美国西雅图城市绿色雨水基础设施的实践与启示

王茜　姜卫兵

摘要：2015年，西雅图公用事业局发表了旨在加快绿色基础设施建设的“西雅图绿色基础设施2015-2020年实施战略”，文章以该战略草案为基础，结合西雅图政府网站提供的资料和其他文献，梳理并介绍了西雅图绿色雨水基础设施建设的背景、技术方法、部分实践项目、相关政策以及草案的基本内容等，并以西雅图在雨洪治理方面的成果和经验为借鉴，对我国城市水环境修复工作提出一些建议。

关键词：绿色雨水基础设施，西雅图，雨洪管理，海绵城市，城市双修

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

“海绵城市”的雨水管理和工程实践在西方发达国家已有多年发展历史。在2008年低影响開发国际会议上，美国西雅图公用事业局（SeattlePublic Utilities.简称SPU）进一步提出了绿色雨水基础设施（Green Stormwater Infrastructure，简称GSI）的概念，即充分利用白然条件并人工模拟自然生态的方式，通过雨洪利用、强化下渗、调蓄、滞留、蒸腾、蒸发等原理和一系列技术措施，控制城市雨水径流污染、减少洪涝灾害、科学利用雨水资源、保护城市水环境[1]。西雅图地区作为最早进行绿色雨水基础设施建设实践的地区之一，其发展模式是通过保护环境来促进经济发展的一个典范。因此，西雅图当局通过建设绿色雨水基础设施实现雨洪管理方面的实践经验，对于我国海绵城市的建设有着重要的借鉴意义。

1西雅图绿色雨水基础设施建设的实践与经验

1.1传统雨水管理方式及雨洪问题带来的影响

西雅图是美国西北部太平洋沿岸最大的城市，坐落在华盛顿州皮吉特湾和华盛顿湖之间的狭长地带，是美国西海岸的主要海港。在西雅图作为城市开发之前，覆盖皮吉特湾大部分地区的森林系统就像天然的海绵，约50%的雨水通过蒸发回到大气.35%的雨水在植物和土壤的过滤下得到净化并作为地下水下渗，为养育三文鱼的溪流补充水源，只有约15%的雨水通过地表径流的方式汇入水体[2]。

1869年，西雅图正式成为一个城市。在城市开发过程中，原本的天然海绵森林系统被一系列灰色基础设施取代。道路、建筑、人行道、停车场等非可渗透铺装大量建设，雨水在流经这些非可渗透表面后直接进入地下排水管道，汇入雨污合流的管道系统，或直接排入湖泊溪流等自然水体。这样的传统雨水管理方式造成了对流域水文效应和景观格局的严重破坏，这些问题在城市开发初期还并不明显。但是20世纪80-90年代，西雅图得天独厚的地理和环境资源吸引了大量人口和企业入驻，随着城市大规模发展，传统雨水管理方式的弊端逐渐显露[3]。由于大量不可渗透铺装的建设，约55%-70%的雨水作为地表径流集中进入地下管道，当雨水流经工地、道路、高速公路、停车场等硬质表面时，携带了如石油产品、重金属、动物排泄物和沉淀物等大量污染物，地表径流污染导致的溪流污染和水质下降，严重威胁了皮吉特湾地区三文鱼、鳟鱼、贝类等水生动物的生存环境;加之地下管道对雨水流量的承载能力十分有限，导致了如洪水、下水道溢流等一系列雨洪问题。

因此，皮吉特湾合作组织将地表径流污染认定为皮吉特湾流域生态健康的首要威胁。基于以上背景，西雅图开始寻求一种以城市为整体，在有限的预算和高度复杂、高度开发的城市环境的背景下解决雨洪问题的策略，经过理论创新和实践检验，绿色雨水基础设施的建设成为首选的解决之道[2]。

1.2西雅图绿色雨水基础设施建设的实践

1.2.1解决雨洪问题的最佳管理措施

通过模拟自然系统解决雨洪问题的绿色雨水基础设施，是众多提升水质的最具成本效益的方法，在过去的实践中，也被证实是对水质改善的最佳管理措施[2]。除了能够有效解决雨洪问题、修复水环境外，绿色雨水基础设施还能提供许多提高城市宜居性的公共与社会效益，如交通稳静化、街道美化等（表1）。

以西雅图为例，对于仍使用雨污合流系统的地区，使用绿色雨水基础设施可以减少进入管道系统的雨水量。在洪峰期减少水量可以有效防止洪水、污水回流和下水道溢流对皮吉特湾和华盛顿湖的污染。而在其他地区，受污染的雨水径流被直接排入城市的溪流和湖泊，在这些地区使用绿色雨水基础设施，可以过滤和分解雨水中的污染物，并减缓雨水流速，保护溪岸和河道河床[2]。

1.2.2不同环境条件下绿色雨水基础设施的选择

西雅图的雨洪管理条例（Stormwater Code）明确规定，所有新建项目都要求应用绿色雨水基础设施建设。市县各部门和社区也应逐步完成对私有土地和公共用地绿色基础设施的更新改造工作，以改善溪流、湖泊和皮吉特湾流域的柄息地和水质，并防止合流制管道溢流（CSOs）污染[4]。

使用渗透性的绿色雨水基础设施就地自然蓄渗，在技术可行的前提下是最为理想的，但是对于如陡坡、埋藏基岩、受污染的土壤和地下水位过高等通常无法实现雨水自然渗透的地区，带有暗渠的生物渗透、生物滞留措施以及储水桶、绿色屋顶和树木种植等对雨水进行暂时性就地滞留、集蓄的绿色雨水基础设施也同样能达到理想的效果[2]。因此，西雅图公用事业局通过对当地土地现状的调研与分析，将当地绿色雨水基础设施的适宜区域进行了识别和区分。

西雅图在绿色雨水基础设施建设中常用的工程类型可归纳为8类：1）生物滞留设施;2）雨水花园;3）集水桶;4）可渗透铺装;5）绿色屋顶;6）去铺装化;7）冠层截留;8）堆肥和覆根。表2总结了不同工程类型的效益与优势、主要功能、空间效能与建设的注意事项[2]。

1.2.3西雅图绿色雨水基础设施建设项目案例

在过去的10余年中，西雅图在利用绿色雨水设施管理雨洪方面一直勇于探索和创新。西雅图公用事业局在利用绿色雨水基础设施管理城市公共用地雨水径流方面实施了许多在社区尺度成效顯著的项目。下文以尺度由小到大的顺序介绍4个西雅图公用事业局主导或参与实施的绿色基础设施建设项目。

1）街道边缘新方案项目“Street Edge Alterna-tives”。2001年完成的街道边缘新方案SEA项目是西雅图首个公共用地的绿色基础设施项目实践，由西雅图公用事业局、交通局以及社区居民共同完成，该项目已成为享誉国内外的自然排水项目案例。项目实现了对一个街区道路及其周边近0.93hm2用地的雨洪处理，并在公共环境方面产生了诸多效益（图1）。实际效果：有效减少了99%的雨水径流流量、不可渗透面积比传统街道少11%、增加了雨水花园和湿地的储水量[5-6]。

2）第110街跌水瀑布项目“CarkeekCascade”。2003年完成的第110街瀑布改造项目包括4个街区。西雅图是典型的山地城市，不同地区坡度不同，因而水流速度也不同，坡度陡的地方水流加快，无法留住雨水因而无法实现雨水的地净化，因此该项目的重点之一就是如何处理坡度地形雨水花园的问题。根据不同的地形，道路两旁原有的沟渠和涵洞被一系列阶梯的自然水池组成的自然渗透系统取代，采用瀑布模型将雨水花园分割成不同标高的水池，在雨水流经每个水池时都用拦水的方式截留部分雨水，实现雨水的就地净化。实际效果：能够处理约11.33 h11i2场地的雨水径流，并减少了约74%的径流流量;后期的工程监测显示如铅、铜、锌等重金属污染等级减少了近90%。该项目通过降低雨洪流速预防洪水，并在污染物进入溪流前对其进行了有效的阻截[7]。

3）社区绿色网格项目“Neighborhood GreenGrids”。位于Broadview和Pinehurst社区的两个绿色网格项目展示了绿色基础设施在较大社区尺度应用的可能性。2004年完成的Broadview街区绿色网格项目包括了15个城市街区，有效处理了12.95hm2的雨水径流。2006年完成的Pinehurst街区绿色网格项目包括12个城市街区。实际效果：减少了约82%的年径流量，每年能够实现对近19.83hm2场地中3.68万t雨水的处理。两个项目中的自然渗透措施包括植被浅沟、雨水瀑布、小型生态湿地、扩大景观区域及减少铺装面积等。这些措施能够降低地表径流的速度和流量，避免过大的水流对溪岸和柄息地的破坏[8-9]。

4）High Point住宅区自然排水系统“HighPoint Natural Drainage System”。High Point住宅区重建项目占地面积约52.20 hm2，是当时绿色雨水基础设施在当地乃至全国实施的最大尺度的案例，这种尺度的项目也是第一次在高密度城市背景下采用白然排水措施。该住宅区建立在一套运用绿色雨水基础设施模拟自然的开放式排水系统之上，该系统的主要目的是将雨洪管理系统和私人住宅的雨水排放管理结合在一起，它包括对不透水铺装的面积限制、对于屋顶雨水排放的要求以及对于雨水排放点的管理，主要运用到的措施有植被浅沟、雨水花园、透水铺地、调蓄水池和由34个街区的汇水线组成的多功能开放空间（图2）。实际效果：该自然排水系统能够有效处理周围约10%的白然流域，最终汇入西雅图重要的水域之一朗费罗溪;项目最终完成后，High Point社区对雨水的处理能力将不亚于自然的森林草甸[10-12]。

1.3西雅图绿色雨水基础设施建设的政策引导与公众参与

雨洪管理和水污染治理是一个长期复杂的过程，往往无法在短时间内看到显著的成效，有关绿色雨水基础设施项目的建设更是常常需要多部门、多主体、多平台的共同合作，因此光有法律法规是远远不够的，还必须通过行政、经济、技术、法律、教育等多元手段提高人们对暴雨一面源污染一生态环境一体化的意识、道德、科学和法制观念，加强公众参与度[13]。

1.3.1雨洪管理条例“Stormwater Code”

从1979年起，西雅图就出台了地方雨洪管理条例，出台该条例的目的是保护雨洪径流威胁下的居民的生命、财产和环境的安全。现行的雨洪管理条例于2016年通过，并对2009年通过的条例进行了修订，修订内容强调对方案的提交和审查要求、加强对场地雨洪径流去向管理，以及加强对项目场地侵蚀防治的要求等。修订后的雨洪管理条例与之前相比，预计将增加15%的绿色基础设施对雨洪径流的管理[2]。

1.3.2雨水智慧项目“Rainwise Program”

为了鼓励私人住户自发开展绿色基础设施的建设，西雅图开展了雨水智慧项目，帮助社区居民安装集水桶、设计建造雨水花园等绿色基础设施，位于绿色雨水基础设施建设优先级较高地区的住户通过申请可以获得来自政府的全额或部分补助。同时政府还通过教育和培训活动，指导市民白发开展植树、去除硬质铺装、为树木覆根和堆肥等简单的绿色基础设施手段，借助当地市民的力量，通过对私人用地排水系统的升级，完善西雅图整体自然排水体系[14-15]。

2西雅图绿色雨水基础设施建设对我国海绵城市建设的启示

2.1以城市可持续发展为愿景

从西雅图地区发展的历史来看，如果当年西雅图地区利用美国西北地区最廉价的电力和森林资源发展金属冶炼、化工等高污染、高能源消耗的传统工业，那么就不可能有西雅图今天的辉煌。高科技的发展除了政府的支持之外，其关键因素还包括高素质人才、教育与研究、文化多元性等诸多方面。通过绿色雨水基础设施建设对水环境的保护和修复，对西雅图地区招商引资、引进高素质人才起了关键作用[13]。城市发展应与环境改善相辅相成，而水环境的修复和提升是城市可持续发展的重要组成部分。

2.2构建多方合作平台

西雅图的许多绿色基础设施建设项目都是通过多方合作实现的，仅依靠市政府的努力无法达到其当前成就。通过与开发商、企业实体、公益组织和社区居民等的合作，大大提高了项目建设效率和质量。在已经高度开发的城市背景下，绿色雨水基础设施的建设大多以改造项目为主，而这类项目往往面临比新建项目更多的阻碍，政府可以通过构建合作平台的方式，加强与企业、开发商、社区的沟通与合作，确保绿色雨水基础设施建设的顺利开展。

2.3在实践中不断完善和创新

西雅图绿色雨水基础设施的实践从2008年至今已有10年历程，在这期间，西雅图公用事业局在绿色雨水设施的建设过程中通过不断总结经验，结合新的技术手段，从小规模的街道到大尺度的社区，逐步递进，做出诸多探索和努力。对于我国海绵城市建设而言，同样应勇于实践，并结合自身特点，及时归纳总结，探索出具有中国特色的雨洪管理理论体系与技术路线。

2.4建立健全监管体系和适应性管理体制

西雅图政府每半年对城市实施项目的计划和进展提出报告，无论是普通民众还是专业人士都能够从政府网站获取及时而全面的信息。通过对绿色雨水基础设施项目的阶段性监测和及时反馈，能够在有需要的情况下完善或调整设计策略和手段，实现适应性管理。因此在海绵城市建设过程中，实现政务公开，建立健全监管体系，对建成项目实施适应性管理等措施，都有利于提升项目建设的效率和质量。

3结语

欧美发达国家在城市开发的过程中，城市中的水文循环过程发生改变，因而产生了不同程度的城市内涝、水质污染、水资源短缺等问题。20世纪70年代起，这些国家针对产生的雨洪问题提出了多种解决城市内涝和水生态危机的策略，并取得了一定的成效。

我国在过去经济高速增长的30年中，由于不合理无节制地开发和建设，环境遭受了前所未有的破坏，环境问题层出不穷。尽管国民生活水平明显提升，环境质量却严重下降。为了修复城市生态，国家也在政策和规划层面进行探索。生态文明建设战略的实施，“海绵城市”“美丽乡村”“城市双修”等规划政策的提出，都体现了国家当前对生态环境的重视。

由于水源问题不像雾霾那样具有明显的可见性而时常引发公众关注与讨论，水污染的严重性很容易被人们忽视。海绵城市的建设重点，除了提高城市对降雨就地消纳和利用的能力外，还应强调对雨洪径流污染的治理和水质的提升。西雅图利用绿色雨水基础设施管理城市雨洪径流，提升溪流、湖泊和海湾水质，改善水环境，恢复良性水文循环的经验值得更加深入而全面地学习和借鉴。

参考文献

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收稿日期：2018-07-12

*基金项目：江苏省优势学科建设工程资助（20111PAPD）

第一作者：王茜（1994-），女，硕士研究生，研究方向为景观规划研究、城市生态修复。E-mail：2016104005@njau.edu.cn

通信作者：姜卫兵（1961-），男，教授，硕士生导师，研究方向为园林植物应用、景观规划。E-mail：weibingj@njau.edu.cn