基于水損失新概念的海綿城市建設探討

張 鴻，張進朝，宋承禮，朱云鵬

(西平縣水利局，河南 西平 463900)

2013年12月12日中央城鎮化工作會議召開，習近平總書記對城市建設做出明確指示，要求加強海綿城市建設，將海綿城市建設上升到國家戰略高度。2014年10月22日，為貫徹習總書記在中央城鎮化工作會議上的講話及會議精神，落實國務院關于城市建設的文件要求，住建部發布了《住房城鄉建設部關于印發海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建(試行)的通知》(城建函〔2014〕275號)。2014年12月31日財政部、住建部、水利部三部聯合開展了中央財政支持的海綿城市建設試點工作，“建設自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市”，以凈水、吸水、蓄水、釋水功能的海綿體衡量試點城市建設工作，標志著海綿城市建設進入實質性實踐探索階段。城鎮化是現代化的必由之路，而海綿城市建設則是解決我國新時期社會發展與人類需求之間矛盾的有效途徑。以低影響開發雨水系統、常規雨水徑流蓄排系統及超常規雨水徑流蓄排系統來構建的海綿城市，其實質就是通過對水資源的合理開發利用，滿足人類生產活動和社會發展的需要。

筆者在《水土保持術語中水損失的新概念》一文中提出的水損失新概念，補充了《水土保持術語》(GB/T 20465—2006)中水損失的內容，完善了水土保持的基礎理論，以滿足人類生產活動、社會發展需要為主要目的，從水損失相對性、最大修復原則、水資源利用等方面闡述了水資源的調節與開發利用方法。通過對水損失的預測評估、預防治理、監測評價等可以滿足海綿城市建設的需要。因此，我們在實踐中討論以水損失新概念為基礎的海綿城市建設的基礎理論與實施方法，以期為實現海綿城市建設目標打下堅實基礎。

1 水損失新概念和海綿城市建設理念

水損失新概念定義為“一定時段的局地水文地質單元中水均衡轉換關系被打破而使水分相對變化的現象，表現在徑流加大、蒸發減小、入滲減小，其增減的數值即為損失量，包括水的質和量兩方面”[1]。海綿城市建設是以原有河、湖、濕地、溝、塘、樹、草地等生態體系得到最大限度保護為目標，使城市開發前的水文特征得到維持，逐步恢復和修復受到破壞的城市水體、綠地、濕地的水文循環及生態功能，把城市開發強度控制在合理范圍之內，使原有的水生態環境破壞程度減輕，地表徑流減少，“建設自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市”，達到削峰調蓄、控制徑流量、修復水循環、恢復水生態、減少污染、改善水質等目的，從而為水的循環利用奠定堅實基礎。

結合城市建設的特點，水損失新概念中“一定時段”的表述，對應解釋為維持城市開發前的自然水文特征，需要對比開發前后的水文特征值，有差別時才去維持；“局地水文地質單元”即將整個城市作為一個項目區看待，目標分解后一個具體建設項目也可以按一個水文地質單元看待，這與張建云等提出的“海綿城市建設的目標值要有明確的時間和空間尺度或范圍”相適應[2]；“損失量”即受到破壞的水文特征值的數量統計，“水的質和量”包含了水質和水污染的內容，以及水資源的利用和水循環修復的內容。

2 水損失新概念和海綿城市建設理念的關聯性

水損失新概念和海綿城市建設的理念是相通的。首先是建設目的。海綿城市建設即低影響開發雨水系統構建，一是使原有水生態系統得到最大限度的保護，維持開發前的水文特征；二是通過調控城市建設開發的強度，最大限度地減少對原狀水生態環境的擾動，恢復和修復被破壞的水文循環特征和生態功能；三是通過實施減少地表徑流量的低影響措施及其系統組合方法，使暴雨對城市運行的影響減小到最低程度[3]。而水損失治理則是依據最大修復和水資源合理利用原則，最大限度地減少和修復水損失產生的影響，以滿足人們對水資源的需求為主要目的，達到人與環境和諧發展。由此可以看出，水損失治理的目的符合海綿城市建設的要求。其次是治理措施。開發建設項目水損失治理措施包括沉沙池、水窖、蓄水池、調蓄池等徑流攔截工程措施，滲水溝、滲水井、滲透池、滲水地面等雨水入滲工程措施，屋頂草皮、屋頂花園、屋頂蓄水綠化、屋頂水體(包括蓄水屋面、屋頂泳池、屋頂魚池)等水分蒸發工程措施，等高耕作、穴狀整地、地面水體、地下水庫、地面綠化等具備組合功能的水土保持耕作和工程措施[4]。上述措施涵蓋了工程、植物、耕作等方面，與海綿城市建設內容不謀而合。海綿城市建設技術按功能一般分為滲透、儲存、調節、轉輸、截污凈化等，主要體現在低影響開發設施上，與開發建設項目水損失治理措施相比，其中的生物滯留設施、植被緩沖帶、初期雨水棄流設施在功能上有所不同，更側重于對污染物的過濾和水質的控制，可看作是對水損失治理措施的完善補充。

可以看出，海綿城市建設與水損失治理的目標是一致的。然而，按照海綿城市建設技術指導要求，海綿城市建設的責任主體為城市人民政府，需要統籌協調規劃、水利、園林、國土、交通等職能部門，在各相關規劃中落實低影響開發雨水系統的建設內容，整合各部門的資源投入。以水損失新概念指導海綿城市建設，有助于合理利用政府管理資源，把城市水土保持工作與海綿城市建設有機結合，節約資金投入。

3 海綿城市建設項目水損失量估算方法

編制水土保持方案是海綿城市項目建設前期的必要程序。水土流失包括了土的流失和水的流失，水損失是水土流失的重要組成部分。《開發建設項目水土保持技術規范》(GB 50433—2008)要求水土保持方案編制中要有水損失量的預測。由于水損失新概念還未納入規范，因此目前已完成的水土保持方案中均未對水損失做出明確要求，即水損失預測章節缺項。為適應新形勢下我國建設海綿城市的總體要求，筆者結合實際工作，提出海綿城市建設項目水損失量的估算方法，計算公式[5]為

(1)

(2)

(3)

式中：WW、WF、WE分別為海綿城市建設項目區在一定時段內的年徑流損失量、年入滲損失量、年蒸發損失量，m3/a；i為以下墊面類型劃分的預測單元，i=1，2，…，n；Fi為第i個預測單元的面積，km2；Pi為第i個預測單元的年平均降水量，mm；ai、fi、βi分別為第i個預測單元的最終地表徑流系數、降水入滲補給系數、平均蒸發系數；a0i、f0i、β0i分別為第i個預測單元的初始地表徑流系數、降水入滲補給系數、平均蒸發系數。

此外，目前關于水損失引發的水質污染、面源污染及徑流熱污染[6]的預測研究成果很少，建議參考水損失量計算公式，先試驗測定水質、污染物含量和水溫，再與預測的水損失量進行相關性分析得出預測量。

4 海綿城市建設項目水損失監測內容

水損失監測是檢驗海綿城市建設效果的基本方法，是確立海綿城市建設標準指標的基礎性工作，是基于水損失新概念的海綿城市建設的重要內容。

(1)海綿城市建設項目水損失監測應該以低影響開發雨水系統監測為重點，根據海綿城市建設項目特點，合理選擇研究區，對從開工到建成運行這一時間段內水損失的影響因素、狀況、治理措施等進行監測，為治理工作提供數據支持。

(2)海綿城市建設項目水損失監測應結合項目實際確定可操作的定量定性評價指標，采取適當的監測方法，根據監測結果對水損失動態變化、治理措施及效果進行分析，為水土流失防治、治理措施管護、工程竣工驗收等提供資料。

(3)海綿城市建設項目水損失監測是以水土保持監測原則為基礎，堅持綜合調查與重點觀測相結合，下墊面分類與監測內容相結合，觀測內容與監測方法相適應，為科學反映項目區水損失及防治狀況、明晰水損失量變化及影響因素、評估防治效果提供基礎數據。

5 結 語

水損失新概念充實了水土保持內涵，契合并補充完善了海綿城市建設理念，對海綿城市建設起到了理論支撐作用。水損失新概念由于缺少實際應用，還沒有得到足夠的重視。筆者提供水損失新概念，供大家交流探討，希望未來逐步修改《水土保持術語》(GB/T 20465—2006)中水損失的概念，并應用到海綿城市建設中來，進一步明確水損失治理標準，健全水土保持理論體系，為新形勢下水土保持工作提供理論保障和智力支持。