第一节 城市雨水基础设施

雨水基础设施可以绿化城市、提高生态效益

一、摘要：绿化城市

水和石油都是自然资源，科学家们坚信“水将成为未来的石油”。对水资源持续增长的需求与有限供给之间的矛盾，必将造成资源配置时经济、社会和环境方面的冲突。水资源问题虽然具有地区差异性，但获取安全饮用水已成为全球性挑战。全世界每天约有8000名儿童死于饮用水污染所造成的疾病。在发展中国家，饮用水的供应是有限的，尤其是在缺少自然水源的干旱地区，输水的能源成本和随之而来的资源短缺导致了水的限额供给。人类活动比如像工业化农耕，它大尺度地改变了自然水补给过程，导致了地下含水层的枯竭。它会阻断地下水补给、改变河水基流、侵蚀地质稳定等，例如，墨西哥城与新奥尔良地下水位下降造成地面的沉降与下陷。流域内相邻的国家常因水资源所有权、流域管理权矛盾，发生争夺水资源的冲突。

与石油类似，水可以作为一种商品被私有化或者进行买卖。快速的城市化对地下水质的影响使生活用水问题日趋严峻，尤其是在雨量充沛的地区。本书旨在阐述水（特别是雨水）与城市化的关系，以及“绿色”发展对保障水质的作用。

美国环保署流域性指标指数显示，美国仅有16%的流域水质良好。除工业和农业排放外，污染大多来自城市雨水冲刷所造成的面源污染。在降雨初期，雨水将不透水表面上的污染物统统冲入下水道。

接城市系统与自然生态系统

在强降水初期，城市雨水径流的污染指数比未处理的生活污水的污染指数要高很多。

在机动车作为主要交通方式的区域，雨水径流中含有大量的碳氢化合物和重金属。这类的污染物主要来源于生活垃圾、油脂、草坪养护类药剂、汽油、刹车液、柏油路面和沥青屋顶，它们随雨水径流进入流域，最终沉积到环境中。常见的雨水管理硬质工程采用“管网—水池”模式对雨水进行引流，收集后直接排往别处。雨水管网像大多废物处理设施一样，只是简单地将污染从一个地方转移到另一个地方。

除了降低水质，雨污径流还对河流造成了广泛的损害，我们通常称之为“城市河流综合征”，表现为经常性的瞬时洪水、河道形态改变、营养物质与污染物富集、河底污泥淤积、生物多样性丧失、水温升高等特征。

河流代谢失衡损害了系统的生态功能，因此破坏了健康河流所能提供的生态服务功能，包括四个基本类别：（1）食物、水和能量的供给服务；（2）净化水和空气、控制疾病传播的调节服务；（3）促进物质循环再生的支撑服务；（4）增加知识、提供休憩场所、提升精神文明的文化服务。洪水泛滥导致生态服务功能丧失的代价越来越高，土壤侵蚀、热岛效应和环境污染使地产不断贬值。伴随着灌溉的需求越来越大，我们需要采取更富远见的管理措施来解决城市面源污染问题，探索绿色发展解决方案。在不增加成本的情况下，合理的规划设计可使基础设施提供更多生态与城市的服务功能。采用低影响开发模式，不仅街道不再是生态环境负担，而且河流、湖泊的生态功能也将得到加强。

城市化前、后雨水径流排放示意图

水资源、土地资源应该协调开发。低影响开发实践证明，基于生态的软质工程可以降低城市化对环境的有害影响，特别是在自然地面或多孔介质被不透水表面代替的时候。

令人震惊的是：在过去40年，不透水表面增长率超过了人口增长率的5倍。

二、从单体到网络：从最佳管理实践到低影响开发

最佳管理实践（BMPs）已被普遍用于常规的硬质工程，以便管理单体项目，但它更加倚重工程而不是规划设计。美国环保署在意识到需要更加全面地认识雨水径流后，赋予了最佳管理实践新的内涵：在实践中行得通且能有效减少或阻止面源污染物总量的措施，或者此类措施与方法的组合。目前，最佳管理实践使用物理过程和生物过程作为雨水径流数量和质量的指征。

地块到社区、城市、区域，最佳管理实践低影响开发设施从点到面，形成分布式网络，在雨水到达受纳水体之前对其进行处理，既降低了径流总量，又改善了水质。低影响开发是在实施“精明增长”战略过程中发展起来的，例如建设紧凑而适宜步行的社区、保护开放空间等。低影响开发的成功实施需要业主、开发商以及整个城市都参与到全面的规划设计过程之中，每一个人都发挥着重要的作用。