“年徑流總量控制率”計算問題芻議
——以泉州市中心城區海綿城市總體規劃為例

洪亮亮

(泉州市環境衛生管理處 福建泉州 362000)

0 引言

“海綿城市”是指城市能夠像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，重點解決城市澇災與城市水環境惡化等問題，實現地表水資源、污水資源、生態用水、自然降水 、地下水等統籌管理、保護與利用。住房和城鄉建設部2014年正式發布《海綿城市建設技術指南———低影響開發雨水系統構建(試行)》(以下簡稱《指南》)，對國內“海綿城市”規劃建設進行指導。

作為《指南》核心規劃控制目標之一的“徑流總量控制率”公式，只計算降雨而未把自然水體水量情況作為因素之一納入統一計算，公式的普適性不能不令人疑惑。如我國國土面積廣闊，南北區域自然環境和資源等差異巨大，特別是對于地下水豐沛、水位高的南方地區是否同樣適用《指南》要求是個值得研討的問題。

基于此，本文利用《泉州市中心城區海綿城市總體規劃》中的水文水情數據，對比陜西灃西新城、廈門的部分水文情況，從實踐的角度，探討“年徑流總量控制率”公式存在的不足，并從可持續發展精神角度對“海綿城市”建設技術發展提出一些建議。

1 “年徑流總量控制率 ”一詞有待探討

根據《指南》附錄中的術語解釋，年徑流總量控制率為根據多年日降雨量統計數據分析計算，通過自然和人工強化的滲透、儲存、蒸發(騰)等方式，場地內累計全年得到控制(不外排)的雨量占全年總降雨量的百分比。從概念角度理解，海綿城市利用透水鋪裝、下沉式綠地等技術手段，將大量的水(含自然水體與降水)吸納入地下，形成城市“海綿”。

參考《附錄2年徑流總量控制率與設計降雨量之間的關系》，“年徑流總量控制率”的計算方法是：“城市年徑流總量控制率對應的設計降雨量值的確定，是通過統計學方法獲得的。根據中國氣象科學數據共享服務網中國地面國際交換站氣候資料數據，選取至少近 30 年(反映長期的降雨規律和近年氣候的變化)日降雨(不包括降雪)資料，扣除小于、等于 2 mm 的降雨量，將降雨量日值按雨量由小到大進行排序，統計小于某一降雨量的降雨總量(小于該降雨量的按真實雨量計算出降雨總量，大于該降雨量的按該降雨量計算出降雨總量，兩者累計總和)在總降雨量中的比率，此比率(即年徑流總量控制率)對應的降雨量(日值)即為設計降雨量。”

可以看出，“年徑流總量控制率”的計算中，只考慮降雨的影響，稱之為“雨水年徑流總量控制率”更為準確。實際上《指南》中“年徑流總量控制率”的英語翻譯即為“volume capture ratio of annual rainfall”就已經明確為“rainfall(降雨量)”，而非“runoff(徑流) ”一詞。該點表述的失誤，林炳章[2]已經做了剖析。

眾所周知，我國地方南北水文、地理差異巨大。以北方城市陜西灃西新城為例，灃西新城位于渭河南岸，屬于西安凹陷北部。新生代堆積約7000 m厚的沉積物，地下300 m廣泛賦存第四紀堆積物，含水巖性主要為砂、砂礫卵石以及少量黃土，含水層與弱透水層夾層重疊。沖積層中蘊藏著大量地下水資源，研究區地下水資源可分為潛水和承壓水，潛水賦存及分布：渭河河漫灘屬于強富水區，潛水埋深普遍在10 m左右；一級階地為強富水區，埋深介于10 m～20 m[5]。相較之下，泉州市地下水均屬淺層地下水。泉州市區位于河谷地帶和濱海平原，地下水屬于松散巖類孔隙水，主要賦存在第四系沖積、洪積、海積堆積層中，巖性為沙礫卵石，含泥沙、中細砂、亞粘土、淤泥等。含水層厚度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，“雨水年徑流總量”似乎已能滿足區域內水量消納的計算需求；但南方多雨，地下水位高，同樣采用該公式，僅計算區域雨水量而不計算豐沛的地下水量，會不會出現較大的數據偏差？這是個值得探討的問題。

2 泉州地表水、地下水對當地水情影響

泉州市氣候為亞熱帶季風氣候，終年溫潤，年平均氣溫20.7℃，全年基本無霜，低端低溫在零度以上，年平均降雨量1000 mm以上，全年平均陸面蒸發量約630 mm，常年主導風向為東北，市區河流繁多，主要有晉江和洛陽江兩條大型水系；其中，晉江河流面積5629m2，占全市土地總面積的52%左右，有70%人口靠晉江水生產生活，集中全市 70%以上的水利水電工程及灌溉面積，可開發的水利資源占全市的 52%左右，可謂是泉州的母親河，是全省四大江之一。泉州水資源時空分布不均，晉江上游地區常年雨量充沛，水資源豐富，但沿海地區水資源短缺。境內溪流多達34條，總長1620km，地表水總量87.6億m3。

受氣候和地形影響，泉州市降雨空間分布不均，絕大多數地區年均降雨量介于 1000mm～2000 mm之間。濱海地區年降雨量最小，等雨量線與海岸線基本平行，年降雨量最大的多雨中心分布于德化中部山區以及安溪、南安與廈門交界處的山區，均位于山脈迎南風坡。以 2014 年為例，2014 年為偏枯年份，年降雨量大于1800 mm多雨區位的德化戴云山脈，年小于900 mm低值區則主要分布在惠安、泉港、石獅、晉江沿海的突出部和島嶼。

《泉州市中心城區海綿城市總體規劃》對泉州中心市區進行了內澇分區，分為6個分區，各防澇分區的劃分如圖1所示。

圖1 中心城區防澇分區圖

以規劃的豐州北峰分區為例進行測算，該片區防澇范圍包括豐州片區、北峰和西湖周邊片區，總流域面積42.51km2，按照泉州南部年降雨量1000 mm粗略估算，該片區年降雨約4251萬m3。雖然該片區內的地下水、晉江河水對該片區區域內的水量無從測算，但是流經該區域的北高渠從晉江補水調水為9～13m3/s，計算可以估測出平均每日有100萬m3，每年有3.65億m3以上水量通過北高渠流入市區，沿途用于城市生活(北區水廠5萬t/日的供水源)、景觀用水等，并從下游法石等水閘排出。這意味北高渠每年從晉江調入的水量就是該片區年降雨量的8～9倍。另外，泉州市地下水均屬淺層地下水。泉州市區位于河谷地帶和濱海平原，地下水屬于松散巖類孔隙水，主要賦存在第四系沖積、洪積、海積堆積層中，巖性為沙礫卵石，含泥沙、中細砂、亞粘土、淤泥等。含水層厚度2.5 m～21.5 m，水位埋深一般1.0 m～3.0 m，部分較低的地段水位埋深小于1.0 m。可見泉州市區地下水儲量也不會太小。

另一方面，從水量消耗的角度看，由于泉州市區是整個晉江流域經濟發展的核心，2015年統計，中心市區用水人口140萬人，還有大量的工業用水，滿足生活和工業用水需要，這是泉州市區大量調用晉江水源的內在需求，水量的消耗也應該是“海綿城市”規劃建設應該考慮的內容之一。

綜合以上情況，很難認為降雨是泉州市區水量來源的唯一重要因素，將其作為“年徑流總量控制率”計算的唯一參數，恐怕與實際情況會有較大的偏差。

3 “年徑流總量控制率”作為主要劃區標準的再探討

“年徑流總量控制率”僅采用年降雨量進行計算，并以此作為控制指標分區的依據，仍有值得商榷的地方。對照泉州相鄰的廈門市，泉州市區和廈門島地理區域相近，氣候基本一致，降雨量相差無幾。廈門市近10年來的降雨量在1073 mm～2318 mm之間波動，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》將廈門、泉州市劃入第 IV 分區，年徑流總量控制率為 70%～85%。如果單從雨情、氣候來看，似乎可取；但如果深入研究兩者在地質、水文條件等方面的差距，則發現兩者氣候雖然一致，但對水的需求是截然不同。

如上所述，泉州中心市區在河谷地帶和濱海平原，地下水主要為松散巖類孔隙水，主要賦存在第四系沖積、洪積、海積堆積層中，巖性為沙礫卵石，含泥沙、中細砂、亞粘土、淤泥等。含水層厚度 2.5 m～21.5 m，主要受大氣降水補給，河谷地帶還受側向和河流互補，以孔隙潛水為主，局部有孔隙承壓水，水位埋深一般1.0 m～3.0 m，部分較低的地段水位埋深小于1.0 m。

廈門島東西寬12.5 km，南北長13.7 km，面積141.09 km2，是福建省第四大島嶼。屬基巖島，以花崗巖和部分火山巖組成的丘陵為主，臺地和海蝕階地廣泛分布于山前丘間[6]。從廈門島的地下水分布來看,松散巖類孔隙水除去咸水-微咸水及人口密集的城區不宜開采區外，余下部分大都為貧水區[8]。

簡而言之，泉州市區只是晉江流域的一個組成部分，晉江全流域范圍內的降水會從上游戴云山等山地形成江水、地下水緩慢補充進泉州市區，所以，泉州市區雖然同樣人口密集，環境承載的壓力大，但對水資源的渴求不是特別強烈；而廈門島獨立于海上，廈門城市供水系統原水約80%依靠從漳州市的九龍江北溪引入[9]。

此見，“年徑流總量控制率”劃區方法只考慮雨情，不考慮地下水文，恐失之于簡單。

4 結論

在“海綿城市”規劃建設實踐中，某些規劃設計單位滿足于機械式的照搬《指南》標準，以計算“年徑流總量控制率”，然后依據“年徑流總量控制率”去核算“對應設計降雨量”，然后對在分區里面套標準和指標，為求數據“達標”而“達標”，看似遵守《指南》的指標要求，實則是對《指南》可持續發展精神的違背。同時，也顯見現行的僅僅計算雨水的“年徑流總量控制率”公式過于單薄，急需要增加當地的水文水情等實際情況因素，多維度地對地方政府開展“海綿城市”規劃建設進行指導。

黨的“十八大”報告明確提出，“面對資源約束趨緊、環境污染嚴重、生態系統退化的嚴峻形勢，必須樹立尊重自然、順應自然、保護自然的生態文明理念，把生態文明建設放在突出地位。”因此，建設具有自然積存、自然滲透、自然凈化功能的海綿城市是生態文明建設的重要內容，是實現城鎮化和環境資源協調發展的重要體現，也是今后我國城市建設的重大任務。但過于僵硬、單一的數據指標難以支撐起“海綿城市”的標準，也難以科學指導地方政府開展建設。要更好地發展“海綿城市”，就應該以從科學的角度、開放的精神加強對“年徑流總量控制率”等技術指標的研究。

(1)繼續加強技術研究，增加地形、地貌、地質等方面對城市水情水文的研究探討，在原“年徑流總量控制率”5大分區的基礎上，進一步細化“海綿城市”的分區方法，指導相關城市發展“海綿城市”。

(2)將環保要求同“海綿城市”的規劃結合起來，在海綿城市規劃中應建立全流域的概念，切勿將“海綿城市”建設同流域實際情況切割開，避免將“海綿城市”建設變成“盆景”式建設。

(3)探討建立多指標控制體系的可行性，建立良好的協同目標導向。鼓勵各地通過各種技術手段，有效改善所屬地區地下水源涵養、改善水體污染物指標，用目標愿景來指導各地建設部門改善工作，不簡單地以透水率作為指標。

(4)發揮各地區“海綿城市”技術探索熱情。允許各地區根據實際情況進行試驗完善，并在實施過程不斷優化，逐步探索形成一套適合我國國情，適合各地具體情況的完整的“海綿城市”建設管理體系。達到增強城市蓄滯能力、改善城市生態水環境目的。

總之，隨著我國快速城鎮化同時，城市發展也面臨巨大的環境與資源壓力，面對資源約束趨緊、環境污染嚴重、生態系統退化的嚴峻形勢，必須樹立尊重自然、順應自然、保護自然的生態文明理念，把生態文明建設放在突出地位。海綿城市倡導充分利用和挖掘城市中各個元素的生態功能，實現城市降雨徑流的自然積存、自然滲透、自然凈化，強調綜合采取“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施，通過“源頭減排—過程控制—系統治理”的技術路線實現城市的可持續綠色發展，未來才能具有強大的生命力和發展潛力。