福建省试点城市海绵小区评价指标体系研究

姚佳纯　柳飛

摘要：结合目前海绵城市建设的现状，选取小区这一海绵城市建设的主要类型进行研究，以福建省两个试点城市福州、厦门为例，结合国内外海绵城市研究成果以及现行工程建设标准，提出相应评價指标，应用层次分析法（AHP）确定指标权重，构建海绵小区评价指标体系。系统化定性和定量评估海绵小区建设成效，为将来政府部门政策的制定提供依据，并为将来全国海绵小区的建设提供借鉴。

关键词：层次分析法；海绵小区；指标体系

中图分类号：F293 文献标识码：B

文章编号：1001-9138-（2018）04-0044-57 收稿日期：2018-02-27

1 引言

随着城市发展的扩张，土地资源的紧缺，以及近年来全球气候变暖等原因，福建省的城市建设面临前所未有的挑战。水安全是人民生产生活的根本，水问题成为制约福建省社会和经济发展主要限制因素。据《福建统计年鉴》资料显示，福建省城市建设用地从2007年的563.33平方公里扩大到2017年的1469.16平方公里，城镇生活用水由14.21亿立方米增加到20.89亿立方米。虽然福建是水资源大省，年平均水资源总量为1181.7亿立方米，人均3465立方米，是全国人均的1.5 倍，但水资源从时空上来说分布不均，水环境质量仍不理想。另外，由于全球气候变暖导致的地区性极端气候发生频率增加。防范极端性气候成为福建省水安全的一个重点。

海绵城市是解决城市水问题的主要对策，是我国城市生态文明建设的重要内容，也是实现环境、社会、经济可持续发展的重要途径。2015年，厦门市成为首批“海绵城市”建设的试点城市之一。作为示范城市，厦门在城市工程建设中植入海绵方针，应用海绵城市的技术。2016年，厦门市相继出台《厦门市海绵城市建设技术规范》和《厦门市海绵城市建设工程施工与验收标准》等规范，并提出最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响，达到将70%的降雨就地消纳和利用的目标要求。同年，福州市被确定为“海绵城市”第二批试点城市。相较于厦门市海绵城市标准的制定，各项海绵城市建设的开展；福州市海绵城市建设示范工程起步较晚。《厦门市海绵城市建设技术规范》和《福州市海绵城市专项规划》确定：到2020年，城市建成区20%以上的面积达到目标要求；到2030年，城市建成区80%以上的面积达到目标要求。然而，这些规范采用的是“自下而上”的标准，从技术层面评价海绵城市达标与否，缺乏系统性和针对性的评价体系。因此深化厦门市和福州市小区的海绵城市标准体系研究对于“海绵城市”的推广和建设具有重要意义。本文从“海绵城市”建设类型中选取“小区”，研究其建设评价体系标准，旨在为厦门和福州的海绵城市提供有效评价指标体系，指导将来的海绵小区建设。

2 国内外研究动态

2.1 国外理论研究

最初海绵城市的理念源于美国马里兰州上个世纪90年代提出的针对雨洪管理的措施——低影响开发技术（Low Impact Development），是将雨水径流管理作为绿色基础设施一部分的土地利用规划和工程设施，通常用场地前后水文特征和污染物去除来评价LID的有效性。LID技术在全球其他地方广泛应用，包括英国的可持续排水系统SuDS （Sustainable drainage systems）和澳大利亚的水敏城市设计WSUD （Water-sensitive urban design）等。随着全球气候变化的加剧，绿色基础设施（Green Infrastructure）或称蓝绿基础设施（blue-green infrastructure）不仅关注水资源，而是将眼光放在解决城市问题和气候挑战的大视野上，目的为社会、经济和环境提供健康的生态基础。

在可持续理论基础上，美国学者进一步提出可持续评价标准体系，包括绿色建筑（LEED）、碳足迹（Carbon footprint）、可持续场地倡议（SSI）等。可持续场地倡议（Sustainable Sites Initiative）发表于2005年布伦特兰报告（Brundtland reports forward-looking），报告中将可持续定义为场地设计、建造、实施和管理。在此基础上，将场地的生态系统提供的各项服务进行指标量化，最终形成可持续场地的评价体系。其评价体系涵盖场地设计各项指标，内容全面完整，层次清晰，具有借鉴意义。

2.2 国内理论研究

相对于国外理论与实践的开展，国内的可持续理论研究起步较晚。国家于2006年出台《建筑与小区雨水利用工程技术规范（GB 50400-2006）》，确定在建筑与小区建设中，雨水利用的渗、滞、蓄、净、用、排等几大技术措施。2012年，“海绵城市”概念出台，全面应用到国内城市建设中。2014年10月，住建部发布《海绵城市建设技术指南》，确定将城市雨洪管理从建筑与小区扩大到绿地，水体和道路等城市建设类型。2015年7月，住建部制定了《海绵城市建设绩效评价与考核办法（试行）》，建议从水生态、水环境、水资源、水安全、制度建设及执行情况，以及显示度等方面评价海绵城市建设绩效。

为了明确海绵城市建设方向，指导海绵城市在城市中的应用，不同学科学者从不同角度研究海绵城市的指标体系。朱伟伟（2016）在《海绵城市建设绩效评价与考核办法》的基础上进行深化，在宏观层面的城市尺度下评价海绵城市建设效益。贺虹琳（2016）在六大框架基础上，提出海绵体建设评价体系构建思路，建议对海绵城市评价指标进行体系化研究。王虹（2015）从工程角度探讨海绵城市建设的径流控制指标。而郑段雅（2016）、王文亮（2015）和张辰（2016）等从规划的视角研究海绵城市指标体系，采用系统论的方法，自上而下，将海绵城市的指标从总规、控规到详细规划进行深化、分解。

虽然各地对于海绵城市的研究如雨后春笋，发表的文章丰富，但是大多数研究集中于海绵城市，对于不同的建设类型缺乏专项研究，特别是关于专项的评价标准缺乏体系化研究。如图1所示。

3 海绵小区评价指标体系的构建

3.1 评价指标体系构建原则

由以上国内外理论研究可以看出，海绵城市是一个复杂，多层次的系统。而海绵小区建设是否合理，必须有完整，明确的评价指标体系，这决定评价结果的公正准确。因此评价指标体系应当遵循以下原则。

3.1.1 科学性原则

海绵小区评价指标体系必须遵循社会发展和生态系统规律。指标体系的确定应该以理论和科学的方法为指导，以实践为依据，通过观察、评测等方式得出定性或定量的指标。使指标体系能够客观真实的反映海绵小区建设的特点，能够从不同角度和视角评价海绵小区建设的绩效。

3.1.2 系统性原则

海绵小区是海绵城市系统的一部分，而海绵城市是基于土地利用、城市建造、市政配套等不同建设需求的综合体，海绵城市的实现需要多学科合作。因此海绵小区的评价指标需要站在系统论的视角，以整体观念为基础。

3.1.3 层次性原则

海绵小区的建设是多方面、多因素综合构建而成，海绵小区须从不同方面和层次，从不同角度综合反映建设成效。因此评价指标体系分成三级结构，以目标为引导，层次清晰，思路明确，构建具体指标内部关系，形成有机整体。

3.1.4 区域性原则

海绵小区建设在不同地域有较大的差异性。而这种差异决定了区域间评价指标的不同，指标体系应当根据不同区域的资源状况、生态结构、环境特色来定，能够尽可能反映不同区域特点和差异。

3.1.5 定性与定量结合的原则

海绵小区评价指标体系的选取以定性和定量结合。定量指标的选取可避免主观判断，影响评价的客观、公正、真实。而定性评价运用分析和综合、比较与分类、归纳和演绎等方法可以人性化反映指标的定性价值判断。两者结合可以互相补充，使最终评价结果更加准确、科学。

3.2评价指标体系框架思路

在以上构建原则的指导下，搭建海绵小区评价指标体系的框架。首先，海绵小区属于海绵城市建设系统下四大类别之一的“建筑与小区”。海绵城市考核指标系统是以城市水系统视角评价海绵城市建设，其中与建筑小区相关的考核指标，如图2所示。在海绵小区评价指标体系中提取建筑与小区相关指标作为评价体系的重要组成部分。

其次，海绵小区的评价离不开海绵城市技术的管理和推广。参考贺虹琳（2016）的海绵城市评价体系构建思路和可持续场地倡议（SSI），在上述四个考核指标基础上，海绵小区评价系统增加水管理和水文化两个方面。水管理包括绿色雨水基础设施利用率、绿色雨水基础设施维护、水质监测系统、以及海绵城市建设技术创新四个考核指标。水文化包含海绵城市教育、宣传与推广，公众对海绵城市效果满意度两个考核指标。

最后，海绵小区的指标应符合居住区用地管理条例以及室外排水、污水处理等规范要求。在城市用地规划中，城市居民住宅用地分为一类居住用地（R1）、二类居住用地（R2）和三类居住用地（R3）三种类型。因此，本文采取三级评价体系结构，参考海绵城市的六大考核指标，将指标细化详细到具体分项，并对指标分成控制、标准、鼓励三类，从宏观角度评价一类、二类、三类居住用地的海绵绩效。如图3所示。

3.3 评价指标体系内容

3.3.1 水生态方面

海绵小区作为城市重要建设和开发项目，应当承担修复城市水生态系统，补充城市水循环的职责。水生态系统的策略为：保护优于修复，减少土壤侵蚀，源头治理，地下水保护，恢复动植物多样性。首先，强调对于场地自然环境的保护，原生场地的土壤、水体、动植物、微气候就形成一个微型生态系统。因此原生场地自然水域保护率和乡土节水型植物利用率是评价海绵小区水生态保护主要指标。其次，拦沙保土、减少土壤侵蚀最主要措施就是控制雨水径流量和速度，可以通过减少场地内雨水外排以及控制年径流总量达到此目标。再次，补充地下水资源在海绵小区工程技术方面可以通过增加绿色屋顶率，控制下沉式绿地率和透水铺装率来实现。最后，恢复生物多样性，修复水生态系统，在城市生态环境的其中一个特征是城市热岛效应的缓解。因此，评价海绵小区的建设能否达到“海绵城市”修复水生态的目标，可以选取以下指标。

（1）年径流总量控制率属于定量指标。是指根据多年日降雨量统计数据计算分析，通过自然和人工强化的入渗、滞渗、调蓄和收集回用，场地内累计全年得到控制的雨水量占全年总降雨量的比例。在海绵城市综合控制目标的指导下，根据不同地区气候和水文特点，《海绵城市建设技术指南》明确厦门市和福州市分别被划分于IV区和III区，城市平均年径流总量控制率在70%≤α≤85%和75%≤α≤85%。公式为：

年径流总量控制率 = 场地内全年控制的雨水量/全年总降雨量

（2）场地内雨水外排率属于定量指标。海绵城市建议场地开发建设后径流排放量接近开发前自然地貌时的径流排放量，场地内雨水外排率成为评价场地开发前后水文状况一个重要指标。一般情况下，《海绵城市建设技术指南》提出绿地的年径流总量外排率为15%-20%。绿地率越大，海绵小区吸纳雨水能力越強，径流外排率越小。公式为：

场地内雨水外排率 = 场地内全年外排的径流量/全年总降雨量

（3）原生场地自然水域保护率属于定量指标。以保护为主，限制对原生场地的开发程度，减少对场地自然水域的破坏。厦门市《海绵城市建设工程评价标准（试行）》中建议保护并合理利用场地内原有自然水域、湿地、坑塘、沟渠等的规模达80%以上。公式为：

原生场地自然水域保护率 = 场地自然水域保护面积/场地原生自然水域面积

（4）绿色屋顶率属于定量指标。绿色屋顶是绿色建筑其中一种减噪措施，主要目的是节能，并且有组织、管理、回收和利用雨水的功能。绿色屋顶可以减少小区建筑能耗，回用雨水，节约生活用水。

（5）下沉式绿地率属于定量指标。下沉式绿地是标高相对低于周围地面、广场或者道路的绿地。小区雨水通过生态植草沟等措施排向下沉式绿地，通过一系列技术措施净化和渗蓄雨水。公式如下：

下沉式绿地率 = 下沉式绿地面积 / 场地绿地总面积

（6）透水铺装率属于定量指标。用透水铺装取代传统城市硬质化的表面，使雨水下渗，可以减少雨水径流，并补充地下水资源。透水铺装率越高，雨水下渗越多，海绵小区径流控制越高，城市排水官网压力越小。公式为：

透水铺装率 = 透水铺装面积 / 场地铺装总面积

（7）乡土节水型植物利用率属于定量指标。选择合适的节水型乡土植物可以净化雨水，并且节约用水，并有利于恢复场地生物多样性。公式如下：

乡土节水型植物利用率 = 使用乡土节水型植物的绿地面积 / 场地总绿地面积

（8）城市热岛效应属于定性指标。热岛强度是改善城市微气候，衡量城市生态环境修复的重要指标。它与海绵小区其他指标相关。

3.3.2 水环境方面

福建省水源水质污染日趋严重。沿海地区各主要江河的中、下游及入海河口段的水质污染日趋严重。污染物主要来自于城市废水和生活污水排放，随着雨水径流，通过土壤往地下水系统渗透，造成地下水污染。除了常规污染物，地表水抗生素、汞等特殊污染物問题严重。《福建省水资源公报》中指出，2017年全省的城镇生活污水排放量已经达到16.8亿吨，城市生活污水处理厂的数量有限，污水处理是急待解决的问题。城市水系统雨水污水不分，造成污水处理厂和城市排水管网系统双重负担。解决方法为从源头治理，雨污分流，控制面源污染。海绵小区的建设首要任务是规划雨污分流系统，雨水污水采用不同处理方式，科学有效治理水污染问题，如图4所示。

海绵小区水环境评价指标如下所示。

（1）水环境质量属于定量指标。《地表水环境质量标准》规定在海绵小区建设区域内的地表水水质标准不低于IV类标准。

（2）面源污染控制率（年SS总量去除率）属于定量指标。海绵小区要求雨水污水分类处理，有效控制面源污染。计算公式如下：

年SS总量去除率=年径流总量控制率×绿色雨水基础设施对SS的平均去除率

3.3.3 水资源方面

福建是个水资源大省，全省境内共663条河流，年平均水资源总量为1181.7亿立方米。水资源状况受到降雨量、地质地貌、及城市化影响，存在时空分布不均等问题。按照常住人口统计，福州市人均水资源为2289立方米，厦门市人均612立方米。厦门市人均水资源最少，属于中度缺水城市。因此在水资源短缺的情况，合理利用雨水和污水回用，是海绵小区建设的重要课题。根据小区基础设施规划，海绵小区水资源方面评价指标分为：

（1）污水再生利用率属于定量指标。小区污水主要来自于生活用水，一般需要特殊的物理、化学、生物处理方法。公式为：

污水再生利用率 = 生活污水利用量 / 生活污水总量

（2）雨水资源利用率属于定量指标。王宁（2016）指出厦门市现状与水资源利用不到0.5%，雨水回收利用可缓解水资源紧缺状况。公式为：

雨水资源利用率 = 雨水资源利用量 / 总降雨量

（3）管网漏损控制率属于定量指标。控制管网漏损，是维持海绵小区水系统运作的基本条件。公式为：

管网漏损控制率 = 管网漏水量 / 总供水量

3.3.4 水安全方面

水安全是城市化的重大挑战，主要包括防洪安全和饮水安全问题。福建省属于亚热带海洋性气候，受季风、台风影响大，降雨主要集中在3-9月。近年，全球变暖温室效应等影响，极端气候频发。每年台风造成福建省各省市人民生活生命财产重大损失。原因是城市道路、广场以不透水水泥、不透水沥青和不透水铺装为主，传统城市道路排水方式是有组织集中排水，雨水下渗量小，城市排洪能力受限于城市管网分布情况，短时强降雨容易造成城市积水内涝。因此海绵小区应满足城市防洪指标。除了防洪需求，饮用水安全是小区居民生存的必要条件，涉及到社会文化的可持续，饮水安全是小区评价标准的一部分。

（1）城市暴雨内涝灾害防治属于定量指标。海绵小区防洪标准关系到小区居民生存条件。建议厦门市和福州市海绵小区的城市暴雨内涝灾害防治标准为满足100年一遇防洪要求。

（2）饮用水安全属于定量指标。建议厦门市和福州市海绵小区的饮用水安全标准至少满足《地表水环境质量标准》和《地下水质量标准》Ⅲ类标准的要求。

3.3.5 水管理方面

水管理是指对于海绵小区建设后续的检测、维护、创新性措施的更新。在现有的很多评价系统止于海绵城市建设完成阶段。但是海绵城市是一个动态的生态进程，海绵城市的建设是城市水系统循环的开始，需要长期的可持续性的维护和管理。因此海绵小区的指标体系应当探讨评价建设后海绵小区测评的可能性。

（1）绿色雨水基础设施利用率属于定量指标。绿色雨水基础设施技术包括：透水铺装、绿色屋顶、下沉式绿地、生物滞留设施、人工土壤渗滤等。这些技术措施应用的推广可以使海绵小区形成成片功效，增大小区透水面积，并成为评价海绵小区建设整体效应的指标。公式为：

绿色雨水基础设施利用率=场地绿色雨水基础设施使用面积/场地绿地总面积

（2）水质监测系统属于定性指标。完善的水质检测系统可以实时管理雨水、污水处理状况，保障小区居民的用水安全。

（3）绿色雨水基础设施维护属于定性指标。绿色雨水基础设施中不同技术设施需要不同的维护频率和方法。

（4）海绵城市建设技术创新属于定性指标。鼓励对海绵城市设计、建造、维护的创新，更新现有海绵城市建设技术。

3.3.6水文化方面

海绵城市建设是与城市居民的生活息息相关的民生工程，需要公众的积极参与。水文化教育对于海绵城市的推广和公众参与有重要意义。政府需要对公众进行水安全教育、防洪警示教育、水生态保护教育以及水资源利用教育。但是调查结果显示社会群众对海绵城市的认知度较低。因此海绵城市教育、宣传与推广可纳入海绵小区水文化评价指标。公众对海绵小区建设的满意度则从另一方面反映水文化教育水平。此两个指标可由采访和问卷调查而定。

（1）海绵城市教育、宣传与推广属于定性指标。建议厦门市和福州市海绵小区一类、二类、三类居住用地的海绵城市教育、宣传与推广指标设置为广泛、较好、一般。

（2）公众对海绵城市效果满意度属于定性指标。建议厦门市和福州市海绵小区一类、二类、三类居住用地的海绵城市教育、宣传与推广指标设置为满意、较满意、一般。

综上所述，海绵小区一类、二类、三类居住用地评价指标体系如下表所示。如表1所示。

4 基于层次分析法（AHP）的评价指标体系模型

层次分析法（Analytic Hierarchy Process）是由美国学者Thomas L.Saaty在1970年代提出的，基于数学和心理学，用于分析和评价多目标、多方案的决策方法。在福建省海绵小区评价指标体系中运用层次分析法将定量和定性有机结合在一起，通过两两比较，计算得出各指标在海绵城市建设总目标中的相对重要程度，计算得出各指标的权重，进而指导福建省海绵小区的建设工作。

4.1 层次分析法评价步骤

首先确定层次结构图。将表格中的三层分级指标分解为目标层（a）、准则层（b）和指标层（c）。如图5所示。

接着通过从1到9数值的重要性程度标度创建判断矩阵。经过专家咨询和采访，本文指標体系确定准则层重要性等级如下：水生态>水安全>水环境>水资源>水管理>水文化。随之再确定各项指标层的重要性等级，得出判断矩阵，如表2所示。

然后，在此判断矩阵基础上计算各指标的权重。权重计算的方法有和积法、方根法、根法等。通常在指标体系中采用和积法。

将判断矩阵按列归一化，

将每列判断矩阵按行相加，

得到权重向量，

计算矩阵最大特征根，

最后将得到的矩阵进行一致性检验，确保各指标之间评判一致，避免出现逻辑错误，得到互相矛盾的结果。如果计算通过一致性检验，那么得到的权重向量有效；反之则无效。

4.2 一致性检验权重向量

判断矩阵的一致性检验公式为：

RC = IC / IR

其中，RC为判断矩阵一致性比率；IC为一致性指标；IR为随机一致性指标；

对于判断矩阵A= （aij） nn，设λmax为矩阵的最大特征值，称λmax为判断矩阵最大特征根；n为比较元素的个数。当RC<0.1时，就认为判断矩阵具备满意的一致性；当RC>0.1时，必须重新调整判断矩阵，直到通过一致性检验。

4.3 评价指标体系模型的建立

最终得到权重矩阵，确立福建省试点城市海绵小区评价指标体系的模型框架。矩阵中可以得出：年径流总量控制率、场地内雨水外排率、面源污染控制率、和城市暴雨内涝灾害防治比重最大，将此四个指标定位为最基本的控制性指标，符合海绵城市雨洪管理总目标。标准性指标有绿色屋顶率、下沉式绿地率、透水铺装率等。鼓励性指标有原生场地自然水域保护率、城市热岛效应等。对于海绵小区的评价以控制性-标准性-鼓励性三级系统为标准进行评级。控制性指标是海绵小区的“基础指标”，达到此类标准的小区可被定义为“一星级”海绵小区。而各项指标达到控制性和标准性标准的小区可被定义为“二星级”海绵小区。最后满足控制性、标准性以及鼓励性标准的小区被定义为“三星级”标杆类海绵小区。如表3所示。

5结论

福建省水资源时空分布不均；城市化的发展造成水生态的破坏和水环境的污染；近年来全球范围内极端气候发生频率加剧，处于东南沿海的福建省易受台风影响，城市水安全面临较大压力。因此海绵城市作为缓解城市水问题的手段，建设势在必行。而海绵小区是海绵城市的建设类型之一，他的成效是评价海绵城市建设成功的有效依据。本文从福建省城市“水”问题出发，研究国内外城市雨洪管理理论及案例，以住建部制定的《海绵城市建设绩效评价与考核指标》为基本框架，以福建省海绵城市试点厦门市和福州市为研究对象，研究福建省海绵小区评价指标体系的构建。指标体系采用三级分类方式，定性定量结合，根据厦门市和福州市自然条件、水资源、水环境、生态环境等，确定海绵小区评价标准。

建立海绵小区评价指标体系的目的在为未来的海绵小区实践项目提供评价标准，为政府部门决策提供依据，为编制海绵城市专项规划提供参考。通过现场调研和采访，发现实际项目中较多开发商不愿意采用海绵城市的建造技术。究其原因，海绵城市雨水基础设施建造成本高，而维护费用高，利用率低。因此建议政府给予政策上的优惠，比如减免获得星级的海绵小区污水处理费用，减少用地审批程序等措施，鼓励新建、改建、扩建小区采用海绵城市建设技术，宣传及推广海绵城市的理念。我国目前的海绵城市理论与实践尚属于发展阶段。厦门市和福州市作为福建省两个海绵城市试点，旨在为将来海绵城市在福建省范围内的推广和建设提供实践依据。

海绵小区评价体系由生态服务和辅助功能两大系统出发。生态服务是海绵小区对水问题的直接对策，以水生态、水环境、水资源、水安全为重要评价框架；辅助功能是海绵小区的后续维护管理措施，包括水管理和水文化。在以上六大框架基础上，根据指标的科学性、系统性、层次性的原则，选取原生场地自然水域保护率、水环境质量等21项分指标。分项指标源自国内外学者海绵城市并海绵小区的研究，以及海绵城市评价标准体系的构建建议，并从中筛选与海绵小区相关指标。指标数值的确定参考海绵城市建设绩效考核评价，和相关海绵城市建设工程等评价标准，使海绵小区的评价具有科学性、有效性。目前，厦门市的海绵城市建设开展于2015年，理论与实践成果较丰富，相关标准和规范制定较为齐全；而福州市海绵城市建设起步较晚，缺乏海绵城市相应的标准和规范，研究难度较大。

综上，海绵城市指标体系的建立还需要雨洪管理方面大数据的支持。厦门市和福州市海绵城市建设的理论以及案例研究还处于试点阶段，海绵小区的数据体系尚需完善。评价指标体系中量化指标的确立需要更多原始数据资料的收集、评估和分析。因此评价指标体系标准应与时俱进，满足未来动态管理体系的需求。

参考文献：

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