隨著國家級海綿城市試點建設(shè)工作的有序推進(jìn)，在總結(jié)各地取得的成果與經(jīng)驗的同時，也發(fā)現(xiàn)了存在的問題與不足。不少試點城市出現(xiàn)了“建”和“管”脫節(jié)現(xiàn)象，偏重于工程建設(shè)，而忽略規(guī)劃管控與整體效果。在海綿城市建設(shè)過程中，應(yīng)加強對海綿城市建設(shè)效果的跟蹤評估，建立在線監(jiān)測體系，全面動態(tài)管控海綿城市建設(shè)運維過程中所出現(xiàn)的問題，及時發(fā)現(xiàn)運行風(fēng)險，支持海綿城市建設(shè)效果的動態(tài)持續(xù)定量化考核評估。
青島市李滄區(qū)海綿城市試點區(qū)總面積25.24k㎡，是典型的建城區(qū)，地處膠州灣東岸的中樞地帶，是青島服務(wù)區(qū)域的重要陸路交通樞紐、商貿(mào)商務(wù)中心，承擔(dān)了企業(yè)環(huán)保搬遷、宜居新城建設(shè)、人口疏解等多項功能。結(jié)合雨水徑流的匯集過程、海綿城市考核的實際需求以及其他海綿城市監(jiān)測的經(jīng)驗，提出“源頭-過程-末端”的監(jiān)測體系構(gòu)建，采樣方式以在線監(jiān)測為主，補充進(jìn)行降雨水質(zhì)和地表水水質(zhì)的人工采樣與化驗，從而支持青島市海綿城市試點區(qū)全過程的運維管理與考核評估，促進(jìn)海綿城市在青島市其他區(qū)域的推廣應(yīng)用，并為其他海綿城市監(jiān)測體系構(gòu)建提供參考。
1在線監(jiān)測目標(biāo)
在海綿城市的試點建設(shè)工作過程中，國家相關(guān)文件明確要求“建立有效的暴雨內(nèi)澇監(jiān)測預(yù)警體系”“采取有效措施加強能力建設(shè)”，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布執(zhí)行的《海綿城市建設(shè)績效評價與考核辦法(試行)》中，對“年徑流總量控制率”“城市面源污染控制”“城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害防治”等關(guān)鍵指標(biāo)提出了明確的定量化計算要求。在線監(jiān)測體系的構(gòu)建應(yīng)能夠監(jiān)測設(shè)施長期運行效果，及時發(fā)現(xiàn)運行風(fēng)險及問題并進(jìn)行有效的處理處置，支持現(xiàn)場運行情況的應(yīng)急預(yù)警，提高設(shè)施的運行保障率。
(1)全面評價海綿城市建設(shè)效果。通過在線監(jiān)測，獲取大量連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，全面評價海綿城市建設(shè)在城市水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)、水環(huán)境質(zhì)量改善及排水防澇能力提升方面所帶來的效果改善，并支持多項、多區(qū)域、多層次評價指標(biāo)的定量化計算。
(2)積累海綿城市典型措施技術(shù)參數(shù)。在海綿城市建設(shè)過程中，對雨水花園、透水鋪裝、植草溝等典型設(shè)施進(jìn)行跟蹤監(jiān)測、積累實際運行數(shù)據(jù)，為關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的確定提供依據(jù)，為海綿城市的進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
(3)支持PPP(公私合作)項目的按效付費。PPP模式在海綿城市建設(shè)和運營中已經(jīng)被廣泛采用，通過完善的在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)能夠協(xié)助分清責(zé)任邊界，為PPP項目的效果考核提供定量化參考依據(jù)，從而真正落實PPP項目的按效付費機制。
2方案設(shè)計思路
根據(jù)降雨徑流的匯流過程，青島市李滄區(qū)海綿城市試點區(qū)的在線監(jiān)測按照“源頭-過程-末端”的思路進(jìn)行系統(tǒng)化布點，如圖1所示。源頭監(jiān)測主要針對試點區(qū)內(nèi)的各個典型項目，包括項目的外排口及項目內(nèi)設(shè)施的進(jìn)出水監(jiān)測，為項目整體建設(shè)情況和各典型設(shè)施效果評估提供依據(jù)。過程端監(jiān)測主要包括雨水排口和管網(wǎng)的監(jiān)測，各雨水排口對應(yīng)一定的排水分區(qū)，可對該排水分區(qū)的達(dá)標(biāo)情況進(jìn)行整體評價;管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點的液位及流量監(jiān)測可以為各排水分區(qū)的效果評估提供過程數(shù)據(jù)。在最終受納水體進(jìn)行水量和水質(zhì)的監(jiān)測，評估整個示范區(qū)內(nèi)徑流總量控制和面源污染控制情況，體現(xiàn)海綿城市建設(shè)的整體效果。
3布點原則
為構(gòu)建完善的在線監(jiān)測體系，支持海綿城市建設(shè)與評估考核，進(jìn)行雨量、液位、流量、水質(zhì)、溫度等多指標(biāo)的綜合監(jiān)測，監(jiān)測點的選取應(yīng)充分考慮實用性、代表性和便利性等原則。
(1)實用性。監(jiān)測點位置的選擇與監(jiān)測目的緊密相連，既需要滿足海綿城市管理與績效考核的現(xiàn)階段需求，又要關(guān)注城市排水管理的長期運營業(yè)務(wù)監(jiān)測需求，充分了解當(dāng)?shù)氐呐潘芫W(wǎng)、河道、土地利用類型、城市積水點、海綿城市建設(shè)項目現(xiàn)狀，以確保每個監(jiān)測點的實用性。
(2)代表性。選擇能夠反映該地區(qū)實際情況的點位進(jìn)行監(jiān)測，與此同時，不同類型的區(qū)域具有不同的排水特征，應(yīng)在各區(qū)域選擇具有代表性的監(jiān)測點，能夠通過監(jiān)測點情況更為全面的反映區(qū)域內(nèi)各類設(shè)施的實際運行情況。
(3)便利性。所選監(jiān)測點應(yīng)能夠方便、安全的進(jìn)行監(jiān)測設(shè)備的安裝與維護(hù)，同一區(qū)域不同類型的監(jiān)測設(shè)備(流量/水質(zhì))在空間位置上盡量靠近，方便后期設(shè)備的巡查與養(yǎng)護(hù)。
4監(jiān)測方案
按照“源頭-過程-末端”的系統(tǒng)化在線監(jiān)測體系構(gòu)建思路，監(jiān)測布點方案分為：背景要素監(jiān)測布點、典型項目監(jiān)測布點、管網(wǎng)/排口監(jiān)測布點以及末端監(jiān)測布點共4個部分內(nèi)容，整體監(jiān)測布點方案如圖2所示。
4.1背景要素監(jiān)測
背景要素的監(jiān)測主要包括試點區(qū)內(nèi)的降雨和溫度數(shù)據(jù)，提供試點區(qū)自然氣候方面的本底數(shù)據(jù)。
4.1.1雨量監(jiān)測
降雨數(shù)據(jù)是海綿城市考核評估的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，水量、水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)都需要結(jié)合降雨數(shù)據(jù)，才能對徑流控制、面源污染控制等指標(biāo)進(jìn)行考評。由于降雨存在很強的時空分布不均勻性，在試點區(qū)內(nèi)以均勻性為原則，每4～6k㎡布設(shè)1個雨量在線監(jiān)測點。青島市海綿試點區(qū)共3個流域：樓山河流域、板橋坊河流域和大村河流域，每個流域內(nèi)布設(shè)1臺雨量計，由于虎山公園地勢較高，與城區(qū)降雨情況可能有所差異，故增設(shè)1臺，共設(shè)4臺雨量計。
4.1.2溫濕度監(jiān)測
試點區(qū)溫度絕對值情況及變化趨勢，是對城市熱島效應(yīng)評估的重要依據(jù)。在海綿改造項目較多的大村河流域區(qū)委黨校內(nèi)和海綿改造較少的樓山后河流域工業(yè)區(qū)內(nèi)各布置1臺溫濕度儀，不僅可與青島市非海綿城市建設(shè)主城區(qū)給出的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，還可在試點區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行對比，精細(xì)化衡量海綿措施在調(diào)節(jié)城市微氣候方面所起到的作用。
4.2源頭監(jiān)測布點方案
源頭監(jiān)測主要針對各個海綿改造項目，以及項目內(nèi)典型的低影響開發(fā)措施，進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的積累。
4.2.1項目監(jiān)測
在項目的出水口進(jìn)行監(jiān)測，作為年徑流總量控制率、城市面源污染控制等指標(biāo)的源頭計算依據(jù)，為項目效果評估與項目管控模式的建立提供參考。項目地塊徑流水量的控制情況可通過流量和液位的監(jiān)測，其中重要排口進(jìn)行流量監(jiān)測，作為定量化評估依據(jù);較小排口則進(jìn)行液位監(jiān)測，只定性判斷是否出流。徑流污染控制效果則通過在線水質(zhì)SS監(jiān)測儀進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測。
青島海綿城市試點區(qū)源頭地塊類海綿建設(shè)項目共計108個，主要包括建筑小區(qū)和公園綠地，根據(jù)建設(shè)方式，又分為PPP項目和非PPP項目。海綿城市源頭地塊項目數(shù)量較多，應(yīng)結(jié)合考核評估和數(shù)據(jù)積累的需求進(jìn)行選擇性監(jiān)測，并通過固定監(jiān)測與輪換監(jiān)測相結(jié)合的方式，來減少在線監(jiān)測設(shè)備所需數(shù)量和投資費用。選擇重點考核的PPP項目進(jìn)行固定監(jiān)測，通過定量的計算與評估，為PPP項目按效付費提供依據(jù)，包括國通嘉苑、雙城小區(qū)等項目。對匯水關(guān)系明確且具有一定代表性的項目進(jìn)行固定監(jiān)測，長期積累在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，以便于后期的評估以及模型的率定與驗證，提高源頭模擬參數(shù)的準(zhǔn)確度，包括區(qū)委黨校、華泰社區(qū)、梅庵新區(qū)和尚風(fēng)尚水等項目。
4.2.2典型設(shè)施監(jiān)測
根據(jù)住建部出臺的《海綿城市建設(shè)典型設(shè)施設(shè)計參數(shù)與監(jiān)測效果要求》，需要對生態(tài)滯留設(shè)施、植草溝、CSO調(diào)蓄池、干塘、濕塘、人工濕地和綠色屋頂進(jìn)行在線監(jiān)測。根據(jù)典型設(shè)施的構(gòu)造和主要效果進(jìn)行在線監(jiān)測指標(biāo)的篩選：對于以水量控制為主的設(shè)施，需在線監(jiān)測水量情況，其中調(diào)蓄池和雨水桶具有穩(wěn)定液面，可進(jìn)行液位監(jiān)測;對于水質(zhì)具有明顯凈化效果的設(shè)施則應(yīng)進(jìn)行SS的在線監(jiān)測。青島市海綿試點區(qū)典型設(shè)施監(jiān)測情況如表1所示。
4.3過程監(jiān)測布點方案
根據(jù)雨水匯集的過程，在匯入河道前，先流經(jīng)道路管網(wǎng)，由排口進(jìn)入河道。
4.3.1排水管網(wǎng)監(jiān)測
雨水排水管網(wǎng)在線監(jiān)測指標(biāo)以流量和液位為主，其中流量在線監(jiān)測點主要布置在管網(wǎng)雨污混接和主干管網(wǎng)的下游位置，支持管網(wǎng)日常運行規(guī)律的識別，定量化分析雨污混接的影響，并在雨季實時監(jiān)測水量情況，支持水量控制的定量計算。液位監(jiān)測點一方面針對流量監(jiān)測未覆蓋到的管網(wǎng)分支節(jié)點;另一方面則針對城市易澇積水點，能夠在降雨過程中進(jìn)行積水水位的動態(tài)預(yù)警預(yù)報，以采取及時有效的應(yīng)對措施，保障城市水安全。
青島市海綿試點區(qū)內(nèi)管網(wǎng)整體為分流制，存在部分混接現(xiàn)象，在海綿城市建設(shè)中均通過管網(wǎng)改造項目進(jìn)行完善，需要通過監(jiān)測進(jìn)行驗證。排水管網(wǎng)部分共布設(shè)30臺在線液位計和30臺在線流量計。
4.3.2雨水排口監(jiān)測
通過對雨水排口進(jìn)行水量和水質(zhì)的監(jiān)測，可掌握排口所對應(yīng)的匯水分區(qū)內(nèi)所有項目及管網(wǎng)建設(shè)情況，對該匯水分區(qū)整體的水量和水質(zhì)情況進(jìn)行評估。旱季的監(jiān)測則可對雨污混接及偷排漏排問題進(jìn)行實時的監(jiān)督與管控。
對試點區(qū)排水管網(wǎng)及水系拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行梳理和現(xiàn)場調(diào)研，共計雨水排放口72個，其中大村河匯流域31個、板橋坊河流域20個、樓山河流域21個。根據(jù)雨水排口大小和對應(yīng)的匯水區(qū)域面積進(jìn)行在線監(jiān)測指標(biāo)的選擇，對于面積較大、重點關(guān)注、有典型設(shè)施和項目的排口進(jìn)行流量和水質(zhì)SS的監(jiān)測，對于匯水范圍相對較小的次要排口可只進(jìn)行液位的在線監(jiān)測，以定性判斷是否有水流匯入河道。一般而言，排口應(yīng)以流量監(jiān)測為主，以便進(jìn)行定量化的計算與分析，青島市海綿試點區(qū)內(nèi)，共布設(shè)排口流量監(jiān)測點63個，排口液位監(jiān)測點9個。
4.4末端監(jiān)測布點方案
根據(jù)降雨徑流的匯集過程，試點區(qū)內(nèi)樓山后河、樓山河、板橋坊河及大村河為主要受納水體，對河道水量和水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，可對最終情況進(jìn)行評估。另外，青島市年降雨量小于1000mm，根據(jù)海綿城市績效考核要求，需對地下水水資源情況進(jìn)行監(jiān)測。
4.4.1河道監(jiān)測
河道在線監(jiān)測主要包括流量、液位、在線懸浮物(SS)和溶解氧(DO)4項監(jiān)測指標(biāo)。布點位置的選擇應(yīng)能夠掌握試點區(qū)上游水位、水質(zhì)情況，反映河段中間段流態(tài)變化，評估支流流量及水質(zhì)匯入情況，并能把控河道出口段流態(tài)和水質(zhì)情況。
青島市海綿試點區(qū)內(nèi)3條主要河流情況各有所不同：其中樓山河僅上游流經(jīng)試點區(qū)，原來存在水體黑臭現(xiàn)象，中下游河道干枯被雜草覆蓋;板橋坊河全長約3800m，全部位于試點區(qū)內(nèi)，根據(jù)環(huán)膠州灣流域污染綜合治理方案，現(xiàn)進(jìn)行綜合截污整治工作;大村河屬李村河系，上游部分流經(jīng)試點區(qū)，河道淤泥較多。
在水量監(jiān)測方面，各河道源頭均位于試點區(qū)內(nèi)，在距源頭200m左右的位置進(jìn)行液位在線監(jiān)測，沿途中間段布設(shè)液位計以監(jiān)測水位變化;試點區(qū)出口及支流匯入處布設(shè)流量監(jiān)測。水質(zhì)監(jiān)測方面，為對流經(jīng)試點區(qū)部分進(jìn)行水環(huán)境質(zhì)量的綜合評價，在每條河道試點區(qū)范圍內(nèi)上下游各布置1臺在線SS監(jiān)測儀，河道中下游位置布設(shè)在線DO監(jiān)測儀，對河道整體的黑臭情況進(jìn)行反映。河道在線監(jiān)測布點如圖3所示。
4.4.2地下水監(jiān)測
根據(jù)住建部對海綿城市的考核要求，青島市年均降雨量小于1000mm，通過海綿城市建設(shè)應(yīng)確保年均地下水潛水位保持穩(wěn)定。通過在每個流域分區(qū)內(nèi)布設(shè)1個地下水監(jiān)測固定探井，進(jìn)行液位在線連續(xù)監(jiān)測，評估液位變化趨勢。
5結(jié)語
構(gòu)建在線監(jiān)測體系，全面收集數(shù)據(jù)，是海綿城市建設(shè)效果考核與評價的首要工作。在線監(jiān)測布點方案的合理性與科學(xué)性不僅直接影響建設(shè)效果考核的準(zhǔn)確性和PPP項目付費機制的公平性，更會對我國城市長期的雨洪管理、排水系統(tǒng)運營產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
以雨水徑流匯集的自然過程為基礎(chǔ)，按照“源頭-過程-末端”的系統(tǒng)化在線監(jiān)測布點思路，能夠支持海綿城市各區(qū)域、各尺度的效果考核，同時與規(guī)劃建設(shè)指標(biāo)系統(tǒng)化管控的思路相契合，通過在線監(jiān)測、定量評估，落實海綿城市建設(shè)各方責(zé)任。
青島海綿試點區(qū)根據(jù)“源頭-過程-末端”的布點思路，在項目設(shè)施、管網(wǎng)、排口、河道進(jìn)行在線監(jiān)測點的布設(shè)，主要監(jiān)測指標(biāo)包括液位、流量、SS和DO。通過在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)化構(gòu)建，能夠支持青島海綿試點區(qū)建設(shè)效果的全面考核，該監(jiān)測思路可為其他海綿城市的監(jiān)測考核提供參考。
青島海綿試點區(qū)規(guī)劃布設(shè)359個在線監(jiān)測點，通過試點區(qū)范圍內(nèi)精細(xì)化的在線監(jiān)測，進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的積累，可為青島市海綿城市的進(jìn)一步推進(jìn)與擴展提供基礎(chǔ)。后期的監(jiān)測考核，可通過已有數(shù)據(jù)進(jìn)行模型參數(shù)的率定和識別，從而減少部分在線監(jiān)測布點，實現(xiàn)模型對建設(shè)效果評估的支持。
本文對原文有刪減。原文標(biāo)題“海綿城市“源頭-過程-末端”在線監(jiān)測體系構(gòu)建——以青島市李滄區(qū)海綿試點區(qū)為例”;作者：郭效琛、趙冬泉、崔松、杜鵬飛、李志、楊婷婷;作者單位：清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院北京清環(huán)智慧水務(wù)科技有限公司青島市李滄區(qū)城市建設(shè)管理局。刊登于《給水排水》2018年第8期。
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