上好生物火山巖濾料廠家海綿城市監測和效果評估中存在的問題與對策探討

　　上好生物火山巖濾料廠家海綿城市監測和效果評估中存在的問題與對策探討

　　上好生物火山巖濾料生產廠家海綿城市監測和效果評估中存在的問題與對策探討。研究背景：海綿城市是新型城鎮規劃建設的核心理念和方式，是促進生態文明建設、綠色發展的重要舉措。經過30個國家級試點城市和100個左右省級試點城市的探索實踐，海綿城市在城市內澇防治、城市水環境改善等方面取得了顯著成效，即將進入系統化全域推進階段。為及時對海綿城市建設效果和績效考核進行定量化評估，國家級試點城市及部分省級試點城市近年來已開展了一系列的監測評估工作。住建部在2019年和2020年開展了海綿城市建設評估工作，要求各地開展海綿城市制度建設落實情況和建設成效自評工作，并選取典型城市開展現場復核監測和評估工作。

　　監測是評估海綿城市建設和運行管理質量的重要方式。從評估內容來講，海綿城市建設評估是指對海綿城市規劃、建設、制度、效果的全流程評價，對海綿城市建設效果進行評估，需要客觀、準確的監測予以支撐。從評估方式來講，評估是以定量和定性相結合，其中對于海綿城市建設情況和建設效果則是以定量評價為主，通過監測的方式對自然生態格局的保護與修復、城市排水防澇、水環境改善等方面的實施效果進行評估，以保障評價結果的真實、客觀。

　　以海綿城市建設效果評估為重點，針對所發現的監測和評估過程中存在的若干突出共性問題，從對監測評估的認識、監測目的、監測方案、評估分析方法、模型率定和驗證等方面對存在的問題進行剖析，并提出相應的對策建議。

　　摘 要

　　海綿城市監測與評估涉及科學、技術、工程、設備及管理等多個方面，現階段監測評估工作面臨一定的困惑和挑戰。根據我國海綿城市建設效果監測評估實踐，分析海綿城市監測評估中在監測目的、監測方案、評估分析方法、模型率定和驗證等方面存在的誤區及若干問題，提出相應的對策建議。針對建設片區、項目、設施等不同尺度，從效果評估、科學研究、模型率定、運行維護等方面對監測目的和內容進行分析。海綿城市建設效果評估的核心指標應包括年徑流總量控制率、黑臭水體消除比例、內澇積水點消除比例、內澇防治標準達標情況、天然水域面積變化率等，鼓勵“監測+模型”的評估方式。

　　01

　　海綿城市監測評估認識和基礎方面的問題及對策

　　近年來，隨著海綿城市建設的推廣，我國海綿城市監測評估體系也在逐步建立，但已開展的監測工作中存在一些突出問題，究其主要原因有兩方面：一是對海綿城市監測評估工作的認識不足，二是海綿城市監測的技術及設備等基礎相對薄弱。

　　1.海綿城市監測評估認識方面

　　前期由于海綿城市試點驗收、績效評估、運維管理以及科學研究等方面需要，已開展了一些監測工作，但對海綿城市監測評估的認識和理解仍存在誤區。例如有人認為雨水監測成本高、難度大，海綿城市可按規劃建設，無需監測;也有人認為監測可實時掌握項目的建設效果，因此越多越好，在新建、改建項目時安裝了大量的在線監測設備，投入了大量的人力財力。要不要監測?如何監測?這些問題都有所爭議。

　　從雨水管理發展歷程和海綿城市建設現狀來看，監測評估是必要的，可定量化評估海綿城市建設效果，為持續推進海綿城市建設提供支撐。但并不是所有的項目都需要監測，監測的程度及范圍應根據監測評估的目的來判斷，如對于評估海綿城市建設效果時應選擇具有代表性的排水片區、項目或設施進行水質水量監測;對于研究典型設施的滲透、凈化等功能時應進行詳細監測，監測土壤或人工介質滲透系數等;對于排水系統運行維護時選擇重要管網節點及泵站等進行水質水量監測。

　　2.海綿城市監測技術及設備等基礎方面

　　與給水、污水、水利等領域的監測相比，海綿城市監測方法、標準有待完善，監測設備和技術基礎都相對薄弱。如南方河網城市高水位運行，流速大、末端淹沒出流、淹沒排口監測缺乏有效的水量監測設備等。此外，海綿城市建設監測實踐基礎不足，出現監測設備安裝位置、精度選擇不合理，設備缺乏定期維護等問題，如源頭設施進水口的小流量監測設備選用多普勒流量計。多普勒流量計一般適用于排水管道的監測，當用于流量較小、水深較淺的生物滯留、植草溝等設施流量監測時，往往導致誤差較大，從而難以保證監測數據的準確性。

　　對于不具備人工、自動監測條件的點位，例如頻繁受下游尾水頂托影響或長期處于淹沒出流狀態的排口，流量自動監測設備無法工作或監測精度較低的技術問題仍沒有解決，因此，盡量避免在該處監測，可通過監測上游各轉輸入流點水量進行計算獲得。對于有一定豎向落差且流量相對較小的設施進水、出水或管渠出水監測建議選擇薄壁堰流量計(如圖1)或槽流量計。

　　圖1 “人字形”薄壁堰流量計監測生物滯留入流量

　　02

　　海綿城市監測過程存在的主要問題及對策

　　海綿城市監測是一個復雜體系，由于受降雨的不確定性、地表徑流匯流途徑較多、徑流沖刷效應多變、雨水管道內污染物復雜、管網混接等方面的影響，準確監測難度很大。針對已開展的海綿城市監測過程中目的不清晰、監測方案不合理、在線監測不規范等問題，提出海綿城市監測的合理建議。

　　1. 監測目的

　　海綿城市監測工作存在監測目的不清晰的問題，監測目的往往包含一個或多個，監測方案未根據監測目的制定，導致監測結果和數據不能支撐監測目的。

　　明確監測目的是海綿城市監測的一個重要原則和前提，監測目的包含以下幾方面：a)為模型參數率定與驗證提供數據支撐。b)通過監測來考核海綿城市建設達標情況，評估徑流總量控制、內澇達標、CSO控制等效果來判斷是否達到預期設計目標。通過監測總結建設經驗，促進各地更加規范、有效地開展海綿城市建設。c)對灰綠設施展開研究層面的監測，分析設施徑流水質水量控制規律，優化設施規劃、設計參數。d)評估海綿城市建設和運行管理質量，支撐海綿城市建設與運行維護，實現排水系統運行調度、監控預警。

　　海綿城市監測在設施、項目、片區、水體、城市不同尺度、不同性質的監測其目標也不盡相同。對于設施尺度監測應滿足設施運行數據收集與效果評價的要求;對于項目、片區和城市尺度的監測應滿足相應的海綿城市建設本底評價和效果評價的要求;對于片區和流域尺度應對城市開發建設與流域水文條件之間的相互影響進行評價。具體內容和對應目標見表1。

　　表1 監測內容與監測目標

　　2. 監測方案

　　海綿城市建設效果監測應編制監測方案，監測方案按照GB/T 51345—2018《海綿城市建設評價標準》等標準或規范性文件的要求制定，需要明確監測目的、范圍、對象、內容、點位、方法、頻次、設備安裝、數據管理與應用等要求。監測方案需要各層級相互支撐、形成體系，實現分層級和全系統的海綿城市建設效果評估的監測目標，不同層級監測方案存在問題如下。

　　1)設施監測。

　　在設施監測中，存在僅監測出水口未監測進水口，或僅監測溢流口而未監測進水口、出水口的現象，導致無法實現有效監測，入流量只能通過計算獲得，以及有些指標完全依靠未經率定的模型模擬等問題。因此，評價設施徑流體積控制量、水質控制效果、排空時間等應在設施進水口、出水口、溢流口、調蓄空間和結構內部布設監測點位。

　　2)項目監測。

　　項目監測是片區監測的基本內容之一，很多項目在建設之初未考慮后期監測的需求，如未采集本底情況，無法對照計算整個項目建設效果;存在監測項目中綠色設施服務面積不足，不具備代表性的問題;以及有些方案存在項目所監測的排口不全等問題。因此，典型項目在規劃、設計和實施階段適當考慮監測點位的預留，在工程設計階段預留自動監測與人工監測作業條件，并且采集本底情況用作對照。為確保監測項目的典型性，項目內需要保證綠色設施服務不透水面積占較高的比例。在監測布點過程中仔細對項目進行調研，保證進出水水量和水質平衡。

　　3)片區監測。

　　片區監測主要是在排水分區選擇、監測內容和布點等方面存在問題。首先，存在排水分區選擇未考慮區域降雨、排水管網特點，如有些排水分區內海綿城市源頭項目比例顯著不足，使監測不具備必要性和典型性。其次，存在監測內容與評價不對等的問題，如污染物總量計算需要同時監測流量和水質，年徑流總量控制率需要同時監測流量和降雨量，有些監測方案往往只監測其中一個，導致無法計算。此外，存在監測布點的上游匯水邊界不明晰的情況，片區排口未全部監測等問題，導致所測排水口流量的匯水面積計算與實際匯水面大小不符等。

　　針對片區的選擇問題，從控制監測成本、開展代表性監測角度出發，應選擇已開展一定體量海綿化建設或改造的區域進行監測，片區內盡量涵蓋源頭、過程和末端項目。針對監測內容與評價對應的問題，可根據評價內容確定監測內容，如合流制區域，評價合流制溢流水量時，應監測溢流流量變化過程;評價合流制溢流污染負荷或初期沖刷情況時，應同步監測溢流流量變化過程與水質;監測范圍較大且溢流排放口較多時，其中服務匯水面積小、溢流量和污染負荷貢獻小的合流制溢流排放口，可選擇監測溢流頻次。針對監測布點問題，應充分考慮片區徑流流入和流出情況布置監測點位，避免因監測不完整造成的無法評估。

　　4)水體監測。

　　監測點位的布設不具有代表性、合理性是水體監測的常見問題。水體監測點位要選擇能總體反映水環境質量的監測斷面，一般選擇水體的上游、中游和下游斷面，在較大支流匯入點、主要排放口等水文水力變化點的上下游也應設置監測斷面。監測點位布設還要考慮監測的便利性和取樣的安全性。

　　5)城市監測。

　　城市尺度的監測更多考慮海綿城市建設效果評估，評估指標的選擇是常見問題。另外海綿城市監測對象包含流域、城市、水體、地下水等多個方面，存在各部門協調溝通不順暢，監測重復浪費的問題。

　　評估指標應具有科學性、針對性、可操性。首先，評估指標應科學、準確的反應海綿城市建設效果。其次，要考慮不同城市的差異性，以解決當地水問題為目標進行指標的選擇。最后，選擇指標應考慮到監測以及后續評估、計算的可操作性。針對重復監測問題，需要統籌利用城市氣象、水利、環保、住建等部門既有監測站點開展監測，數據共享，節約投資。

　　根據海綿城市建設的多目標和系統組成的特點，針對目前監測存在的問題，還需要進一步加強監測方案科學性、布點合理性論證與動態優化等方面的研究。基于海綿城市規劃建設、績效考核、過程管控、運行調度的技術需求，以水生態保護、排水防澇、水環境綜合提升為目標導向，合理確定包括城市建成區設施、典型項目、管網關鍵節點、受納水體等監測內容在內的系統化監測方案。

　　3. 監測方法與設備

　　1)監測設備選型和安裝維護。

　　降雨具有隨機性和不確定性，在線監測設備可實時監測并且彌補人工取樣不及時、耗費人力的缺點，因此在海綿城市監測中應用非常廣泛。但在線監測也會出現數據異常的情況，造成降雨數據與流量數據無法關聯等。其中一部分原因是因為在線監測設備選擇和安裝位置不合理，如探頭安裝位置不合理、受干擾較多，甚至還出現探頭誤裝于污水管道或下游出水管口的情況，監測到的數據是污水信息或多個匯水區的雨水信息;此外，對已安裝的在線監測設備缺少必要的巡查和維護管理，未及時發現運行過程中出現儀器斷電、探頭雜物覆蓋、通信不正常等問題。上述問題都對監測數據的準確性造成很大影響。

　　2)在線監測指標的準確性。

　　現場水質設備可現場檢測部分水質指標，如溫度、濁度等物理指標，再如pH、氧化還原電位、電導率、溶解氧、硝酸鹽、電阻率等化學指標。雖然現場水質設備在連續監測水質方面具有優勢，但油和油脂、細菌、藻類附著會導致精度損失，需要頻繁的進行檢查和維護。因此，儀器在使用前應進行清潔和校準。除去外在原因導致測定不準，檢測技術造成的精度問題也需要格外注意。評估指標年徑流污染物總量削減率以懸浮物SS計，目前絕大多數SS在線監測是通過監測濁度換算得來的，需要定期人工采樣標定，保證其準確性。還有化學指標硝酸鹽測定也需要頻繁校準，不建議在線測定。

　　03

　　海綿城市效果評估存在的主要問題及對策

　　海綿城市建設效果評估既是績效監管的重要方式之一，也是提高海綿城市和排水系統建設、運行管理質量及水平的重要手段。我國海綿城市建設目前仍處于探索階段，但基于項目實施和評估、績效考核等任務的需要，要求對海綿城市建設項目或片區的效果進行定量化評估。應根據不同目的、不同評估對象，合理確定評估指標體系，明確評估內容和方法。

　　海綿城市建設效果評估涵蓋源頭減排、排水管渠、超標雨水蓄排設施及水生態、水環境和水安全等各方面，對設施、項目、片區、城市、區域流域建設與實施的有效性、能否實現海綿效應等方面進行評價。

　　從海綿城市建設效果評價的角度，建議達標片區層面評估可從自然生態格局管控、水資源利用、水環境治理、水安全保障方面開展，根據GB/T 51345—2018《海綿城市建設評價標準》的要求，建議年徑流總量控制率、黑臭水體消除比例、內澇積水點消除比例、內澇防治標準達標情況、天然水域面積變化率5項為必評指標，其中前4項指標需要通過監測復核，指標的選用程度和評估方法見表2。源頭減排項目建設效果評估指標主要包括年徑流總量控制率、徑流峰值削減率、污染物削減率等。

　　表2 排水分區建設效果評估指標適用性與評估方法

　　1. 效果評估數據準確性

　　監測數據的可靠性以及后續的數據整理分析是海綿城市建設效果評估的關鍵環節，也是智慧城市、智慧水務建設的基礎工作。評估過程發現有些監測數據相關性差、數據準確性存疑，由于自動監測設備不運轉、環境干擾等導致監測原始數據缺失無法分析，以及數據整理和分析過程未剔除無效數據、數據分析過于簡單甚至邏輯不合理等問題，最終導致獲取的監測數據不足以支撐效果評估。

　　因此，應在監測方案實施的全過程開展質量保證與質量控制。評估工作可有效促進“處理數據-發現問題-分析原因-優化監測方案-繼續監測”這一重要反饋優化流程。監測過程中應持續跟蹤檢查降雨、流量、水質等在線監測數據情況，判斷是否穩定、連續或有效。出現設備無信號、數據缺失、數據不穩定、明顯超出正常值范圍、瞬時流量、液位或水質參數波動大、瞬時值和累積值不一致等問題時，應及時進行統計分析，查找故障原因并現場排除，確保達到監測要求。值得注意的是，評估中重要指標年徑流總量控制率是根據當地多年日降雨量數據統計得出對應設計降雨量，每一年的徑流總量控制率受當年氣候條件影響較大，特別是極端降雨或干旱發生的年份，通過一個雨季監測計算年徑流總量控制率結果只能代表監測當年情況，與該指標的定義有一定差距。因此，除了典型降雨場次監測分析外，條件允許的情況下建議連續監測多年數據進行效果評估。

　　2. 效果評估方式

　　海綿城市建設效果建議通過監測或“監測+模型”的方式進行評估。由于海綿城市監測工作具有一定的時限性和局限性，合理的模型模擬可以更好的評估海綿城市建設效果，尤其適用于片區內澇與積水點消除、年徑流總量控制率、合流制溢流污染控制、受納水體水質改善的評估。目前有些監測及模擬未充分利用好監測與模型的關系，大大降低監測效率和模擬的準確性。

　　“監測+模型”聯用評價的方法對于海綿城市建設前本底監測數據缺失、現狀城市排水系統設施建設不完善、現場監測條件受限、缺少長期監測數據直接評價等情形的片區或項目，具有良好的應用價值和意義，鼓勵“監測+模型”技術聯用。監測與模型模擬可以互補，例如在片區無法進行全部監測時，可采用相近片區監測或局部監測，通過“監測+模型”的方法對片區的年徑流總量控制率及內澇防治標準達標等指標進行評估。模型需要監測來支撐，真實、準確、有效的監測數據對于模型關鍵參數取值合理性、模型模擬準確度十分重要。

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　　結束語

　　1)海綿城市監測是其效果評估的重要手段，同時也是科學研究、模型率定、運行維護的重要依據，監測方案一定要根據不同的監測目的來確定其內容、范圍和方法。切忌過度監測或排斥監測，監測應統籌利用城市各部門既有監測站點和新布設監測站點開展監測，節約投資，共享數據，避免重復監測。

　　2)海綿城市建設監測應邊界清晰，應以片區為單元編制監測方案并開展監測，應協同區域流域、城市層級監測需求，相互支撐、形成體系，實現分層級和全系統監測目標。

　　3)海綿城市建設效果評估應重點選取年徑流總量控制率、黑臭水體消除比例、內澇積水點消除比例、內澇防治標準達標情況、天然水域面積變化率等指標。

　　4)為保障監測數據的準確性，需在監測全過程進行數據質量管控，避免數據不合理或缺失的情況發生。考慮到監測時間和空間的局限性，鼓勵“監測+模型”的評估方式，更高效、準確的評估海綿城市建設效果。

　　5)海綿城市建設監測涵蓋城市本底條件、排水系統及相關受納水體，涉及氣象、水量、水質等多種類型，應充分運用物聯網、大數據等信息系統技術，為城市水務預報預警及智慧運行提供支撐，發揮監測工作的最大效益。

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