摘要：关于推进海绵城市建设进入推进专项规划编制、按程序报批的积极部署中。海绵城市的概念在官方文件中被明确提出，意味着生态雨洪管理思想和技术将从学界走向管理层面，并在实践中得到有力推广。本文从径流排出量出发，构建海绵城市水文特征定量评估概念模型及其应用技术路线。
关键词：海绵城市；水弹性功能；概念模型；水文定量评估
为促进和完善海绵城市建设的基础理论体系，在梳理海绵城市提出的国内外背景及其理论内涵分析的基础上剖析海绵城市塑造机理，从承受干扰能力、恢复到稳定状态需要的时间或速率与自适应的管理能力三个维度构建海绵城市弹性塑造机理概念模型，并对其进行扼要阐释。进一步从宏观、中观、微观三个层面构建海绵城市塑造方法论体系。
一、海绵城市建设方法
海绵城市建设是一项复杂的系统工程，从宏观、中观、微观三个层面出发，构建由“区域海绵格局”“城镇海绵系统”“海绵体”所构成的海绵城市建设方法体系。
1、宏观层面。海绵城市要实现包括雨洪管理、生态防洪、水质净化、地下水补充、保护生物多样性及栖息地的营造在内的综合目标，首要条件是确保至关重要的水生态景观要素及空间位置。水生态安全格局是通过土地利用总体规划和城市总体规划，研究河湖水系连通、水生态治理和修复的空间格局构建，为下一步实体“城镇海绵系统”的建设奠定空间基础及景点保障。
2、中观层面。水生态区域建设应遵从“多层次、多部门、多专业、全寿命”的途径，从城市规划的源头着手，将海绵城市理念融入到城市各层级规划中，打破城市规划、园林、水利、市政、道路等多部门、多专业之间被动配合与有限交互的局面，运用系统科学理论与技术集成相互协调的运作路径，并最终落实到土地利用控制性规划甚至城市设计中，实现规划区域内滨水栖息地恢复、排洪防涝、雨污净化、文化游憩空间等雨洪资源化的城市水循环目标。
3、微观层面。无论海绵城市—低影响开发统筹格局中的宏观层面建设还是中观层面规划，要实现海绵城市复杂的“自然积存、自然渗透和自然净化”功能，必须落脚于微观“海绵体”的优化组合建设。微观尺度对应的则是通过水文干扰最小化、绿色生态防洪、渗透材料优化、城市雨洪管理、生物净化修复等一系列技术集成，实现水生态基础设施建设，发挥水系统的生态功能。
二、海绵城市评估
1、海绵城市建设不同评价方法比较。考核评估是检验海绵城市建设工作成功与否的重要环节，评价体系构建及评价指标选取则是首要程序，从宏观角度提出包括水生态、水环境、水资源、水安全、制度建设及执行情况、显示度六方面在内的评价体系及18 项考核指标，但并未给出系统的定量评价标准，无法直接指导数据监测及分析建模等具体评价工作；在此基础上，结合定量化分析思维详细阐述、深入剖析八项涉水核心指标的定量评价方法，从实际操作角度为海绵城市某单项指标定量评估提供一定借鉴，但并未对八项指标整合后的整体效果评估进行讨论[2] ；从市政设施建设和经济发展水平两方面切入，通过构建市政经济分析模型测算14 个海绵试点城市的市政经济系数，并与均衡系数进行比较，划分出完全匹配、基本匹配和不匹配三种类型评判海绵城市的发展情况；[3] 从评价方法改进着手，利用数学模型来克服评估对象的模糊性和不确定性，为科学评价多属性、多指标评估体系提供更客观的参考；部分学者分别利用数学模型、计算机模拟、仿真设计、优化模型等手段从不同角度研究了雨水资源的利用潜力、经济可行性、成本效率、风险评价、效率优化等。
分析表明，评估体系的构建包括2 种方式：一种只考虑水系统本身的特性，不考虑经济、规划与组织应变等外部大环境；另一种是把两者结合起来制定指标体系。目前海绵城市建设评价体系的研究并未真正从海绵城市内涵出发，不能充分体现指标间的联系与协调，使评估流于形式；再加上我国区域差异巨大，海绵城市建设又是一项复杂的系统工程，制定动态化、差异化，准确反映城市实际情况的评价指标和评价标准需要更高要求的数据统计和管理。当然，海绵城市建设还处于探索阶段，科学全面评价海绵城市建设成效还需要进一步深入研究。
2、海绵城市水文特征定量评估概念模型。海绵城市建设宗旨是用人水共生理念综合、系统、可持续地解决水问题。由于传统灰色城市发展理念，屋面、道路、地面等设施建设导致下垫面硬化，70%-80% 的降雨形成径流，仅有20%-30% 的雨水能够入渗地下，导致水生态恶化、水资源紧缺、水环境污染等一系列水安全问题。因此，海绵城市建设以低影响开发为核心，通过“渗、滞、蓄、净、用、排”将年径流总量排出率由传统的超过80% 控制到40% 之下，维持城市开发前后水文特征基本不变。毫无疑问，海绵城市建设本质上是解决水的问题，基本目标就是维持水文特征不变，而排水率则是最直观、最简单的衡量指标。基于此，从径流排出量出发，根据建设指南中低影响开发水文原理、海绵城市水弹性功能塑造概念模型，构建海绵城市水文特征定量评估概念模型，即利用“源头消减、中途转输、末端调蓄”绿—灰科学结合的方式，发挥绿色海绵体渗透、滞留、储蓄、挥发、净化以及安全排放等功能，实现自吸收、自消化与自循环，在降低径流总量的同时，削减峰值、延缓峰值时间，实现排水防涝、水生态系统修复等综合目标。以城市某种开发状态一定时间内径流排放量L可用一段时间内为径流排放量随时间变化曲线（f）与时间轴之间的面积表征，如下式：
则，灰色城市传统开发、海绵城市低影响开发、自然生态无开发状态下一定时间内径流排放量分别表示为L1、L2 和L3，即：
用L=l×t6 表示自然生态状态下一段时间内平均径流量，可推出对应状态径流排放量吸收率αx，城市建设较自然生态状态开发影响率βy，海绵城市建设较灰色城市建设可提升空间S1，海绵城市较自然生态状态的低影响开发程度S2，计算公式如下：
值得注意的是，该概念模型以自然生态状态为基准状态，在实际应用过程中需要根据不同城市建设阶段灵活设置基准年与规划年。该海绵城市定量评估概念模型及其应用技术路线具有如下优点。将保持水文特征不变的定性分析与定量分析结合。采取不同的绿—灰系统产生不同的数据，通过分析优化可得到最优的绿—灰结合方式。控制目标及评价指标定量化；通过数据收集、处理与分析，制定科学、合理的排放量控制目标以及低影响开发、中度影响开发、高度影响开发的定量评价指标。低影响开发效果直观数据化。在一定程度上直观形象表达海绵城市建设效果，为决策者提供数据依据。
此外，须指出的是，以径流排出量评估海绵城市建设成效，是从侧面反应经济、技术、政策等投入对海绵城市建设起到的影响作用，其具体应用需要进一步深入研究，由于篇幅原因，在此不再展开论述，海绵城市定量评估概念模型技术路线可为海绵城市评估提供新的理论指导。
结论
（1）海绵城市是我国在面对灰色发展带来的城市水环境与安全问题时，在吸取、借鉴并发展国际城市建设和雨水利用理念与技术的基础上提出的具有国际语境的城市雨水管理理念的中国化表达。
（2）从宏观、中观与微观三个层面出发，构建由“区域海绵格局”“城镇海绵系统”“海绵体”构成的海绵城市塑造方法与技术体系。
（3）现阶段不同海绵城市评估指标体系和评估方法，从径流排出量出发，利用“源头消减、中途转输、末端调蓄”绿—灰科学结合的方式，构建海绵城市水文特征定量分析概念模型，并提出径流排放量数学模型（L=∫f(t)dt），在此基础上进一步构建海绵城市定量评估概念模型的应用技术路线。
参考文献
[1]张书函.基于城市雨洪资源综合利用的“海绵城市”建设[J].建设科技，2015(1):26-28
[2]鞠茂森.关于海绵城市建设理念、技术和政策问题的思考[J].水利发展研究，2015(3):7-10
[3]章穗，张梅，迟国泰.基于熵权法的科学技术评价模型及其实证研究[J].管理学报，2014(1):34-42
论文作者:马纪成
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/7
标签：海绵论文; 城市论文; 城市建设论文; 径流论文; 模型论文; 定量论文; 水文论文; 《基层建设》2018年第17期论文;