基于水损失新概念的海绵城市建设探讨

张 鸿，张进朝，宋承礼，朱云鹏

(西平县水利局，河南 西平 463900)

2013年12月12日中央城镇化工作会议召开，习近平总书记对城市建设做出明确指示，要求加强海绵城市建设，将海绵城市建设上升到国家战略高度。2014年10月22日，为贯彻习总书记在中央城镇化工作会议上的讲话及会议精神，落实国务院关于城市建设的文件要求，住建部发布了《住房城乡建设部关于印发海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)的通知》(城建函〔2014〕275号)。2014年12月31日财政部、住建部、水利部三部联合开展了中央财政支持的海绵城市建设试点工作，“建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”，以净水、吸水、蓄水、释水功能的海绵体衡量试点城市建设工作，标志着海绵城市建设进入实质性实践探索阶段。城镇化是现代化的必由之路，而海绵城市建设则是解决我国新时期社会发展与人类需求之间矛盾的有效途径。以低影响开发雨水系统、常规雨水径流蓄排系统及超常规雨水径流蓄排系统来构建的海绵城市，其实质就是通过对水资源的合理开发利用，满足人类生产活动和社会发展的需要。

笔者在《水土保持术语中水损失的新概念》一文中提出的水损失新概念，补充了《水土保持术语》(GB/T 20465—2006)中水损失的内容，完善了水土保持的基础理论，以满足人类生产活动、社会发展需要为主要目的，从水损失相对性、最大修复原则、水资源利用等方面阐述了水资源的调节与开发利用方法。通过对水损失的预测评估、预防治理、监测评价等可以满足海绵城市建设的需要。因此，我们在实践中讨论以水损失新概念为基础的海绵城市建设的基础理论与实施方法，以期为实现海绵城市建设目标打下坚实基础。

1 水损失新概念和海绵城市建设理念

水损失新概念定义为“一定时段的局地水文地质单元中水均衡转换关系被打破而使水分相对变化的现象，表现在径流加大、蒸发减小、入渗减小，其增减的数值即为损失量，包括水的质和量两方面”[1]。海绵城市建设是以原有河、湖、湿地、沟、塘、树、草地等生态体系得到最大限度保护为目标，使城市开发前的水文特征得到维持，逐步恢复和修复受到破坏的城市水体、绿地、湿地的水文循环及生态功能，把城市开发强度控制在合理范围之内，使原有的水生态环境破坏程度减轻，地表径流减少，“建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”，达到削峰调蓄、控制径流量、修复水循环、恢复水生态、减少污染、改善水质等目的，从而为水的循环利用奠定坚实基础。

结合城市建设的特点，水损失新概念中“一定时段”的表述，对应解释为维持城市开发前的自然水文特征，需要对比开发前后的水文特征值，有差别时才去维持；“局地水文地质单元”即将整个城市作为一个项目区看待，目标分解后一个具体建设项目也可以按一个水文地质单元看待，这与张建云等提出的“海绵城市建设的目标值要有明确的时间和空间尺度或范围”相适应[2]；“损失量”即受到破坏的水文特征值的数量统计，“水的质和量”包含了水质和水污染的内容，以及水资源的利用和水循环修复的内容。

2 水损失新概念和海绵城市建设理念的关联性

水损失新概念和海绵城市建设的理念是相通的。首先是建设目的。海绵城市建设即低影响开发雨水系统构建，一是使原有水生态系统得到最大限度的保护，维持开发前的水文特征；二是通过调控城市建设开发的强度，最大限度地减少对原状水生态环境的扰动，恢复和修复被破坏的水文循环特征和生态功能；三是通过实施减少地表径流量的低影响措施及其系统组合方法，使暴雨对城市运行的影响减小到最低程度[3]。而水损失治理则是依据最大修复和水资源合理利用原则，最大限度地减少和修复水损失产生的影响，以满足人们对水资源的需求为主要目的，达到人与环境和谐发展。由此可以看出，水损失治理的目的符合海绵城市建设的要求。其次是治理措施。开发建设项目水损失治理措施包括沉沙池、水窖、蓄水池、调蓄池等径流拦截工程措施，渗水沟、渗水井、渗透池、渗水地面等雨水入渗工程措施，屋顶草皮、屋顶花园、屋顶蓄水绿化、屋顶水体(包括蓄水屋面、屋顶泳池、屋顶鱼池)等水分蒸发工程措施，等高耕作、穴状整地、地面水体、地下水库、地面绿化等具备组合功能的水土保持耕作和工程措施[4]。上述措施涵盖了工程、植物、耕作等方面，与海绵城市建设内容不谋而合。海绵城市建设技术按功能一般分为渗透、储存、调节、转输、截污净化等，主要体现在低影响开发设施上，与开发建设项目水损失治理措施相比，其中的生物滞留设施、植被缓冲带、初期雨水弃流设施在功能上有所不同，更侧重于对污染物的过滤和水质的控制，可看作是对水损失治理措施的完善补充。

可以看出，海绵城市建设与水损失治理的目标是一致的。然而，按照海绵城市建设技术指导要求，海绵城市建设的责任主体为城市人民政府，需要统筹协调规划、水利、园林、国土、交通等职能部门，在各相关规划中落实低影响开发雨水系统的建设内容，整合各部门的资源投入。以水损失新概念指导海绵城市建设，有助于合理利用政府管理资源，把城市水土保持工作与海绵城市建设有机结合，节约资金投入。

3 海绵城市建设项目水损失量估算方法

编制水土保持方案是海绵城市项目建设前期的必要程序。水土流失包括了土的流失和水的流失，水损失是水土流失的重要组成部分。《开发建设项目水土保持技术规范》(GB 50433—2008)要求水土保持方案编制中要有水损失量的预测。由于水损失新概念还未纳入规范，因此目前已完成的水土保持方案中均未对水损失做出明确要求，即水损失预测章节缺项。为适应新形势下我国建设海绵城市的总体要求，笔者结合实际工作，提出海绵城市建设项目水损失量的估算方法，计算公式[5]为

(1)

(2)

(3)

式中：WW、WF、WE分别为海绵城市建设项目区在一定时段内的年径流损失量、年入渗损失量、年蒸发损失量，m3/a；i为以下垫面类型划分的预测单元，i=1，2，…，n；Fi为第i个预测单元的面积，km2；Pi为第i个预测单元的年平均降水量，mm；ai、fi、βi分别为第i个预测单元的最终地表径流系数、降水入渗补给系数、平均蒸发系数；a0i、f0i、β0i分别为第i个预测单元的初始地表径流系数、降水入渗补给系数、平均蒸发系数。

此外，目前关于水损失引发的水质污染、面源污染及径流热污染[6]的预测研究成果很少，建议参考水损失量计算公式，先试验测定水质、污染物含量和水温，再与预测的水损失量进行相关性分析得出预测量。

4 海绵城市建设项目水损失监测内容

水损失监测是检验海绵城市建设效果的基本方法，是确立海绵城市建设标准指标的基础性工作，是基于水损失新概念的海绵城市建设的重要内容。

(1)海绵城市建设项目水损失监测应该以低影响开发雨水系统监测为重点，根据海绵城市建设项目特点，合理选择研究区，对从开工到建成运行这一时间段内水损失的影响因素、状况、治理措施等进行监测，为治理工作提供数据支持。

(2)海绵城市建设项目水损失监测应结合项目实际确定可操作的定量定性评价指标，采取适当的监测方法，根据监测结果对水损失动态变化、治理措施及效果进行分析，为水土流失防治、治理措施管护、工程竣工验收等提供资料。

(3)海绵城市建设项目水损失监测是以水土保持监测原则为基础，坚持综合调查与重点观测相结合，下垫面分类与监测内容相结合，观测内容与监测方法相适应，为科学反映项目区水损失及防治状况、明晰水损失量变化及影响因素、评估防治效果提供基础数据。

5 结 语

水损失新概念充实了水土保持内涵，契合并补充完善了海绵城市建设理念，对海绵城市建设起到了理论支撑作用。水损失新概念由于缺少实际应用，还没有得到足够的重视。笔者提供水损失新概念，供大家交流探讨，希望未来逐步修改《水土保持术语》(GB/T 20465—2006)中水损失的概念，并应用到海绵城市建设中来，进一步明确水损失治理标准，健全水土保持理论体系，为新形势下水土保持工作提供理论保障和智力支持。