美國西雅圖城市綠色雨水基礎設施的實踐與啟示

王茜　姜衛兵

摘要：2015年，西雅圖公用事業局發表了旨在加快綠色基礎設施建設的“西雅圖綠色基礎設施2015-2020年實施戰略”，文章以該戰略草案為基礎，結合西雅圖政府網站提供的資料和其他文獻，梳理并介紹了西雅圖綠色雨水基礎設施建設的背景、技術方法、部分實踐項目、相關政策以及草案的基本內容等，并以西雅圖在雨洪治理方面的成果和經驗為借鑒，對我國城市水環境修復工作提出一些建議。

關鍵詞：綠色雨水基礎設施，西雅圖，雨洪管理，海綿城市，城市雙修

DOI：10.3969/j.issn.1672-4925.2019.00.020

Practices and Enlightenment of Urban Green Stormwater Infrastructure in Seattle.the USA

Wang Qian Jiang Weibing

（College of Horticulture，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，Jiangsu，China）

Abstract： Green Stormwater Infrastructure in Seattle： Implementation Strategy 2015-2020 was released hy SeattlePublic Utilities in June.2015.Based on the strategy and some other information available on the website of SeattleGovernment，this article introduces the background，tools and techniques，some completed projects and relevantpolicies of Green Stormwater Infrastructure in Seattle.Some suggestions on the construction of Sponge City are putforward by summarizing the achievements and experiences of Seattle in stormwater management.

Key words：green stormwater infrastructure.Seattle.stormwater management.sponge city，city repair

“海綿城市”的雨水管理和工程實踐在西方發達國家已有多年發展歷史。在2008年低影響開發國際會議上，美國西雅圖公用事業局（SeattlePublic Utilities.簡稱SPU）進一步提出了綠色雨水基礎設施（Green Stormwater Infrastructure，簡稱GSI）的概念，即充分利用白然條件并人工模擬自然生態的方式，通過雨洪利用、強化下滲、調蓄、滯留、蒸騰、蒸發等原理和一系列技術措施，控制城市雨水徑流污染、減少洪澇災害、科學利用雨水資源、保護城市水環境[1]。西雅圖地區作為最早進行綠色雨水基礎設施建設實踐的地區之一，其發展模式是通過保護環境來促進經濟發展的一個典范。因此，西雅圖當局通過建設綠色雨水基礎設施實現雨洪管理方面的實踐經驗，對于我國海綿城市的建設有著重要的借鑒意義。

1西雅圖綠色雨水基礎設施建設的實踐與經驗

1.1傳統雨水管理方式及雨洪問題帶來的影響

西雅圖是美國西北部太平洋沿岸最大的城市，坐落在華盛頓州皮吉特灣和華盛頓湖之間的狹長地帶，是美國西海岸的主要海港。在西雅圖作為城市開發之前，覆蓋皮吉特灣大部分地區的森林系統就像天然的海綿，約50%的雨水通過蒸發回到大氣.35%的雨水在植物和土壤的過濾下得到凈化并作為地下水下滲，為養育三文魚的溪流補充水源，只有約15%的雨水通過地表徑流的方式匯入水體[2]。

1869年，西雅圖正式成為一個城市。在城市開發過程中，原本的天然海綿森林系統被一系列灰色基礎設施取代。道路、建筑、人行道、停車場等非可滲透鋪裝大量建設，雨水在流經這些非可滲透表面后直接進入地下排水管道，匯入雨污合流的管道系統，或直接排入湖泊溪流等自然水體。這樣的傳統雨水管理方式造成了對流域水文效應和景觀格局的嚴重破壞，這些問題在城市開發初期還并不明顯。但是20世紀80-90年代，西雅圖得天獨厚的地理和環境資源吸引了大量人口和企業入駐，隨著城市大規模發展，傳統雨水管理方式的弊端逐漸顯露[3]。由于大量不可滲透鋪裝的建設，約55%-70%的雨水作為地表徑流集中進入地下管道，當雨水流經工地、道路、高速公路、停車場等硬質表面時，攜帶了如石油產品、重金屬、動物排泄物和沉淀物等大量污染物，地表徑流污染導致的溪流污染和水質下降，嚴重威脅了皮吉特灣地區三文魚、鱒魚、貝類等水生動物的生存環境;加之地下管道對雨水流量的承載能力十分有限，導致了如洪水、下水道溢流等一系列雨洪問題。

因此，皮吉特灣合作組織將地表徑流污染認定為皮吉特灣流域生態健康的首要威脅。基于以上背景，西雅圖開始尋求一種以城市為整體，在有限的預算和高度復雜、高度開發的城市環境的背景下解決雨洪問題的策略，經過理論創新和實踐檢驗，綠色雨水基礎設施的建設成為首選的解決之道[2]。

1.2西雅圖綠色雨水基礎設施建設的實踐

1.2.1解決雨洪問題的最佳管理措施

通過模擬自然系統解決雨洪問題的綠色雨水基礎設施，是眾多提升水質的最具成本效益的方法，在過去的實踐中，也被證實是對水質改善的最佳管理措施[2]。除了能夠有效解決雨洪問題、修復水環境外，綠色雨水基礎設施還能提供許多提高城市宜居性的公共與社會效益，如交通穩靜化、街道美化等（表1）。

以西雅圖為例，對于仍使用雨污合流系統的地區，使用綠色雨水基礎設施可以減少進入管道系統的雨水量。在洪峰期減少水量可以有效防止洪水、污水回流和下水道溢流對皮吉特灣和華盛頓湖的污染。而在其他地區，受污染的雨水徑流被直接排入城市的溪流和湖泊，在這些地區使用綠色雨水基礎設施，可以過濾和分解雨水中的污染物，并減緩雨水流速，保護溪岸和河道河床[2]。

1.2.2不同環境條件下綠色雨水基礎設施的選擇

西雅圖的雨洪管理條例（Stormwater Code）明確規定，所有新建項目都要求應用綠色雨水基礎設施建設。市縣各部門和社區也應逐步完成對私有土地和公共用地綠色基礎設施的更新改造工作，以改善溪流、湖泊和皮吉特灣流域的柄息地和水質，并防止合流制管道溢流（CSOs）污染[4]。

使用滲透性的綠色雨水基礎設施就地自然蓄滲，在技術可行的前提下是最為理想的，但是對于如陡坡、埋藏基巖、受污染的土壤和地下水位過高等通常無法實現雨水自然滲透的地區，帶有暗渠的生物滲透、生物滯留措施以及儲水桶、綠色屋頂和樹木種植等對雨水進行暫時性就地滯留、集蓄的綠色雨水基礎設施也同樣能達到理想的效果[2]。因此，西雅圖公用事業局通過對當地土地現狀的調研與分析，將當地綠色雨水基礎設施的適宜區域進行了識別和區分。

西雅圖在綠色雨水基礎設施建設中常用的工程類型可歸納為8類：1）生物滯留設施;2）雨水花園;3）集水桶;4）可滲透鋪裝;5）綠色屋頂;6）去鋪裝化;7）冠層截留;8）堆肥和覆根。表2總結了不同工程類型的效益與優勢、主要功能、空間效能與建設的注意事項[2]。

1.2.3西雅圖綠色雨水基礎設施建設項目案例

在過去的10余年中，西雅圖在利用綠色雨水設施管理雨洪方面一直勇于探索和創新。西雅圖公用事業局在利用綠色雨水基礎設施管理城市公共用地雨水徑流方面實施了許多在社區尺度成效顯著的項目。下文以尺度由小到大的順序介紹4個西雅圖公用事業局主導或參與實施的綠色基礎設施建設項目。

1）街道邊緣新方案項目“Street Edge Alterna-tives”。2001年完成的街道邊緣新方案SEA項目是西雅圖首個公共用地的綠色基礎設施項目實踐，由西雅圖公用事業局、交通局以及社區居民共同完成，該項目已成為享譽國內外的自然排水項目案例。項目實現了對一個街區道路及其周邊近0.93hm2用地的雨洪處理，并在公共環境方面產生了諸多效益（圖1）。實際效果：有效減少了99%的雨水徑流流量、不可滲透面積比傳統街道少11%、增加了雨水花園和濕地的儲水量[5-6]。

2）第110街跌水瀑布項目“CarkeekCascade”。2003年完成的第110街瀑布改造項目包括4個街區。西雅圖是典型的山地城市，不同地區坡度不同，因而水流速度也不同，坡度陡的地方水流加快，無法留住雨水因而無法實現雨水的地凈化，因此該項目的重點之一就是如何處理坡度地形雨水花園的問題。根據不同的地形，道路兩旁原有的溝渠和涵洞被一系列階梯的自然水池組成的自然滲透系統取代，采用瀑布模型將雨水花園分割成不同標高的水池，在雨水流經每個水池時都用攔水的方式截留部分雨水，實現雨水的就地凈化。實際效果：能夠處理約11.33 h11i2場地的雨水徑流，并減少了約74%的徑流流量;后期的工程監測顯示如鉛、銅、鋅等重金屬污染等級減少了近90%。該項目通過降低雨洪流速預防洪水，并在污染物進入溪流前對其進行了有效的阻截[7]。

3）社區綠色網格項目“Neighborhood GreenGrids”。位于Broadview和Pinehurst社區的兩個綠色網格項目展示了綠色基礎設施在較大社區尺度應用的可能性。2004年完成的Broadview街區綠色網格項目包括了15個城市街區，有效處理了12.95hm2的雨水徑流。2006年完成的Pinehurst街區綠色網格項目包括12個城市街區。實際效果：減少了約82%的年徑流量，每年能夠實現對近19.83hm2場地中3.68萬t雨水的處理。兩個項目中的自然滲透措施包括植被淺溝、雨水瀑布、小型生態濕地、擴大景觀區域及減少鋪裝面積等。這些措施能夠降低地表徑流的速度和流量，避免過大的水流對溪岸和柄息地的破壞[8-9]。

4）High Point住宅區自然排水系統“HighPoint Natural Drainage System”。High Point住宅區重建項目占地面積約52.20 hm2，是當時綠色雨水基礎設施在當地乃至全國實施的最大尺度的案例，這種尺度的項目也是第一次在高密度城市背景下采用白然排水措施。該住宅區建立在一套運用綠色雨水基礎設施模擬自然的開放式排水系統之上，該系統的主要目的是將雨洪管理系統和私人住宅的雨水排放管理結合在一起，它包括對不透水鋪裝的面積限制、對于屋頂雨水排放的要求以及對于雨水排放點的管理，主要運用到的措施有植被淺溝、雨水花園、透水鋪地、調蓄水池和由34個街區的匯水線組成的多功能開放空間（圖2）。實際效果：該自然排水系統能夠有效處理周圍約10%的白然流域，最終匯入西雅圖重要的水域之一朗費羅溪;項目最終完成后，High Point社區對雨水的處理能力將不亞于自然的森林草甸[10-12]。

1.3西雅圖綠色雨水基礎設施建設的政策引導與公眾參與

雨洪管理和水污染治理是一個長期復雜的過程，往往無法在短時間內看到顯著的成效，有關綠色雨水基礎設施項目的建設更是常常需要多部門、多主體、多平臺的共同合作，因此光有法律法規是遠遠不夠的，還必須通過行政、經濟、技術、法律、教育等多元手段提高人們對暴雨一面源污染一生態環境一體化的意識、道德、科學和法制觀念，加強公眾參與度[13]。

1.3.1雨洪管理條例“Stormwater Code”

從1979年起，西雅圖就出臺了地方雨洪管理條例，出臺該條例的目的是保護雨洪徑流威脅下的居民的生命、財產和環境的安全。現行的雨洪管理條例于2016年通過，并對2009年通過的條例進行了修訂，修訂內容強調對方案的提交和審查要求、加強對場地雨洪徑流去向管理，以及加強對項目場地侵蝕防治的要求等。修訂后的雨洪管理條例與之前相比，預計將增加15%的綠色基礎設施對雨洪徑流的管理[2]。

1.3.2雨水智慧項目“Rainwise Program”

為了鼓勵私人住戶自發開展綠色基礎設施的建設，西雅圖開展了雨水智慧項目，幫助社區居民安裝集水桶、設計建造雨水花園等綠色基礎設施，位于綠色雨水基礎設施建設優先級較高地區的住戶通過申請可以獲得來自政府的全額或部分補助。同時政府還通過教育和培訓活動，指導市民白發開展植樹、去除硬質鋪裝、為樹木覆根和堆肥等簡單的綠色基礎設施手段，借助當地市民的力量，通過對私人用地排水系統的升級，完善西雅圖整體自然排水體系[14-15]。

2西雅圖綠色雨水基礎設施建設對我國海綿城市建設的啟示

2.1以城市可持續發展為愿景

從西雅圖地區發展的歷史來看，如果當年西雅圖地區利用美國西北地區最廉價的電力和森林資源發展金屬冶煉、化工等高污染、高能源消耗的傳統工業，那么就不可能有西雅圖今天的輝煌。高科技的發展除了政府的支持之外，其關鍵因素還包括高素質人才、教育與研究、文化多元性等諸多方面。通過綠色雨水基礎設施建設對水環境的保護和修復，對西雅圖地區招商引資、引進高素質人才起了關鍵作用[13]。城市發展應與環境改善相輔相成，而水環境的修復和提升是城市可持續發展的重要組成部分。

2.2構建多方合作平臺

西雅圖的許多綠色基礎設施建設項目都是通過多方合作實現的，僅依靠市政府的努力無法達到其當前成就。通過與開發商、企業實體、公益組織和社區居民等的合作，大大提高了項目建設效率和質量。在已經高度開發的城市背景下，綠色雨水基礎設施的建設大多以改造項目為主，而這類項目往往面臨比新建項目更多的阻礙，政府可以通過構建合作平臺的方式，加強與企業、開發商、社區的溝通與合作，確保綠色雨水基礎設施建設的順利開展。

2.3在實踐中不斷完善和創新

西雅圖綠色雨水基礎設施的實踐從2008年至今已有10年歷程，在這期間，西雅圖公用事業局在綠色雨水設施的建設過程中通過不斷總結經驗，結合新的技術手段，從小規模的街道到大尺度的社區，逐步遞進，做出諸多探索和努力。對于我國海綿城市建設而言，同樣應勇于實踐，并結合自身特點，及時歸納總結，探索出具有中國特色的雨洪管理理論體系與技術路線。

2.4建立健全監管體系和適應性管理體制

西雅圖政府每半年對城市實施項目的計劃和進展提出報告，無論是普通民眾還是專業人士都能夠從政府網站獲取及時而全面的信息。通過對綠色雨水基礎設施項目的階段性監測和及時反饋，能夠在有需要的情況下完善或調整設計策略和手段，實現適應性管理。因此在海綿城市建設過程中，實現政務公開，建立健全監管體系，對建成項目實施適應性管理等措施，都有利于提升項目建設的效率和質量。

3結語

歐美發達國家在城市開發的過程中，城市中的水文循環過程發生改變，因而產生了不同程度的城市內澇、水質污染、水資源短缺等問題。20世紀70年代起，這些國家針對產生的雨洪問題提出了多種解決城市內澇和水生態危機的策略，并取得了一定的成效。

我國在過去經濟高速增長的30年中，由于不合理無節制地開發和建設，環境遭受了前所未有的破壞，環境問題層出不窮。盡管國民生活水平明顯提升，環境質量卻嚴重下降。為了修復城市生態，國家也在政策和規劃層面進行探索。生態文明建設戰略的實施，“海綿城市”“美麗鄉村”“城市雙修”等規劃政策的提出，都體現了國家當前對生態環境的重視。

由于水源問題不像霧霾那樣具有明顯的可見性而時常引發公眾關注與討論，水污染的嚴重性很容易被人們忽視。海綿城市的建設重點，除了提高城市對降雨就地消納和利用的能力外，還應強調對雨洪徑流污染的治理和水質的提升。西雅圖利用綠色雨水基礎設施管理城市雨洪徑流，提升溪流、湖泊和海灣水質，改善水環境，恢復良性水文循環的經驗值得更加深入而全面地學習和借鑒。

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收稿日期：2018-07-12

*基金項目：江蘇省優勢學科建設工程資助（20111PAPD）

第一作者：王茜（1994-），女，碩士研究生，研究方向為景觀規劃研究、城市生態修復。E-mail：2016104005@njau.edu.cn

通信作者：姜衛兵（1961-），男，教授，碩士生導師，研究方向為園林植物應用、景觀規劃。E-mail：weibingj@njau.edu.cn