年12月11日，国内第一笔雨水交易在湖南完成。卖方（雨创环保）以每立方米0.7元的价格，购买了一处物业地块的的雨水资源使用权，对该地块绿地、屋面及地面的雨水利用海绵技术进行积存、收集等生态净化处理，再经消毒等技术环节，使雨水水质达到国家杂用水标准，再以每立方米3.85元的价格转让给长沙高新区市政园林环卫有限公司[1]。
尽管这只是一笔基于个别地块、以净化后雨水为标的实物交易，但它开启了我国雨水回收、资源化利用的市场模式。近日发生在河南郑州的暴雨灾害，再次引发关于海绵城市建设利弊得失的广泛讨论。海绵城市建设，必须着眼于整个流域尺度，作为海绵城市建设中从雨水源头到排放末端贯穿整个雨洪过程的绿色基础设施的安装，需要强有力的协调监管，也离不开流域内众多利益相关者的配合与参与。激发、调动各利益相关者的积极性，积极参与适应不同地块条件的绿色基础设施建设，是成功实现雨洪管理、面源污染控制、雨水回收及资源化利用的关键。
这篇发表于年第期《总体环境科学》，以《旨在通过分散式绿色基础设施安装实现流域尺度雨洪径流削减目标的积分交易支持系》为题的文章，提出了一个通过折算为雨洪径流削减积分（简称为“雨水积分”）的削减能力和开发权益租赁和交易支持系统，该系统可帮助业主获取相关信息并作出有助于雨洪径流削减及获取经济收益的决定，从而成为一种有效的激励机制。
通过市场化的积分交易，将各利益相关者纳入市场体系，有利于发挥参与各方的作用，各得其所，通过雨洪径流削减能力的取长补短，实现恢复流域水循环及绿色基础设施应有的雨洪管理目标。日前有报道，为了早日实现碳达峰、碳中和目标，我国正在推进建立以二氧化碳为代表的排放权交易市场（简称碳市）[2]。基于相同的出发点，愿此文的解读分享，为我国海绵城市建设中运用市场机制，吸引和鼓励更广泛的社会参与提供参考视角。
文章亮点
指出雨洪管理必须基于流域尺度的规划；提出旨在减少公共土地空间占用、减轻政府财政和管理负担，但仍然具有调控机会，更加容易实施的雨水径流削减解决方案；展示了更加灵活、实用和有效的流域尺度雨水积分交易平台；SMPSS-TRAC界面更清晰、可扩展、更加用户友好，更易推广。
文字摘要
绿色基础设施开始被广泛用于建成空间雨水径流削减。然而仅仅依靠政府主导、利用公共用地建设绿色基础设施会给政府造成巨大的财政压力。尽管经济刺激和市场机制能够被用来鼓励公众参与，在私产地块安装绿色基础设施以控制雨洪径流，但雨洪交易机制尚未在实践中大面积开展。
交易市场的建立，一方面需要在流域尺度进行规划，另一方面，私人土地业主需要可交易积分、建设及运维成本及收益各个方面真实、透明及方便获得的信息，以便决定是否参与。本文提出了一个基于场景的用于雨洪径流削减积分（下称雨水积分）交易的雨洪管理规划支持系统（SMPSS-TRAC），以方便计算和分配雨洪径流削减积分，协助投资建设绿色基础设施决定。
该系统应用于美国阿依华州汉密尔顿县，建立了代表逐渐强化的绿色基础设施建设的五种场景，对5年降雨强度条件下各场景径流产流水平进行了模拟试验，并将各场景下未开发状态下的产流值（流域产流水平为26.16mm或1.03英寸）确定为径流排放封顶限值。借助本文提出的SMPSS-TRAC系统，流域管理部门可以鼓励所有土地所有者选择（在自有地块）安装绿色基础设施或从市场上购买雨水积分。
如果流域内某个集水区需要额外建设雨水滞留池才能满足流域管理目标需要，流域管理者可以在公共空地上建设滞留池，与集水区内各土地所有者均摊建设成本。试验表明，在最后一个情景，也就是安装了所有4种类型的绿色基础设施时，流域实现市场平衡，并产生立方米的积分盈余。SMPSS-TRAC可在综合考虑流域内各利益相关者的偏好和担心的基础上，寻求适合地块条件的最佳场景。
1、研究背景
排水设施如管廊、路面导流槽、屋顶汇集管等，都属于灰色设施。对于城市雨洪收集和快速外排而言，这些设施仍然发挥着的主导作用。与此同时，利用绿色基础设施（（GreenInfrastructure，GI。下同）、最佳管理实践（BMPs）和低影响开发（LID）越来越多地被用于城市雨洪管理。绿色基础设施利用植物和土壤，通过促进延滞、积存、强化下渗和蒸散发来降低建成空间雨水径流。植物可通过拦截、树干流减缓雨水径流流动速度，通过蒸散发造成的径流损失降低径流峰并延迟径流峰值的到来。同时，绿色基础设施有助于生态恢复和水质改善，实现城市可持续发展。另外，绿色基础设施可以采用灵活的尺寸、规模和建造方式，其离散的形式的存在方式、高效和低廉的成本、环境友好的设计，适于在人口稠密的城市地区安装实施。
在城市开发建设中由于开发商对某一地块的开发引起其他地块洪涝灾害风险增加，导致经济成本外化，开发商不必承担这一风险带来的成本。同时，由于雨洪径流未被列入（美国）全国污染物排放削减体系，也由于宪法赋予私人地产所拥有的至高无上的权利，绿色基础设施通常只能由政府出面在公共用地空间建设安装，而仅靠公共用地建设绿色基础设施作为雨洪管理工具，不仅难以奏效，也将导致地方政府财政负担加重。但实际上，许多绿色基础设施如集雨水箱、雨水花园、绿色屋顶等，更适于在尺寸较小、离散分布`的私人拥有的地块实施。由于建设、运维成本及生态裨益未知或难以量化，加之较长的投资回收期，缺乏财政支持可能将成为在私人地块引入绿色基础设施的障碍之一。因此，作为一种补充，经济刺激能够用作一种潜在的工具，来鼓励私人地块安装去中心化（分散式）的绿色基础设施，以实现雨洪管理目标。由政府主导的经济刺激方式如直接公共现金补贴、雨水税、纳入市政雨水设施收费的折扣补助、土地开发资助金等已经在很多地方开展[3]。
基于市场的交易机制，能够在鼓励参与、满足监管要求、简化参与者与监管机构的谈判过程、降低管理费用等多个方面发挥重要作用。在此背景下，由排放封顶限值配合的市场交易体系开始获得日益广泛的接受，例如美国的碳排放和二氧化硫排放交易体系。该体系的一个重要特色，就是参与者可以在排放低于或超过峰顶限值时选择通过交易市场出售或购买排放积分。目前，这一体系也开始被用于雨洪管理。尽管有人已经提出了基于不透水面积和允许排放的雨洪径流总量雨水径流削减积分交易的概念模型，但雨水交易市场仍然有待建立健全。
绿色基础设施的实施应当基于流域而非行政界限，雨洪管理目标也应在流域尺度展开，而不只是追求个别地块尺度径流排放的削减。目前运行的几个积分交易项目，都只是着眼于地块尺度减排目标，缺乏与减少合流制系统溢流或雨洪规模恢复到开发前水平这样的流域管理目标的直接关联。另外，这些交易项目只是作为新开发或再开发地块的减排措施。在这些地块，要么由于空间所限，没有条件安装原位滞留设施（OSD），要么安装成本无法承受，限制了公众参与。为了提供经济刺激以鼓励公众参与，私有地块业主在作出投资安装绿色基础设施的决定前，需要了解绿色基础设施的减排能力以及增加额外的径流减排能力可能带来的的经济收益，潜在的参与者在做出投资决定时和交易过程中也需要帮助。
美国现行的雨水（径流削减积分）交易计划旨在逐步建立雨洪径流排放封顶限值与交易框架相结合的交易市场。为了实现流域内减排目标，需要所有适于GI安装的地块业主的广泛参与。为了展示这样一个交易项目是如何运作的，本文提出了一种基于场景的用于雨洪削减积分交易的雨洪管理规划支持系统（SMPSS-TRAC），来推动流域范围内雨水交易进程。这一系统通过一组内置计算机模型来支持整个流域或流域内排水分区空间规划，也可以帮助公众和社区领导参与开发、通过可视化展示、评估和比较不同场景，以便作出反映实际情况的明智决定。SMPSS-TRAC能识别各种GI在特定地块条件下削减雨洪规模的能力，实现一定雨洪径流封顶限值条件下雨洪径流削减积分的计算和分配，通过提供积分数量和价格信息帮助潜在交易用户完成交易。它既能帮助私人地块业主选择安装GI、完成交易，以实现削减雨洪规模，也能帮助流域监管机构更新积分存量、管理市场平衡，从而在流域尺度满足提出的雨水径流排放封顶目标要求。
2、研究内容及方法
本研究通过嵌入各种模型、输入并更新流域基本的地理、气象信息，建立了一个由场景发生、雨洪径流模拟和决策等三个模块构成的SMPSS-TRAC支持系统，以设计降雨强度、流域雨洪径流排放封顶限值为控制边界，以绿色基础设施的特定地块适宜性分析为手段，研究通过代表局部尺度雨洪径流削减能力盈余的“雨水积分”交易作为经济激励机制，鼓励流域内地块业主参与去中心化绿色基础设施的安装，探索实现流域尺度雨洪径流削减目标的可能性。
选取Ohio（阿依华）州Hamilton（汉密尔顿）县一个9.83平方公里的流域（CongressRun）进行SMPSS-TRAC的实地试验。该流域80%的面积为私人独立住宅、公共服务（如公用设施）、空地及多住户住宅所占用，在个地块中，68%（6.21平方公里）为私人拥有，辛辛那提市政府拥有剩余的土地（2.98平方公里）。所有LULC、不透水面积、土壤性质、坡度、地块尺寸及流域边界等数据来自向公众开放的数据库和网络。行车道、铺装的停车位及路边步道均换算为不透水面积，透水面积由土地覆被、树木冠盖面积数据推算获得。所有数据用ArcGIA10.5处理。
SMPSS-TRAC的建立，是基于两个假设：1流域监管机构具有足够的设定和执行雨洪削减目标（排放封顶限值），能够发行和保护积分及其交易；2地块业主在面临在自己的地块安装GI和购买积分两个选择时，有权选择作出成本更低的决定。
2.1SMPSS-TRAC架构
除了由监管部门构建平台框架、设定合理、动态的雨洪径流排放封顶限值外，对所有用户来说，SMPSS-TRAC体现为一个开放、视窗化、可编辑的互动界面。用户可以通过安装在终端设备上的应用程序输入和编辑个人的偏好和需要、对参与运算的参数进行增、减、查看模型运行结果，这样用户不仅能直观地看到通过在自有地块安装GI所能产生的径流削减规模，也能看到安装GI对流域雨洪削减的努力可能作出的贡献，还能根据整个流域内GI建设安装的现状、建设及运维成本、允许排放量余额现状、及积分供需水平，为自己决策建设或加建GI还是购买积分作出既能满足整个流域雨洪径流削减需要，又经济实惠的决定。
SMPSS-TRAC的架构设计具备以下特征：1）该系统是一个既立足于地块尺度的模拟和比较，又以整个流域为雨水交易的市场边界，着眼于整个流域雨洪削减的规划支持系统（PSS）；2）有利于鼓励公众及众多利益相关者（家庭、工商机构、公共服务部门）参与绿色基础设施安装和雨水积分交易；3）它提供了将反映用户偏好的假设情形纳入计算，对不同场景进行比较的运行（程序）；4）该系统创建了各种图、表、地图，使各种场景之间的比较更加透明易懂；5）动态系统，允许流域监管机构在必要时管理和更新积分市场，例如某地块拟进行新的开发建设，将会改变（增加）不透水面积，而新的GI设施的引入，将增强该地块的削减能力。SMPSS-TRAC包括场景发生、场景模拟（即GI适宜性分析、径流模拟、可交易积分计算）及决策等三大模块。
图１SMPSS-TRAC平台架构（绿色方块为模拟或行动模块，蓝色方块为中间产出）（修改自原文）。除了封顶限值的指定由监管机构执行外，其他所有模块都可以由用户通过用户终端界面进行互动操作，输入自有地块现状及开发动态、模拟并产生自己偏好的GI类型以及GI安装后雨洪削减水平及全流域削减水平、查看积分存量预期及价格以及自己在市场上的状态（有足够削减能力，有余额积分，处于“出售积分”状态，还是削减能力不足，处于“需要增建更多GI”或“需要购买积”分状态）（译自原文）。
如图1所示，场景发生模块将雨洪管理有关的公共政策、发展占略及综合规划纳入假设，或转换为输入参数，用于场景模拟，创建各种假设的场景，向用户展示多个不同场景削减雨洪排放的能力。这些场景代表了不同绿色基础设施及它们的组合。例如，基线场景指无政策变化的“现状”。考虑多个场景有助于流域的整体规划和应对决策过程中可能出现的不确定性。备选场景反映了不同的政策要求、开发战略和参与者就雨洪管理中利用GI的偏好。在场景发生模块，用户通过描述情景、提出假设、输入个人偏好定义并发生场景。用户可以通过界面运行模拟试验观，看安装了不同类型及数量的GI时雨洪径流排放削减程度的模拟结果。利用空间数据，用户可以看到这些GI安装在不同的具体地块（包括自有地块）时的雨洪径流削减能力，也鼓励个体（住户、街坊、企业、政府部门等）调整假设和参数来产生场景，从而反映他们对安装GI的观点和偏好。
场景模拟模块实际上是一个进行GI适宜性模拟分析、雨洪规模和可交易流域径流削减积分积分的计算器，更准确地说，是一个动态、开放、具有迭代运算功能的模拟器。该模块的主要功能是计算当一个或一组绿色基础设施安装到特定地块时，能够发挥的实际雨洪径流削减作用、在流域监管部门（政府）当前的排放封顶限值下自有地块及全流域的允许排放值余额、所安装绿色基础设施的年度建设及运维成本、当前自己所处的市场地位（有积分余额出售还是有购买积分或加建更多GI）以及整个流域GI的数量、分布及积分供需状况。因为SMPSS-TRAC是一个可开放的可编辑系统，（监管部门）可以根据市场需要模拟对象选择添加新的模型或替代现有的内嵌计算模型。换句话说，根据模拟对象，一个模拟模型可以添加、移除或替换为另一个认为更为适宜的模型。模拟模块采用一个管理模型将最新的（由于用户输入的GI建设、地块开发状况产生并通缉获得的）不透水面积变化反馈至径流模拟模块及积分计算器。
通过决策模块，SMPSS-TRAC用户可以运行“如果这样会怎么样？”、“如果那样又会是什么样子？”的情景式分析，对比不同情景的模拟结果，以便筛选获得最佳、最理想的情景。如果当前试验场景能够达到市场上雨洪径流削减积分的供需平衡，即积分余额与积分需求基本持平，则当前场景就是最佳场景。否则就要通过重新假设（如增建GI）或调整输入参数（如径流削减能力）产生一个新的场景，再次进行模拟运算。因此，用户可以通过调整场景参数的输入，经过多次迭代运算／试验模拟，探索最理想的预期结果，直到实现所期望的结果。如果所有输入产生的场景都无法实现市场平衡，则需要监管部门重新考虑更为宽松、可实现的峰顶限值或增建新的灰色设施，以扩充排水能力。
SMPSS-TRAC并非是一个静态的系统，而是能够随时间、空间条件和社区活动，尤其是雨洪削减的努力、公私互通的动态、开放决策系统。每一处土地利用及覆被（LULC）的变化，一经输入系统，将改变流域积分存量和价格，从而影响交易者的决定。SMPSS-TRAC也能根据测量（遥感）获得的流域地理、地形、发现雨洪削减的热点地块，在一定排放封顶限值条件下为特定地块选择适当的GI类型，帮助新的交易用户了解掌握最新的可交易积分数量和价格动态。
2.2GI选择和场景产生
在密集的城市地区，绿色基础设施（GI），无论是用于LIDs的去中心化安装形式，还是用于BMPs的大型中心化设施，都被用于管理雨洪径流，以削减单个地块的径流外输。本研究试验了雨水收集桶、雨水花园、公用的雨水滞留池和透水铺装等4种类型的绿色基础设施及其组合的（雨洪径流）削减能力，并以4种GI为基础创建4种场景。四种备选场景按照4种GI的效能（如单位削减能力的成本）逐次递升创建而成。如果某一场景中，在安装了效能更高的GI后仍然有进一步削减雨洪径流的需要，则添加下一个效能更高的GI，创建一个新的场景。本研究中创建的三个备选场景依次为：备选场景1（雨水收集桶）、备选场景2（雨水收集桶＋雨水花园）、备选场景3（雨水收集桶＋雨水花园＋利用空地建设雨水滞留池）和备选场景4（雨水收集桶＋雨水花园＋在空地建设雨水滞留池＋透水铺装）。备选场景4代表了在车道、铺装停车场等处铺装透水材料。在场景模拟中透水铺装面积被计入透水面积。
适宜性分析依据EPA雨洪管理BMPs设计导则中有关标准进行。在一个适宜的地块，根据排放配额设计GI的面积、深度或容积，雨水花园和雨水滞留池的容积用面积和深度计算而来；GI的建设、运维成本根据面积、容积和服务寿命计算获得。适宜性分析给居民用户更高的信息透明度和选择自由空间，因此也给他们更强的信心参与流域径流削减实践。
2.3径流模拟
径流量计算利用美国农业部自然资源保护局（NRCS）提供的曲线数（CurveNumber）方法进行，以径流深度（毫米）表示。该方法适合地块尺度的径流模拟，主要考虑土壤类型、土地覆被、人类活动对产流过程的影响，也允许在选择绿色基础设施时将考虑（径流）管理的作用。这些因素被参数化参与径流产流量模拟。按照由其水文特征决定的曲线数，土壤分为4组：A、B、C和D，土壤覆被也分为4个等级：草地、林地、不透水地面和其他开放空间地面。当有更新的表征上述因素的数据时，曲线数参数可以进行调整，以适应这些因素的最新变化。以径流量模拟为基础，SMPSS-TRAC进一步衍生提供以下构成或决定雨水积分交易的信息：
2.4可交易积分计算器
可交易积分计算器是一个为雨洪径流削减积分的计算和分配而设计的工具，用户可以从客户端界面利用该计算器设定流域径流排放封顶限值，包括实际削减量、年度成本、允许排放量余额和交易状态。排放封顶限值广泛用于基于市场的污染物排放权交易，以寻求该限值下地块业主作为排放者分担的用于削减排放的最低控制成本。决定可交易积分的参数为：
2.4.1流域及度块尺度的径流排放封顶限值
排放权交易市场的封顶限值一般由政府制定，指定排放者可以排放的监管污染物的最大量作为封顶限值。本研究中，封顶限值被定义为在设计降雨强度下，流域内一个地块在一次降雨事件中允许排放的雨洪径流深度（毫米）。监管机构根据流域自然条件（土壤类型、土地覆被、坡度等）和社会经济状况（人口密度、家庭收入等）制定，通过模拟预测、充分广泛的协商和各方利益平衡，制定排水封顶限值。例如，封顶限值可以设定为在不致引发地区河道系统洪水灾害和生态损害的前提下允许排放的径流深度的模拟结果或历史记录。如果这方面本地或地区数据无法获得，则可以认为武断地指定封顶限值，或采用更为苛刻的要求作为限值，如未开发前土地覆被状况时的产流量。这种武断方式指定的封顶限值，需要公示，经受广泛质询、建议和协商，并在实施过程中听取各方的意见建议，不断调整优化以便更为合理地反映实际状况、需要和限制及其最新变化，以便于推广执行。地块的的允许排放量是指流域排放封顶限值分配到每一个地块的径流量配额（容积，以立方米计），由分配给地块的封顶限值与地块面积计算获得。一般地，为公平起见，封顶限值按照流域面积平均分配，所以一个地块的允许排放量配额就是分配给地块的径流排放封顶限值乘以地块面积。
2.4.2实际削减量（ARA）
单个地块GI条件下的径流量模拟，主要考虑最大产流体积和实际径流量削减量。最大产流体积是指没有GI，在现有土地覆被状况和设计降雨量条件下该地块能够形成的最大径流量（产流体积），代表了该地块能够削减的径流量上限。某一GI在一个地块能够实现的ARA，除了地块条件（地形、形状、土壤性质、土地覆被、坡度等的），也受到该地块安装的其他类型的GI数量和顺序影响。所以就特定地块而言，即使是同样的GI类型和数量，不同的GI设计、安装，ARA差别可能很大。这一差别体现了实施过程中绿色基础设施设计的重要性。如果GI的总削减能力超过最大产流体积，则认为实际削减量等于最大产流体积。
2.4.3年度成本（AC）
绿色基础设施的成本由两部分构成：一次性建设成本和取决于工作寿命的运维成本（表1）。GI的总成本应被视为业主在所拥有的资金（在未来几年内）没有其他收益更好的投资渠道的情况下所作的的一种投资选择。换句话说，GI投资的机会成本之一，是同样数量的资金投资于其他金融产品，如股票、期货、证券、基金等所能获得的收益损失。本研究中，未考虑这一机会成本。在计算年度成本时，预期的年度运维成本被转化为当前成本，根据GI服务寿命和机会成本投资利率计入建设成本内，获得GI的年度总成本。一个地块建设多个GI时成本具有可加和性。
表1四种场景所涉及绿色基础设施在适宜地块的设计要求（来自原文）。
2.4.4允许排放量余额（RAB）
允许排放余额（RAB）是指基线场景地块径流排放量配额（CAP）和某一场景条件下实际径流排放量之差。后者是某一场景条件下实际产流量与实际径流削减量（ARA）之差。
2.4.5交易状态
流域内各地块之间的特性（地形、形状、土壤性质、土地覆被、坡度等的）异质性导致的不同地块之间GI成本的差异，是业主投资、参与绿色基础设施建设的主要动力，因为在雨洪径流削减、雨水回资源化政策框架下，流域内所有地块业主都必须按照政策要求作出应有的贡献，要么投资建设绿色基础设施，要么在削减积分市场上寻求买低购价积分。在众多地块中，总会有更加适宜安装GI，因而更加有利于径流削减，成本也更低的地块。一个地块的积分交易有三种状态：买入、卖出和中和态。允许允许排放余额（RAB）为正表示地块削减能力也就是雨洪径流削减能力有富余，处于“出售”状态；如果RAB为负，表示地块雨洪径流排放超过允许限值，超过的部分必须通过建设GI实现削减，或从市场上购买雨水积分，间接促进GI的安装。后者在SPMSS-TRAC界面显示为“买入”状态。余额接近零对应“中和”或“市场平衡”状态状态，业主无需出售或购买积分。一个积分就是以立方米为单位度量的雨洪径流削减量。当如果某业主通过终端设备输入地块信息、限制条件及个人偏好，经模拟运算发现本地块建设绿色基础设施的成本高于周围其他地块（也就是说由于成本太高，该地块不适于安装GI。换句话说就是GI的地块适宜性差），业主会选择不建设GI，转而在雨水积分市场上寻求购买积分的机会，而已达到平衡的地块，业主可能会因为本地块更适于安装绿色基础设施、建设成本低、市场上积分短缺而选择利用空地继续投资安装更多数量和类型的GI，增加削减能力，产生积分盈余，通过出售及雨水积分获得收益。这就是市场的调节和资源配置作用。当然，业主应对投资风险有足够的准备和应对。交易状态代表一定时间段内的市场状况，具有时效性，但不是瞬时状态，因为了GI的安装需要相对较长的时间。各地块业主之所以需要安装GI或购买积分，其目的都是应实现流域尺度雨洪径流削减、满足封顶限值目标的要求。雨水积分市场的状态，代表了流域尺度上由削减能力的过剩或不足决定的积分供求关系。
2.4.6流域尺度允许排放量余额（BRAW）
在流域尺度上，流域内所有处于“购买”状态的地块被视为雨水积分需求者，所有处于“出售”状态的地块被视为雨水积分的供应者。整个流域允许排放余额代表了该流域通过建设绿色基础设施及积分交易是否能达到市场的供需平衡，也就是雨水积分的供、需量基本相等。如果流域内所有适宜GI的地块都已安装了GI，但流域整体的允许排放余额仍然为负，也就是已有的削减能力仍然无法满足流域径流排放封顶限值，则政府应考虑增建新的灰色基础设施如蓄水池、排水管等，实现排水能力的根本性增长。
2.5市场管理
积分交易也可以被理解为年度租赁。当然，在保证GI设施的定期检查、保证其功能完好的前提下，也存在长期交易的可能性。在租赁期间，开发权或排放权暂时从卖方转移到买方，而买方至少要向卖方支付GI的建设、运维成本。同时，在交易年度内，无论买方或卖方，都不应在地块内增加不透水面积或降低所安装GI的径流削减能力，以保证市场有足量的积分来支持削减雨水径流的实践活动（安装GI），因为虽然积分有助于径流削减，但积分本身只有市场调节作用，其削减径流的能力是通过刺激建设更多的GI安装而间接实现的，后者才是削减雨洪径流的真正力量。如果在交易年度内某一（些）地块不透水面积或GI削减功能发生了变化，并反映在SMPSS-TRAC系统（业主必须及时、如实地记录并输入所在地块发生的上述变化，并由监管部门落实确认）中，受其直接影响，雨洪径流模拟就会发生变化，可交易积分计算器将根据模拟获得的径流量重新计算允许径流排放量余额，可交易积分量也将更新，以建立一个新的市场平衡。
2.6SMPSS-TRAC用户界面
SMPSS-TRAC用户界面以CommunityViz为开发平台，包括一系列滑动杆、下拉列表等工具，便于用户为场景模拟的假设（例如降雨再现周期）输入、指定参数值。这一功能允许用户改变假设，为在所在地块实现想要的场景结果模拟产生适宜GI场景。本研究采用了降雨再现周期（几年一遇）、径流排放封顶限值及共享雨洪滞留池深度等3个特征作为假设条件。为了说明SMPSS-TRAC的功能，研究以5年（一遇的）降雨为例进行径流模拟，获得研究流域未开发（即草地为土地覆被）条件下24小时内的降雨量为88.65mm，以此作为各场景下径流排放的封顶限值。流域监管部门或其它用户可以根据（模拟）需要在用户界面改动降雨强度值（气象资料）及（监管部门制定的）径流排放封顶限值（注：除监管机构外，用户只能改变模拟用假设的变量参数进行演算，无法更改模型常数参数）。例如，降雨强度假设中，可以改变该值为1年、两年、5年或10年等等，默认5年。径流排放封顶限值是流域允许的最大径流排放量，以深度计。本研究中设定26.16mm（1.03英寸）作为未开发状态、5年降雨条件下估算的（一次降雨事件，24小时内）径流产流量作为默认的流域径流排放封顶限值。任何假设条件的改变将自动重新启动模拟并显示更新结果。流域内个地块分享公共雨水滞留池的份额，根据相对于滞留池的位置、高程差及距离，从0到12取值，默认值为6（图2）。
图2基于CommunityViz平台的SMPSS-TRAC用户操作界面（来自原文）。
3、应用结果以美国Ohio州Hamilton县CongressRun流域为例
3.1不同场景下GI适宜性分析结果
不同类型的GI的地块适宜性分析会产生代表不同GI类型的场景的空间分布图（图3）作为结果。不同颜色的分布代表了不同类型GI适宜安装的地块位置。CongressRun流域面积9.83平方公里，共有地块个，分属不同性质的业主。在流域边界内，当采用场景1时，在栋建筑共安装个雨水收集桶，分别占私有地块的95.78%和公有地块的26.53%。以每个收集桶容积0.76立方米计，并且假设维护正常（降雨事件后即清空）。场景2，在占私有地块36.44%和公有地块19.73%，共计平方米的地块空地适宜安装雨水花园。在场景3，可建设公用雨水滞留池的公用空地总面积为平方米。假设集水区内97.2%的私有地块和98.87%的共有地块参与分享使用雨水滞留池。在场景4，31.83%的私有地块和12.70%的公有地块共计有235平方米的行车道和停车场可进行透水铺装。
图3不同GI在流域内不同地块的适宜性空间分布。左图：蓝实线代表适宜雨水收集桶的地块；金色棒代表适宜建设雨水花园的地块。右图：绿色代表可以进行透水铺装的地块；红色代表可以进行透水铺装的停车场；粉色为流域边界。划线区域为可用于公用雨水滞留池建设的空地；黑线为流域内不同集水区边界（来自原文）。
3.2场景对比
如表2所示，流域内雨水收集桶的总设计容量为立方米，雨水花园和公用滞留池的设计容量分别为立方米和立方米。基于土壤下垫面的渗透系数，透水铺装的总设计容量（入渗量）为立方米。本研究中，现有土地覆被条件下（基线场景，无任何GI安装）5年一遇的降雨，最大径流量（深度）为36.07mm。为了满足径流排放封顶限值26.16mm的要求，需要削减立方米的雨水径流量。雨水收集桶可削减3.5%需要削减的总径流量，共享雨水滞留池可以实现的雨水径流量削减最大，达到其设计容量（立方米）的81.2%。实际模拟的各GI类型的雨洪径流削减量分别为：雨水收集桶立方米，雨水花园立方米，共享滞留池立方米，透水铺装立方米。雨水收集桶削减成本最低，为$22.95/立方米，而透水铺装的削减成本可高达$.56/立方米。
表2各类型绿色基础设施的实际削减成本，美元/立方米（来自原文）。
3.3地块及流域尺度允许径流排放量余额
如图4所示，从场景1到场景4，地块尺度，允许径流排放量余额为正直的地块在增加。从图4可看出，随着越来越多的地块业主安装了GI，绿色（积分赤字）面积逐渐减少，橙色、红色（积分盈余）面积逐渐增加。由于有利的地块特征，尽管场景1未安装任何GI，仍然有11.22%的地块有雨水积分出售。就地块而言，这些地块无疑拥有极大的削减能力及经济收益优势。但从整个流域来看，存在巨大的由雨水积分代表的（雨洪径流削减能力）需求。雨水收集桶（场景2）将使0.71%的地块变为“出售（积分）状态。雨水花园的安装将使12.39%的地块转为“出售”状态。共享雨水滞留池将进一步使34.67%的地块变为“出售”状态，而透水铺装将进一步使流域内3.37%的地块变为“出售”状态。
图4不同场景下地块雨洪径流排放余额及分布（来自原文）。
然而就产生的积分量而言，尽管成本高昂（$.57/立方米），使得流域整体上实现市场平衡，并使积分供应量超过需求量的，是由透水铺装产生的立方米雨水积分量。由于透水铺装得增加，全流域产生了立方米的雨水积分盈余。如图5所示，地块尺度的允许径流排放余额加起来便得到的流域尺度的允许径流排放余额。可出售积分（右侧蓝色条，积分供应）代表不同场景条件下削减雨洪就流量的能力盈余，而积分需求（左侧成橙色条）代表了不同场景下需要削减的径流量。只有在场景4，通过在适宜地块面积内进行透水铺装，流域合计径流削减能力积分供应才得以超过需求。
图5整个流域不同场景下雨洪径流排放余额。需求意味着需要购买积分；供应指（业主）有积分可供出售。AC为年度削减（一立方米径流所需的）成本（来自原文）。
3.4GI安装实例
在CongressRun流域，选择地块xxxx（图6A）进行实际安装不同GI的试验。从场景1开始，到场景4，共计安装雨水收集桶8个（每栋建筑两个）、一个.11平方米的雨水花园和.89平方米的透水铺装地面。另外，按平均计，该地块可共享到17.91平方米的公共雨水滞留池份额。所安装GI的面积、（模拟的）削减能力及地理位置等相关信息由SMPSS-TRAC送递业主。
图6两个地块业主间的雨水交易。XXXX0地块（A，左侧）超过了其允许排放限额17.18立方米，也就是说，需要购买积分，而XXXX地块（B，右侧）拥有17.37立方米的富余削减能力，也就是积分盈余供出售。该两处地块就是潜在的交易伙伴（来自原文）。
3.5雨水积分交易实例
通过SMPSS-TRAC用户界面，所有的潜在交易者能看到交易信息，如允许径流排放余额、交易状态等。例如，我们引入第二个地块xxxx（图6B）。地块xxxx0安装了4类（本研究中最大量）的GI，但由于地块特征所限，仍然无法满足（分配给该地块的）封顶排放限值要求，也就是说该地块的允许径流排放量余额为负值。通过模拟计算，该地块需购买17.18立方米的雨水径流积分，才能保证其排放量低于允许排放限值。由于地块特征更有利，地块xxxx只需安装雨水收集桶，加上共享建在该地块的公共雨水滞留池，即可产生17.37立方米的雨水积分盈余供上市出售。两位业主可以通过SMPSS-TRAC平台进行年度积分交易，在获得监管部门的同意后，实现开发权的转移。雨水径流积分积分的参考价格$84.76/立方米（每个积分84.76美元），是安装于xxxx地块的雨水滞留池的年度成本。雨水积分的交易，是在SMPSS-TRAC平台上进行，售出方根据参考价格自由定价，购买方通过交易终端比价择优按需购买，无需买、卖双见面方私下洽谈议价，与证券市场类似。作为买方，xxxx0地块业主可以在市场上寻求其他价格更低的卖方。
3.6市场管理实例
场景4开始运行后，流域基内雨水积分供应量基本与需求基本持平，达到了雨水积分市场平衡。也就是说，如果流域内每个地块都安装适当的GI，就能在未开发状态（径流量）作为封顶限值、在5年（一遇的）降雨强度条件下，实现市场平衡。如果某一（些）地块要改变其不透水面积（例如新建一栋房屋或加建一栋储物间），就会影响其之前持有的允许雨水径流排放余额，改变其交易状态（可能从“出售”状态变为“购买”状态）。例如，xxxx地块和xxxx地块业分别主提出加建室外建筑物，面积各为92平方米和74.32平方米。增加的不透水面积导致两个地块的雨水滞留流能力下降，可供出售的雨水积分减少。经过加建，xxxx地块的积分盈余为0立方米，xxxx地块更是需要购买2.86立方米的积分才能保证其雨水径流量不超过其封顶限值配额。xxxx地块的交易状态从出售变为“中性”，而xxxx地块的交易状态更是从“出售”变为“购买”。
4、结论与启示
SMPSS-TRAC通过考虑流域整体，又照顾到流域内众多地块间实施条件的巨大差异，将雨水径流排放权与分散式绿色基础设施建设权折算为雨洪径流削减积分，建立并提供了进行统一市场化积分交易平台，指导和管理绿色基础设施的分散安装与运行维护，从小做起，着眼全局，实现雨洪管理的流域目标。SMPSS-TRAC能协助监管部门根据宏观管理要求、流域特征与社会、经济状况制定动态的流域雨洪排放封顶限值，同时又能通过各种绿色基础设施的场景化，帮助个别地块业主估算并展示流域动态条件下，由地块产流能力与场景化的绿色基础设施蓄滞能力共同决定的雨水径流削减积分和交易状态，根据市场变化，作出既能满足监管目标，又符合自己利益的开发决定。在文中所示的实验流域，以实际削减能力、年度成本和允许径流排放量余额为指标，展示了以雨水径流削减积分为代表的经济激励手段的产生过程，利用模拟的最大产流量和4种类型的绿色基础设施的设计容量，计算了各种绿色基础设施的实际削减能力。对比发现，在试验流域，雨水收集桶和雨水花园无法在某些地块实现最大程度的径流削减。尽管增加公共雨水滞留池的共享能实现最大径流削减，但只有在考虑透水铺装的情况下，才能实现流域尺度的雨水积分市场平衡。
绿色基础设施（GI）越来越多地被纳入城市地区雨洪管理及雨水资源化解决方案。我国开展的海绵城市建设，其核心就是通过各种绿色基础设施的建设，实现雨水的自然积存、自然渗透、自然净化，以达到城市雨洪管理、防洪减灾、减轻城市排水压力、涵养地下水、修复和改善城市生态环境的目的。海绵城市建设经过两轮的试点，取得了一定的成果和经验，现已进入示范推广阶段[4]。随着对流域水循环、雨水、径流转化过程的认识逐步深入，雨洪不再被视作只有破坏作用的灾害，而是能够加以利用的宝贵的水资源。通过合理的设计和功能扩展，雨洪管理设施积存的雨水可以被回收利用，成为重要的水资源。在水资源成为发展制约因素的城市地区，通过绿色基础设施的建设，可以在改善水循环、降低雨洪灾害风险、削减面源污染排放的同时，回收和利用雨水资源，解决城市缺水问题，减轻城市供水压力。然而，单纯由政府主导的海绵城市建设，不利于调动全社会的力量参与，无法满足流域尺度管理目标的要求，同时还加重了地方政府的财政负担。借鉴国际先进的雨洪管理和雨水资源化利用经验，将对我国以解决水资源、水环境、水生态问题为目标的城市双修，以及海绵城市建设示范工作的进一步开展产生积极的推动作用。对我国普遍存在（资源型、水质型）缺水问题的众多城市来说，雨水回收再利用作为水资源保障的补充力量，已逐渐成为学界、政府、产业界的共识，也有少数这方面的尝试[5，6，7]。城市雨洪削减、水安全、水环境、水资源管理，宏观上取决于从流域尺度的统筹规划和整体性治理，而在微观层面，需要灰色-绿色基础设施的相辅相成。一方面，流域内地块间由于土地所有权、地块在流域内的地理位置、地形、土地利用与覆被、建筑物、设施、土壤下垫面构成与性质的巨大差异，地块水文特征和降雨-径流转化率呈现多样化特征，决定了允许并鼓励广泛的公众参与，不仅是目前由政府主导的雨洪管理模式的重要补充，更是适应城镇化、城市集群化发展过程中雨洪风险防范战略的需要[8]；另一方面，海绵城市建设的目标：流域尺度防洪减灾、水生态环境改善、水资源调配能力的提升，需要灰色-绿色-蓝色基础设施的合理搭配，而灰-绿-蓝设施的优化配置，单纯依靠技术手段难以实现，必须借助一定的经济框架支撑。然而以生态系统服务输出为内容的绿色设施，由于产权属性赋予存在困难，无法进入市场参与交易，在商品和服务价值的确定严重依赖市场的市场经济中，其价值往往被低估或忽略。市场的重要职能之一，就是稀缺资源的价值赋予。机制健全的市场经济环境，能通过对生态产品/服务的产权化，为其提供市场交易的机会和空间。市场独特的资源配置和调节能力，有助于生态产品/服务使用价值转化为交易价值，从而实现其价值。本研究提出的将绿色设施运维成本折算为当前现值并纳入建设成本的作法，将一次性建设与长期运维成本合二为一，体现为以年度核算的建设总成本，作为市场上用来交易的雨水积分的最低参考定价，解决了雨水径流削减积分定价的难题。业主无需为自有地块产生的积分单独核算定价，只需
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