萍鄉(xiāng)市海綿城市試點建設(shè)效果評價

王求華，王 許，石國強

（1.萍鄉(xiāng)市海綿設(shè)施管理處，江西 萍鄉(xiāng)，337000；2.萍鄉(xiāng)市水利水電勘察設(shè)計院，江西 萍鄉(xiāng)，337000；3.中規(guī)院（北京）規(guī)劃設(shè)計有限公司，北京，100044）

0 引言

海綿城市建設(shè)發(fā)展從“2015年全面規(guī)劃啟動”到“2019年系統(tǒng)化全域推進”，現(xiàn)已成為新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的重要組成部分。效果評價是海綿城市建設(shè)重要的評價手段之一，可為海綿城市規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)及時提供數(shù)據(jù)支撐。目前，我國海綿城市建設(shè)效果評價工作尚處于起步階段，亟需構(gòu)建科學合理的指標體系和評價模型[1]。萍鄉(xiāng)市海綿城市一體化管控平臺構(gòu)建了基于在線智能雨量監(jiān)測儀、在線智能流量監(jiān)測儀、在線智能液位監(jiān)測儀、在線智能懸浮物監(jiān)測儀、在線智能溫濕度監(jiān)測儀和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)研發(fā)設(shè)計的一套在線監(jiān)測管控系統(tǒng)。系統(tǒng)對易澇點、海綿設(shè)施、排水分區(qū)、河道等監(jiān)測點的水位、流量、懸浮物和降雨量進行實時監(jiān)測，通過實時在線監(jiān)測設(shè)備所得的數(shù)據(jù)計算海綿城市建設(shè)評估指標，為科學評價海綿城市建設(shè)成效提供有力支撐。

1 基本情況

1.1 城市概況

萍鄉(xiāng)市位于江西省西部，為典型的江南丘陵型城市，國土總面積3 827km2，其中山地和丘陵分布廣泛，占全市總面積的81.6%。屬亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，多年平均降水量1 597mm，30年一遇24h降水量187 mm，10年一遇24h降水量176mm，歷史最大24h降水量226mm（1972年8月18日）。降水時空分布不均，時間上主要集中在4～6月，占全年降水量的42%；空間上南部多于北部，東部多于西部，山區(qū)多于平原。

1.2 海綿城市建設(shè)試點區(qū)選擇

萍鄉(xiāng)市是江南丘陵地區(qū)海綿城市建設(shè)的典型代表，通過對區(qū)域現(xiàn)狀問題、典型性與代表性、城市未來發(fā)展方向等分析，根據(jù)水環(huán)境及內(nèi)澇等問題的嚴重程度[2]，最終選定了32.98km2海綿城市建設(shè)試點區(qū)范圍。

萍鄉(xiāng)市為老工礦城市，城市基礎(chǔ)設(shè)施陳舊，現(xiàn)狀存在的問題主要集中在水安全和水環(huán)境兩方面。水安全方面，內(nèi)澇問題突出，是困擾城市發(fā)展和人居環(huán)境提升的一項頑疾，通過對萍鄉(xiāng)市海綿城市試點區(qū)排水系統(tǒng)進行建模分析，模擬30年一遇降雨情景下試點區(qū)內(nèi)易澇積水點多達84處。城市水體環(huán)境質(zhì)量方面，雖然中心城區(qū)河道水質(zhì)總體良好，但由于排水系統(tǒng)不完善，溢流污染問題突出，中心城區(qū)萍水河段水質(zhì)惡化趨勢不容忽視。

2 試點建設(shè)目標

2.1 年徑流總量控制率

依據(jù)萍鄉(xiāng)市氣象臺1985～2014年逐日降水量資料，剔除小于或等于2mm的降雨事件數(shù)據(jù)和全部降雪數(shù)據(jù)，將剩余的日降雨量由小到大進行排序，計算出萍鄉(xiāng)市年徑流總量控制率與對應設(shè)計降雨關(guān)系曲線圖（圖1）。綜合考慮政策文件要求、海綿城市建設(shè)試點區(qū)下墊面特征、土壤滲透能力、短歷時強降雨的特性、河湖水系現(xiàn)狀、初期雨水面源污染、治黑除澇需求、區(qū)域水資源狀況等因素[3]，將萍鄉(xiāng)市海綿城市建設(shè)試點區(qū)年徑流總量控制率目標設(shè)定為75%，對應設(shè)計降雨量為22.8mm。

圖1 年徑流總量控制率與設(shè)計降雨關(guān)系曲線圖

2.2 排水防澇標準

根據(jù)《城市排水（雨水）防澇規(guī)劃編制大綱》《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GB50014）中的相關(guān)規(guī)定，參照《江西省萍鄉(xiāng)市城市防洪規(guī)劃報告》和《萍鄉(xiāng)市城市排水專項規(guī)劃》，確定萍鄉(xiāng)市城區(qū)排水防澇標準為30年一遇。

2.3 防洪標準

依據(jù)《防洪標準》（GB50201-2014）、《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2017）及《江西省萍鄉(xiāng)市城市防洪規(guī)劃報告》，確定萍鄉(xiāng)市城區(qū)防洪標準為50年一遇。城區(qū)萍水河主河道防洪標準按照50年一遇洪水設(shè)防，其他支流按照20年一遇洪水設(shè)防。

3 試點建設(shè)內(nèi)容

3.1 匯水分區(qū)與排水分區(qū)

結(jié)合萍鄉(xiāng)市城區(qū)水系分布情況，以自然流域為研究對象，將海綿城市建設(shè)試點區(qū)劃分為萍水河流域、五豐河流域和白源河流域三個匯水分區(qū)（圖2）。在匯水分區(qū)的基礎(chǔ)上，結(jié)合規(guī)劃區(qū)地形圖、水系規(guī)劃、排水（雨水）防澇綜合規(guī)劃以及路網(wǎng)結(jié)構(gòu)等資料，進一步劃分排水分區(qū)，將海綿城市建設(shè)試點區(qū)劃分為15個排水分區(qū)（圖 3）。

圖2 試點區(qū)匯水分區(qū)劃分圖

圖3 試點區(qū)排水分區(qū)劃分圖

3.2 試點建設(shè)內(nèi)容

萍鄉(xiāng)市海綿城市試點建設(shè)構(gòu)建了以萍水河流域為核心的海綿城市試點建設(shè)體系。在海綿城市建設(shè)試點區(qū)范圍內(nèi)以自然流域為基本單元統(tǒng)籌構(gòu)建“上截—中蓄—下排”的大排水系統(tǒng)：在五豐河流域上游建設(shè)分洪隧洞，將部分洪水經(jīng)赤山河引進萍水湖，用以解決萍水河與五豐河上游的山洪問題；在萍水河流域和五豐河流域中游分別建設(shè)萍水湖（調(diào)蓄庫容300萬m3）、玉湖（調(diào)蓄庫容50萬m3）、鵝湖（調(diào)蓄庫容 15萬 m3），削峰滯洪，緩解下游老城區(qū)的行洪壓力；在五豐河流域下游建設(shè)五豐河與鵝湖連通工程，將五豐河水引至鵝湖并抽排至萍水河，同時在五豐河匯入萍水河的河口新建五豐河排澇泵閘，減少萍水河頂托倒灌。海綿城市建設(shè)試點區(qū)劃分了6個項目片區(qū)，8大類建設(shè)項目，共167個子項目（見表1）。

表1 萍鄉(xiāng)市海綿城市試點建設(shè)工程項目匯總表

4 試點建設(shè)效果評價

4.1 年徑流總量控制率

年徑流總量控制效果的評估采用SCAD（Sponge City Aided Design）海綿城市輔助工具。SCAD與《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》緊密結(jié)合，包括對城市徑流產(chǎn)生量評估計算、城市面源污染負荷的評估計算以及各種調(diào)蓄及LID設(shè)施對城市徑流產(chǎn)生量、面源污染的消減量的模擬等一系列針對海綿城市規(guī)劃設(shè)計的功能。采用丹麥DHI的MIKE模型對海綿城市建設(shè)試點區(qū)各排水分區(qū)年徑流總量控制率進行模擬分析，結(jié)果顯示各排水分區(qū)年徑流總量控制率介于50%至83%之間（見圖3），海綿城市建設(shè)試點區(qū)年徑流總量控制率達到了76%。通過安裝的監(jiān)測設(shè)備采集相對完整的地塊和排水分區(qū)評估實際徑流控制效果與年徑流總量控制率目標落實情況，結(jié)果顯示實測結(jié)果與模擬結(jié)果基本一致。

4.2 徑流污染削減率

根據(jù)《萍鄉(xiāng)市海綿城市試點建設(shè)示范區(qū)建設(shè)專項規(guī)劃》可知，由城市非點源模型可以得到排水分區(qū)場次降雨徑流污染平均濃度。在排水分區(qū)排口位置布設(shè)智能在線流量監(jiān)測儀與智能在線液位監(jiān)測儀，并利用監(jiān)測數(shù)據(jù)計算場次降雨徑流污染物平均濃度（EMC）。在此基礎(chǔ)上計算排水分區(qū)的降雨徑流污染物負荷（產(chǎn)污量），進而計算污染物負荷削減率（SS削減率）。由于SS削減率并不能完全說明面源污染情況，需要與場次降雨徑流污染物濃度綜合分析，具體數(shù)據(jù)見表2。結(jié)果顯示各排水分區(qū)降雨徑流平均污染物濃度有所下降，SS削減率達到海綿城市建設(shè)要求。根據(jù)萍鄉(xiāng)市地表水功能區(qū)劃，海綿城市建設(shè)試點區(qū)域內(nèi)萍水河為工業(yè)用水區(qū)，其他水體未納入水功能區(qū)，目前均可達到地表水環(huán)境質(zhì)量標準Ⅲ類水標準[4]。

表2 試點區(qū)排水分區(qū)面源污染評估表

4.3 水安全保障

海綿城市試點建設(shè)以來，為監(jiān)測各內(nèi)澇點積水情況，萍鄉(xiāng)在各歷史內(nèi)澇點檢查井內(nèi)安裝了液位計，可以實時監(jiān)測積水情況。根據(jù)海綿城市監(jiān)測平臺歷年監(jiān)測數(shù)據(jù)，海綿城市試點建設(shè)完成后，在小于30年一遇暴雨情景下，城區(qū)原有內(nèi)澇積水點均未出現(xiàn)過積水深度超過15cm的情況；在暴雨接近甚至大于30年一遇暴雨情景下，大部分易澇點液位計監(jiān)測數(shù)據(jù)始終未超過警戒線，局部積水深度超過15cm的地方只有5處，30年一遇暴雨情景下海綿城市建設(shè)試點區(qū)范圍內(nèi)84個積水點基本消除。

5 結(jié)論

通過實測和模型模擬方法，從年徑流總量控制率、徑流污染削減率、水安全保障三個方面對萍鄉(xiāng)市的海綿城市試點建設(shè)進行了評估，主要結(jié)論如下：

（1）萍鄉(xiāng)市通過海綿城市試點建設(shè)完成了32.98km2的海綿城市達標面積，占城市建成區(qū)面積的63.33%，試點區(qū)年徑流總量控制率達到 76%，徑流污染削減率達到海綿城市建設(shè)要求，84個積水點基本消除，初步實現(xiàn)了“保障水安全、涵養(yǎng)水資源、恢復水生態(tài)、改善水環(huán)境、復興水文化”，實現(xiàn)具有江南丘陵地區(qū)特色的海綿城市戰(zhàn)略目標。

（2）萍鄉(xiāng)市海綿城市試點建設(shè)效果評價工作通過一體化管控平臺構(gòu)建了基于在線智能雨量監(jiān)測儀、在線智能流量監(jiān)測儀、在線智能液位監(jiān)測儀、在線智能懸浮物監(jiān)測儀、在線智能溫濕度監(jiān)測儀和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)研發(fā)設(shè)計的一套在線監(jiān)測管控系統(tǒng)，為科學評價海綿城市建設(shè)成效提供了有力支撐。