案例：海绵城市“源头-过程-末端”在线监测体系构建
慧聪水工业网 随着国家级海绵城市试点建设工作的有序推进，在总结各地取得的成果与经验的同时，也发现了存在的问题与不足。不少试点城市出现了“建”和“管”脱节现象，偏重于工程建设，而忽略规划管控与整体效果。在海绵城市建设过程中，应加强对海绵城市建设效果的跟踪评估，建立在线监测体系，全面动态管控海绵城市建设运维过程中所出现的问题，及时发现运行风险，支持海绵城市建设效果的动态持续定量化考核评估。
青岛市李沧区海绵城市试点区总面积25.24k㎡，是典型的建城区，地处胶州湾东岸的中枢地带，是青岛服务区域的重要陆路交通枢纽、商贸商务中心，承担了企业环保搬迁、宜居新城建设、人口疏解等多项功能。结合雨水径流的汇集过程、海绵城市考核的实际需求以及其他海绵城市监测的经验，提出“源头-过程-末端”的监测体系构建，采样方式以在线监测为主，补充进行降雨水质和地表水水质的人工采样与化验，从而支持青岛市海绵城市试点区全过程的运维管理与考核评估，促进海绵城市在青岛市其他区域的推广应用，并为其他海绵城市监测体系构建提供参考。
1在线监测目标
在海绵城市的试点建设工作过程中，国家相关文件明确要求“建立有效的暴雨内涝监测预警体系”“采取有效措施加强能力建设”，住房城乡建设部颁布执行的《海绵城市建设绩效评价与考核办法(试行)》中，对“年径流总量控制率”“城市面源污染控制”“城市暴雨内涝灾害防治”等关键指标提出了明确的定量化计算要求。在线监测体系的构建应能够监测设施长期运行效果，及时发现运行风险及问题并进行有效的处理处置，支持现场运行情况的应急预警，提高设施的运行保障率。
(1)全面评价海绵城市建设效果。通过在线监测，获取大量连续监测数据，全面评价海绵城市建设在城市水生态系统保护、水环境质量改善及排水防涝能力提升方面所带来的效果改善，并支持多项、多区域、多层次评价指标的定量化计算。
(2)积累海绵城市典型措施技术参数。在海绵城市建设过程中，对雨水花园、透水铺装、植草沟等典型设施进行跟踪监测、积累实际运行数据，为关键技术参数的确定提供依据，为海绵城市的进一步推广应用提供基础数据。
(3)支持PPP(公私合作)项目的按效付费。PPP模式在海绵城市建设和运营中已经被广泛采用，通过完善的在线监测网络能够协助分清责任边界，为PPP项目的效果考核提供定量化参考依据，从而真正落实PPP项目的按效付费机制。
2方案设计思路
根据降雨径流的汇流过程，青岛市李沧区海绵城市试点区的在线监测按照“源头-过程-末端”的思路进行系统化布点，如图1所示。源头监测主要针对试点区内的各个典型项目，包括项目的外排口及项目内设施的进出水监测，为项目整体建设情况和各典型设施效果评估提供依据。过程端监测主要包括雨水排口和管网的监测，各雨水排口对应一定的排水分区，可对该排水分区的达标情况进行整体评价;管网关键节点的液位及流量监测可以为各排水分区的效果评估提供过程数据。在最终受纳水体进行水量和水质的监测，评估整个示范区内径流总量控制和面源污染控制情况，体现海绵城市建设的整体效果。
3布点原则
为构建完善的在线监测体系，支持海绵城市建设与评估考核，进行雨量、液位、流量、水质、温度等多指标的综合监测，监测点的选取应充分考虑实用性、代表性和便利性等原则。
(1)实用性。监测点位置的选择与监测目的紧密相连，既需要满足海绵城市管理与绩效考核的现阶段需求，又要关注城市排水管理的长期运营业务监测需求，充分了解当地的排水管网、河道、土地利用类型、城市积水点、海绵城市建设项目现状，以确保每个监测点的实用性。
(2)代表性。选择能够反映该地区实际情况的点位进行监测，与此同时，不同类型的区域具有不同的排水特征，应在各区域选择具有代表性的监测点，能够通过监测点情况更为全面的反映区域内各类设施的实际运行情况。
(3)便利性。所选监测点应能够方便、安全的进行监测设备的安装与维护，同一区域不同类型的监测设备(流量/水质)在空间位置上尽量靠近，方便后期设备的巡查与养护。
4监测方案
按照“源头-过程-末端”的系统化在线监测体系构建思路，监测布点方案分为：背景要素监测布点、典型项目监测布点、管网/排口监测布点以及末端监测布点共4个部分内容，整体监测布点方案如图2所示。
4.1背景要素监测
背景要素的监测主要包括试点区内的降雨和温度数据，提供试点区自然气候方面的本底数据。
4.1.1雨量监测
降雨数据是海绵城市考核评估的基础数据，水量、水质监测数据都需要结合降雨数据，才能对径流控制、面源污染控制等指标进行考评。由于降雨存在很强的时空分布不均匀性，在试点区内以均匀性为原则，每4～6k㎡布设1个雨量在线监测点。青岛市海绵试点区共3个流域：楼山河流域、板桥坊河流域和大村河流域，每个流域内布设1台雨量计，由于虎山公园地势较高，与城区降雨情况可能有所差异，故增设1台，共设4台雨量计。
4.1.2温湿度监测
试点区温度绝对值情况及变化趋势，是对城市热岛效应评估的重要依据。在海绵改造项目较多的大村河流域区委党校内和海绵改造较少的楼山后河流域工业区内各布置1台温湿度仪，不仅可与青岛市非海绵城市建设主城区给出的温度数据进行对比，还可在试点区范围内进行对比，精细化衡量海绵措施在调节城市微气候方面所起到的作用。
4.2源头监测布点方案
源头监测主要针对各个海绵改造项目，以及项目内典型的低影响开发措施，进行持续监测数据的积累。
4.2.1项目监测
在项目的出水口进行监测，作为年径流总量控制率、城市面源污染控制等指标的源头计算依据，为项目效果评估与项目管控模式的建立提供参考。项目地块径流水量的控制情况可通过流量和液位的监测，其中重要排口进行流量监测，作为定量化评估依据;较小排口则进行液位监测，只定性判断是否出流。径流污染控制效果则通过在线水质SS监测仪进行数据监测。
青岛海绵城市试点区源头地块类海绵建设项目共计108个，主要包括建筑小区和公园绿地，根据建设方式，又分为PPP项目和非PPP项目。海绵城市源头地块项目数量较多，应结合考核评估和数据积累的需求进行选择性监测，并通过固定监测与轮换监测相结合的方式，来减少在线监测设备所需数量和投资费用。选择重点考核的PPP项目进行固定监测，通过定量的计算与评估，为PPP项目按效付费提供依据，包括国通嘉苑、双城小区等项目。对汇水关系明确且具有一定代表性的项目进行固定监测，长期积累在线监测数据，以便于后期的评估以及模型的率定与验证，提高源头模拟参数的准确度，包括区委党校、华泰社区、梅庵新区和尚风尚水等项目。
4.2.2典型设施监测
根据住建部出台的《海绵城市建设典型设施设计参数与监测效果要求》，需要对生态滞留设施、植草沟、CSO调蓄池、干塘、湿塘、人工湿地和绿色屋顶进行在线监测。根据典型设施的构造和主要效果进行在线监测指标的筛选：对于以水量控制为主的设施，需在线监测水量情况，其中调蓄池和雨水桶具有稳定液面，可进行液位监测;对于水质具有明显净化效果的设施则应进行SS的在线监测。青岛市海绵试点区典型设施监测情况如表1所示。
4.3过程监测布点方案
根据雨水汇集的过程，在汇入河道前，先流经道路管网，由排口进入河道。
4.3.1排水管网监测
雨水排水管网在线监测指标以流量和液位为主，其中流量在线监测点主要布置在管网雨污混接和主干管网的下游位置，支持管网日常运行规律的识别，定量化分析雨污混接的影响，并在雨季实时监测水量情况，支持水量控制的定量计算。液位监测点一方面针对流量监测未覆盖到的管网分支节点;另一方面则针对城市易涝积水点，能够在降雨过程中进行积水水位的动态预警预报，以采取及时有效的应对措施，保障城市水安全。
青岛市海绵试点区内管网整体为分流制，存在部分混接现象，在海绵城市建设中均通过管网改造项目进行完善，需要通过监测进行验证。排水管网部分共布设30台在线液位计和30台在线流量计。
4.3.2雨水排口监测
通过对雨水排口进行水量和水质的监测，可掌握排口所对应的汇水分区内所有项目及管网建设情况，对该汇水分区整体的水量和水质情况进行评估。旱季的监测则可对雨污混接及偷排漏排问题进行实时的监督与管控。
对试点区排水管网及水系拓扑结构进行梳理和现场调研，共计雨水排放口72个，其中大村河汇流域31个、板桥坊河流域20个、楼山河流域21个。根据雨水排口大小和对应的汇水区域面积进行在线监测指标的选择，对于面积较大、重点关注、有典型设施和项目的排口进行流量和水质SS的监测，对于汇水范围相对较小的次要排口可只进行液位的在线监测，以定性判断是否有水流汇入河道。一般而言，排口应以流量监测为主，以便进行定量化的计算与分析，青岛市海绵试点区内，共布设排口流量监测点63个，排口液位监测点9个。
4.4末端监测布点方案
根据降雨径流的汇集过程，试点区内楼山后河、楼山河、板桥坊河及大村河为主要受纳水体，对河道水量和水质进行监测，可对最终情况进行评估。另外，青岛市年降雨量小于1000mm，根据海绵城市绩效考核要求，需对地下水水资源情况进行监测。
4.4.1河道监测
河道在线监测主要包括流量、液位、在线悬浮物(SS)和溶解氧(DO)4项监测指标。布点位置的选择应能够掌握试点区上游水位、水质情况，反映河段中间段流态变化，评估支流流量及水质汇入情况，并能把控河道出口段流态和水质情况。
青岛市海绵试点区内3条主要河流情况各有所不同：其中楼山河仅上游流经试点区，原来存在水体黑臭现象，中下游河道干枯被杂草覆盖;板桥坊河全长约3800m，全部位于试点区内，根据环胶州湾流域污染综合治理方案，现进行综合截污整治工作;大村河属李村河系，上游部分流经试点区，河道淤泥较多。
在水量监测方面，各河道源头均位于试点区内，在距源头200m左右的位置进行液位在线监测，沿途中间段布设液位计以监测水位变化;试点区出口及支流汇入处布设流量监测。水质监测方面，为对流经试点区部分进行水环境质量的综合评价，在每条河道试点区范围内上下游各布置1台在线SS监测仪，河道中下游位置布设在线DO监测仪，对河道整体的黑臭情况进行反映。河道在线监测布点如图3所示。
4.4.2地下水监测
根据住建部对海绵城市的考核要求，青岛市年均降雨量小于1000mm，通过海绵城市建设应确保年均地下水潜水位保持稳定。通过在每个流域分区内布设1个地下水监测固定探井，进行液位在线连续监测，评估液位变化趋势。
5结语
构建在线监测体系，全面收集数据，是海绵城市建设效果考核与评价的首要工作。在线监测布点方案的合理性与科学性不仅直接影响建设效果考核的准确性和PPP项目付费机制的公平性，更会对我国城市长期的雨洪管理、排水系统运营产生深远影响。
以雨水径流汇集的自然过程为基础，按照“源头-过程-末端”的系统化在线监测布点思路，能够支持海绵城市各区域、各尺度的效果考核，同时与规划建设指标系统化管控的思路相契合，通过在线监测、定量评估，落实海绵城市建设各方责任。
青岛海绵试点区根据“源头-过程-末端”的布点思路，在项目设施、管网、排口、河道进行在线监测点的布设，主要监测指标包括液位、流量、SS和DO。通过在线监测网络的系统化构建，能够支持青岛海绵试点区建设效果的全面考核，该监测思路可为其他海绵城市的监测考核提供参考。
青岛海绵试点区规划布设359个在线监测点，通过试点区范围内精细化的在线监测，进行基础数据的积累，可为青岛市海绵城市的进一步推进与扩展提供基础。后期的监测考核，可通过已有数据进行模型参数的率定和识别，从而减少部分在线监测布点，实现模型对建设效果评估的支持。
本文对原文有删减。原文标题“海绵城市“源头-过程-末端”在线监测体系构建——以青岛市李沧区海绵试点区为例”;作者：郭效琛、赵冬泉、崔松、杜鹏飞、李志、杨婷婷;作者单位：清华大学环境学院北京清环智慧水务科技有限公司青岛市李沧区城市建设管理局。刊登于《给水排水》2018年第8期。
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