“年徑流總量控制率”計(jì)算問(wèn)題芻議
——以泉州市中心城區(qū)海綿城市總體規(guī)劃為例

洪亮亮

(泉州市環(huán)境衛(wèi)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(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，重點(diǎn)解決城市澇災(zāi)與城市水環(huán)境惡化等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)地表水資源、污水資源、生態(tài)用水、自然降水 、地下水等統(tǒng)籌管理、保護(hù)與利用。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2014年正式發(fā)布《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南———低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)》(以下簡(jiǎn)稱《指南》)，對(duì)國(guó)內(nèi)“海綿城市”規(guī)劃建設(shè)進(jìn)行指導(dǎo)。

作為《指南》核心規(guī)劃控制目標(biāo)之一的“徑流總量控制率”公式，只計(jì)算降雨而未把自然水體水量情況作為因素之一納入統(tǒng)一計(jì)算，公式的普適性不能不令人疑惑。如我國(guó)國(guó)土面積廣闊，南北區(qū)域自然環(huán)境和資源等差異巨大，特別是對(duì)于地下水豐沛、水位高的南方地區(qū)是否同樣適用《指南》要求是個(gè)值得研討的問(wèn)題。

基于此，本文利用《泉州市中心城區(qū)海綿城市總體規(guī)劃》中的水文水情數(shù)據(jù)，對(duì)比陜西灃西新城、廈門的部分水文情況，從實(shí)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(xù)發(fā)展精神角度對(duì)“海綿城市”建設(shè)技術(shù)發(fā)展提出一些建議。

1 “年徑流總量控制率 ”一詞有待探討

根據(jù)《指南》附錄中的術(shù)語(yǔ)解釋，年徑流總量控制率為根據(jù)多年日降雨量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析計(jì)算，通過(guò)自然和人工強(qiáng)化的滲透、儲(chǔ)存、蒸發(fā)(騰)等方式，場(chǎng)地內(nèi)累計(jì)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(shù)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(shè)計(jì)降雨量之間的關(guān)系》，“年徑流總量控制率”的計(jì)算方法是：“城市年徑流總量控制率對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)降雨量值的確定，是通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法獲得的。根據(jù)中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)中國(guó)地面國(guó)際交換站氣候資料數(shù)據(jù)，選取至少近 30 年(反映長(zhǎng)期的降雨規(guī)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(jìn)行排序，統(tǒng)計(jì)小于某一降雨量的降雨總量(小于該降雨量的按真實(shí)雨量計(jì)算出降雨總量，大于該降雨量的按該降雨量計(jì)算出降雨總量，兩者累計(jì)總和)在總降雨量中的比率，此比率(即年徑流總量控制率)對(duì)應(yīng)的降雨量(日值)即為設(shè)計(jì)降雨量。”

可以看出，“年徑流總量控制率”的計(jì)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(zhǔn)確。實(shí)際上《指南》中“年徑流總量控制率”的英語(yǔ)翻譯即為“volume capture ratio of annual rainfall”就已經(jīng)明確為“rainfall(降雨量)”，而非“runoff(徑流) ”一詞。該點(diǎn)表述的失誤，林炳章[2]已經(jīng)做了剖析。

眾所周知，我國(guó)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(jì)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(yùn)藏著大量地下水資源，研究區(qū)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(qiáng)富水區(qū)，潛水埋深普遍在10 m左右；一級(jí)階地為強(qiáng)富水區(qū)，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(qū)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(xì)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(qū)域內(nèi)水量消納的計(jì)算需求；但南方多雨，地下水位高，同樣采用該公式，僅計(jì)算區(qū)域雨水量而不計(jì)算豐沛的地下水量，會(huì)不會(huì)出現(xiàn)較大的數(shù)據(jù)偏差？這是個(gè)值得探討的問(wèn)題。

2 泉州地表水、地下水對(duì)當(dāng)?shù)厮橛绊?/h2>

泉州市氣候?yàn)閬啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，終年溫潤(rùn)，年平均氣溫20.7℃，全年基本無(wú)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(fā)量約630 mm，常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北，市區(qū)河流繁多，主要有晉江和洛陽(yáng)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(chǎn)生活，集中全市 70%以上的水利水電工程及灌溉面積，可開(kāi)發(fā)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(shí)空分布不均，晉江上游地區(qū)常年雨量充沛，水資源豐富，但沿海地區(qū)水資源短缺。境內(nèi)溪流多達(dá)34條，總長(zhǎng)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(shù)地區(qū)年均降雨量介于 1000mm～2000 mm之間。濱海地區(qū)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(qū)以及安溪、南安與廈門交界處的山區(qū)，均位于山脈迎南風(fēng)坡。以 2014 年為例，2014 年為偏枯年份，年降雨量大于1800 mm多雨區(qū)位的德化戴云山脈，年小于900 mm低值區(qū)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(qū)海綿城市總體規(guī)劃》對(duì)泉州中心市區(qū)進(jìn)行了內(nèi)澇分區(qū)，分為6個(gè)分區(qū)，各防澇分區(qū)的劃分如圖1所示。

圖1 中心城區(qū)防澇分區(qū)圖

以規(guī)劃的豐州北峰分區(qū)為例進(jìn)行測(cè)算，該片區(qū)防澇范圍包括豐州片區(qū)、北峰和西湖周邊片區(qū)，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(qū)年降雨約4251萬(wàn)m3。雖然該片區(qū)內(nèi)的地下水、晉江河水對(duì)該片區(qū)區(qū)域內(nèi)的水量無(wú)從測(cè)算，但是流經(jīng)該區(qū)域的北高渠從晉江補(bǔ)水調(diào)水為9～13m3/s，計(jì)算可以估測(cè)出平均每日有100萬(wàn)m3，每年有3.65億m3以上水量通過(guò)北高渠流入市區(qū)，沿途用于城市生活(北區(qū)水廠5萬(wàn)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(diào)入的水量就是該片區(qū)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(qū)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(xì)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(jiàn)泉州市區(qū)地下水儲(chǔ)量也不會(huì)太小。

另一方面，從水量消耗的角度看，由于泉州市區(qū)是整個(gè)晉江流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心，2015年統(tǒng)計(jì)，中心市區(qū)用水人口140萬(wàn)人，還有大量的工業(yè)用水，滿足生活和工業(yè)用水需要，這是泉州市區(qū)大量調(diào)用晉江水源的內(nèi)在需求，水量的消耗也應(yīng)該是“海綿城市”規(guī)劃建設(shè)應(yīng)該考慮的內(nèi)容之一。

綜合以上情況，很難認(rèn)為降雨是泉州市區(qū)水量來(lái)源的唯一重要因素，將其作為“年徑流總量控制率”計(jì)算的唯一參數(shù)，恐怕與實(shí)際情況會(huì)有較大的偏差。

3 “年徑流總量控制率”作為主要?jiǎng)潊^(qū)標(biāo)準(zhǔn)的再探討

“年徑流總量控制率”僅采用年降雨量進(jìn)行計(jì)算，并以此作為控制指標(biāo)分區(qū)的依據(jù)，仍有值得商榷的地方。對(duì)照泉州相鄰的廈門市，泉州市區(qū)和廈門島地理區(qū)域相近，氣候基本一致，降雨量相差無(wú)幾。廈門市近10年來(lái)的降雨量在1073 mm～2318 mm之間波動(dòng)，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(qū)，年徑流總量控制率為 70%～85%。如果單從雨情、氣候來(lái)看，似乎可取；但如果深入研究?jī)烧咴诘刭|(zhì)、水文條件等方面的差距，則發(fā)現(xiàn)兩者氣候雖然一致，但對(duì)水的需求是截然不同。

如上所述，泉州中心市區(qū)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(xì)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(bǔ)給，河谷地帶還受側(cè)向和河流互補(bǔ)，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(zhǎng)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(tái)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(lái)看,松散巖類孔隙水除去咸水-微咸水及人口密集的城區(qū)不宜開(kāi)采區(qū)外，余下部分大都為貧水區(qū)[8]。

簡(jiǎn)而言之，泉州市區(qū)只是晉江流域的一個(gè)組成部分，晉江全流域范圍內(nèi)的降水會(huì)從上游戴云山等山地形成江水、地下水緩慢補(bǔ)充進(jìn)泉州市區(qū)，所以，泉州市區(qū)雖然同樣人口密集，環(huán)境承載的壓力大，但對(duì)水資源的渴求不是特別強(qiáng)烈；而廈門島獨(dú)立于海上，廈門城市供水系統(tǒng)原水約80%依靠從漳州市的九龍江北溪引入[9]。

此見(jiàn)，“年徑流總量控制率”劃區(qū)方法只考慮雨情，不考慮地下水文，恐失之于簡(jiǎn)單。

4 結(jié)論

在“海綿城市”規(guī)劃建設(shè)實(shí)踐中，某些規(guī)劃設(shè)計(jì)單位滿足于機(jī)械式的照搬《指南》標(biāo)準(zhǔn)，以計(jì)算“年徑流總量控制率”，然后依據(jù)“年徑流總量控制率”去核算“對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)降雨量”，然后對(duì)在分區(qū)里面套標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)，為求數(shù)據(jù)“達(dá)標(biāo)”而“達(dá)標(biāo)”，看似遵守《指南》的指標(biāo)要求，實(shí)則是對(duì)《指南》可持續(xù)發(fā)展精神的違背。同時(shí)，也顯見(jiàn)現(xiàn)行的僅僅計(jì)算雨水的“年徑流總量控制率”公式過(guò)于單薄，急需要增加當(dāng)?shù)氐乃乃榈葘?shí)際情況因素，多維度地對(duì)地方政府開(kāi)展“海綿城市”規(guī)劃建設(shè)進(jìn)行指導(dǎo)。

黨的“十八大”報(bào)告明確提出，“面對(duì)資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)退化的嚴(yán)峻形勢(shì)，必須樹(shù)立尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然的生態(tài)文明理念，把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位。”因此，建設(shè)具有自然積存、自然滲透、自然凈化功能的海綿城市是生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化和環(huán)境資源協(xié)調(diào)發(fā)展的重要體現(xiàn)，也是今后我國(guó)城市建設(shè)的重大任務(wù)。但過(guò)于僵硬、單一的數(shù)據(jù)指標(biāo)難以支撐起“海綿城市”的標(biāo)準(zhǔn)，也難以科學(xué)指導(dǎo)地方政府開(kāi)展建設(shè)。要更好地發(fā)展“海綿城市”，就應(yīng)該以從科學(xué)的角度、開(kāi)放的精神加強(qiáng)對(duì)“年徑流總量控制率”等技術(shù)指標(biāo)的研究。

(1)繼續(xù)加強(qiáng)技術(shù)研究，增加地形、地貌、地質(zhì)等方面對(duì)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(qū)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步細(xì)化“海綿城市”的分區(qū)方法，指導(dǎo)相關(guān)城市發(fā)展“海綿城市”。

(2)將環(huán)保要求同“海綿城市”的規(guī)劃結(jié)合起來(lái)，在海綿城市規(guī)劃中應(yīng)建立全流域的概念，切勿將“海綿城市”建設(shè)同流域?qū)嶋H情況切割開(kāi)，避免將“海綿城市”建設(shè)變成“盆景”式建設(shè)。

(3)探討建立多指標(biāo)控制體系的可行性，建立良好的協(xié)同目標(biāo)導(dǎo)向。鼓勵(lì)各地通過(guò)各種技術(shù)手段，有效改善所屬地區(qū)地下水源涵養(yǎng)、改善水體污染物指標(biāo)，用目標(biāo)愿景來(lái)指導(dǎo)各地建設(shè)部門改善工作，不簡(jiǎn)單地以透水率作為指標(biāo)。

(4)發(fā)揮各地區(qū)“海綿城市”技術(shù)探索熱情。允許各地區(qū)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行試驗(yàn)完善，并在實(shí)施過(guò)程不斷優(yōu)化，逐步探索形成一套適合我國(guó)國(guó)情，適合各地具體情況的完整的“海綿城市”建設(shè)管理體系。達(dá)到增強(qiáng)城市蓄滯能力、改善城市生態(tài)水環(huán)境目的。

總之，隨著我國(guó)快速城鎮(zhèn)化同時(shí)，城市發(fā)展也面臨巨大的環(huán)境與資源壓力，面對(duì)資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)退化的嚴(yán)峻形勢(shì)，必須樹(shù)立尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然的生態(tài)文明理念，把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位。海綿城市倡導(dǎo)充分利用和挖掘城市中各個(gè)元素的生態(tài)功能，實(shí)現(xiàn)城市降雨徑流的自然積存、自然滲透、自然凈化，強(qiáng)調(diào)綜合采取“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施，通過(guò)“源頭減排—過(guò)程控制—系統(tǒng)治理”的技術(shù)路線實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)綠色發(fā)展，未來(lái)才能具有強(qiáng)大的生命力和發(fā)展?jié)摿Α?/p>