雨洪管理

國外對洪水和雨水的管理經歷着一個相似的發展歷程，總體來説是從對水的恐懼到以水為友的轉變，從單純以工程方式解決向以工程和非工程相結合的方式轉變。具體來講，是從建設以防洪為目的管渠工程將雨水直接排入河流，到修建大量的處理設施集中對雨水進行處理，最後到分散式處理、儘量將雨水就地解決和處理的過程。我國城市面臨的洪澇災害和水資源緊缺狀況，需要通過整體的、綜合的、多目標的解決途徑，而非單一目標或工程的方式來解決。

非點源污染的概念是相對點源污染來説的，是一種空間上極其分散分佈的水污染源，比如生活垃圾的傾倒、汽車的使用、農藥的使用帶來的水污染等。1972年美國通過的聯邦水污染控制法規定任何向適於航行的水體排放的任何點源帶來的污染都是違法的。那時人們很容易認為工業排水和市政污水管溢流是造成水質下降的原因，但是，隨着研究的深入發現分散的水污染源即非點源污染才是水質問題的主要原因。國家城市徑流計劃（1978-1983）等許多研究得出結論：城市徑流的水質可以因為錯接、建設、流經工業用地以及非法傾倒的垃圾等被嚴重影響。另外，這些研究還表明流經城市和工業區的徑流所含污染物與廢水和工業排水的污染物非常類似，常常會導致相同的水質問題。這些污染物包括重金屬，殺蟲劑，合成有機化合物，比如燃料、廢油、溶劑、潤滑劑和油脂，去除這些排放物將會大大提高雨水的水質。

最佳雨洪管理實踐起源於美國流行於歐美各國 ^[1]  ，主要有兩種類型，即結構性的BMP（Best management practicies） 和非結構性的BMP。前者主要涉及城市雨洪管理系統的物質組成，如路面材料、儲水設施、滲透系統和過濾系統等；後者主要涉及新的管理實踐的引進或對已有管理實踐的改進，如常規雨水管理、不滲水區域的控制、民眾教育和相關法規等1。不同國家根據具體情況其BMP 有所差別，在德國最廣泛的BMP 利用類型是“分散暴雨管理的概念”，技術上叫做“濕地過濾溝系統（MR）” ^[2]  。在法國因為經濟和美學的因素，頻繁使用滯留池塘。在雅典，甚至奧林匹克用來划船的池塘也被用作滯留盆地。但是BMP 因為需要大塊的土地和比較高的費用而使其應用範圍受到限制。

對於城市最佳管理實踐能否成為管理城市徑流質量的合適途徑，有很多學者的觀點並不一致。Thomas Schueler認為BMP並不能保護下游的水環境，他們認為保護下游生態系統只能通過限制開發行為總的不滲水面積，儘量保持上游現狀水系的自然狀態和建立在水系和開發區之間的緩衝區來保護水系。而Peter Stahre 認為建設區域性的收集來自高度不透水的居住區和商業區表面的雨水處理設施是實現可持續城市水資源的正確途徑。Roesner認為造成兩種相對立的觀點的原因有兩個，一個是對BMP的目標功能並沒有普遍的共識，二是BMP 的設計標準常常不能反映調查人的目標 ^[3]  。

水敏感規劃和設計概念的提出旨在通過規劃和設計達到生態完整性，考慮到場地尺度的干預累積會給更大尺度景觀產生影響，因此在每個場地的規劃和設計中充分考慮水這一因素，使場地的水循環儘量不受到影響。水敏感實踐領域包括低影響雨洪管理開發、濕地休閒公園、濱水緩衝區規劃等等。近年來，在澳大利亞興起水敏感城市設計（WSUD）研究，綜合了最佳管理實踐（BMP）和最佳規劃實踐（BPP）的優點，使城市水系統管理和城市規劃與景觀設計二者結合並使之優化 ^[4]  。

隨着研究的進展，越來越多的研究將雨水水質管理、洪水管理和城市開發對城市水文過程的影響綜合起來考慮和解決，用來管理洪水和管理雨水水質的工程性的和非工程性設施在空間上往往重合。濕地是最主要和最常用的非工程性措施，濕地同時可以為野生動植物提供生境，也為人的休閒提供令人愉快的場所。另外，越來越多的研究將供水、雨水和污水作為一個整體來考慮，雨水和生活污水都是水資源的一部分。大量的研究表明雨水中含有的污染物種類及含量與生活污水相近，因此雨水在某種程度上來説也是一種污水。將雨水和生活污水處理再生之後基本可以滿足場地尺度的非飲用水需求量，季節間供水量和需水量的平衡是雨水和生活污水再生過程中應該考慮的一個重要因素。

R.Marks等以梅多斯市為例，通過水資源管理規劃展示瞭如何將雨水、洪水和污水這些當地的水資源整合起來，使梅多斯市利用自身的水資源支撐其人口從800 人增加到2400 人 ^[5]  。梅多斯市處在阿德萊德郊區，位於澳大利亞南部，因與州域的網絡相接成本太高沒有網狀供水系統，有自己的污水系統。梅多斯的平均降雨量是800mm/a，經過評估，每家雨水罐收集的雨水可以滿足居民建築內部除了衝廁之外所有用水的需求。再生的污水和豐富的雨水資源足夠滿足包括衝廁、家庭花園和公共開放空間的所有非飲用水的需求，水質級別為A 的再生水作為不可飲用水網狀供給用户。通過水壩儲水進行季節平衡是可行的，試驗證明修復蓄水層這種途徑也是可行的。經過評估，這種方式和常規服務設施的成本相差不多。這種綜合水資源管理途徑的優點是使這個城鎮的水資源可以滿足它的擴張要求。

整體的水資源設計方法和步驟：

步驟1：計算城鎮範圍內的最終場地和人口

步驟2：估定雨水徑流的面積和容量

步驟3：確定建築內部使用的雨水罐的合適容量

步驟4：估計非飲用水的需求量和供給量

步驟5：計算污水處理量和冬季儲存量

步驟6：計算雨水量和冬季儲存量

步驟7：估計峯值需求速率確定處理廠的容量

步驟8：城市污水處理廠運行決策支持系統的設計和非飲用水計劃

步驟9：估計資金、運行成本、非飲用水的單位成本

在台州城市生態基礎設施案例中，研究人員探討了如何運用景觀安全格局理論構建區域洪水安全格局，並作為區域生態基礎設施的一部分。防洪之道在於流域管理和滯洪系統的建立，特別是上游濕地系統地建立。關鍵問題是應該有怎樣的流域景觀格局，特別是滯洪濕地格局來保障安全。其洪水安全格局的目標在於建立符合水自然過程的空間格局。沿河的支流水系、濕地湖泊、水庫以及一些低窪地是相互補充的洪水調節涵蓄系統，安全格局就是從整個流域出發，留出可供調、滯、蓄洪的濕地和河道緩衝區，滿足洪水自然宣泄的空間。通過控制一些具有關鍵意義的區域和空間位置，最大程度地減少洪澇災害程度，達到安全的目標。其認為濕地的容量和河道緩衝區寬度是兩個重要的變量，洪水安全格局的關鍵是建立兩者動態消漲、相互補充的關係。通過GIS技術，利用徑流和洪水過程模擬，並據此判別不同防洪安全水平下的景觀安全格局。該案例着重對防洪具有重要意義的永寧江進行了防洪安全格局的探討 ^[6]  。