基于水文學的玉溪海綿城市建設探討

谷桂華

(云南省水文水資源局玉溪分局，云南 玉溪 653100)

海綿城市是以雨水資源集約和節約使用、生態環境承載力為基礎，以自然規律為準則，以可持續發展為目標，有效緩解城市水資源短缺與城市內澇之間的矛盾，并有助于修復城市水生態環境的發展模式。2016年，通過競爭性談判，玉溪市成為全國第二批海綿城市建設試點之一，是云南省最先成為全國海綿城市建設試點的城市。

1 城市發展概況

玉溪市中心城區地處滇中腹地，距省會昆明市86km。玉溪市為滇中經濟發達城市，是全國主要煙草生產基地，也是通往東南亞國家的重要通道，被譽為“滇中重鎮”。2016年中心城區所屬的紅塔區生產總值611.5511億元，工業增加值399.7844億元。城市建成區面積33km2，綠化覆蓋率38%，人均道路面積和人均公園綠地面積等指標居云南省前列。

近10多年來，玉溪市城市發展建設始終以生態立市為目標，對玉溪大河進行了綜合整治，建成了聶耳文化廣場、出水口生態公園以及紅塔山、錢瓜山生態公園、五腦山、高龍潭公園，較大改善了玉溪市中心城區生態環境，逐漸把玉溪市建成“現代宜居生態城市”“國家生態園林城市”。目前，玉溪市海綿城市建設也已在試點區域范圍內全面啟動。

2 城市水資源

2.1 城市降水與蒸發

2.1.1 降水量

根據區域內玉溪西河站和紅塔區氣象站1956—2013年序列資料計算得知，中心城區降水量年內變化差異大，短時強降水概率高。中心城區多年平均降水量為973.0mm，年際變化差異不大，但年內月際分布極不均勻，季節變化明顯。

a. 年內變化特點。中心城區降水量隨季節變化，與上層空間水汽、風向和風力變化有密切關系，存在明顯的汛期與枯期，汛期大都集中在5—10月，枯期一般為11月至翌年4月。汛期降水量一般占年總降水量的79%～87%以上，最大月降水量多出現在7月，占全年降水量16%～20%?？萜诮邓空寄昕偨邓考s13%～21%，最枯月降水量多出現在1月或2月，占全年降水量1.4%～2.1%。

b. 年際變化特點。通過雨量代表站年降水量差積曲線分析，受大氣環流的影響，降水量系列豐水年和枯水年交替出現，具有明顯的周期性。中心城區不同保證率條件下的降水量：偏豐水年(P=20%)為1092.5mm，平水年(P=50%)為973.0mm，枯水年(P=90%)為808.2mm。

c. 短歷時強降水概率。中心城區短歷時強降水的概率很高，歷年1h最大降水量為19.0～61.6mm，其中1h雨量不小于30mm的出現年數占統計年數的77%。1h雨量不小于20mm的出現年數占統計年數的90%。

2.1.2 水面蒸發

3—5月區域內水面蒸發量大，其他月份蒸發量小。年蒸發量最大值通常出現在4月，最小值通常出現在12月。中心城區多年平均蒸發量為997.3mm，多年平均干旱指數為1.02，說明本區域屬于半濕潤水分帶。

2.2 水資源量與用水

2.2.1 徑流總量

中心城區徑流主要由降水形成。經計算，城區多年平均徑流總量為9800萬m3，折合徑流深為220.7mm。徑流年內變化不均，7—10月徑流量占全年總量的60%以上，而最枯月份1—4月徑流量僅占全年總量的10%左右。最大值一般出現在8月，約占全年總量的20%；最小值一般出現在4月，約占全年總量的2%。

徑流年際變化不大。Cv值為0.38，最大年徑流量是最小年徑流量的4.3倍。

2.2.2 用水狀況

2009年以來的連年干旱導致城市水資源總量不足。由于連續多年干旱，降水量減少，水資源總量連續低于多年平均水平，人均水資源量也逐漸下降到300m3以下；近幾年來干旱情勢有所好轉，降水情況基本恢復正常年景。2016年城市用水總量為7353萬m3(含城鎮生活、工業用水和城鎮生態環境用水)，人均水資源量達到456m3/人，為2009年干旱以來的水資源量最高值。但是人均水資源占有量仍遠遠低于全國平均水平(1800m3/人)，同時也低于國際公認的缺水地區指標1000m3/人?？傊裣兄行某菂^水資源比較緊張，隨著區域社會經濟的快速發展，水資源供需矛盾將日益突出。

2.3 城區洪澇

降雨過程時空分布不均衡，短歷時雨島效應、年度旱澇交錯時有發生。中心城區的地勢為東北高、西南低，雖近年來城市排水管網不斷得到完善，排水設施也不斷得以健全，但由于區域內單點暴雨突出，當持續降雨或局部暴雨時，城區容易形成局部泄流不暢的現象，從而造成局部洪水。中心城區處于較低地勢的珊瑚路、七星街下段、人民路下段以及南北大街北苑段等局部路段，極易積水，造成內澇。歷史上玉溪大河兩岸遭受洪澇災害有歷史記載的就達40多次。紅塔區及附近區域每年洪澇災害均造成較大的經濟損失[1]。

2.4 城市水環境狀況

中心城區主要供水水源地有東風水庫、紅旗水庫、飛井水庫、新寨水庫和清水河。2016年對其水質進行評價，東風水庫水質為Ⅱ類，營養程度為中營養；飛井水庫水質為Ⅲ類，營養程度為中營養；紅旗水庫水質綜合類別為Ⅲ類；清水河和新寨水庫水質類別為Ⅱ類。

玉溪市城市河流水質主要受流域面源污染、降雨等因素影響。根據多年水質監測資料，玉溪大河水質類別為Ⅳ類，東風大溝為Ⅳ類～劣Ⅴ類，主要超標項目為化學需氧量、總磷、總氮和氨氮。董炳河水質總體為Ⅲ類，西河下段現狀水質Ⅱ類，紅旗河現狀水質為Ⅰ類。九溪河水質為Ⅴ類，趙元河水質總體為Ⅳ類，主要超標項目為總氮。

2.5 玉溪市建設海綿城市的自然水文條件

根據玉溪市城市水資源狀況，玉溪市建設海綿城市比較有利的自然水文條件如下：

a. 具備有利于雨洪匯聚的下凹式壩子地形。玉溪城市所在壩子四面環山，降雨發生后，雨洪經四周坡地匯流，下凹壩區就能夠對匯聚來的雨水進行收納，起到滯蓄雨洪徑流的作用。

b. 短歷時降水集中程度較高，1h雨量不小于30mm和20mm的發生率較高，根據《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建》，玉溪市建設海綿城市年徑流總量控制率可達80%～85%。

c 玉溪市中心城區年降蒸發量為997.3mm，雖略大于降水，但卻是全市蒸發量最低值區，水資源蒸發損失較小，利于雨水最大限度地被收集利用。

3 城市水文工作應貫穿海綿城市建設全過程

若海綿城市建設一系列工程完畢后，可將雨水滲透、滯留、集蓄、凈化、循環利用和排水密切結合，通過有效的地表滲透，依靠“自然積存”達到削峰調蓄、控制徑流量的目的，利用自然凈水來減少污染，實現水質改善和水的有效循環利用，將會解決雨水污染、城市內澇等問題，保障老城區城市用水安全。項目建成后將確保雨水利用率達10%，城市防澇標準30年一遇，城市防洪標準100年一遇。

按照整體規劃，到2020年，城市建成區30%以上的面積將達到“小雨不積水、大雨不內澇、水體不黑臭、熱島效應有緩解”的海綿城市建設要求；到2030年，城市建成區將有80%以上的面積達到海綿城市建設要求。

目前，玉溪市全面啟動了試點區域范圍內海綿建設項目。完成了海綿城市專項規劃、控制性詳細規劃和四個項目包建設系統方案的編制；編制完成了各項目包的財政承受能力評價報告、PPP實施方案等。

在建設海綿城市的同時，建議加強對城市水文的認識，要把城市水文研究工作貫穿海綿城市設計到施工建設的整個過程。因為海綿城市建設主要解決城市化水文效應問題、城市洪澇問題、水資源短缺問題和水環境污染問題等，而這些問題的解決都需要以城市水文學理論為依據[2]。

3.1 政府部門應加強重視水文在海綿城市建設中的作用

城市水文研究工作是海綿城市建設效益評價的重要技術支撐。2015年8月10日《水利部關于推進海綿城市建設水利工作的指導意見》(以下簡稱《指導意見》)中指出水利主要指標(如：降雨滯蓄率、水域面積率、地表水體水質達標率、雨水資源利用率、再生水利用率和地下水埋深等)與水文密切相關，水文工作在海綿城市建設中有著重要作用。政府部門作為海綿城市建設的“決策者”和“指揮者”，在海綿城市建設過程中，要充分重視城市水文研究工作的重要性。

3.2 規劃建立完善與海綿城市建設相適應的城市水文站網

《指導意見》指出：要完善城市水文水資源監測體系，加強對城市水循環系統的跟蹤監測。城市水文站網主要由流量站、水位站、泥沙站、降水量站、水面蒸發站、水質站、地下水監測站、水生態站和水文實驗站等組成。在目前玉溪市中心城區少數雨量站點、地下水監測站點的基礎上，根據玉溪海綿城市建設總體規劃對城市水文站網進行規劃新建和完善。

城市水文站網的布設，要統籌與科學布設各類水文監測站點，增加對城市供水、內澇、山洪災害、水環境與水生態、地下水、企業與生活用水等方面監測的水文站點，提高城市水文監測能力。同時水文部門應積極配合市政府及有關職能部門，依據海綿城市建設規劃，做好相應的城市水文站網規劃，通過建立完善的立體監測體系及評估系統，積極組織開展雨后徑流過程的水質監測評價，為雨洪資源利用提供科學依據，為海綿城市要求的控制性指標提供數據支撐。

3.3 加強城市水文研究

在城市水文站網建設及水文監測數據收集的基礎上，城市水文工作應重點研究以下問題：加強城市水資源分析，分析研究城市供水和用水狀況、城市水文預報和暴雨洪水預報，加強對城市飲用水水源地、城市水體的水質污染狀況的分析；開展城市水文理論研究與基礎應用研究，研究建立城市水文模型；研究減少雨洪災害和開展雨洪資源利用的方法和措施；研究城市化等人類活動導致的水文系列變異規律等。

4 結 語

綜上所述，我國海綿城建設尚處于起步階段，盡管取得了明顯的成果，但在海綿城市建設和規劃的水文基礎上還存在許多薄弱環節。加強對海綿城市建設的科技創新和支持，要重點關注以水循環為核心的海綿城市建設，研究城市防洪安全、供水安全、水質安全、水生態安全等關鍵科技問題，通過科技創新，提升海綿城市水安全的保障能力。

[1] 夏軍,石衛,王強,等.海綿城市建設中若干水文學問題的研討[J].水資源保護,2017(1):1-8.

[2] 劉和.湖南宜章玉溪新城海綿城市規劃建設研究[D].廣州:華南農業大學,2016.