[題記](méi)我國城市雨洪問(wèn)題日益突出，國家及地方相繼出臺了基于低影響開(kāi)發(fā)和綠色雨水基礎設施理念的城市雨水控制利用法規與標準。然而，與許多發(fā)達國家相比，我國城市雨水管理技術(shù)體系與標準仍不完善。應該如何解決這一重要問(wèn)題呢？請看此文：在闡述美國城市雨水管理發(fā)展過(guò)程的基礎上，重點(diǎn)對城市雨水管理標準體系構成、控制指標、制定原因、相互關(guān)系進(jìn)行了剖析，提出我國多目標、多層次的雨水控制利用標準制定的幾點(diǎn)建議。
美國雨水管理標準剖析及其對我國的啟示
城市化過(guò)程中原有水文循環(huán)遭到破壞，自然滯蓄能力銳減，導致雨水資源流失、徑流污染增加及內澇頻發(fā)等問(wèn)題凸顯，僅靠傳統雨水管渠排水系統難以應對復雜的城市雨水問(wèn)題。發(fā)達國家城市雨水管理的經(jīng)驗表明，應建立由源頭滯蓄減排、傳統排水管渠及開(kāi)放空間調蓄等共同組成的多目標多層次的城市雨洪管理體系，因此需要制定相應的控制標準。本文將重點(diǎn)闡述美國區別于傳統雨水排水系統的城市雨水管理標準體系，以期為我國城市雨水控制利用標準體系的建立提供借鑒。
1 美國城市雨水管理的發(fā)展過(guò)程
1.1雨水管理理念
從美國城市雨水管理的發(fā)展歷程看，雨水管理的理念也經(jīng)歷了從排放到水量控制、水質(zhì)控制、生態(tài)保護等過(guò)程。20世紀50年代末，美國城市雨水的管理理念同樣是“排放”，20世紀70年代，開(kāi)始意識到“以排為主”的方式不足以解決城市雨水造成受納水體污染、城市洪澇等一系列問(wèn)題，為了更好地保護水環(huán)境，美國開(kāi)始運用雨水調節、滯留等最佳管理實(shí)踐（BMPs）削減城市徑流污染總量和峰值流量，但更注重依靠管道末端設施如調節塘（detentionpond）等集中管理雨水；20世紀90年代至今，美國各州意識到“雨水源頭管理的價(jià)值遠大于后期治理”，雨水管理理念和技術(shù)的重點(diǎn)逐漸由BMPs末端向低影響開(kāi)發(fā)（LID）源頭控制轉變，利用綜合的綠色雨水基礎設施（GSI），逐步構建徑流污染、峰值流量與徑流體積削減相結合的多目標控制體系。
總結美國城市雨水管理理念發(fā)展的過(guò)程，經(jīng)歷了“管渠排水→防澇與水質(zhì)控制→多目標控制以恢復自然水文循環(huán)”的轉變過(guò)程，這一由單一排放到回歸自然的演變過(guò)程值得我國借鑒，指導我們在構建城市可持續雨水管理系統的道路上少走彎路。
1.2雨水標準體系
隨著(zhù)城市雨水管理理念由峰值控制向LID源頭減排轉變，美國雨水管理標準體系經(jīng)歷了由峰值流量到污染物再到徑流體積的發(fā)展過(guò)程，基于徑流體積的水文方法（Volume BasedHydrology，VBH）在美國得到了迅速發(fā)展。究其根源，一方面是由于LID技術(shù)設施的設計規模便于用體積表達，另一方面是由于城市開(kāi)發(fā)帶來(lái)的峰值流量、污染物總量及匯流時(shí)間的變化，本質(zhì)是由于徑流體積的增加引起的，通過(guò)體積控制可實(shí)現其他指標的控制目標。
美國基于徑流體積控制的城市雨水管理標準體系（Stormwater SizingCriteria）包括源頭減排體積、河道保護體積、漫灘洪水控制體積和極端洪水控制體積，下面將對這些標準的大小、制定依據及目標等進(jìn)行匯總和分析，并探討對我國城市雨水控制利用標準體系構建的啟示。
2基于徑流體積控制指標的美國城市雨水管理標準體系
2.1源頭減排體積控制標準
美國各州的源頭減排體積標準包含水質(zhì)控制體積、地下水回補體積和源頭滯蓄體積3種方法，目的在于通過(guò)有效控制中小降雨事件以維持開(kāi)發(fā)前自然水文循環(huán)，緩解城市開(kāi)發(fā)造成的生態(tài)環(huán)境破壞，區別在于技術(shù)體系不同、標準大小不同。
2.1.1水質(zhì)控制體積標準
水質(zhì)控制體積（Water Quality Volume，WQV）標準主要通過(guò)控制高頻率的中小降雨事件來(lái)有效控制徑流污染。在BMPs雨水管理理念時(shí)期，側重于通過(guò)BMPs技術(shù)的管道末端控制技術(shù)如滯留塘、濕地等實(shí)現WQV標準。LID理念推行以來(lái)，WQV標準則優(yōu)先通過(guò)源頭滯蓄技術(shù)（Retention）及凈化（Treatment）技術(shù)實(shí)現。從而引出了源頭滯蓄體積標準（Runoff ReductionVolume / On-Site Retention Volume，RRv），即通過(guò)LID雨水源頭滯蓄技術(shù)（下滲、蒸發(fā)、收集回用）維持開(kāi)發(fā)前的徑流體積。
當地降雨特征、土壤滲透性能、受納水體水環(huán)境容量、項目屬性（新建或改建）不同，WQV標準的大小存在差異，美國典型州的WQV標準如表1所示，出現了四個(gè)標準等級，即控制年均80%、85%、90%、95%降雨場(chǎng)次。位于美國中西部地區的年均降雨量不足400mm的18個(gè)州則沒(méi)有州級別的控制標準。
85%年降雨場(chǎng)次控制標準的制定最早來(lái)自Guo對延時(shí)滯留塘的徑流污染物控制效果與降雨資料統計規律的研究中，為實(shí)現徑流污染物總量控制效益最大化，推薦年降雨場(chǎng)次控制率應為82%-88%，該研究結果作為確定WQV的技術(shù)報告，于1998年被《城市徑流水質(zhì)管理》引用后，廣泛出現于一些州的雨水管理手冊中。80%年降雨場(chǎng)次控制標準則源自2003年加利福尼亞州的《新建改建雨水最佳管理手冊》中，制定依據同樣也是污染控制與效益最大化。
90%年降雨場(chǎng)次控制標準在美國東北部地區大致相當于控制降雨初期0.8-1.2 inch的降雨量，部分州則直接稱(chēng)為初期1inch降雨量，該標準的制定源自“初期沖刷（first flush）”概念，認為大部分徑流污染物存在于初期0.5inch-1.0inch降雨產(chǎn)生的徑流中，控制90%年降雨場(chǎng)次對應徑流體積即可控制約90%的年徑流污染物負荷。西弗吉尼亞州則出于考慮開(kāi)發(fā)前自然地貌下約10%的年均降雨量會(huì )產(chǎn)生徑流，而制定源頭滯留體積標準為控制90%的年降雨總量。
95%年降雨場(chǎng)次控制標準是在2009年美國環(huán)保局頒布的“雨水徑流減排技術(shù)導則”中首次提出，認為95%降雨場(chǎng)次控制率所對應的年徑流體積與未開(kāi)發(fā)前自然狀態(tài)下的年均下滲量一致。隨后出現于2010年《切薩皮克灣流域聯(lián)邦政府土地管理導則》及2013年《哥倫比亞雨水管理導則》。
2.1.2地下水回補體積標準
地下水回補體積（GroundwaterRecharge Volume, GRV）是水質(zhì)控制體積中的一部分，有些州明確要求場(chǎng)地內的雨水進(jìn)行地下水回補。GRV標準的制定目的在于通過(guò)生物滯留、透水鋪裝、滲透塘等雨水下滲技術(shù)維持地下水水位及基流量，防止河道與濕地萎縮。GRv的制定基于LID理念，即綜合考慮具體場(chǎng)地的土壤類(lèi)型、氣候特點(diǎn)等因素，最大程度維持開(kāi)發(fā)前自然下滲量。美國部分州GRV標準如表2所示。
2.2河道保護體積
河道保護體積標準（ChannelProtection Volume，CPV）制定的目的在于保護自然河道、濕地等免受徑流引起的侵蝕及生物棲息地破壞，CPV主要利用雨水調節設施如調節塘（detention pond）等末端設施進(jìn)行峰值流量控制。
河道保護體積標準主要分兩類(lèi)：一類(lèi)是1年一遇24h降雨延時(shí)調（extendeddetention）24h（如馬里蘭州等），另一類(lèi)認為此標準較低，需采取“超標控制”（over-control），即2年一遇降雨事件的峰值流量，如明尼蘇達州、康涅狄格州及新罕布什爾州等，具體為：維持開(kāi)發(fā)前后2年一遇24h降雨事件的峰值流量不變；控制開(kāi)發(fā)后2年一遇24h降雨事件的峰值流量為開(kāi)發(fā)前的50%或與開(kāi)發(fā)前1年一遇24h降雨事件的峰值流量相同。河道保護控制體積的制定依據為美國多數自然河道在1-2年一遇的降雨事件下會(huì )出現滿(mǎn)流或接近滿(mǎn)流的狀態(tài)。
在流域保護中心的雨水管理手冊中對CPv標準的適用條件進(jìn)行了分級規定，若場(chǎng)地匯水區的面積小于受納渠道或水體的總匯水面積的10%，可僅采取消能措施和河岸緩沖帶以減小徑流流速和控制水質(zhì)；若匯水區的面積大于總匯水面積的10%或場(chǎng)地開(kāi)發(fā)面積大于4ha時(shí)，還需通過(guò)水文水力分析評價(jià)場(chǎng)地開(kāi)發(fā)對下游受納河道、水體或雨水管網(wǎng)造成的影響，并采取以下措施：1）通過(guò)場(chǎng)地規劃降低徑流體積和峰值；2）經(jīng)許可后采取下游河道修復或渠道穩定措施；3）開(kāi)發(fā)后1年一遇24h降雨徑流體積放空時(shí)間大于24h。
部分州則規定當場(chǎng)地外排峰值流量較小或受納水體規模較大時(shí)CPV不作要求：1）若外排峰值流量不大于200m3/h, 只滿(mǎn)足水質(zhì)控制體積和地下水回補體積標準即可；2）源頭滯蓄措施已控制CPV；3）場(chǎng)地不透水面積小于1acre；4）雨水排放于較大河流、湖泊、河口或潮汐水域等受納水體，且場(chǎng)地面積占其上游流域面積的比例不足5%，當存在徑流污染問(wèn)題時(shí)仍作要求。
2.3漫灘洪水體積和極端洪水體積
美國雨水管理系統下的洪水控制標準（Flood Control）目標為控制上游城市開(kāi)發(fā)造成的下游洪水發(fā)生頻率的增加及河道洪泛區范圍的擴大。洪水控制標準包括漫灘洪水控制體積標準和極端洪水控制體積標準兩個(gè)級別。
Qp標準與市政管網(wǎng)、涵洞和敞開(kāi)式明渠的設計標準相銜接，普遍為維持開(kāi)發(fā)前后10年一遇24h（多為美國市政排水管網(wǎng)系統的設計標準）降雨事件的外排峰值流量不變。Qp根據各州的條件不同而有差異，一般為2-10年，也有個(gè)別地區的標準較高，如哥倫比亞特區為15年，喬治亞州為25年。Qp標準不適用于以下情況：1）受納水體能夠承載Qp標準；2）場(chǎng)地占地面積小于5acre（2ha）；3）條件不允許的改建項目。
極端洪水標準（Extreme Flood Volume，Qf）的目標為減少極端暴雨事件（Majorstorm flood control events）造成的生命財產(chǎn)損失，防止開(kāi)發(fā)前100年一遇洪泛區范圍的擴大。
Qf標準為維持開(kāi)發(fā)前后100年一遇24h降雨事件的外排峰值流量不變，該標準的制定基于聯(lián)邦應急管理機構（FEMA）在全國洪水保險計劃中確定的100年一遇洪泛區界限，通常開(kāi)發(fā)場(chǎng)地不在100年一遇洪泛區范圍之內時(shí)無(wú)須執行該標準。
哥倫比亞特區Qf的適用條件為：1）增加了洪水風(fēng)險區（Special FloodHazard Area，SFHA）的范圍；2）無(wú)市政排水管網(wǎng)系統且開(kāi)發(fā)后100年一遇的降雨事件會(huì )造成建筑淹水。
3 美國城市雨水綜合管理標準的適用范圍與相互之間的關(guān)系
3.1 雨水管理標準的適用范圍
1987年，美國將非點(diǎn)源污染控制納入到“國家污染排放許可證制度（National PollutantDischarge Elimination System, NPDES）”時(shí)，90%的州規定占地面積超過(guò)1英畝（約4000平方米）的建設項目需獲得雨水排放許可，多數州級別的NPDES許可（由國家EPA授權執行）及相關(guān)雨水法規規定的適用范圍與國家層面的NPDES許可相同，但華盛頓州市政雨水許可、福羅里達州環(huán)境資源許可、馬里蘭州雨水法規、特拉華州的沉淀物及雨水法規和哥倫比亞特區市政法規制定了更為嚴格的要求。通常選擇控制標準時(shí)在滿(mǎn)足聯(lián)邦政府、州、地方法律和條例要求下，執行各州或地區更為嚴格的控制標準。各州雨水管理標準的適用范圍見(jiàn)表3。
3.2新建項目和改建項目標準有何不同
在美國，需申請建設許可的項目都需要實(shí)施雨水管理并達到相應的建設標準。新建、改建項目皆應根據場(chǎng)地條件，通過(guò)技術(shù)可行性分析，在場(chǎng)地內和場(chǎng)地外因地制宜地最大程度實(shí)施雨水控制，仍不能達標的還可申請交納相應的雨水排放費，提供了多種途徑實(shí)現雨水管理標準。
改建項目實(shí)施雨水管理有助于提高排水標準并改善徑流水質(zhì)，但與新建項目相比，改建項目往往開(kāi)發(fā)強度大、不透水面積比例高、地下管網(wǎng)錯綜復雜、可利用空間少，因此美國一些州改建項目的雨水管理標準具有一定的靈活性，圖表4所示。
3.3標準與技術(shù)體系之間的關(guān)系
城市雨水管理系統與傳統排水系統為兩套系統，前者是后者的重要補充，因此以上所述美國城市雨水管理標準體系區別于傳統排水系統的設計標準，分別為L(cháng)ID及BMPs等GSI現代雨水管理技術(shù)和傳統管渠的設計標準。在雨水管理標準體系中，雨水源頭減排體積針對高頻率的中小降雨事件，而河道保護和洪水控制體積則針對低頻率的強降雨事件，高、低體積控制標準之間是逐級包含的關(guān)系，即雨水源頭減排是城市排水及洪澇系統的重要組成部分。各標準及對應的技術(shù)體系之間關(guān)系如圖1所示。
4 對我國雨水控制利用標準體系構建的啟示
近些年，為減輕城市內澇及雨水徑流污染、合理利用雨水資源，國家和地方相繼發(fā)布了多項法規條例，同時(shí)新編和修訂了多部相關(guān)規范和標準，對指導和推動(dòng)我國雨水控制利用系統的實(shí)施意義重大，但與美國雨水管理標準體系相比，我國雨水控制利用標準體系需要進(jìn)一步完善和優(yōu)化。
?。?）標準制定的原則。從美國雨水管理體系的發(fā)展歷程可以看出，美國雨水管理逐漸向多目標、回歸自然的方向發(fā)展，因為城市雨水不僅是排水的問(wèn)題，而是包含徑流污染控制、雨水資源化利用、排水防澇的系統工程，城市雨水管理應尊重自然、順應自然并保護自然，以構建自然水循環(huán)為最終目標?；诖?，城市雨水控制利用標準的制定應是多目標、分層次的，應注重標準體系和技術(shù)體系在城市規劃與實(shí)施階段的可操作性。
?。?）標準的系統性和銜接性。綜上分析，美國雨水管理標準體系及技術(shù)體系涉及源頭減排、自然河道保護、城市排水防澇及城市防洪，標準、技術(shù)之間相互補充、相互銜接，利于從流域角度系統性的保護城市水環(huán)境及水安全。美國以徑流體積作為計算指標的標準體系框架有助于理清各控制目標之間的銜接關(guān)系，值得我國借鑒。
?。?）標準的合理性和可實(shí)施性。美國城市雨水管理針對不同控制目標分別制定不同的體積控制標準，注重水文地質(zhì)特征及新建、改建項目的具體條件的分析，按照經(jīng)濟效益和技術(shù)應用最大化的原則，合理制定雨水管理標準，靈活選用雨水技術(shù)，有利于城市雨水控制利用系統的規劃和實(shí)施。
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