給水排水 |廈門經驗：海綿城市監測體系構建實例

效果評價是海綿城市建設重要的評價手段之一，通過監測體系對海綿城市建設效果進行評價，可為海綿城市的規劃、設計、建設及時提供數據支撐與反饋，也能夠為海綿城市建設積累基礎數據。以廈門海綿城市試點區為例，根據住建部《海綿城市建設績效評價與考核辦法（試行）》，結合在線監測和人工監測的技術手段，構建設施、地塊、流域3個層級的監測體系，可為下一步模型和監測的效果評估提供依據，并以期為其他城市的海綿城市建設效果的監測評估提供參考。

海滄馬鑾灣海綿試點區位于廈門市西部、海滄區北部。試點區北到馬鑾灣，南至翁角路，東至吳冠村，西至東孚北路，總面積約20 km²，其中水域面積4.5 km²，城市建成區6.4 km²，在建區9.1 km²。海滄試點區的海綿城市建設模式主要以問題為導向，著重解決水體黑臭、城市內澇、雨水收集利用等問題。

翔安海綿試點區位于廈門市翔安區南部，為廈門市近期重點發展區域，試點區范圍北至翔安南路，東至翔安東路，西至東界村，南至濱海東大道，如圖1所示，總用地面積為15.4 km²。翔安試點區的海綿城市建設模式主要以目標為導向，重點探索城市開發建設過程中面源及徑流污染的控制，保證水環境、水生態、水資源和水安全良好。

與傳統工程項目建設不同的是，海綿城市建設注重效果考核，常規的規劃、設計所采用的容積法等校核方式不能完全滿足海綿城市效果評估的要求，這就需要借助在線監測技術積累海綿城市建設過程動態監測數據，監測設施長期運行效果，為廈門市海綿城市建設的整體分析提供數據支撐，并收集背景數據，支持日后海綿城市建設的系統校驗。基于上述需求，廈門市海綿城市在線監測網絡構建目標為：

（1）分解細化住建部《海綿城市建設績效評價與考核辦法(試行)》中相關指標，構建真實、系統、完整的效果評估計算方法體系，基于監測數據客觀評估海綿城市的定量化改善效果。

（2）構建包括雨量、液位、流量、懸浮物、溶解氧等內容的在線監測網絡，實現海綿城市建設動態情況的數據采集、遠程傳輸和預警報警，為海綿城市建設效果的定量化績效評價與考核提供長期在線監測數據和計算依據，并為設施運行情況的應急管理決策提供參考。

（3）為海綿城市信息化管控平臺的開發提供數據支撐，實現建設效果一張圖可視化展示、監測數據集成顯示、考核指標動態評估、現場運行情況采集等功能，支持海綿城市的效果評估。

（4）通過全方位、長期有效的過程監測，實現海綿城市建設全生命周期管理，依據背景監測、過程監測、運行監測過程中數據的動態變化，為項目及設施的建設、運行、考核提供依據。監測點位及內容見表1。

3.1典型設施

3.1.1監測思路

在典型設施，如生物滯留設施、透水鋪裝、綠色屋頂、植草溝等，依據設施主要功能進行液位、流量、水質和土壤滲透性的跟蹤監測，結合廈門市已開展的低影響開發相關專項研究，評估、率定各單項設施的模型選取參數、控制效果等，積累科學經驗。

3.1.2監測點位布置

（1）流量監測。具有水量控制功能的典型設施主要包括雨水花園、生態樹池、生物滯留帶等在內的生物滯留設施，滲透管/渠，雨水塘/濕地等。每場降雨過程中，典型設施服務地塊的排入設施的雨水流量可通過對集中入口處安裝流量計監測，總外排流量及經設施底部盲管收集外排的雨水流量可通過對設施溢流口出水總管、設施底部盲管流量監測獲取，從而計算典型設施對所服務匯水區的單場降雨控制量（見表1）。

進行流量監測的典型設施包括生物滯留設施、透水鋪裝、下沉式綠地3類，每個典型設施在城市道路、建筑與小區、公共綠地各選擇1～2處進行典型設施監測，共計在線超聲波流量計14臺，見表2。

（2）液位監測。對雨水桶、蓄水池可進行液位監測，利用調蓄面積與在線監測液位，計算雨水收集量，進行單體設施的效能評估。

每個典型設施在城市建筑與小區、公園廣場各選1～2處進行監測，共布設在線監測液位儀6臺，見表3。

（3）水質監測。海綿城市典型設施對雨水徑流污染負荷的削減，主要通過設施對其所服務匯水區域雨水徑流體積的削減，以及徑流污染物在設施停留過程中時通過沉淀、吸附、過濾作用被去除。進行水質監測的典型設施包括生物滯留設施、透水鋪裝、下沉式綠地3類，每個典型設施在城市道路、建筑與小區、公共綠地各選擇1～2處進行監測，共布設在線懸浮物監測儀14臺，見表4。

3.2典型地塊

3.2.1監測思路

在地塊的出水口及道路的典型斷面流域的排出口，根據項目工程量與項目性質，進行液位、流量、水質監測，作為源頭監測數據，支持海綿城市考核指標計算數據溯源。

3.2.2監測點位布置

（1）液位監測。選取具有代表性的典型地塊進行雨水排出口年徑流雨水外排總量監測，同時結合同步監測的降雨數據，計算典型項目的年徑流總量控制率，以此作為年徑流總量控制率的源頭監測。

典型地塊的類型包括：①二類居住用地；②城中村建設用地；③行政辦公用地；④中小學用地；⑤零售商業用地；⑥旅館用地；⑦商務用地；⑧公共設施用地；⑨綠地。根據現狀地塊排口情況及規劃地塊的方案設計，共布置在線液位計42臺，監測項目見表5。

表5翔安新城試點區典型地塊監測項目

（2）流量監測。在PPP項目地塊出口進行流量監測，通過監測數據的分析，判斷項目的水量水質達標性，并且可以結合項目填報的建設數據，對項目的貢獻率進行動態評估核算。

（3）水質監測。根據《翔安新城試點區域海綿城市建設實施方案》，在以凈水設施為主、水環境敏感項目，如洋塘公園等項目，采用在線SS監測方式，監測項目內所有雨水排出口或雨水外排管網節點的雨水水質隨時間的變化情況。根據項目實際情況布設SS在線監測儀，共設置在線SS監測儀15臺。

3.3典型流域

3.3.1監測思路

（1）區域整體。以均勻性為原則，布設雨量監測點，同時在示范區內設置溫度監測點，選擇與示范區開發強度相同的非示范區域，進行溫度對比監測。

（2）控制單元排口。各控制單元河/湖的排口處進行液位、流量、水質在線監測，作為績效評價的末端驗證，為關鍵指標(年徑流總量控制率、城市面源污染控制)的計算提供依據。

（3）河道斷面。在河道關鍵斷面進行流量、DO水質在線監測，輔以合理的人工水質采樣化驗，作為海綿城市年徑流總量控制率與水環境質量考核的依據，并通過上下游的液位監測進行降雨過程中河道水位變化規律的監測及預警預報。

（4）排水管網關鍵節點。在市政排水管道的關鍵節點處進行液位、流量監測，包括各控制單元的交點、主干管網下游節點等，作為過程監測數據，并為運行評估及風險預警提供依據。

3.3.2監測點位布置

（1）區域整體雨量監測。分鐘級降雨是支持海綿城市設施效能分析及效果評估的基礎，考慮到降雨的隨機性與局部性，采取冗余設置，每3～5 km2分區布設在線雨量監測點。分別在示范區的 3 號、7 號、10 號、14 號控制單元，各布設1臺在線雨量計(見圖2)。

（2）排口流量及水質監測。通過梳理翔安新城海綿城市示范區內的管道與水系結構，翔安新城海綿城市試點區共劃分15個控制單元，規劃建設73個雨水排放口。

水質監測：對于水質監測，在線懸浮物監測儀可對SS指標進行自動在線監測，選擇典型的徑流污染較為突出的12個排口布設在線懸浮物監測儀，小計12臺。

（3）地表水液位、流量及水質監測。示范區內的水系是示范區內雨水排放主干網，肩負轉輸上游過境流量作用。通過對示范區渠道進出水口及渠道交叉點流量監測，可評估示范區內澇情況及年徑流控制率。另外對渠道水質進行監測，評估水體環境質量現狀。河道斷面的選擇一般遵循以下幾個原則：①上游水位水質控制：河流示范區上游距離源頭200～300 m；②反映流量匯入，流態變化情況：接入下游河道前50～100 m處布置監測斷面；③掌握河道中間段流態變化：河道中間位置布置監測點；④掌握河道出口段流態情況：河道出口上游50～100 m處布置。

流量監測：翔安新城海綿城市建設示范區內主要水系包括宋洋水庫、烏石盤水庫、鼓鑼公園水系、翔安景觀水系等，考慮到河道斷面寬度，不同斷面位置流量差異性較大，共選擇12個河道入流、出流斷面設置在線超聲波流量計，用于監測流量變化情況，為海綿城市年徑流總量控制率的計算提供依據，共計安裝在線監測流量儀12臺。

液位監測：為掌握河道水位變化動態及規律，并進行風險預警預報，在河道上、中、下游布設在線液位計，共10臺。

3.3.3排水管網流量監測

排水管網流量監測點的布設主要考慮：①各控制單元的邊界點，以便于分區計算管控；②所有合流制溢流口，分析非降雨時段，是否有污水入河；③排水主干管網下游，對管網日常運行規律進行定量分析，如管道在旱季與下雨天時具有不同的運行狀況，說明管道在雨天的入流入滲情況等。

通過在排水管網流量點的布設，為排水管網管理及規劃改造提供參考，共計安裝在線監測流量儀15臺。

4.1下墊面水質監測

在示范區內選擇典型下墊面進行人工定期采樣與化驗分析，作為城市面源污染考核的背景值，為城市面源污染削減率的計算提供依據。典型下墊面類型包括：①低層屋面；②高層屋面；③道路主干道；④道路次干道；⑤廣場；⑥停車場；⑦綠地，見表6。

規劃對7類典型下墊面開展為期1年的背景監測，進行6場降雨的水質采樣與化驗（大、中、小降雨各2次），共進行6×7=42(場次降雨)的采樣。采樣方式為自產流起的30 min內，每隔5 min采1個樣，30～60 min內, 每隔15 min采1個樣；60～120 min內，每隔30 min采1個樣。每場降雨大約選取10個個水樣,共420次水質化驗分析。水質檢測指標包括pH、化學需氧量（COD）、懸浮物（SS）、氨氮（NH3-N）、總氮（TN）、總磷（TP）共六大指標。

4.2流域排口

在翔安試點區排口在線監測點位的基礎上，選擇代表性排口輔以人工監測，判斷海綿城市建設的流域水質控制效果。

規劃每年進行6場降雨的水質化驗，每年共進行90場次降雨的采樣。降雨采樣采取“前密后疏”的原則，降雨過程采樣自產流起的30 min內，每隔5 min采1個樣，在30～60 min內,每隔15 min采1個樣；在60～120 min內，每隔30 min采1個樣，每場降雨大約選取10個水樣，每年共900次排口降雨水樣的化驗。流域排口的人工監測指標包括pH、COD、SS、NH3-N、TN、TP共六大指標。

4.3河道水系

選擇河道關鍵斷面，進行水質監測，作為水環境質量指標考核的依據，斷面位置如圖3所示。

在河道關鍵斷面定期開展人工水質采樣與化驗分析。根據翔安新城降雨規律，暴雨主要發生在5～9月，其他月份或有暴雨，但其范圍較小、強度不大。因此人工采樣與水質化驗分析5～9月每周1次，其余月份每月1次，共計27×10=270(次/年)。水質檢測指標包括pH、透明度、氧化還原電位（ORP）、溶解氧（DO）、COD、SS、NH3-N、TN、TP共九大指標。

(1)廈門市海綿城市監測項目規劃建設466個監測點，已建設了220臺在線監測設備，其中有34臺設備用于監測各類LID設施。已建的在線監測設備共積累了近8個月的分鐘級監測數據，對廈門本底的LID設施及地塊和流域控制效果進行了定量的分析和評價。同時還依據該類數據，結合排水模型提出適合廈門的本地模型參數，更好地從前期規劃、設計層面來指導海綿城市建設。\

(2)對于已建的典型設施、地塊、流域在進行1年長序列的觀測之后，若數據趨于穩定并與排水模型數據較為吻合，該類監測設備可移至新建的海綿城市建設項目進行數據監測，減少財政投資。

(3)根據住建部對年徑流污染削減率推薦采用SS的要求，鑒于目前市面上的在線SS監測儀的原理主要采用濁度進行觀測，與人工實驗室的SS監測原理有一定的區別，下一步將摸索出該類指標與濁度儀在不同水環境下的關系曲線，更好地用于徑流污染控制率的監測。