建设韧性：应对变化世界的雨水管理指南

雨水，即由降雨和融雪产生的径流，对全球社区构成了重大挑战。随着城市化进程的加快和气候变化的加剧，雨水径流的量和强度不断升级，导致洪水风险增加、侵蚀、水污染和基础设施损坏。因此，有效的雨水管理对于建设具有韧性和可持续性的社区至关重要。本指南全面概述了全球适用的雨水管理原则、策略和最佳实践。

了解雨水及其影响

当降水落在道路、建筑物和停车场等不透水表面时，就会产生雨水径流。这些表面阻碍了水渗入地下，导致地表径流量增加。这些径流在排入河流、湖泊和沿海水域之前，会携带包括沉积物、营养物质、重金属和细菌在内的污染物。

雨水的环境影响

• 水污染：雨水径流携带的污染物会降低水质，影响水生生态系统和人类健康。过量的氮、磷等营养物质会导致富营养化，引发水体藻类大量繁殖和氧气耗尽。
• 侵蚀与沉积：增加的径流会侵蚀土壤，导致水道沉积。沉积物会覆盖水生生物栖息地，降低水的清澈度，并妨碍航行。
• 栖息地退化：雨水径流会改变河流流量模式，导致鱼类和其他水生生物的栖息地退化。增加的流速会冲刷河床，而基流减少则会导致干旱时期缺水。

雨水的社会经济影响

• 洪水：不充分的雨水管理会导致洪水泛滥加剧，造成财产损失、基础设施损坏甚至生命损失。由于不透水表面比例高，城市地区尤其容易受到洪水影响。
• 基础设施损坏：雨水径流会损坏道路、桥梁和其他基础设施，需要进行昂贵的维修和更换。
• 公共健康风险：受污染的雨水可能带来公共健康风险，导致水媒疾病和其他健康问题。
• 经济损失：洪水和其他与雨水相关的损害可能导致重大经济损失，影响商业、旅游业和房产价值。

有效雨水管理的原则

有效的雨水管理旨在减少雨水径流的量和速率，改善水质，并保护水生生态系统。关键原则包括：

源头控制

源头控制措施旨在从源头上减少雨水径流的产生。这些措施包括：

• 减少不透水表面：减少如道路和停车场等不透水表面的数量，可以显著减少雨水径流。这可以通过透水铺装、绿色屋顶和减少停车位需求等技术实现。
• 雨水收集：收集雨水用于灌溉和冲厕等非饮用用途，可以减少对饮用水的需求并降低雨水径流。雨水桶和蓄水池是常见的雨水收集系统。
• 街道清扫：定期清扫街道可以清除街道上的污染物，防止它们进入雨水径流。
• 公众教育：教育公众有关雨水管理的实践，如正确处理废物和宠物粪便，有助于减少污染。全球许多城市都在开展公众意识宣传活动。

下渗与滞留

下渗和滞留措施旨在通过让雨水渗入地下或暂时储存并以受控速率释放，来减缓和减少雨水径流量。这些措施包括：

• 下渗池和下渗沟：下渗池和下渗沟是允许雨水径流渗入土壤的浅洼地。它们在减少径流量和改善水质方面非常有效。
• 滞留塘：滞留塘是暂时储存雨水径流并以受控速率释放的水池。它们有助于降低洪峰流量并防止洪水。
• 生物滞留区：生物滞留区，也称为雨水花园，是过滤雨水径流的植被洼地。它们在去除污染物和减少径流量方面非常有效。像巴西的库里提巴等城市已成功将生物滞留区融入其城市景观。
• 透水铺装：透水铺装允许雨水直接渗入地下，减少径流并补充地下水。它们适用于停车场、人行道和车道。

输送与处理

输送和处理措施旨在将雨水径流输送到处理设施或接收水体，并在此过程中去除污染物。这些措施包括：

• 明渠和植草沟：明渠和植草沟是输送雨水径流并通过过滤和下渗提供一定处理的植被水道。
• 雨水管道：雨水管道是输送雨水径流到处理设施或接收水体的地下管道。
• 人工湿地：人工湿地是通过自然过程处理雨水径流、去除污染物的人造湿地。它们在去除营养物质、沉积物和重金属方面非常有效。
• 绿色基础设施：绿色基础设施是指提供环境服务（如雨水管理、改善空气质量和创造栖息地）的自然和工程系统网络。绿色屋顶、城市森林和绿色街道是绿色基础设施的例子。

雨水管理技术：全球视角

雨水管理技术因当地气候、土壤条件和土地利用而异。以下是世界各地成功雨水管理实践的一些例子：

欧洲

• 德国：德国实施了严格的雨水管理法规，包括对下渗和滞留的要求。许多城市已经实施了分散式雨水管理系统，使用绿色基础设施和其他源头控制措施。
• 荷兰：荷兰以其水管理专业知识而闻名，实施了创新的雨水管理解决方案，如水广场和浮动社区，以适应气候变化和管理洪水风险。
• 丹麦：哥本哈根正在大力投资绿色基础设施，以管理雨水并提高城市对气候变化的韧性。这包括创建可以临时储存洪水的公园。

北美洲

• 美国：美国环境保护署（EPA）制定了一系列雨水管理法规和指南。许多城市已经实施了绿色基础设施计划来管理雨水和改善水质。
• 加拿大：加拿大城市越来越多地采用低影响开发（LID）技术来管理雨水。LID技术旨在模仿自然水文过程，减少城市化对水资源的影响。

亚洲

• 新加坡：新加坡实施了全面的雨水管理计划，包括ABC（“活跃、美丽、干净”）水计划，该计划将活跃、美丽和干净（ABC）的元素融入水管理中。该计划包括创建公园、湿地和其他提供雨水管理效益的绿色空间。
• 日本：日本在通过雨水收集和下渗等传统技术管理雨水方面历史悠久。现代雨水管理实践包括使用地下储水罐和绿色屋顶。
• 中国：中国的“海绵城市”倡议旨在通过改善雨水管理，将城市地区转变为更具韧性和可持续性的社区。该倡议推动使用绿色基础设施和其他LID技术来减少洪水和改善水质。

南美洲

• 巴西：巴西的库里提巴是可持续城市规划和雨水管理的先驱。该市实施了一系列创新的雨水管理实践，包括利用公园和湖泊储存洪水，以及实施减少交通拥堵和空气污染的快速公交系统。

非洲

• 南非：南非面临严重的水资源短缺挑战，并已实施雨水收集和再利用策略以增加供水。

设计有效的雨水管理系统

设计有效的雨水管理系统需要多学科的方法，考虑以下因素：

• 水文学与水力学：了解流域的水文和水力特性对于设计有效的雨水管理系统至关重要。这包括分析降雨模式、径流系数和流速。
• 土壤条件：土壤条件影响地面的下渗能力和不同雨水管理实践的适用性。需要进行土壤测试以确定土壤的渗透性和稳定性。
• 土地利用：土地利用模式影响雨水径流的产生和可能存在的污染物类型。区域规划法规和土地开发实践应促进雨水管理。
• 环境考量：雨水管理系统的设计应最大限度地减少对环境的影响并保护水生生态系统。这包括避免在敏感区域施工和实施侵蚀与泥沙控制措施。
• 成本效益：雨水管理系统应具有成本效益并提供长期利益。生命周期成本分析可用于比较不同方案的成本和效益。
• 社区参与：让社区参与规划和设计过程对于确保雨水管理系统满足社区需求并得到居民支持至关重要。

绿色基础设施的作用

绿色基础设施在可持续雨水管理中起着至关重要的作用。除了雨水控制外，它还提供许多好处，包括：

• 改善水质：绿色基础设施可以从雨水径流中去除污染物，改善水质并保护水生生态系统。
• 减缓城市热岛效应：绿色基础设施可以通过提供遮荫和蒸散作用来降低城市热岛效应。
• 增强生物多样性：绿色基础设施可以为野生动物提供栖息地，并增强城市地区的生物多样性。
• 提升物业价值：绿色基础设施可以通过创造有吸引力和令人向往的社区来增加物业价值。
• 改善公共健康：绿色基础设施可以通过提供娱乐机会和减少空气污染来改善公共健康。

绿色基础设施示例

• 绿色屋顶：绿色屋顶是植被覆盖的屋顶，可以减少雨水径流、为建筑物隔热并为野生动物提供栖息地。
• 城市森林：城市森林是由树木和其他植被组成的网络，可提供遮荫、减缓城市热岛效应并改善空气质量。
• 绿色街道：绿色街道是旨在通过使用生物滞留区、透水铺装和其他绿色基础设施元素来管理雨水径流的街道。
• 公园与开放空间：公园和开放空间可以通过下渗径流、减少侵蚀和为野生动物提供栖息地来提供雨水管理效益。

气候变化与雨水管理

气候变化正在加剧雨水管理的挑战。降雨强度增加、海平面上升和更频繁的极端天气事件正在增加洪水和其他与雨水相关的损害风险。因此，适应气候变化的策略对于建设具有韧性的社区至关重要。

适应策略

• 更新雨水管理标准：应更新雨水管理标准以反映气候变化的影响。这包括增加设计降雨深度和考虑沿海地区的海平面上升。
• 改善排水基础设施：应升级排水基础设施以处理增加的径流量和流速。这可能包括扩大雨水管道、建造防洪结构和提高河道容量。
• 实施绿色基础设施：绿色基础设施可以通过减少径流、减缓城市热岛效应和为野生动物提供栖息地，在适应气候变化中发挥关键作用。
• 制定洪泛区管理计划：应制定洪泛区管理计划，以识别有洪水风险的区域并实施减少洪水损害的措施。
• 提升社区韧性：应通过教育、外展和应急准备规划来提升社区韧性。这包括教育居民有关洪水风险的知识，并为准备和应对洪水事件提供资源。

法规与政策

有效的雨水管理需要一个健全的监管框架和支持性政策。法规应为雨水管理实践建立明确的标准，并确保开发项目符合这些标准。政策应为实施绿色基础设施和其他可持续雨水管理实践提供激励。

监管框架的关键要素

• 雨水排放许可：对于干扰土地或向水道排放雨水径流的开发项目，应要求获得雨水排放许可。许可证应规定侵蚀与泥沙控制、雨水管理和水质监测的要求。
• 侵蚀与泥沙控制：应实施侵蚀与泥沙控制法规，以防止施工期间的土壤侵蚀和沉积。这些法规应包括使用最佳管理实践（BMPs）以最大限度地减少土壤扰动并防止泥沙离开施工现场的要求。
• 水质标准：应建立水质标准以保护水道的有益用途。应规范雨水排放以确保其不违反这些标准。
• 执法：应通过检查、监测和对违规行为的处罚来强制执行法规。

政策激励措施

• 拨款与贷款：可以提供拨款和贷款来支持实施绿色基础设施和其他可持续雨水管理实践。
• 税收抵免：可以为安装绿色屋顶、雨水收集系统或其他雨水管理设施的业主提供税收抵免。
• 密度奖励：可以为在其项目中融入绿色基础设施的开发商提供密度奖励。
• 简化许可流程：对于融入绿色基础设施和其他可持续雨水管理实践的项目，可以简化许可流程。

监测与评估

监测和评估对于确保雨水管理计划的有效性至关重要。监测涉及收集有关雨水径流、水质和其他相关参数的数据。评估涉及分析数据以评估雨水管理系统的性能并确定需要改进的领域。

监测计划的关键要素

• 降雨监测：降雨监测对于理解降雨与径流之间的关系至关重要。降雨数据可用于校准水文模型和评估雨水管理系统的有效性。
• 径流监测：径流监测涉及测量雨水径流的量和流速。径流数据可用于评估雨水管理实践在减少径流量和洪峰流量方面的有效性。
• 水质监测：水质监测涉及收集和分析雨水径流样本以评估污染物浓度。水质数据可用于评估雨水管理实践在去除污染物方面的有效性。
• 生物监测：生物监测涉及评估水生生态系统的健康状况。生物数据可用于评估雨水管理计划的总体有效性。

雨水管理的未来

雨水管理的未来将由几个关键趋势塑造，包括：

• 更加关注绿色基础设施：随着社区寻求实现改善水质、减缓城市热岛效应和增强生物多样性等多重效益，绿色基础设施将在雨水管理中继续发挥越来越大的作用。
• 更广泛地应用技术：技术将被用于提高雨水管理的效率和有效性。这包括使用传感器、远程监控系统和数据分析来优化雨水管理实践。
• 加强合作：政府机构、私营部门公司和社区组织之间的合作对于应对雨水管理的挑战至关重要。
• 强调韧性：雨水管理将越来越注重建设能够抵御气候变化影响的具有韧性的社区。

结论

雨水管理是全球社区面临的一项关键挑战。有效的雨水管理对于保护水质、减少洪水风险以及建设具有韧性和可持续性的社区至关重要。通过实施本指南中概述的原则和策略，社区可以创建有效的雨水管理系统，保护环境并提高居民的生活质量。随着气候变化的加剧，对创新和可持续雨水管理解决方案的需求只会增长，这使得社区必须优先考虑基础设施发展和环境管理的这一关键方面。