“年径流总量控制率”计算问题刍议——以泉州市中心城区海绵城市总体规划为例

洪亮亮

(泉州市环境卫生管理处 福建泉州 362000)

0 引言

“海绵城市”是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，重点解决城市涝灾与城市水环境恶化等问题，实现地表水资源、污水资源、生态用水、自然降水 、地下水等统筹管理、保护与利用。住房和城乡建设部2014年正式发布《海绵城市建设技术指南———低影响开发雨水系统构建(试行)》(以下简称《指南》)，对国内“海绵城市”规划建设进行指导。

作为《指南》核心规划控制目标之一的“径流总量控制率”公式，只计算降雨而未把自然水体水量情况作为因素之一纳入统一计算，公式的普适性不能不令人疑惑。如我国国土面积广阔，南北区域自然环境和资源等差异巨大，特别是对于地下水丰沛、水位高的南方地区是否同样适用《指南》要求是个值得研讨的问题。

基于此，本文利用《泉州市中心城区海绵城市总体规划》中的水文水情数据，对比陕西沣西新城、厦门的部分水文情况，从实践的角度，探讨“年径流总量控制率”公式存在的不足，并从可持续发展精神角度对“海绵城市”建设技术发展提出一些建议。

1 “年径流总量控制率 ”一词有待探讨

根据《指南》附录中的术语解释，年径流总量控制率为根据多年日降雨量统计数据分析计算，通过自然和人工强化的渗透、储存、蒸发(腾)等方式，场地内累计全年得到控制(不外排)的雨量占全年总降雨量的百分比。从概念角度理解，海绵城市利用透水铺装、下沉式绿地等技术手段，将大量的水(含自然水体与降水)吸纳入地下，形成城市“海绵”。

参考《附录2年径流总量控制率与设计降雨量之间的关系》，“年径流总量控制率”的计算方法是：“城市年径流总量控制率对应的设计降雨量值的确定，是通过统计学方法获得的。根据中国气象科学数据共享服务网中国地面国际交换站气候资料数据，选取至少近 30 年(反映长期的降雨规律和近年气候的变化)日降雨(不包括降雪)资料，扣除小于、等于 2 mm 的降雨量，将降雨量日值按雨量由小到大进行排序，统计小于某一降雨量的降雨总量(小于该降雨量的按真实雨量计算出降雨总量，大于该降雨量的按该降雨量计算出降雨总量，两者累计总和)在总降雨量中的比率，此比率(即年径流总量控制率)对应的降雨量(日值)即为设计降雨量。”

可以看出，“年径流总量控制率”的计算中，只考虑降雨的影响，称之为“雨水年径流总量控制率”更为准确。实际上《指南》中“年径流总量控制率”的英语翻译即为“volume capture ratio of annual rainfall”就已经明确为“rainfall(降雨量)”，而非“runoff(径流) ”一词。该点表述的失误，林炳章[2]已经做了剖析。

众所周知，我国地方南北水文、地理差异巨大。以北方城市陕西沣西新城为例，沣西新城位于渭河南岸，属于西安凹陷北部。新生代堆积约7000 m厚的沉积物，地下300 m广泛赋存第四纪堆积物，含水岩性主要为砂、砂砾卵石以及少量黄土，含水层与弱透水层夹层重叠。冲积层中蕴藏着大量地下水资源，研究区地下水资源可分为潜水和承压水，潜水赋存及分布：渭河河漫滩属于强富水区，潜水埋深普遍在10 m左右；一级阶地为强富水区，埋深介于10 m～20 m[5]。相较之下，泉州市地下水均属浅层地下水。泉州市区位于河谷地带和滨海平原，地下水属于松散岩类孔隙水，主要赋存在第四系冲积、洪积、海积堆积层中，岩性为沙砾卵石，含泥沙、中细砂、亚粘土、淤泥等。含水层厚度2.5m～21.5 m，水位埋深一般1.0 m～3.0 m。

北方干旱少雨、地下水水位低，“雨水年径流总量”似乎已能满足区域内水量消纳的计算需求；但南方多雨，地下水位高，同样采用该公式，仅计算区域雨水量而不计算丰沛的地下水量，会不会出现较大的数据偏差？这是个值得探讨的问题。

2 泉州地表水、地下水对当地水情影响

泉州市气候为亚热带季风气候，终年温润，年平均气温20.7℃，全年基本无霜，低端低温在零度以上，年平均降雨量1000 mm以上，全年平均陆面蒸发量约630 mm，常年主导风向为东北，市区河流繁多，主要有晋江和洛阳江两条大型水系；其中，晋江河流面积5629m2，占全市土地总面积的52%左右，有70%人口靠晋江水生产生活，集中全市 70%以上的水利水电工程及灌溉面积，可开发的水利资源占全市的 52%左右，可谓是泉州的母亲河，是全省四大江之一。泉州水资源时空分布不均，晋江上游地区常年雨量充沛，水资源丰富，但沿海地区水资源短缺。境内溪流多达34条，总长1620km，地表水总量87.6亿m3。

受气候和地形影响，泉州市降雨空间分布不均，绝大多数地区年均降雨量介于 1000mm～2000 mm之间。滨海地区年降雨量最小，等雨量线与海岸线基本平行，年降雨量最大的多雨中心分布于德化中部山区以及安溪、南安与厦门交界处的山区，均位于山脉迎南风坡。以 2014 年为例，2014 年为偏枯年份，年降雨量大于1800 mm多雨区位的德化戴云山脉，年小于900 mm低值区则主要分布在惠安、泉港、石狮、晋江沿海的突出部和岛屿。

《泉州市中心城区海绵城市总体规划》对泉州中心市区进行了内涝分区，分为6个分区，各防涝分区的划分如图1所示。

图1 中心城区防涝分区图

以规划的丰州北峰分区为例进行测算，该片区防涝范围包括丰州片区、北峰和西湖周边片区，总流域面积42.51km2，按照泉州南部年降雨量1000 mm粗略估算，该片区年降雨约4251万m3。虽然该片区内的地下水、晋江河水对该片区区域内的水量无从测算，但是流经该区域的北高渠从晋江补水调水为9～13m3/s，计算可以估测出平均每日有100万m3，每年有3.65亿m3以上水量通过北高渠流入市区，沿途用于城市生活(北区水厂5万t/日的供水源)、景观用水等，并从下游法石等水闸排出。这意味北高渠每年从晋江调入的水量就是该片区年降雨量的8～9倍。另外，泉州市地下水均属浅层地下水。泉州市区位于河谷地带和滨海平原，地下水属于松散岩类孔隙水，主要赋存在第四系冲积、洪积、海积堆积层中，岩性为沙砾卵石，含泥沙、中细砂、亚粘土、淤泥等。含水层厚度2.5 m～21.5 m，水位埋深一般1.0 m～3.0 m，部分较低的地段水位埋深小于1.0 m。可见泉州市区地下水储量也不会太小。

另一方面，从水量消耗的角度看，由于泉州市区是整个晋江流域经济发展的核心，2015年统计，中心市区用水人口140万人，还有大量的工业用水，满足生活和工业用水需要，这是泉州市区大量调用晋江水源的内在需求，水量的消耗也应该是“海绵城市”规划建设应该考虑的内容之一。

综合以上情况，很难认为降雨是泉州市区水量来源的唯一重要因素，将其作为“年径流总量控制率”计算的唯一参数，恐怕与实际情况会有较大的偏差。

3 “年径流总量控制率”作为主要划区标准的再探讨

“年径流总量控制率”仅采用年降雨量进行计算，并以此作为控制指标分区的依据，仍有值得商榷的地方。对照泉州相邻的厦门市，泉州市区和厦门岛地理区域相近，气候基本一致，降雨量相差无几。厦门市近10年来的降雨量在1073 mm～2318 mm之间波动，平均年降雨量1496.72 mm，最大降雨量2318.8 mm(2017年)，最小降雨量1073.7 mm(2018 年)[7]。《指南》将厦门、泉州市划入第 IV 分区，年径流总量控制率为 70%～85%。如果单从雨情、气候来看，似乎可取；但如果深入研究两者在地质、水文条件等方面的差距，则发现两者气候虽然一致，但对水的需求是截然不同。

如上所述，泉州中心市区在河谷地带和滨海平原，地下水主要为松散岩类孔隙水，主要赋存在第四系冲积、洪积、海积堆积层中，岩性为沙砾卵石，含泥沙、中细砂、亚粘土、淤泥等。含水层厚度 2.5 m～21.5 m，主要受大气降水补给，河谷地带还受侧向和河流互补，以孔隙潜水为主，局部有孔隙承压水，水位埋深一般1.0 m～3.0 m，部分较低的地段水位埋深小于1.0 m。

厦门岛东西宽12.5 km，南北长13.7 km，面积141.09 km2，是福建省第四大岛屿。属基岩岛，以花岗岩和部分火山岩组成的丘陵为主，台地和海蚀阶地广泛分布于山前丘间[6]。从厦门岛的地下水分布来看,松散岩类孔隙水除去咸水-微咸水及人口密集的城区不宜开采区外，余下部分大都为贫水区[8]。

简而言之，泉州市区只是晋江流域的一个组成部分，晋江全流域范围内的降水会从上游戴云山等山地形成江水、地下水缓慢补充进泉州市区，所以，泉州市区虽然同样人口密集，环境承载的压力大，但对水资源的渴求不是特别强烈；而厦门岛独立于海上，厦门城市供水系统原水约80%依靠从漳州市的九龙江北溪引入[9]。

此见，“年径流总量控制率”划区方法只考虑雨情，不考虑地下水文，恐失之于简单。

4 结论

在“海绵城市”规划建设实践中，某些规划设计单位满足于机械式的照搬《指南》标准，以计算“年径流总量控制率”，然后依据“年径流总量控制率”去核算“对应设计降雨量”，然后对在分区里面套标准和指标，为求数据“达标”而“达标”，看似遵守《指南》的指标要求，实则是对《指南》可持续发展精神的违背。同时，也显见现行的仅仅计算雨水的“年径流总量控制率”公式过于单薄，急需要增加当地的水文水情等实际情况因素，多维度地对地方政府开展“海绵城市”规划建设进行指导。

党的“十八大”报告明确提出，“面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念，把生态文明建设放在突出地位。”因此，建设具有自然积存、自然渗透、自然净化功能的海绵城市是生态文明建设的重要内容，是实现城镇化和环境资源协调发展的重要体现，也是今后我国城市建设的重大任务。但过于僵硬、单一的数据指标难以支撑起“海绵城市”的标准，也难以科学指导地方政府开展建设。要更好地发展“海绵城市”，就应该以从科学的角度、开放的精神加强对“年径流总量控制率”等技术指标的研究。

(1)继续加强技术研究，增加地形、地貌、地质等方面对城市水情水文的研究探讨，在原“年径流总量控制率”5大分区的基础上，进一步细化“海绵城市”的分区方法，指导相关城市发展“海绵城市”。

(2)将环保要求同“海绵城市”的规划结合起来，在海绵城市规划中应建立全流域的概念，切勿将“海绵城市”建设同流域实际情况切割开，避免将“海绵城市”建设变成“盆景”式建设。

(3)探讨建立多指标控制体系的可行性，建立良好的协同目标导向。鼓励各地通过各种技术手段，有效改善所属地区地下水源涵养、改善水体污染物指标，用目标愿景来指导各地建设部门改善工作，不简单地以透水率作为指标。

(4)发挥各地区“海绵城市”技术探索热情。允许各地区根据实际情况进行试验完善，并在实施过程不断优化，逐步探索形成一套适合我国国情，适合各地具体情况的完整的“海绵城市”建设管理体系。达到增强城市蓄滞能力、改善城市生态水环境目的。

总之，随着我国快速城镇化同时，城市发展也面临巨大的环境与资源压力，面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念，把生态文明建设放在突出地位。海绵城市倡导充分利用和挖掘城市中各个元素的生态功能，实现城市降雨径流的自然积存、自然渗透、自然净化，强调综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施，通过“源头减排—过程控制—系统治理”的技术路线实现城市的可持续绿色发展，未来才能具有强大的生命力和发展潜力。