海绵城市建设主要目标的验收考核办法探讨
宫永伟1，刘超1，李俊奇1，柴宏祥2，任心欣3，车伍1，陈世杰1，王琦1
(1.北京建筑大学城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室，北京 100044；2.重庆大学城市建设与环境工程学院，重庆 400045；3.深圳市城市规划设计研究院有限公司，广东深圳 518028)
摘要：验收考核是海绵城市建设工作的重要环节，针对海绵城市建设的两个主要目标（年径流总量控制率和水环境质量）提出了相应的考核办法建议，主要包括踏勘验证法、监测法、监测与模拟联合法。具体介绍了各考核方法的工作步骤，对比分析了各考核办法的优缺点。
目前，我国各地海绵城市建设试点工作正在有序推进。低影响开发设施作为海绵城市建设中一类重要的基础设施，将在试点区域中占有较大比例，其对区域水文的贡献不容忽视。然而，低影响开发设施多为生态型设施，受施工等因素的影响，对径流体积、径流污染等目标的控制能力存在着不确定性和随机性，其与传统市政雨水管渠、大排水系统的耦合，能否实现海绵城市建设的目标，需要考核工作的监督与验证。单纯依靠施工图纸中的规模进行工程考量，未必能够真正验证预期的控制效果。合理地对建设试点区域的“海绵”效果进行考核将是海绵城市建设成功与否的必要程序，是国家财政资金绩效考核的重要内容。
根据《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》和《海绵城市建设绩效评价与考核办法（试行）》（建办城函［2015］635号）对区域控制目标及考核指标的要求，考核指标从水生态、水环境、水资源、水安全四方面给出了基本指标体系，其主要由年径流总量控制率、水环境质量、城市面源污染控制、污水再生利用率、雨水资源回用率等构成，该指标体系宏观、全面、系统地对各个试点城市提出了考核要求。然而海绵城市建设实现的控制效果需要长时间的运行方能见效，部分城市很难在近期完全实现高标准的考核目标，特别是在水环境质量指标的考核方面，实现建设区域内河湖水系水质达到Ⅳ类标准对于部分城市应是循序渐进的实践过程。因此，为保障考核办法的有效性、合理性，能够因地制宜地对建设区域进行考核，笔者建议采用污染物负荷削减率作为部分城市的水质考核指标。以下主要探讨两个关键指标的考核办法，即年径流总量控制率与污染物负荷削减率。
1 海绵城市建设试点区域考核模式
1.1 “分—总”考核模式
海绵城市试点区域低影响开发雨水系统的构建往往因各个子分区（如旧改区、待建区）的开发强度、绿地率、水文地质等特点的不同，使得各子分区设定的控制目标不同。因此，可首先分别对各子分区进行单独考核，然后再对试点区域进行整体考核。该考核模式不仅避免了末端设施在试点区域中的集中建设，保障了低影响开发设施“源头—中途—末端”不同控制功能系统之间的分散建设与合理衔接，更为“绿色与灰色”及“低影响开发雨水控制系统-传统市政雨水管渠-大排水系统”之间联动功能的发挥起到了监管作用。
1.2 分阶段定周期考核模式
海绵城市建设的目的是通过低影响开发设施的建设使城市能够实现长久的自然渗透、自然积存、自然排放的海绵功能。因此，试点区域的考核办法可分阶段定周期考核，在建设过程中、建设完成后等阶段定周期地对不同城市进行抽查，以监督海绵城市运行效果的可持续性，从而提升我国低影响开发设施的运行与维护能力，推进低影响开发设施基础数据库信息平台建设的进程。
2 海绵城市建设主要目标备选的考核办法
2.1 年径流总量控制率考核办法
2.1.1 踏勘验证法
踏勘验证法是指针对各个城市提交的试点区域施工图纸，对低影响开发设施的布局、规模等参数进行初步判断；然后对各类设施所在的汇水分区进行设施可有效控制径流体积的核算；最后根据区域内所有设施控制的径流体积推算累积控制的雨水径流体积，据此分析控制的雨水径流体积对应的年径流总量控制率。在依据施工图纸核算的基础上，通过现场踏勘，验证低影响开发建成设施的运行是否能发挥预期的效果。
2.1.2 监测法
监测法是指基于设计降雨量，选择有代表性的日降雨（要求“降雨量≥设计降雨量”），使用流量计监测当日的外排径流体积，计算雨水控制体积和控制雨量，通过比较控制雨量与设计降雨量的大小关系来评估年径流总量控制率是否达标。其计算公式为：
将H控与设计降雨量进行比较，如果H控都不小于设计降雨量，则年径流总量控制率达标。
2.1.3 监测与模拟联合法
监测与模拟联合法是指监测与模型模拟联合应用的一种方法。考核的具体方法如下：
①选择典型降雨场次，对试点区域的场次降雨径流传输过程进行监测。
②结合实测的降雨数据，构建试点区域雨水系统模型，将流量、水深、积水时间等监测数据用于率定、验证模型参数。
③将全年所有场次的降雨输入模型，利用率定得出的模型参数，模拟得出试点区域的外排体积总量和控制雨水径流量，据此计算年径流总量控制率。
2.2 污染物负荷削减率考核方法
2.2.1对比监测法
对比监测法是指通过选择与试点区域具有相似条件的对比区域，包括面积、下垫面构成和材质、竖向等，对二者进行同步监测。监测考核的具体方法如下：
① 同步监测对比区域和试点区域的污染物浓度、流量。
② 计算试点区域和对比区域的污染物负荷。根据降雨径流水质和水量监测数据，单场次降雨径流的污染物平均浓度EMC可按式（2）计算，年降雨径流的污染物平均浓度EMCTotal可按式（3）计算，试点区域和对比区域的年降雨径流污染负荷M可按式（4）计算。
③年污染物负荷削减率可按式（5）进行计算，如果该值不低于要求的年污染物负荷削减率，则达标。当对比区域和试点区域的面积略有差异时，可按比例对污染物负荷进行折算。
2.2.2 监测与模拟联合法
在监测传统开发模式与低影响开发模式下污染物负荷的基础上，通过模型模拟两种开发方式下试点区域的降雨径流污染物负荷，进而针对两种模式之间的数值差异，进行污染物负荷实际削减率计算。考核的具体方法如下：
① 对传统开发模式下的污染物负荷进行计算。选取传统模式建设区域，在典型降雨条件下，监测其外排雨水径流量和污染物浓度，基于监测数据率定模型参数；将模型参数推广至试点区域，构建雨水系统模型，假设试点区域按照传统模式建设，将模拟得出的径流污染物负荷作为传统开发模式下的污染物负荷。
② 对试点区域外排污染物负荷进行计算。选择典型降雨场次，对试点区域场次降雨过程中的流量及径流污染物浓度进行监测；结合实测的降雨数据，构建试点区域雨水系统模型，将流量、浓度等监测数据用于率定、验证模型参数；将全年所有降雨输入模型，通过模拟得出试点区域的外排污染物负荷。
③ 年污染负荷削减率可按式（5）进行计算。如果该值不低于要求的年污染物负荷削减率，则达标。
3 各类考核办法的优缺点分析
踏勘验证法与其他方法相比，无需选择实际降雨日期，不需要安装监测设备，避免了由于监测日期选择带来的不确定性。然而该方法只是依据理论计算，如果低影响开发设施的施工质量存在场地竖向与衔接等方面的问题，则会导致汇水面雨水径流无法进入设计的低影响开发设施，造成设施的实际控制效果大打折扣，因此低影响开发设施的实际控制效果与理论计算数值可能存在较大误差。此外，该方法需要大量的现场调研，考核人员的判断也存在一定的主观性。
监测法能够直观地反映在所选日期降雨事件下的试点区域降雨径流外排体积情况，但需要在降雨前安装监测设备，跟踪气象预报。然而，试点区域常有数个甚至数十个径流流量的入水口和排放口，因此需要大量的监测设备，监测设备的选择、安装正确与否将决定着监测数据的准确性。不仅如此，使用该方法时需要合理地选择降雨日期，存在人为的不确定性，且设计降雨量（日降雨量）在一天内的分配情况具有极大的随机性，即使在相似的日降雨量情况下进行监测，所得监测结果也会有很大的差异。此外，对比监测法往往在选择对比区域方面存在较大困难。
监测与模拟联合法是更科学、更省时、野外监测工作量相对较少的一种方法，该方法已在发达国家得到了普遍应用，技术已走向成熟。通过使用科学的指标来评价模型参数的率定和验证效果，可保证模型模拟结果的准确性。该方法在一定程度上减少了降雨随机性带来的误差影响，但要求考核人员能够熟练地使用相关模型。目前我国在雨水系统模型总体的应用程度上显得较弱，且模型所需要的基础数据一直是制约我国雨水系统模型技术推广应用的绊脚石，例如洼蓄量、低影响开发设施控制效果、高精度地形数据等。从雨水管理的发展趋势及国外技术应用情况来看，模型模拟将是未来考核办法的主要方法，因此我国各城市亟需做好基础数据的积累工作。
试点区域考核结果与数据的选择息息相关，其极大地影响考核结果的科学性和公正性。其中，降雨数据的选用至关重要，而降雨随机性造成的影响也尤为重要。监测法需要选用典型的日降雨数据，监测与模拟联合法需要选用典型的年降雨数据。然而，对于日降雨事件，在相同降雨总量情况下，24h内的时程分配会有很大差异，有可能是短历时强降雨，也可能是长历时低强度降雨，不同的分配方式会导致试点区域径流外排体积存在一定的差异，造成计算所得的径流总量控制率在一定程度上不具代表性。对于典型的年降雨，究竟是选用丰水年、平水年还是枯水年，目前尚无选择的依据要求及原则。一般情况下会选用平水年，但海绵城市建设及验收的几年内有可能并非平水年；即使是平水年，因降雨在年内的时程分配及各日降雨的时程分配等因素上存在差异，导致径流总量控制率的计算与考核结果具有较大影响。
4 结语
海绵城市试点区域的考核是一项必要而长期的工作。试点区域的考核模式不仅需要分阶段的周期性考核，也需要“分—总”的考核模式。试点区域主要建设目标的考核办法涉及各试点城市的气候特点、土壤渗透性能、监测条件等因素，因此在选择方法中应根据各考核办法的优缺点，因地制宜，明确区域解决的主要问题，选择合理的考核模式与考核方法。从解决考核方法的难点来看，可借鉴发达国家低影响开发设施与案例的考核办法。从低影响开发设施运行的长远角度来看，我国虽已发布海绵城市建设考核办法文件，但尚无合理的解读，部分指标的科学性和合理性有待商榷，因此应尽快发布低影响开发设施考核标准手册，明确各个设施的考核要点与具体方法。其次，应尽快建立我国低影响开发设施的水质水量基础信息数据库，及早开展模型模拟的准备和应用，为后续的研究与考核提供帮助。
（本文发表于《中国给水排水》杂志2015年第21期“城市雨水管理”栏目）
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