萍乡市海绵城市试点建设效果评价

王求华，王 许，石国强

（1.萍乡市海绵设施管理处，江西 萍乡，337000；2.萍乡市水利水电勘察设计院，江西 萍乡，337000；3.中规院（北京）规划设计有限公司，北京，100044）

0 引言

海绵城市建设发展从“2015年全面规划启动”到“2019年系统化全域推进”，现已成为新型城镇化建设的重要组成部分。效果评价是海绵城市建设重要的评价手段之一，可为海绵城市规划、设计、建设及时提供数据支撑。目前，我国海绵城市建设效果评价工作尚处于起步阶段，亟需构建科学合理的指标体系和评价模型[1]。萍乡市海绵城市一体化管控平台构建了基于在线智能雨量监测仪、在线智能流量监测仪、在线智能液位监测仪、在线智能悬浮物监测仪、在线智能温湿度监测仪和物联网等技术研发设计的一套在线监测管控系统。系统对易涝点、海绵设施、排水分区、河道等监测点的水位、流量、悬浮物和降雨量进行实时监测，通过实时在线监测设备所得的数据计算海绵城市建设评估指标，为科学评价海绵城市建设成效提供有力支撑。

1 基本情况

1.1 城市概况

萍乡市位于江西省西部，为典型的江南丘陵型城市，国土总面积3 827km2，其中山地和丘陵分布广泛，占全市总面积的81.6%。属亚热带湿润季风气候区，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，历史最大24h降水量226mm（1972年8月18日）。降水时空分布不均，时间上主要集中在4～6月，占全年降水量的42%；空间上南部多于北部，东部多于西部，山区多于平原。

1.2 海绵城市建设试点区选择

萍乡市是江南丘陵地区海绵城市建设的典型代表，通过对区域现状问题、典型性与代表性、城市未来发展方向等分析，根据水环境及内涝等问题的严重程度[2]，最终选定了32.98km2海绵城市建设试点区范围。

萍乡市为老工矿城市，城市基础设施陈旧，现状存在的问题主要集中在水安全和水环境两方面。水安全方面，内涝问题突出，是困扰城市发展和人居环境提升的一项顽疾，通过对萍乡市海绵城市试点区排水系统进行建模分析，模拟30年一遇降雨情景下试点区内易涝积水点多达84处。城市水体环境质量方面，虽然中心城区河道水质总体良好，但由于排水系统不完善，溢流污染问题突出，中心城区萍水河段水质恶化趋势不容忽视。

2 试点建设目标

2.1 年径流总量控制率

依据萍乡市气象台1985～2014年逐日降水量资料，剔除小于或等于2mm的降雨事件数据和全部降雪数据，将剩余的日降雨量由小到大进行排序，计算出萍乡市年径流总量控制率与对应设计降雨关系曲线图（图1）。综合考虑政策文件要求、海绵城市建设试点区下垫面特征、土壤渗透能力、短历时强降雨的特性、河湖水系现状、初期雨水面源污染、治黑除涝需求、区域水资源状况等因素[3]，将萍乡市海绵城市建设试点区年径流总量控制率目标设定为75%，对应设计降雨量为22.8mm。

图1 年径流总量控制率与设计降雨关系曲线图

2.2 排水防涝标准

根据《城市排水（雨水）防涝规划编制大纲》《室外排水设计规范》（GB50014）中的相关规定，参照《江西省萍乡市城市防洪规划报告》和《萍乡市城市排水专项规划》，确定萍乡市城区排水防涝标准为30年一遇。

2.3 防洪标准

依据《防洪标准》（GB50201-2014）、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）及《江西省萍乡市城市防洪规划报告》，确定萍乡市城区防洪标准为50年一遇。城区萍水河主河道防洪标准按照50年一遇洪水设防，其他支流按照20年一遇洪水设防。

3 试点建设内容

3.1 汇水分区与排水分区

结合萍乡市城区水系分布情况，以自然流域为研究对象，将海绵城市建设试点区划分为萍水河流域、五丰河流域和白源河流域三个汇水分区（图2）。在汇水分区的基础上，结合规划区地形图、水系规划、排水（雨水）防涝综合规划以及路网结构等资料，进一步划分排水分区，将海绵城市建设试点区划分为15个排水分区（图 3）。

图2 试点区汇水分区划分图

图3 试点区排水分区划分图

3.2 试点建设内容

萍乡市海绵城市试点建设构建了以萍水河流域为核心的海绵城市试点建设体系。在海绵城市建设试点区范围内以自然流域为基本单元统筹构建“上截—中蓄—下排”的大排水系统：在五丰河流域上游建设分洪隧洞，将部分洪水经赤山河引进萍水湖，用以解决萍水河与五丰河上游的山洪问题；在萍水河流域和五丰河流域中游分别建设萍水湖（调蓄库容300万m3）、玉湖（调蓄库容50万m3）、鹅湖（调蓄库容 15万 m3），削峰滞洪，缓解下游老城区的行洪压力；在五丰河流域下游建设五丰河与鹅湖连通工程，将五丰河水引至鹅湖并抽排至萍水河，同时在五丰河汇入萍水河的河口新建五丰河排涝泵闸，减少萍水河顶托倒灌。海绵城市建设试点区划分了6个项目片区，8大类建设项目，共167个子项目（见表1）。

表1 萍乡市海绵城市试点建设工程项目汇总表

4 试点建设效果评价

4.1 年径流总量控制率

年径流总量控制效果的评估采用SCAD（Sponge City Aided Design）海绵城市辅助工具。SCAD与《海绵城市建设技术指南》紧密结合，包括对城市径流产生量评估计算、城市面源污染负荷的评估计算以及各种调蓄及LID设施对城市径流产生量、面源污染的消减量的模拟等一系列针对海绵城市规划设计的功能。采用丹麦DHI的MIKE模型对海绵城市建设试点区各排水分区年径流总量控制率进行模拟分析，结果显示各排水分区年径流总量控制率介于50%至83%之间（见图3），海绵城市建设试点区年径流总量控制率达到了76%。通过安装的监测设备采集相对完整的地块和排水分区评估实际径流控制效果与年径流总量控制率目标落实情况，结果显示实测结果与模拟结果基本一致。

4.2 径流污染削减率

根据《萍乡市海绵城市试点建设示范区建设专项规划》可知，由城市非点源模型可以得到排水分区场次降雨径流污染平均浓度。在排水分区排口位置布设智能在线流量监测仪与智能在线液位监测仪，并利用监测数据计算场次降雨径流污染物平均浓度（EMC）。在此基础上计算排水分区的降雨径流污染物负荷（产污量），进而计算污染物负荷削减率（SS削减率）。由于SS削减率并不能完全说明面源污染情况，需要与场次降雨径流污染物浓度综合分析，具体数据见表2。结果显示各排水分区降雨径流平均污染物浓度有所下降，SS削减率达到海绵城市建设要求。根据萍乡市地表水功能区划，海绵城市建设试点区域内萍水河为工业用水区，其他水体未纳入水功能区，目前均可达到地表水环境质量标准Ⅲ类水标准[4]。

表2 试点区排水分区面源污染评估表

4.3 水安全保障

海绵城市试点建设以来，为监测各内涝点积水情况，萍乡在各历史内涝点检查井内安装了液位计，可以实时监测积水情况。根据海绵城市监测平台历年监测数据，海绵城市试点建设完成后，在小于30年一遇暴雨情景下，城区原有内涝积水点均未出现过积水深度超过15cm的情况；在暴雨接近甚至大于30年一遇暴雨情景下，大部分易涝点液位计监测数据始终未超过警戒线，局部积水深度超过15cm的地方只有5处，30年一遇暴雨情景下海绵城市建设试点区范围内84个积水点基本消除。

5 结论

通过实测和模型模拟方法，从年径流总量控制率、径流污染削减率、水安全保障三个方面对萍乡市的海绵城市试点建设进行了评估，主要结论如下：

（1）萍乡市通过海绵城市试点建设完成了32.98km2的海绵城市达标面积，占城市建成区面积的63.33%，试点区年径流总量控制率达到 76%，径流污染削减率达到海绵城市建设要求，84个积水点基本消除，初步实现了“保障水安全、涵养水资源、恢复水生态、改善水环境、复兴水文化”，实现具有江南丘陵地区特色的海绵城市战略目标。

（2）萍乡市海绵城市试点建设效果评价工作通过一体化管控平台构建了基于在线智能雨量监测仪、在线智能流量监测仪、在线智能液位监测仪、在线智能悬浮物监测仪、在线智能温湿度监测仪和物联网等技术研发设计的一套在线监测管控系统，为科学评价海绵城市建设成效提供了有力支撑。