从屋顶到河流：控制雨水与合流制污水溢流(CSO)的绿色战略

从屋顶到河流（二期报告）：控制雨水与合流制污水溢流（CSO）的绿色战略1目录执行摘要........................................................................................................................................................1第一章：雨水径流日益严重的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 .............................................................................................................3透水地表的发展和产生的损失.............................................................................................................3分离式雨水排水系统............................................................................................................................5联合式排水系统....................................................................................................................................6《清洁水法案》....................................................................................................................................7第二章：绿色基础设施解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的多重效益.............................................................................................8雨水量控制............................................................................................................................................8去除污染物............................................................................................................................................9节约用水................................................................................................................................................9水之外的效益......................................................................................................................................10解决合流制污水溢流和雨水污染的成本...........................................................................................11第三章：绿色基础设施经济学...................................................................................................................14绿色基础设施降低了改造老化基础设施成本...................................................................................14绿色基础设施可以降低新开发和再开发地区的雨水管理成本.......................................................14绿色基础设施能被划算的纳入其它基础设施项目中.......................................................................15绿色基础设施降低了能源成本和洪水风险.......................................................................................15通过代码和区划变更鼓励应用绿色基础设施...................................................................................17实施绿色基础设施项目的融资工具...................................................................................................17通过政府运作的融资和机制激励绿色基础设施建设.......................................................................22有效率实施绿色基础设施项目的创新方法.......................................................................................23资产评估清洁能源（PACE）..............................................................................................................23票据融资..............................................................................................................................................23资产负债表项目外融资.......................................................................................................................23加速私人投资改造的信用增级...........................................................................................................24其它融资工具......................................................................................................................................24第四章：为地方、州和国家决策人提出的政策建议...............................................................................25建议联邦采取的行动：EPA.................................................................................................................26为雨水来源改革清洁水规定和指导方针...........................................................................................27在现有法律下行使权力.......................................................................................................................27建议联邦采取的行动：交通部...........................................................................................................28建议联邦采取的行动：国会...............................................................................................................28交通立法..............................................................................................................................................29建议地方采取的行动..........................................................................................................................30财政刺激措施......................................................................................................................................31建议各州采取的行动..........................................................................................................................32个案研究：伊利诺伊州奥罗拉：绿色基础设施如何有助于应对城市雨水挑战...................................33绿色基础设施应用类型：雨水桶/箱、透水路面、雨水庭院、入渗沟或地窖、植被沼泽、街道树、花盆、落水管断开、自然化的雨水流域...........................................................................................33个案研究：伊利诺伊州芝加哥：绿色基础设施如何有助于应对城市雨水挑战...........................36个案研究：密苏里州堪萨斯城：绿色基础设施如何帮助管理城市雨水挑战...............................39个案研究：威斯康星州密尔沃基市：绿色基础设施如何帮助管理城市雨水挑战.......................421执行摘要如今，每年大约会有10万亿加仑未经处理的雨水从屋顶、公路、停车场及其它平整路面流走，通常经过下水道系统，流入作为饮用水水源的河流和水道以及流向海滩，增加了健康风险、使生态系统退化和破坏了旅游经济。但是所有规模的城市都在通过修建绿色基础设施作为解决雨水污染和污水溢流问题的部分措施，最终节约了资金。绿色基础设施能够帮助消除径流污染。它将雨水收集后，储存起来备用或让雨水渗流回地下，回灌植被和回补地下水。绿色基础设施包括绿色屋顶、行道树、增加的绿色空间、雨水桶、雨水庭院和透水路面。这些绿色基础设施还具有增值效应，如美化社区、冷却和清洁空气、减少哮喘和热疾病、降低加热和冷却的能源成本、刺激经济增长以及增加美国就业等。美国自然资源保护委员会（NRDC）《从屋顶到河流二期报告》提供了14个地理位置分散的城市案例研究。这14个城市都是利用绿色基础设施解决雨水问题的领先者——它们同时还发现了雨水的有益用途、减少了污染、节省了资金以及美化了城市景观。这些城市认识到一旦将雨水视为棘手问题，它就能被转化为社区资源。这些城市确定投资绿色基础设施要比投资“灰色”或常规基础设施，如地下储水系统和管道更划算。与此同时，在绿色基础设施上投入的每一分钱都能带来常规基础设施所不能带来的其它效应，包括防洪能力更强以及需要的话，增加地方供水。NRDC确定了各城市应当采取的六大行动以便最大化绿色基础设施投资，让城市都成为“翡翠城”（童话《绿野仙踪》TheWonderfulWizardofOZ中的仙境）：·制定绿色基础设施长期发展规划，展示城市愿景以及优先基础设施投资。·制定和执行严格的雨水储存 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 以将发展影响降至最低和保护水资源。·作为综合规划的补充内容，要求利用绿色基础设施减少，要不然就是控制某段不透水路面产生的径流。·为住宅和商业地产业主安装绿色基础设施提供激励措施，鼓励私有业主采取行动。·通过实施试点工程、举办研讨会和派发入门材料和手册为推广绿色基础设施提供指导和其它积极的援助。·确保长期的专用资金能够用于支持绿色基础设施投资。虽然自从《从屋顶到河流一期报告》于2006年发布以来，城市和政策制定者已经大踏步的迈向理解和使用绿色基础设施，但是各地方、各州和联邦还有很多工作要做。地方官员需要更好的掌握有关绿色基础设施效益和如何将投资与效益最大化挂钩的知识。各州应当落实绿色基础设施综合规划，确保推动利用绿色基础设施的项目获得批准以及扫清（无论来自建筑代码和开发代码或资金的）障碍以保证绿色基础设施项目获得充足资金。2更为重要的是，美国环保署（EPA）必须修改国家《清洁水法案》适用于雨水资源的相关条款，要求通过过滤、蒸散、集雨储存足量的雨水以保证水质保护。此类条款应当应用到整个城市和正在城市化地区。EPA应当要求已建地区进行设施改造，并以此作为基础设施重建工程的一部分。这样一来，EPA将能体现出从全国所有城市吸取到的教训，而且领导人也能从环境、公众健康以及经济的角度理解绿色基础设施是清洁我国水体的最佳途径。表ES-1：选定的“翡翠之城”采取重大绿色基础设施行动情况。3第一章：雨水径流日益严重的问题据国家研究委员会所称：“建筑环境产生的雨水径流依然是现代水污染控制面临的巨大挑战之一，因为这种污染源是全国水体水质遭到破坏的主因。”处理雨水问题面临的难题多种多样：如发展模式转型、透水地表产生的相应损失、雨水基础设施和监管结构漏洞以及气候变化和人口增长趋势带来的影响。本章将探讨上述问题，下一章将叙述越来越多的城市为解决这些问题而采用的一种方法：绿色基础设施。透水地表的发展和产生的损失众所周知，就美国的发展而言——大都市中心往往紧邻水道，周围环绕扩张的郊区——它是全国水体受到污染的主要来源。以前，城市都是建在荒地之上，所以从屋顶、街道和其它不透水表面流入邻近水道的雨水量越来越多。雨水净流量及其携带的污染物量增多使得当地和地区水体水质退化。随着城市的不断发展，流域保持天然水平衡的能力输给了变化的景观和新的不透水表面。这个问题由于气候变化给我们雨水系统造成的影响而变得复杂。从1982年到2007年，美国开发土地利用面积增加了56%；这一增长相当于整个美国大陆已开发土地面积的三分之一。如果这种趋势继续下去，到2025年还要再开发6800万英亩土地。很有可能，从1945年到2002年，城市土地面积增加了四倍，是人口增长率的两倍。土地开发以及不透水表面（公路、停车道、屋顶等）的增加是雨水滞蓄面临的主要问题。现有的雨水和污水处理设施无法管理雨水以绝对保护和改善水质，因为它不能减少来自城市环境的径流量或有效的去除污染物。一般而言，传统的发展实践方法不仅会形成污染，而且会使得淡水生态系统退化。当河流周围的不透水表面面积率达到25%到60%时，它再也不能展现水文功能或满足栖息地、水质或生物多样性标准。这些河流退化严重，因此再也无法恢复最初的生态功能。周围不透水表面面积率超过60%的河段就再也不能视为功能性河流了，只能起到泄洪的简单作用。有些研究证明在加州，如果想完全保护生物栖息地和水体的自然完整性，不透水面积率必须控制在3%以内。荒地上通常存在的树木、植被和开阔空间都能截留雨水和融雪，让它们很大程度的在所降地区渗透或蒸发。在自然条件下，只有不到10%的降雨量会转化成径流，大约50%会渗透到地下，而剩余40%会蒸发到空气中。在建筑环境下，这些过程发生了变化。雨水再也不能被天然植被和土壤所滞留，转而快速通过不透水表面，很快流入我们的河道，集中爆发。降雨量增加不仅会导致洪水易发，雨水径流在经过不透水表面时，也会混杂和携带诸多污染物，包括肥料、细菌、病菌、动物粪便、金属和石油，这些都会退化当地和地区水质。降雨量多也会侵蚀天然河岸。在降雨发生时，大量雨水还会引发原污水的溢流以及造成其它污染物进入河道。虽然美国国土面积只有3%被划为城市地区，但是研究表明城市雨水径流至少要为全国13%的受损河流长度、18%的受损湖泊面积以及32%的受损河口面积负责。这些数字可能还是比较保守的，因为它们是建立在受调查的水体基础上，而不是全部水体。这些受损的水体对鱼群和野生动植物数量造成了危害、消灭了原生植被、侵蚀了河岸、污染了饮用水源、让娱乐休闲场所变的不安全和不再吸引人。四大因素让雨水管理既困难，又重要。4人口增长、景观变化、基础设施老化和气候变化正在给全美国的雨水管理施加越来越大的压力。2010年美国人口普查报告说，全国共有3.087亿人，其中不到84%生活在人口5万或5万以上的大都市地区。与2000年人口普查结果相比，10年间，人口增长了9.7%，而其中大部分增长都来自城市地区。近来基于2000年人口普查结果的研究预测，到2050年，美国人口总数将达到4.39亿，比2000年增长42%，而增长都集中于沿海地区的有限空间，这将危及重要的栖息地、绿色空间和生物多样性。随着人口更往城市集中，我们的景观也在发生变化。草地、牧场和林地被不透水表面所取代，极大的改变了水流动和渗透到地下的方式，而且增加了流入我国河流、湖泊和河口的污染物数量。在有些地区，公路和停车场占据了社区不透水表面总面积的70%，而这些设施中的大部分（上至80%）都直接与排水系统相连。公路和停车场要比其它类型的不透水表面更容易汇集和向雨水系统输送更多污染物。国家水利设施（饮用水处理厂、生活污水和排雨系统、污水处理厂、饮用水分配管线和存储设备）也在老化，很多都需要更换。有些地方的现有水利设施差不多已经崩溃了。举例来说，华盛顿特区平均每天要有一条管道破裂。维修和更换我国老化的水利设施所需成本巨大，未来20年需要投入2980亿美元或更多。2009年，美国土木工程师学会给国家污水处理设施打分为D减，因为它每年向美国的地表水体排放数十亿加仑未经处理的污水。气候变化会加重老化和失灵的水利设施以及现有发展模式产生的问题。温度升高；降水时间、地点、持续时间和强度变化；强降雨次数增加；海平面上涨预计将缩减供水、提高水污染水平、增加洪水数量以及给污水和饮用水处理设施增添额外压力。据“美国全球变化研究项目”发布的报告显示，气候变化已经影响到水资源以及能源供需、交通、农业、生态系统和健康等。NRDC最近发布了一份名为“渴求答案”的报告。该报告收集了气候研究者有关地方水相关气候变化及对主要城市造成影响的研究成果。报告发现沿海城市，如纽约、迈阿密和旧金山预计会面临海平面上升带来的严重挑战；西南部城市，如凤凰城会面临缺水问题；而中西部城市，如芝加哥和圣路易斯，加上东北部城市，如纽约，会遭遇更加严重的暴风雨和洪水事件。有些城市，如芝加哥、纽约和波特兰正在制定各自的气候变化行动计划予以响应。现有城市雨水设施的缺陷自从1987年以来，根据联邦《清洁水法》中国家污水排放控制系统（NationalPollutantDischargeEliminationSystem，NPDES）条款，各州颁发许可证的当局和环境部对雨水排放的预防、控制和处理进行了 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 。按照规范内容，大部分雨水排放要作为点源进行处理，必须获得NPDES许可证。传统上，城市地区的雨水处理都着重于收集和排放雨水，而不是减少雨量或大幅减少雨水携带的污染负荷量。目前使用的是两种系统：分离式雨水排水系统以及联合式排水系统。分离式雨水排水系统只负责收集雨水，在经过很少处理或没有处理的情况下将雨水及其携带的污染物排放到接收水体中。联合式排水系统负责收集雨水并将雨水排放到收集污水的管道中，形成的混合物被直接输送到城市污水处理厂。在降雨时，联合式排水系统无法及时处理大规模增量，往往造成指定地点出现溢流，向水道倾入雨水和污水混合物。在通常情况下，这两种排水系统都不能保护水质。5分离式雨水排水系统全国很多社区都利用分离式系统进行污水和雨水收集。一个系统将来自建筑物的污水输送到污水处理厂；而另一个系统则将雨水收集后直接排放到水体中。大量冲刷城市表面以及来自分离式排放系统的雨水含有众多污染物（见表1-1）：很多污染物累积形成的“城市雨水污染物”。分离式系统产生的雨水污染影响了所有类型的水体，而且将继续国家水道的健康施加严重的尚未解决的威胁。雨水径流是造成海滩关闭和预警最为常见的原因；在2010年，36%的海滩预警和关闭日都要归罪于污染的径流和雨水导致的可知原因。表1-2：“城市雨水给水质造成的影响”显示了雨水被确定为重要污染源的情况下，美国受损水体所占比率。总的来说，EPA将城市径流视为国家水质面临的最严重威胁之一，称其为“全国水质无法达到标准的罪魁祸首之一”。表1-1：城市雨水污染物污染物来源细菌动物粪便、污水、收集系统金属汽车、屋瓦氮和磷草地、庭院、大气沉降石油和油脂汽车耗氧物质有机物、垃圾农药草坪、庭院沉淀物施工地点、道路有毒化学物汽车、工业设备垃圾和碎片多种来源表1-2：城市雨水给水质造成的影响水体类型作为污染源的雨水评级占受损水体比率（%）海洋海岸线第一级55%（英里）河口第二级32%（平方英里）五大湖海岸线第二级4%（英里）湖泊第三级18%（英亩）河流第四级13%（英里）在洛杉矶，研究发现雨水中的微量金属浓度经常超过毒性标准，染指示菌（fecalindicatorbacteria，FIB）浓度经常超出细菌标准。研究还表明临近排雨沟的海滩冲浪地区的粪便细菌浓度尤其高，在接受雨水排放的海滩游泳者中经历对健康不利影响的人数与水中染指示菌浓度成正比。一项研究发现作为严格控制传统点源，如污水处理厂和工业设备排水的后果，相对不受控制的雨水径流排放如今成为“接受水体输入水量大得多的部分，而且代表了某些污染物，如铅锌的主要来源”。6联合式排水系统虽然分离式排水系统造成的污染是影响国家大部分地区的问题，但是联合式排水系统（CSS）产生的污染趋于成为更加地区化的问题，集中体现在东北部的老城区、五大湖地区和西北部的太平洋沿岸地区。联合式排水系统最早建于19世纪晚期的美国，其理念是将雨水与污水混合起来，水质会变得无害。当时，这是新兴的城市地区排放污水和雨水比较划算的方法。在19世纪晚期，LouisPasteur和JohnSnow证明了疾病爆发与污水排放有关，因此，污水开始在排放前进行处理。在干旱或降雨量很少的季节，联合式排水系统将未经处理的污水和雨水收集起来，然后输往城市污水处理厂，在那里经过处理后排放。但是在降雨量多的时节，联合式排水系统所输水量会超出收集系统或污水处理厂的承载能力。在这种情况下，系统的设计是通过排放原污水和其它污染物的排水口，将未经处理的污水和雨水直接排放到邻近水体中，而不能储备到地下或排到街道上。这就称为“合流制污水溢流（CSO）”。即便少量降雨也能引发CSO；少至0.2英寸的降雨量就能引发华盛顿特区的排水系统出现溢流。在某些实例中，尽管存在排水溢流点，但是还会出现地下室和街道溢流情况。由于CSO排水混合了雨水和污水，所以它们会带来令人关注的重大环境和健康问题。它们能够导致饮用水供应污染、水质受损、海滩关闭、生长贝类动物海底的关闭等其它问题。CSO含有来自道路以及其它未经处理污水的污染物，如细菌、金属、营养物和耗氧物质。由于细菌和病毒潜在暴露，所以CSO会给CSO排放的周边地区造成直接的健康威胁。有些研究估计表明CSO排水中，雨水大约占89%，污水占11%。表1-3：“CSO排水中的污染物”显示了CSO排水中污染物的浓度。表1-3：CSO排水中的污染物。污染物CSO浓度中间值处理后的污水浓度病原菌、病毒、寄生虫·粪便大肠菌（指示菌）215,000菌落数/100毫升<200菌落数/100毫升耗氧物质（BOD5）43毫克/升30毫克/升悬浮物127毫克/升30毫克/升有毒物·镉·铜·铅·锌2微克/升40微克/升48微克/升156微克/升0.04微克/升5.2微克/升0.6微克/升51.9微克/升7营养物·磷总量·凯氏氮总量0.7毫克/升3.6毫克/升1.7毫克/升4毫克/升垃圾和碎片多样无如今，CSS应用于全国拥有大约4000万人口的772座城市。自2002年以来，CSO每年排放8500亿加仑的原污水和雨水，每年发生43,000起CSO事件。在NPDES计划下，CSS必须要采取缓解措施，如提高降雨时收集、处理原污水和径流能力的设施升级以及减少进入系统径流量的雨水管理措施。然而，依然有大约五分之一的CSS缺少可执行的计划，既不能大幅减少原污水溢流以满足接收水体的水质标准，也不能利用雨水和污水分离式管道重建各自的排水系统。很多需要几年，甚至几十年才能完全实施计划。《清洁水法案》这些延长的合规时间表并非1972年通过的《清洁水法案》（CWA）所预想到的。CWA的目标是恢复和保持国家水体的化学、物质和生物完整性。此后，该法要求实现“到1985年停止向通航水域排放污染物”的全国目标。《1994CSO政策》（国会于2000年将此纳入CWA），为制定和提交计划建立了为期两年的经验法则，要求这类计划必须在“在操作上尽速可行”下实施。1987年，国会增添了CWA402条款，将雨水控制纳入NPDES计划之中。1990年，EPA发布了《雨水I期条例》，要求NPDES为服务超过10万人的城市分离式雨水排水系统（MS4）以及与工业有关的，包括五英亩及以上的施工地点径流颁发许可证。1999年发布的《雨水II期条例》增加了对于小MS4和面积为1到5英亩间的施工地点的要求。在CWA下，大多数城市雨水排水被规定属于点源，需要NPDES许可证。然而，出于种种原因，管末处理和其它得到允许的点源控制往往得不到落实，无法解决径流造成的有时是更加严重的污染问题，包括生成大量雨水和城市空间受限。很多城市雨水许可证要求市政当局制定雨水管理计划和实施最佳管理实践，如公众教育和扩展、检测和消除不正规的排水、建筑工地径流和完工后控制以及其它阻止污染物进入国家水道的污染防治措施。这些管理措施通常都用来代替特定污染物去除要求和量化污染限制；换句话说，通常不要求基于效果的标准。相反，为获得许可证合规而实施的特定实践措施——“最小控制措施”被认为已经足够了。持续的地方污染问题往往事关重大，这就促使有些管理者转向更为注重结果的方法（通常都是CWA解决其它污染源时所用到的）——这是一种良性发展，能够改善成果以及让计划的实施更加有效、定向和定量。比如，NPDES为洛杉矶县颁发的《城市雨水许可证》禁止“导致或造成违反《水质标准》或水质指标的来自（雨水排水系统）的排放”。8第二章：绿色基础设施解决方案的多重效益避免与径流有关的污染以及水利设施超负荷的常用最佳方法是减少雨水流入排水沟的水量。绿色基础设施恢复或模拟了自然条件，让雨水渗入到土壤里或蒸发到空气中。绿色基础设施技术包括透水路面、绿色屋顶、停车场、道路绿化和雨水桶。这些方法能阻止雨水径流超负荷排水系统以及引发原污水溢流或阻止污染物直接被排入水体。上述陆地上的智能水实践不仅能解决雨水径流问题，还能美化社区、冷却和清洁空气、减少哮喘和热疾病、降低加热和冷却的能源成本、刺激经济增长以及增加美国就业等。融合绿色基础设施的城市雨水和合流制污水溢流（CSO）综合战略更加灵活和有效，而且往往要比传统方法成本更低。这些战略已被整个北美洲和世界其它一些地区所采纳。战略将常规和更绿色的替代方法结合起来，更加注重天然的水文过滤和蒸发过程以及雨水再利用，目的是过滤出污染物和最小化径流生成量。这些技术通过恢复将不透水表面替代透水表面进行开发地区的某些天然水文功能从而在源头上解决雨水问题。绿色基础设施也能保护敏感的河源和地下水回补地区。绿色基础设施能以很多形式和规模进行应用。在更大的地区层面，绿色基础设施指的是互相联通的水网、湿地、林地、野生生物栖息地和其它通过保护、创建或恢复植被区以及走廊，如绿色通道、公园、保护地和滨水缓冲区维护生态过程的自然区域。在此层面上，绿色基础设施规划传统上更加注重生态系统整体功能，而非雨水管理；不过，近来纳什维尔市开展的“纳什维尔，自然之家”2011年开放空间计划开始将雨水管理目标和指标纳入其中。在与城市环境挂钩的情况下，开放地、树木、森林和滨水缓冲区能够产生与天然未开发系统类似的雨水管理效应，因而可以减少雨水径流量。在社区和现场层面上，绿色基础设施实践虽然通常也能体现更高层面利用效果，但是更注重恢复活动，如植树和生物沼泽、恢复湿地、维护开放地以及将现有景观特色融入现场设计计划中。比如，加州戴维斯市的“乡村家园”社区就利用一套结合植被湿地和曲流河的系统管理雨水。天然排水系统能够渗透和滞留的降雨量要比10年降雨总量还多，而且不会排入城市雨水排水系统中。城市森林和原生植物的叶冠和树根系统能够吸收雨水，并阻止其进入排水系统。根系还能帮助维持土壤孔隙度，这对于提高土壤的雨水存储和渗透能力至关重要。成熟的落叶树每年能滞留500至700加仑水，而成熟的常青树每年则能滞留4000多加仑水。大多数绿色雨水控制设施都是名副其实的绿色，因为它们包含树木和植物，但是其它的绿色控制设施，如透水路面和水塘，虽然并没有绿色植被覆盖，但是它们也能产生与天然系统一样的水渗透和滞留效果。绿色基础设施实践方法包括减少街道宽度以减少不透水路面面积；在马路牙子和停车场边上设计排水沟；以及绿色屋顶。雨水量控制国家研究委员会指出常规的雨水管理只注重防洪以保护生命和财产免遭极端降雨事件损失，却没有充分解决降雨造成的水质问题。常规方法也只注重滞留雨水和（或）将水调离发达地区，最终排入当地水道。相比之下，绿色基础设施则完全阻止雨水流入排水系统和水道，去除了连带的污染负荷，保护河岸免遭侵蚀。9常规系统忽视了更小，但更频繁的降雨，久而久之，城市很难处理此类问题。绿色基础设施能够收集占整个降雨总次数85%-95%，占降雨总量很大比例的弱降雨量，因而减少了排水量和污染负荷。无论是强降雨还是弱降雨，减少径流量就减少了流入排水系统的雨量，就减少了分离式排水系统和联合式排水系统需要排出的水量，因此也就减少了溢流次数和溢流量。当雨水滞留于一个地区时，它也能提供至关重要的回补和基流功能。去除污染物绿色基础设施不仅仅能通过减少径流量从而降低污染负荷。越来越多的研究表明绿色基础设施实践方法能够有效的直接从雨水中去除污染物。利用自然过程，绿色基础设施能够过滤污染物或者从生物和化学上降解它们，这对于分离式雨水排水系统特别有好处，因为后者在将雨水排放前不进行任何额外处理。减少径流量与去除污染物的结合是减少释放到环境中的污染总质量的有效方法。因此，城市溪流周围通常都制定一些开放地和缓冲区用于地表径流在进入水道前的处理和管理。有关绿色基础设施去除污染物性能数据的两个容易获取的可用资源是“国际雨水最佳管理实践（BMP）数据库”以及“国家水保护中心雨水处理实践去除污染物性能数据库3.0版”。“水环境研究基金会”也定期发布有关最佳管理实践效果的信息。节约用水绿色基础设施实践方法，如集雨技术（贮水池和雨水桶）和耐旱景观有助于收集和节约水。其它实践方法，如断开落水管、渗水沟、沼泽地、雨水庭院、缓冲带以及无边饰停车场和变窄的公路，能够帮助补充地下水。这些实践方法也能让社区更加灵活的应对预计中的人口增长和气候变化问题，后两者会加重现有或未来的缺水形势。节约用水可以通过让社区最大化现有和计划供水以及防止出现耗资扩大水处理、储存和转移设施的需求而缓解上述威胁。特别是在年降雨量少，水资源匮乏的西南部地区，绿色基础设施技术对于补充地下水和收集雨水供实益用途都至关重要。一项由NRDC和加州大学圣巴巴拉分校联合开展的研究“一个清晰的蓝色未来”发现落实绿色基础设施实践方法，将重点放在现场过滤或收集和再利用能够帮助加利福尼亚南部和旧金山湾地区的新建和已建居民点和商户到2030年每年增加地方供水405,000英亩?英尺。这相当于洛杉矶全市每年用水量的大约三分之二。由于当地供水的丰沛会减少能源密集型的进口水需求，所以节约下来的水量换算成节约电量为1,225,500兆瓦时————每年将少向大气中排放二氧化碳（CO2）多达535,500公吨。而且，可能最重要的是，这些好处还会逐年增加。这项研究结果使得绿色基础设施被作为一项战略纳入加州“土地利用规划和管理”中，意味着加州认可了绿色基础设施在州供水规划中的价值。绿色基础设施也作为战略纳入了加州《2006年全球变暖解决方案法》（AB32）中，其减少与输送水有关的能源需求能力得到了认可。类似的效益，至少在供水量方面，在全国都有体现。与此同时发表的一份NRDC集雨研究报告显示，八个城市如果完全能够收集屋顶降雨量，那么完全能满足各自城市21%到75%人口的年需求。即使处于更保守10的设想，研究也证明每个制模选定的城市每年都能收集从数以亿计到数十亿加仑不等的雨水——相当于好几万到好几十万居民年用水量。水之外的效益除了减少雨水量和污染之外，绿色基础设施还能用于实现多重环境、社会和经济目标。用于常规方法的资金是无法产生这些效益的，通常只能产生一种效益：雨水管理。绿色基础设施产生的人类健康、社会和社区效益包括：·改善空气质量。树木和植物确实能通过页面和表面收集污染（包括灰尘、臭氧和一氧化碳），过滤空气。1994年，纽约市的树木共去除大约1,821公吨的空气污染，产生社会经济效益950万美元。·降低气温。树木和植物能够通过蒸发蒸腾作用冷却空气，通过土壤的水分蒸发以及植物蒸腾，水分回到了空气。树荫也能降低气温和减少建筑的能源使用。树木产生的冷却节能从7%到47%不等。·减少城市热岛效应。城市热岛效应是城市气候中典型的特征之一。它是城市气温比郊区气温高的现象。城市热岛的形成一方面是在现代化大城市中，人们的日常生活所发出的热量；另一方面，城市中建筑群密集，沥青和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更小的函授比热容（可吸收更多的热量），并且反射率小，吸收率大，使得城市白天吸收储存太阳能比郊区多，夜晚城市降温缓慢仍比郊区气温高。城市地区的绿色屋顶和浅色路面能够反射更多太阳光和吸收更少热量，因而大幅减少了热岛效应。·减少能源消费。与传统的屋顶材料相比，绿色屋顶的绝缘性能更好，所以能减少建筑的能源消费。只要正确摆放，树木可以产生树荫，能够有助于冷却空气和减少照射以及被建筑物吸收的热量。在温暖的气候下，树木可以减少空调使用需求。树木可以减缓风速，尤其对于寒冬地区，减轻了取暖产生的能源效应。·水资源保护。绿色基础设施在土壤表面产生了有机物，而树木和植物根系增强了土壤渗透性，使得表面径流减少了，土壤侵蚀降低了，河流沉降变少了以及地下水回补增加了。由于绿色基础设施实践方法能够产生多种效益，所以利用绿色基础设施开发的工程要比仅以雨水控制为单一目标的工程更划算。环境、社会和卫生保健服务的成本节约；能源消费的减少以及更好的适应气候变化都能带来社会整体经济效益的提高。由街区技术中心（一个研究和政策机构。它的西城办公室的创新赢得了美国绿色建筑协会授予的白金称号——这是美国最高的环保级别。）发布的《绿色基础设施的价值：认识其经济、环境和社会效益指导》报告总结了绿色屋顶、绿化植树、生物滞留、过滤、透水路面和集雨的广泛效益（见图2-1：绿色基础设施的效益和实践方法）。11图2-1：绿色基础设施的效益和实践方法城市当局可以利用多种资金来源将绿色基础设施设计成实现多种环境、经济和社会目标。如上所述，绿色基础设施实现多种效益的能力使得它对于纳税人来说是更佳的投资，促使政府最大化各自有限的基础设施资金能产生的效益。解决合流制污水溢流和雨水污染的成本绿色基础设施的经济价值得到日益认可可谓恰逢其时：因为特别是利用常规基础设施减缓CSO和雨水成本较高。EPA《2008年清洁流域需求调查》《CWNS》估算今后20年解决全国CSO问题需要投入资金636亿美元。在分离式排水系统使用地区，还额外需要423亿美元的常规和非常规雨水管理投资，这就意味着比2004年预测结果增加了67%，即169亿美元。其中很多增加额都出于各州之间加强联系以及尝试利用绿色基础设施的结果。不过更让人吃惊的是，CWNS只反映了全国22%回馈的MS4设施需求，也就是说可能有423亿美元被低估了。比如，新罕布什尔州环境部对于该州年需求的估算值就是CWNS的三倍。此外，CWNS数据并没有包括与防洪和改善排水有关的成本，且不说还有水污染控制需求。表2-1：“2008年清洁水需求调查”并没有包含最新数据。12表2-1：2008年清洁水需求调查——雨水和CSO纠正需求总额（按2008年1月美元计算，单位为10亿美元）。类别需求总额（10亿美元）雨水管理（注释a）42.3一般性雨水管理（注释b）2.9输水设施7.6处理系统7.4绿色基础设施17.4CSO预防和控制（注释c&d）63.6注释：a：38个州提交了1500个市政雨水管理单位和688个监管单位的数据。b：在前面的调查中，所有需求都汇报为“雨水管理”。大多数此类需求依然有效，除了最新调查中确定的29亿美元之外。c：CSO估算主要取自完善的“长期控制计划”（LTCP）。LTCP和其它工程文件不可用的地区，各州都利用成本曲线。d：CSO估算值并没有包括划拨给防洪、改善排水或分离式雨水系统中的雨水处理或控制的溢流控制成本。将合流制排水线分开以及修建储水深遂道是更受人欢迎的两种控制CSO的常规方法。在纽约州包括锡拉丘兹的奥农达加县，将合流制排水线分开，也就是将雨水入口与联合式排水系统断开，然后将其与新建的分离式排水系统连接上的成本为每英尺分离式排水线500美元到600美元，或分开每英里联合式排水线需要260万美元到320万美元。在明尼苏达州明尼阿波利斯市，为了分离排水系统，该市更换了200多英里的雨水排水线。然而，虽然排水线分离能够消除通过CSO的未经处理的污水排放，但是单纯依赖这种方法增加了未经处理的雨水排放量。拥有联合式排水系统的社区也利用具有数百万加仑储备能力的大型地下隧道在多雨季节存储多余的污水和雨水。当合流制污水流速减弱后，这些系统最终将滞留的污水直接输送到城市污水处理厂，虽然在有些情况下，污水在排放前会得到部分处理。如果规模设计、施工和运行合理，深隧道会大幅减少CSO排放量。不过，深遂道的施工期需要很多年，而且造价不菲；而且也难于修建完全合适的规模以适应变化的人口模式、增加的不透水表面以及气候变化。如下表2-2：“储水深隧道工程实例”所示，有几个城市已建或正在耗资数亿或数十亿美元修建深隧道工程。13表2-2：储水深隧道工程实例城市工程期完工时间储水能力造价芝加哥，伊利诺伊州40年以上2029175亿加仑40亿美元密尔沃基，威斯康星州17年（第一阶段）19944.05亿加仑23亿美元8年（第二阶段）波特兰，俄勒冈州20年20111.23亿加仑14亿美元华盛顿特区20年20251.94亿加仑22亿美元常规基础设施，如深隧道是雨水管理解决方案的重要组成部分。但是，正如国家研究委员会报告指出的：“个别雨水排水控制措施（如深隧道）不足以成为解决城市雨水问题的唯一方案”。报告要求改造监管体系以减少不渗透性和径流量以及制定雨水管理综合解决方案，让传统方法称为天然系统的补充，顺应而非违应天道。14第三章：绿色基础设施经济学随着社区在改善水质和改造基础设施时要承担巨大成本，因而它们正日益转向绿色基础设施作为划算的投资。美国环保署于2007年开展的一项研究发现，“在绝大多数情况下……（绿色基础设施）实践方法能为开放商、业主和社区节省资金，同时还能保护和恢复水质”。美国园林建筑师协会于2011年10月发表的 调查报告 行政管理关于调查报告关于XX公司的财务调查报告关于学校食堂的调查报告关于大米市场调查报告关于水资源调查报告 宣称，绿色基础设施75%的时间都能减少或不影响成本。正如前章所述，绿色基础设施可以产生一系列供水、水质及其它效益，使得它成为社区发展的强大工具。由于绿色基础设施技术是划算的污染控制方法，而且还能产生多种效益，因此社区正在制定计划鼓励或为利用这些方法融资。本章将探讨绿色基础设施经济学，涉及它是如何要比某些常规基础设施更廉价以及如何降低能源利用和防洪成本。本章还将确定绿色基础设施如何融入现有开发和再开发之中。最后总结出传统和创新的融资机制，包括社区如何促动追加绿色基础设施投资。绿色基础设施降低了改造老化基础设施成本据美国人口普查局估计，美国各州和地方政府在2007-08年间共投入467亿美元用于下水道系统和雨水排水系统的修建、运行和维护，其中包括188亿美元的基建投资。几乎所有支出都由地方政府负责。虽然人口普查局的估计没有单列雨水管理支出，但是更早的《2008年清洁流域需求调查》指出，在2002-2006年间，地方政府每年要大约花费150亿美元用来满足污水管理资本需求，大约200亿美元满足雨水管理资本需求。绿色基础设施往往要比常规基础设施更划算，它能以较低成本减少CSO和雨水径流。例如，肯塔基州第一卫生辖区制定了基于流域的和包含绿色基础设施的综合规划。官员们希望这份计划比最初制定的计划能多节省8亿美元资金，而且还能减少细菌和营养物污染。绿色基础设施预计每年都减少1220万加仑CSO负荷。费城市估算出完全采用灰色方法减少CSO要比该州（宾夕法尼亚州）通过的绿色基础设施计划多耗费数十亿美元资金，后者也能实现同等可比效果。保护、恢复和混合树木、草地、湿地和其它土壤和植被的功能也能降低雨水管理成本。例如，由“城市森林联盟”开展的研究发现波士顿市现有的林木每年能减少3.14亿加仑雨水径流，为城市节省资金成本1.42多亿美元。林木保护能减少污染的雨水排放以及工程控制需求。反过来，如果树木都被砍伐，树木功能尽失，由此产生的成本会转嫁到市政府身上，然后再转移给城市居民。林木重要的功能都是人们可预料到的，因此如今很多社区都利用美国林业署开发的“iTree”模型进行城市森林经济效益评估，包括雨水管理效益。绿色基础设施可以降低新开发和再开发地区的雨水管理成本将绿色基础设施纳入新开发项目几乎总是比利用常规雨水管理或集中式CSO方法更加有效和划算。将路边缘石及排水沟替换为绿化带或透水路面要比使用常规路面更便宜。举例来说，马里兰州和伊利诺伊州分别于2000年和2005年进行的研究表明利用绿色基础设施雨水技术，新安居项目每块地（lot）要节省3500到4500美元。美国环保署2007年针对17个开发项目进行的分析发现，除了一个项目之外，其它项目在融合了绿色基础设施方法后，前期建设成本要比仅利用灰色方法节省15%到80%。这些钱还不包括规避其它环境成本、开发住户增量以及市场潜力扩大等，如果加上15这些，成本节约还会更高。由新罕布什尔大学雨水研究中心与弗吉尼亚州立邦联大学联合开展的研究项目最近对新罕布什尔州新建商业和安居工程进行了雨水管理方案评估。不管哪种情况，利用绿色基础设施都能提供更多经济和环境效益，与常规雨水管理方法相比，新安居工程节省6%雨水管理成本，商业开发则达到了26%。虽然将更加绿色的雨水控制方法纳入现有城市地区的在开发项目中所实现的效果与新开发项目差别不大，但是没有证据表明这种方法会增加成本。由NRDC、美国精明增长协会（SmartGrowthAmerica）、美国河流协会（AmericanRivers）和街区技术中心（CenterforNeighborhoodTechnology）共同赞助的三个社区分析发现开发商已经将更加严格的雨水控制纳入再开发和绿地工程以满足更加严格的雨量减少和水质标准。虽然满足严格的雨水标准需要考虑成本，但是它也很少是实施再开发工程决策的驱动因素，即便曾经有过。有重大的机会能将绿色基础设施引入拥有大量不透水表面和退化的土地和水质的社区。在试点工程效果分析的基础上，西雅图市官员希望今后安装绿色基础设施的成本在大多数情况下要比安装常规雨水控制设施低廉。费城市预计通过在再开发工程中应用雨水滞留标准从而实现大部分既定的不透水地区的改造目标。绿色基础设施能被划算的纳入其它基础设施项目中从短期和长期来看，将绿色基础设施纳入预定的现有基础设施更换项目常常要比传统更换方法更划算。就平均而言，屋顶的更换期为15到30年，人行道每20到25年要更换一次，停车道则是每10年更换一次。全美国现有公路总长度大约为406万英里，而且每年要增建32,300英里。其中69%都属于地级公路，交通负荷不大，因此在新铺设或再铺设路面时为应用绿色基础设施方法提供了机遇。停车道、人行道和停车场也能提供类似的机遇。像费城和纽约等大都市正在制定公路建设的规范，绿色基础设施是设计标准之一。不同于常规街道，绿色基础设施结合了较窄的街道宽度、景观美化、透水路面、生物滞留和洼地来减少进入公共排水系统的雨水径流量。在俄勒冈州的波特兰市，从2003年开始铺设绿色街道，有些情况下要比安装新排水管更划算，因为前者避免了地下室被淹，也没必要改造现有的雨水排水管设施。针对波特兰市利用绿色和灰色方法减排CSO的成本效益的研究发现断开落水管、用植被的洼地铺设控制带以及渗透性的停车场要比传统的CSO减排方法更划算。通过最小化现有管道设施的影响、确定最小限制和最大空间的场所、简单设计以及将绿色项目与其它拟