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(fā)（LID）德國的自然開放式排水系統(tǒng)（NDS），英國可持續(xù)排水系統(tǒng)（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(tǒng)污染控制的研究，以改善水質環(huán)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(qū)城市開發(fā)、暴雨管理、排水減災等相關措施的主要依據原則。美國環(huán)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(xù)的城市水資源系統(tǒng)”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(tài)、環(huán)境和水文循環(huán)的完整性”。同時，美國綠色建筑協會（USGBC）的能源和環(huán)境設計先鋒獎（LEED）中也規(guī)定了和暴雨管理規(guī)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(guī)劃，以保證開發(fā)后的洪峰流量和水量不超過開發(fā)前的標準（1～2年一遇24小時）；而不透水面積大于50%時，開發(fā)后的洪水徑流總量比開發(fā)前的總量少25%（2年一遇24小時）。上述法律、法規(guī)和政策制定的目的即為促進和監(jiān)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(tài)環(huán)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(guī)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(qū)域和城市尺度，新澤西雨水管理手冊提出了RSWMP規(guī)劃流程和導則（Regional Stormwater Management Plans, RSWMP），包括規(guī)劃委員會的建立、水資源和環(huán)境規(guī)劃部門的組織與協調、規(guī)劃的制定與評估等步驟。

自然開放式排水系統(tǒng)（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(yè)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(tǒng)（Natural Drainage System, NDS）作為一種設計策略，其目標是針對城市水生態(tài)環(huán)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(fā)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(qū)域及緩沖區(qū)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(huán)境舒適度等環(huán)境因素，德國規(guī)劃管理部門針對不同用地類型制定了與之相適應的環(huán)保政策、依據和保障及設計標準。例如，對于商業(yè)區(qū)，德國聯邦及各州法律規(guī)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(qū)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(tǒng)在德國的城市社區(qū)尺度實踐案例眾多，例如位于漢諾威的康斯伯格社區(qū)（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(qū)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(qū)的徑流量（19mm/年）接近未開發(fā)前的自然狀態(tài)（14mm/年），僅僅為傳統(tǒng)社區(qū)徑流量（165mm/年）的1/9。

可持續(xù)城市水資源系統(tǒng)（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(xù)城市排水系統(tǒng)（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(huán)境問題提出的可持續(xù)性城市排水系統(tǒng)，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(qū)的居民需求與水環(huán)境之間的關系；3）利用城市水系統(tǒng)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(guī)劃與環(huán)境部門合作發(fā)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(qū)、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(xiāng)綠地均納入到可持續(xù)排水系統(tǒng)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(yè)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(tǒng)，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(qū)；2）綠色通道、公園及自然環(huán)境保護區(qū)；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(tài)進程，長期保持清潔的空氣和水資源，并有助于社區(qū)和人群提高健康狀態(tài)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(fā)和保護戰(zhàn)略對生態(tài)系統(tǒng)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(tài)技術以消減問題的嚴重性。