城市绿色雨水基础设施规划和实施以美国费城为例

25GreenInfrastructure/Special中图分类号：TU986文献标识码：A文章编号：1673-1530（2015）05-0025-06DOI：10.14085/j.fjyl.2015.05.0025.06收稿日期：2015-02-13修回日期：2015-05-08城市绿色雨水基础设施规划和实施以美国费城为例UrbanGreenStormwaterInfrastructurePlanningandImplementationACaseStudyofPhiladelphia,USA王春晓林广思*WangChun-xiaoLINGuang-si作者简介：王春晓/1988年生/女/北京林业大学园林学院城市规划与设计学科（风景园林方向）博士生/美国宾夕法尼亚州立大学访问学者（北京100083）林广思/1977年生/男/博士/华南理工大学建筑学院风景园林系副教授/亚热带建筑科学国家重点实验、广州市景观建筑重点实验室固定研究人员/美国宾夕法尼亚大学访问学者（广州510641）通讯作者邮箱:[e-mail]摘要：生态雨水管理与城市绿色基础设施相结合已经成为可持续城市发展的重要途径。以费城绿色雨水基础设施规划为例，通过案例研究的方法对费城绿色雨水基础设施规划的背景、策略和实施进行阐述，指出费城以生态网络作为多样化的雨水基础设施载体，将雨水基础设施与城市需求和功能相融合，使用“绿色英亩”作为量化的建设标准，基于建筑用地总面积及不透水区域的面积收取雨洪管理服务费。这些经验可以为我国建设“海绵城市”提供参考和借鉴。关键词：绿色基础设施；雨水基础设施；生态基础设施；低影响开发；雨洪管理；景观规划基金项目：本论文得到国家留学基金资助Abstract:Combingecologicalrainwatermanagementwithurbangreeninfrastructurehasbecomeabasicstrategyforsustainableurbandevelopment.BasedonthecasestudyofgreenrainwaterinfrastructureplanninginPhiladelphia,weanalyzedthebackground,strategyandmethodofgreenrainwaterinfrastructureplanning.InPhiladelphia,ecologicalnetworkisthemultiplecarrierofgreenrainwaterinfrastructure,whichisintegratedwiththefunctionalrequirementsofurbanactivities.Usinggreenacresasthequantitativestandardofconstruction,stormwaterfeesarebasedontheareaofimpervioussurface.TheseexperiencesprovidedreferencefortheconstructionofspongecityinChina.Keywords:GreenInfrastructure;RainwaterInfrastructure;EcologicalInfrastructure;LowImpactDevelopment(LID);StormwaterManagement;LandscapePlanningFundItem:ThispaperisfundedbyNationalFundationforStudyingAbroad随着全球环境保护和可持续发展的理念的普及，利用绿色基础设施来提供城市和居民所需要的产品和服务，而不过分依赖于城市的灰色基础设施，已经成为城市可持续发展的基本策略[1]。绿色基础设施将城乡发展、基础设施规划、精明增长等一系列理念融入生态保护，受到了区域和地方政府、风景园林师和城市规划师的关注[2]。在美国东海岸，费城一直以来致力于建设“绿色乡村市镇”（GreenCountryTowne），于1855年开始建设的费尔芒特公园系统（FairmountParkSystem），对费城地区的自然资源保育以及向公众提供休闲空间产生了重要的意义[3]（图1）。自2006年起，费城市长MichaelA.Nutter着手到2015年把费城建设成全美最环保城市。此后，费城开始了大量关于城市范围内的绿色基础设施体系构建的理论与实践研究，截止至2012年费城已经编制的基于城市绿色基础设施和生态雨水利用的规划已有6个（表1）[4]68，这些研究和规划自下而上和自上而下相结合，资金投入和推进力度非常大，值得深入分析和研究。其中WallaceRoberts&Todd（WRT）事务所主持编制的《费城绿色规划》（GreenPlan26专题/绿色基础设施Philadelphia）获得了2011年美国风景园林师协会专业奖项分析与规划类荣誉奖（HonorAward）。“绿色城市，清洁水源”（GreenCity,CleanWaters）于2012年得到了美国环境保护署（EPA）的审批通过，并已经进行了大量的相关理论与实践研究。绿色雨水基础设施的概念由从绿色基础设施和生态雨水管理的概念衍生发展而来。绿色基础设施在城市和区域尺度上是多功能的开放空间网络，在地方（local）和场地（site）尺度上被定义为一种模拟自然水文过程的雨水管理途径[4]1。也可以说，绿色基础设施在较小的空间尺度上等同于“绿色雨水基础设施”（GreenStormwaterInfrastructure）[5]。为此，本文拟对费城的绿色雨水基础设施规划和实施进行案例研究，分析和讨论其意义和经验。自20世纪70年代起，城市绿色雨水设施在西方一些国家就已经形成了相对完善的管理模式和方法，并出台针对本国或城市的现代绿色雨水基础设施管理模式体系。1972年美国联邦水污染控制法修正案（FederalWaterPollutionControlActAmendment）首次提出最佳管理措施的概念（BestManagementPractices,缩写为BMPs），关注非点源水体的污染控制，在美国和加拿大得到了广泛应用。1990年美国马里兰州提出了低影响开发（LowImpactDevelopment,缩写为LID）的理念与技术体系，核心理念是通过模拟自然水文条件，在源头控制并管理雨水[6-7]。由于提出时针对的城市水环境问题不同，这些理论在侧重点上略有差异，但其核心思想都是通过可持续的自然手段解决城市雨洪及水污染问题，构建良性的城市水文循环[5]。近10年内，在基于最佳管理措施、低影表1费城绿色基础设施系列规划一览表名称主题规划年限备注《费城绿色规划》（GreenPlanPhiladelphia）绿色基础设施2006-2028城市范围内绿色基础设施规划《绿色城市清洁水体》（GreenCity,CleanWaters）生态水资源管理2006-203524亿美元投资的生态雨水基础设施规划《费城绿色工作》（GreenworksPhiladelphia）可持续规划2008-2015可持续绿地与能源《绿色2015》（Green2015）城市绿地2009-2015500英亩（约2.02km2）的新绿地空间规划《费城2035》（Philadelphia2035）社区与就业2010-2035绿色经济增长与人口就业措施《绿色街道设计指南》（GreenStreetsDesignManual）绿色街道2011-2035街道生态雨水管理1费城开放空间现状图127GreenInfrastructure/Special水溢出，流向供应城市饮用水的两条河流，从而导致不容忽视的水体污染问题。另一方面，随着城市建设，市区内近70%的自然水系被填埋或用管道取代，天然排水渠道的堵塞和消逝无形中增大了城市排水系统的压力（图1）。美国中央合流制下水道溢流控制政策（NationalCombinedSewerOverflowControlPolicy）要求每个具有合流制下水道溢流的城市必须提出一个长期的控制规划（LongTermControlPlan）以达到清洁水源法（CleanWaterAct）的要求。此外，宾夕法尼亚州也颁布了《宾夕法尼亚州清洁溪流法》（PennsylvaniaCleanStreamsLaw）。因此，费城水务局（PhiladelphiaWaterDepartment，缩写为PWD）需要提出一个战略性的方案更好地管理污染物通过雨水排放至河流的问题。尽管清洁水源是直接的目标，但是费城水务局意识到绿化城市的街道和土地才是让河流成为鱼类可生长、能够游泳、安全、有吸引力和可达的关键所在。只有通过全面实施绿色雨水基础设施才能根本上管理雨水，达到“绿色城市，清洁水源”的目标[4]72。自2006年起，费城水务局开始编制“绿色城市，洁净水源”（GreenCity，CleanWaters）规划，旨在推广绿色基础设施来进行雨水管理，以解决城市内合流下水道所产生的水污染问题。规划项目实施周期长达25年，计划投资24亿美元，其中，16.7亿美元将投入城市绿色雨水基础设施的建设。（1）多样化的雨水基础设施载体——生态网络美国环境保护署（EPA）认为，绿色基础设施使用植被、土壤和自然过程管理雨水和创造健康的城市环境。在市镇或者县的尺度上，绿色基础设施是指提供栖息地、防洪、清洁空气和清洁水源的自然斑块；在社区和场地的尺度上，绿色基础设施是指通过吸收和储响开发为代表的理论研究成果的基础上，诸多国家和城市也展开了大量的相关实践，进入了城市范围内规模化、系统化的绿色雨水基础设施规划建设时期：如英国制定的可持续城市排水系统模式（SustainableUrbanDrainageSystem,缩写为SUDS）、澳大利亚提出的水敏感城市设计（WaterSensitiveUrbanDesign，缩写为WSUD）[8]、新西兰低影响雨水体系设计（LowImpacturbandesignanddevelopment，缩写为LIUDD）[9-10]、美国西雅图公共事业局提出的公共设施低影响开发项目（SeattlePublicUtilities'LowImpactDevelopment（LID）program）等，但这些研究实践和成果一直缺乏量化的建设标准和评价体系，而费城的绿色雨水基础设施规划则对于量化的建设评价体系进行了实践方法的探索。总而言之，发展至今城市绿色雨水基础设施研究内容已经从注重径流水量及水质的水文控制方法，逐步转向更加全面的、和城市景观与基础设施相结合的规划体系。如今绿色雨水基础设施规划的内容更侧重雨洪管理工程措施与城市公共景观的有机结合，同时强调雨水资源化利用和绿色基础设施的生态效益。和美国很多早期建设的城市一样，费城60%的地区采用了合流制下水道（CombinedSewerOverflowControl，缩写为CSOs），即生活污水和雨水混合在同一管道中排放。费城的年平均降雨是1050mm，这样的市政管理方式尽管节省了工程建设费用，但是导致很多环境问题：如果入水口堵塞或者超出管道容纳值，雨水将在街道上漫延或者淹没房屋的地下室，更糟糕的是，生活污水混合着雨表2绿色基础设施规划目标及策略一览表[12]空间类型主题占市内总不透水区域的百分比规划策略和途径城市线性空间城市街道38%建造生态集水树池，将现有道路的路缘石改造为开口模式，让雨水进入道路绿地，在保留其原功能的基础上，完成街道雨水的收集、减缓、净化和渗透。城市步行道、小巷6%低成本的渗透和收集径流方法，如多功能的雨水滞留种植池、生态集水树池等。小面积内向型空间校园2%雨水花园，绿色屋顶，可渗透铺装，植物，雨水桶和水箱，收集雨水的同时起到对当地社区和学生的教育目的。绿色产业、商业、贸易和机构16%通常是私人业主控制，但政府和相关部门其到政策支持和引导其自行建设的作用。措施包括绿色屋顶、雨洪管理服务费策