水法修正案》（the amendment to the Clean Water Act, CWA）中制定了促進全美范圍內關于非典源污染控制的條款，自1970年代以后成為歐美地區城市開發、暴雨管理、排水減災等相關措施的主要依據原則。美國環保局（EPA）將BMPs定義為“在特定條件下用于控制雨水徑流量并改善雨水徑流水質的技術、措施和工程設施最具成本效益的方式”。①1997年，美國國會頒布新的《清潔水法修正案》，為管理水污染物確立了基本框架，包括設計暴雨的洪峰流量控制和水質控制。1998年，美國土木工程學會和聯合國教科文組織（1999年）將“可持續的城市水資源系統”定義為“其設計和管理可以滿足現在和將來社會的需要，同時也可以維持他們生態、環境和水文循環的完整性”。同時，美國綠色建筑協會（USGBC）的能源和環境設計先鋒獎（LEED）中也規定了和暴雨管理規劃相關的標準。例如，當地表不透水面積小于50%時，必須實施暴雨管理規劃，以保證開發后的洪峰流量和水量不超過開發前的標準（1～2年一遇24小時）；而不透水面積大于50%時，開發后的洪水徑流總量比開發前的總量少25%（2年一遇24小時）。上述法律、法規和政策制定的目的即為促進和監督BMPs的實施和應用②。BMPs既是暴雨暴雨徑流控制、沉積物控制、土壤侵蝕控制技術，也是防止和減少非典源污染的管理決策。其目標除了抑制暴雨地表徑流洪峰流量之外，還可以增加水資源的利用并且改善暴雨期間水質污染。減少洪水損害、最小化徑流、減少土壤的侵蝕、保持地下水補給、減少面源污染、保證生物多樣性和河道的完整性，減少污染徑流，提高水體的服務功能，保障公共安全。BMPs的基本目標是通過加強暴雨徑流的控制來緩解城市建設與水生態環境之間的矛盾。為了實現此目標，美國對城市雨水徑流控制的要求提出了明確的規定和通用的計算方法（SCS方法、合理化公式、改善的合理化公式）。在區域和城市尺度，新澤西雨水管理手冊提出了RSWMP規劃流程和導則（Regional Stormwater Management Plans, RSWMP），包括規劃委員會的建立、水資源和環境規劃部門的組織與協調、規劃的制定與評估等步驟。

自然開放式排水系統（Natural Drainage System, NDS）。20世紀80年代，德國逐步建立和完善了雨洪利用的行業標準與管理條例。1989年，德國出臺《雨水利用設施標準》，標志著雨水利用技術的初步成熟。自然開放式排水系統（Natural Drainage System, NDS）作為一種設計策略，其目標是針對城市水生態環境的問題，降低雨水徑流的量，聯通雨水設施廊道，削減初期雨水中的污染物含量。

首先，NDS對于徑流流量的控制所采用的常用方法是徑流的暫時性滯留，以推遲洪峰徑流，并使排放到雨水管網的徑流流速在可控制的范圍內（與開發前的徑流速率相當）。其次，為保護河流等水系廊道的完整性，保護區域及緩沖區域的范圍、長度及保護的等級需要明確。最后，考慮到降雨量、水質和環境舒適度等環境因素，德國規劃管理部門針對不同用地類型制定了與之相適應的環保政策、依據和保障及設計標準。例如，對于商業區，德國聯邦及各州法律規定受污染的降雨徑流經處理達標后才允許排放，而新建成區域則需要考慮雨水的回收與利用問題，減少雨水排放量，以減免雨水排放的費用。NDS系統在德國的城市社區尺度實踐案例眾多，例如位于漢諾威的康斯伯格社區（Kronsberg, Hannover）即為雨洪管理工程措施和風景園林設計相互結合的典型實踐案例。該社區在雨水收集上采用了過濾式沉淀槽、滲透型地面、植被滲透淺溝、雨水花園、人工濕地等多種方式收集和調蓄雨水。建成后的康斯伯格社區的徑流量（19mm/年）接近未開發前的自然狀態（14mm/年），僅僅為傳統社區徑流量（165mm/年）的1/9。

可持續城市水資源系統（Sustainable Drainage System, SUDS）。上世紀末，英國牛津的羅伯特·布雷（Robert Brey）開啟了可持續城市排水系統（Sustainable Drainage System, SUDS）的研究、設計和應用，代表了英國針對城市內澇等環境問題提出的可持續性城市排水系統，關鍵性技術包括源頭控制設施、滲透性鋪裝、雨水滯留池、雨水滲透溝渠和綠地屋頂、過濾植被帶、地下儲水設施等③，其目標是：1）保護和改善水質，城市水資源管理的重心由“利用”轉為“控制”；2）協調社區的居民需求與水環境之間的關系；3）利用城市水系統為野生動植物提供棲息地；4）鼓勵地下水的自然性回灌等。SUDS的設計目的是促進雨水滲入地下，或者在源頭控制雨水進入雨水設施，以模仿自然式的排水方式。近十年已在英國及歐洲多個城市應用。2004年，英國規劃與環境部門合作發行了SUDS建設指南，并在2009年進行了更新，該建設指南中的地方標準包括康沃爾郡、臨界流域、地區、高速公路等多個尺度中SUDS設施。康沃爾郡SUDS建設指南則將所有可達的公共開放空間和城鄉綠地均納入到可持續排水系統之內④。

綠色基礎設施（Green Infrastructure，GI）。1999年8月，美國保護基金會（The Conservation Fund）和農業部林務局（The USDA Forest Service）首次明確提出了綠色基礎設施的定義，即綠色基礎設施是國家自然生命保障系統，是一個由多要素組成的相互聯系的網絡，這些要素包括：1）水系、濕地、林地、野生生物棲息地及自然區；2）綠色通道、公園及自然環境保護區；3）農場、牧場和森林；3）荒野和其他支持本土物種生存的空間；它們共同維護自然生態進程，長期保持清潔的空氣和水資源，并有助于社區和人群提高健康狀態和生活質量。⑤綠色基礎設施理念認為城市問題產生的根源是土地開發和保護戰略對生態系統乃至社會產生的一系列影響，強調從產生實際問題的源頭開始實施管理，并應用一系列的生態技術以消減問題的嚴重性。