隨著國家級海綿城市試點建設工作的有序推進，在總結各地取得的成果與經驗的同時，也發現了存在的問題與不足。不少試點城市出現了“建”和“管”脫節現象，偏重于工程建設，而忽略規劃管控與整體效果。在海綿城市建設過程中，應加強對海綿城市建設效果的跟蹤評估，建立在線監測體系，全面動態管控海綿城市建設運維過程中所出現的問題，及時發現運行風險，支持海綿城市建設效果的動態持續定量化考核評估。
青島市李滄區海綿城市試點區總面積25.24k㎡，是典型的建城區，地處膠州灣東岸的中樞地帶，是青島服務區域的重要陸路交通樞紐、商貿商務中心，承擔了企業環保搬遷、宜居新城建設、人口疏解等多項功能。結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測的經驗，提出“源頭-過程-末端”的監測體系構建，采樣方式以在線監測為主，補充進行降雨水質和地表水水質的人工采樣與化驗，從而支持青島市海綿城市試點區全過程的運維管理與考核評估，促進海綿城市在青島市其他區域的推廣應用，并為其他海綿城市監測體系構建提供參考。
1在線監測目標
在海綿城市的試點建設工作過程中，國家相關文件明確要求“建立有效的暴雨內澇監測預警體系”“采取有效措施加強能力建設”，住房城鄉建設部頒布執行的《海綿城市建設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”“城市暴雨內澇災害防治”等關鍵指標提出了明確的定量化計算要求。在線監測體系的構建應能夠監測設施長期運行效果，及時發現運行風險及問題并進行有效的處理處置，支持現場運行情況的應急預警，提高設施的運行保障率。
(1)全面評價海綿城市建設效果。通過在線監測，獲取大量連續監測數據，全面評價海綿城市建設在城市水生態系統保護、水環境質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、多區域、多層次評價指標的定量化計算。
(2)積累海綿城市典型措施技術參數。在海綿城市建設過程中，對雨水花園、透水鋪裝、植草溝等典型設施進行跟蹤監測、積累實際運行數據，為關鍵技術參數的確定提供依據，為海綿城市的進一步推廣應用提供基礎數據。
(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和運營中已經被廣泛采用，通過完善的在線監測網絡能夠協助分清責任邊界，為PPP項目的效果考核提供定量化參考依據，從而真正落實PPP項目的按效付費機制。
2方案設計思路
根據降雨徑流的匯流過程，青島市李滄區海綿城市試點區的在線監測按照“源頭-過程-末端”的思路進行系統化布點，如圖1所示。源頭監測主要針對試點區內的各個典型項目，包括項目的外排口及項目內設施的進出水監測，為項目整體建設情況和各典型設施效果評估提供依據。過程端監測主要包括雨水排口和管網的監測，各雨水排口對應一定的排水分區，可對該排水分區的達標情況進行整體評價;管網關鍵節點的液位及流量監測可以為各排水分區的效果評估提供過程數據。在最終受納水體進行水量和水質的監測，評估整個示范區內徑流總量控制和面源污染控制情況，體現海綿城市建設的整體效果。
3布點原則
為構建完善的在線監測體系，支持海綿城市建設與評估考核，進行雨量、液位、流量、水質、溫度等多指標的綜合監測，監測點的選取應充分考慮實用性、代表性和便利性等原則。
(1)實用性。監測點位置的選擇與監測目的緊密相連，既需要滿足海綿城市管理與績效考核的現階段需求，又要關注城市排水管理的長期運營業務監測需求，充分了解當地的排水管網、河道、土地利用類型、城市積水點、海綿城市建設項目現狀，以確保每個監測點的實用性。
(2)代表性。選擇能夠反映該地區實際情況的點位進行監測，與此同時，不同類型的區域具有不同的排水特征，應在各區域選擇具有代表性的監測點，能夠通過監測點情況更為全面的反映區域內各類設施的實際運行情況。
(3)便利性。所選監測點應能夠方便、安全的進行監測設備的安裝與維護，同一區域不同類型的監測設備(流量/水質)在空間位置上盡量靠近，方便后期設備的巡查與養護。
4監測方案
按照“源頭-過程-末端”的系統化在線監測體系構建思路，監測布點方案分為：背景要素監測布點、典型項目監測布點、管網/排口監測布點以及末端監測布點共4個部分內容，整體監測布點方案如圖2所示。
4.1背景要素監測
背景要素的監測主要包括試點區內的降雨和溫度數據，提供試點區自然氣候方面的本底數據。
4.1.1雨量監測
降雨數據是海綿城市考核評估的基礎數據，水量、水質監測數據都需要結合降雨數據，才能對徑流控制、面源污染控制等指標進行考評。由于降雨存在很強的時空分布不均勻性，在試點區內以均勻性為原則，每4～6k㎡布設1個雨量在線監測點。青島市海綿試點區共3個流域：樓山河流域、板橋坊河流域和大村河流域，每個流域內布設1臺雨量計，由于虎山公園地勢較高，與城區降雨情況可能有所差異，故增設1臺，共設4臺雨量計。
4.1.2溫濕度監測
試點區溫度絕對值情況及變化趨勢，是對城市熱島效應評估的重要依據。在海綿改造項目較多的大村河流域區委黨校內和海綿改造較少的樓山后河流域工業區內各布置1臺溫濕度儀，不僅可與青島市非海綿城市建設主城區給出的溫度數據進行對比，還可在試點區范圍內進行對比，精細化衡量海綿措施在調節城市微氣候方面所起到的作用。
4.2源頭監測布點方案
源頭監測主要針對各個海綿改造項目，以及項目內典型的低影響開發措施，進行持續監測數據的積累。
4.2.1項目監測
在項目的出水口進行監測，作為年徑流總量控制率、城市面源污染控制等指標的源頭計算依據，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測，其中重要排口進行流量監測，作為定量化評估依據;較小排口則進行液位監測，只定性判斷是否出流。徑流污染控制效果則通過在線水質SS監測儀進行數據監測。
青島海綿城市試點區源頭地塊類海綿建設項目共計108個，主要包括建筑小區和公園綠地，根據建設方式，又分為PPP項目和非PPP項目。海綿城市源頭地塊項目數量較多，應結合考核評估和數據積累的需求進行選擇性監測，并通過固定監測與輪換監測相結合的方式，來減少在線監測設備所需數量和投資費用。選擇重點考核的PPP項目進行固定監測，通過定量的計算與評估，為PPP項目按效付費提供依據，包括國通嘉苑、雙城小區等項目。對匯水關系明確且具有一定代表性的項目進行固定監測，長期積累在線監測數據，以便于后期的評估以及模型的率定與驗證，提高源頭模擬參數的準確度，包括區委黨校、華泰社區、梅庵新區和尚風尚水等項目。
4.2.2典型設施監測
根據住建部出臺的《海綿城市建設典型設施設計參數與監測效果要求》，需要對生態滯留設施、植草溝、CSO調蓄池、干塘、濕塘、人工濕地和綠色屋頂進行在線監測。根據典型設施的構造和主要效果進行在線監測指標的篩選：對于以水量控制為主的設施，需在線監測水量情況，其中調蓄池和雨水桶具有穩定液面，可進行液位監測;對于水質具有明顯凈化效果的設施則應進行SS的在線監測。青島市海綿試點區典型設施監測情況如表1所示。
4.3過程監測布點方案
根據雨水匯集的過程，在匯入河道前，先流經道路管網，由排口進入河道。
4.3.1排水管網監測
雨水排水管網在線監測指標以流量和液位為主，其中流量在線監測點主要布置在管網雨污混接和主干管網的下游位置，支持管網日常運行規律的識別，定量化分析雨污混接的影響，并在雨季實時監測水量情況，支持水量控制的定量計算。液位監測點一方面針對流量監測未覆蓋到的管網分支節點;另一方面則針對城市易澇積水點，能夠在降雨過程中進行積水水位的動態預警預報，以采取及時有效的應對措施，保障城市水安全。
青島市海綿試點區內管網整體為分流制，存在部分混接現象，在海綿城市建設中均通過管網改造項目進行完善，需要通過監測進行驗證。排水管網部分共布設30臺在線液位計和30臺在線流量計。
4.3.2雨水排口監測
通過對雨水排口進行水量和水質的監測，可掌握排口所對應的匯水分區內所有項目及管網建設情況，對該匯水分區整體的水量和水質情況進行評估。旱季的監測則可對雨污混接及偷排漏排問題進行實時的監督與管控。
對試點區排水管網及水系拓撲結構進行梳理和現場調研，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。根據雨水排口大小和對應的匯水區域面積進行在線監測指標的選擇，對于面積較大、重點關注、有典型設施和項目的排口進行流量和水質SS的監測，對于匯水范圍相對較小的次要排口可只進行液位的在線監測，以定性判斷是否有水流匯入河道。一般而言，排口應以流量監測為主，以便進行定量化的計算與分析，青島市海綿試點區內，共布設排口流量監測點63個，排口液位監測點9個。
4.4末端監測布點方案
根據降雨徑流的匯集過程，試點區內樓山后河、樓山河、板橋坊河及大村河為主要受納水體，對河道水量和水質進行監測，可對最終情況進行評估。另外，青島市年降雨量小于1000mm，根據海綿城市績效考核要求，需對地下水水資源情況進行監測。
4.4.1河道監測
河道在線監測主要包括流量、液位、在線懸浮物(SS)和溶解氧(DO)4項監測指標。布點位置的選擇應能夠掌握試點區上游水位、水質情況，反映河段中間段流態變化，評估支流流量及水質匯入情況，并能把控河道出口段流態和水質情況。
青島市海綿試點區內3條主要河流情況各有所不同：其中樓山河僅上游流經試點區，原來存在水體黑臭現象，中下游河道干枯被雜草覆蓋;板橋坊河全長約3800m，全部位于試點區內，根據環膠州灣流域污染綜合治理方案，現進行綜合截污整治工作;大村河屬李村河系，上游部分流經試點區，河道淤泥較多。
在水量監測方面，各河道源頭均位于試點區內，在距源頭200m左右的位置進行液位在線監測，沿途中間段布設液位計以監測水位變化;試點區出口及支流匯入處布設流量監測。水質監測方面，為對流經試點區部分進行水環境質量的綜合評價，在每條河道試點區范圍內上下游各布置1臺在線SS監測儀，河道中下游位置布設在線DO監測儀，對河道整體的黑臭情況進行反映。河道在線監測布點如圖3所示。
4.4.2地下水監測
根據住建部對海綿城市的考核要求，青島市年均降雨量小于1000mm，通過海綿城市建設應確保年均地下水潛水位保持穩定。通過在每個流域分區內布設1個地下水監測固定探井，進行液位在線連續監測，評估液位變化趨勢。
5結語
構建在線監測體系，全面收集數據，是海綿城市建設效果考核與評價的首要工作。在線監測布點方案的合理性與科學性不僅直接影響建設效果考核的準確性和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、排水系統運營產生深遠影響。
以雨水徑流匯集的自然過程為基礎，按照“源頭-過程-末端”的系統化在線監測布點思路，能夠支持海綿城市各區域、各尺度的效果考核，同時與規劃建設指標系統化管控的思路相契合，通過在線監測、定量評估，落實海綿城市建設各方責任。
青島海綿試點區根據“源頭-過程-末端”的布點思路，在項目設施、管網、排口、河道進行在線監測點的布設，主要監測指標包括液位、流量、SS和DO。通過在線監測網絡的系統化構建，能夠支持青島海綿試點區建設效果的全面考核，該監測思路可為其他海綿城市的監測考核提供參考。
青島海綿試點區規劃布設359個在線監測點，通過試點區范圍內精細化的在線監測，進行基礎數據的積累，可為青島市海綿城市的進一步推進與擴展提供基礎。后期的監測考核，可通過已有數據進行模型參數的率定和識別，從而減少部分在線監測布點，實現模型對建設效果評估的支持。
本文對原文有刪減。原文標題“海綿城市“源頭-過程-末端”在線監測體系構建——以青島市李滄區海綿試點區為例”;作者：郭效琛、趙冬泉、崔松、杜鵬飛、李志、楊婷婷;作者單位：清華大學環境學院北京清環智慧水務科技有限公司青島市李滄區城市建設管理局?？怯凇督o水排水》2018年第8期。
京公網安備 11010802021286號