海绵城市监测技术指南.docx

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海绵城市监测技术指南

海绵城市建设成效监测技术指南

2019年6月

1总则

1.0.1为规范海绵城市建设监测工作，支撑海绵城市建设效果评估，促进雨水控制系统与设施规划设计与建设的进一步完善，保障并优化其运行、维护和管理，制定本指南。

1.0.2本指南适用于通过典型排水分区的监测对城市建成区海绵城市建设效果进行评价。

1.0.3海绵城市建设监测应遵循因地制宜、经济高效、边界清晰、安全可靠的原则。

1.0.4海绵城市建设监测除参照本指南的规定外，还应符合国家现行有关标准的规定。

2基本规定

2.0.1海绵城市建设监测应选择城市建成区内至少1个典型排水分区，对涵盖源头、过程、末端的典型项目与设施、管网关键节点及其对应的受纳水体进行系统监测，监测点位分布示意如图2.0.1、2.0.2所示。

图2.0.1排水分区主要监测点位分布示意图（以排入受纳水体的排放口上溯确定排水分区）

图2.0.2排水分区主要监测点位分布示意图（以排入下游管网的出口上溯确定排水分区）

典型排水分区、项目与设施的选择宜符合下列规定：

1典型排水分区。

面积不宜小于10hm2，排放口（图2.0.1）或下游出口（图2.0.2）的数量不宜多于2个，排放口或下游出口应自由出流且不易因潮水、洪水等形成倒灌，尽量避免选择易形成有压流的管段进行监测，管网长期淹没出流、泵站强排区域除外；

排水分区内源头减排设施的汇水面积（超出设施所在项目用地范围的汇水面积不计入在内）占排水分区总面积的比例不应小于40%；

2典型项目。

应位于所选典型排水分区内，应包含建筑小区类源头减排项目，所选典型排水分区内源头减排监测项目的下游有过程或末端集中调蓄项目时，应对过程或末端集中调蓄设施进行监测；

项目内源头减排设施服务的不透水下垫面面积与项目不透水下垫面总面积的比值不应小于60%，且项目的年径流总量控制率设计值宜满足“我国年径流总量控制率分区图”所在区域规定取值范围；

3典型设施。

应位于所选监测项目内（也可单独对市政道路项目内的设施进行监测），且应包括生物滞留类设施等分散设施，所选典型监测项目内分散设施下游有雨水塘、合流制溢流调蓄池等相对集中的调蓄设施时，应同步对下游调蓄设施进行监测；

分散设施的汇水范围应清晰且宜为单一不透水下垫面（如仅为屋面或道路），设施的年径流总量控制率设计值宜满足“我国年径流总量控制率分区图”所在区域规定取值范围。

推荐的监测设施如表2.0.1所示。

表2.0.1推荐的监测设施

设施类别（按主要功能划分）

设施名称

分布特点

渗滞设施

生物滞留

雨水花园

分散

生物滞留带

分散

高位花坛

分散

绿色屋顶

分散

渗透塘

相对集中

渗井

分散

渗渠

分散

集蓄回用类

蓄水池

相对集中

调蓄类

（延时）调节塘

相对集中

湿塘

相对集中

合流制溢流调蓄池

相对集中

多功能调蓄

相对集中

截污净化类

雨水湿地

相对集中

旋流沉砂

分散

2.0.2应采取在线与人工监测相结合的方法，对水量（流量、水位、降雨量等）、水质等进行同步监测；应充分收集利用水文水利、环保、气象等既有同步监测数据，避免重复监测。

2.0.3宜在规划设计中考虑设备安装与人工采样的实施条件，监测设备的选择与安装应适应设施与排水管网的实际运行工况，应加强对监测设备的测试、校准、检查与维护，确保设备正常运行。

2.0.4野外监测人员应提前获取天气预报信息，人员、设备等在降雨产流前应及时到位，自动监测设备应确保正常运行，水质样品采集后应详细记录、妥善保存并及时送检。

2.0.5应做好野外监测人员培训，监测人员应了解监测方案和监测目标，熟悉监测点位、监测内容，熟练掌握监测方法、样品保存与送检等技术要求。

2.0.6应对监测数据质量和数量进行校核，对数据质量和监测目标支撑度进行评估，确保监测数据真实、准确、完善。

3监测方案与监测内容

3.1监测方案

3.1.1监测方案应充分结合相应排水分区的海绵城市建设整体方案，预期监测数据的获取与分析应充分反应实施效果。

3.1.2监测方案主要内容应包括排水分区概况与监测目标、资料收集、监测内容、监测方法、监测设备安装与运维管理、监测数据采集与分析、监测方案优化调整、监测工作组织与质量保证等内容，可按照图3.1.2所示步骤进行编制。

图3.1.2监测方案编制步骤示意图

3.1.3监测方案应通过分散设施与相对集中项目与设施、管网关键节点及其对应的受纳水体监测，应实现以下目标：

1不同类型设施在典型场降雨（雨量、历时、强度）及连续降雨条件下的峰值流量、径流体积、峰现时间控制效果；

2不同类型设施在典型场降雨及连续降雨条件下的污染物去除能力（底部排放污染物浓度）与场/年污染物总量控制效果；

3设施的设计降雨量、排空时间等设计参数对降雨径流控制效果的影响；

4组合设施对项目、排水分区整体的径流污染与合流制溢流污染、径流体积、峰值流量的控制效果。

项目与设施、管网关键节点、受纳水体监测目标如表3.1.3所示。

表3.1.3监测目标

监测内容

监测目标

设施监测

土壤或人工介质渗透系数等监测

1）设施模型参数录入；

2）渗透能力的衰减规律等

进水、出水等的水量、水质监测，调蓄水位监测

1）径流峰值流量、径流体积、峰现时间控制效果；

2）污染物去除能力（底部排放污染物浓度）、场/年污染物总量控制效果；

3）单一不透水下垫面的径流污染特征（如通过设施进水水质监测分析相应下垫面的初期冲刷效应）；

4）设施设计降雨量、排空时间等设计参数对控制效果的影响；

5）场降雨或年连续降雨水量平衡等

项目监测

接入市政管网或水体的检查井、溢流排水口处的水量、水质监测，易涝点监测、降雨与蒸发量等气象监测、地下水位监测

1）项目、排水分区模型的参数率定与验证；

2）设施对项目径流污染、径流体积、径流峰值、积水内涝、热岛效应、地下（潜水）水位下降等的控制效果；

3）场降雨或年连续降雨水量平衡等

管网关键节点监测

排放口、下游出口及上游关键节点水量、水位、水质监测

1）排水分区模型的参数率定与验证；

2）项目与设施对排水分区径流污染与合流制溢流污染、径流体积、径流峰值等控制效果等

受纳水体监测

流量、水位及水质监测

1）河道模型的参数率定与验证；

2）排水分区对受纳水体的污染特征；

3）水体环境质量评价等

3.1.4编制监测方案报告前应通过现场踏勘与资料调研，收集水文地质、土壤、地形地貌、下垫面构成、排水管渠与源头减排设施等基础设施的布局与竖向图、排水分区图、受纳水体运行水位及水质、易涝点位置图及积水情况、海绵城市建设相关规划和建设方案文本与图集、项目及设施设计资料、先期开展的监测资料，以及水文水利、环保、气象等相关部门已有的同步监测数据等资料。

3.1.5根据监测目标和评价方法，确定设施（绿色与灰色设施）、项目（建筑小区、公园与防护绿地等）、排水管网及其相对应的受纳水体监测的内容，包括监测对象、汇水范围边界、监测点位及监测指标（水位、水量与水质等），明确监测周期、监测降雨场次的数量与等级、水质样品采集数量。

应绘制监测点位布局图，并标注监测指标信息。

3.1.6根据监测内容，对监测设备安装条件进行现场踏勘，对安装环境恶劣、影响监测设备正常工作及监测数据质量的，应调整监测点位，给出水位、流量、水质等监测设备的选型、监测点位及数据采集方法（人工、在线）。

设备必须经测试和校准后方可投入使用。

3.1.7应及时对水质样品进行送检，及时对检测/监测数据进行整理、校验，对数据质量、监测目标支撑度进行评估。

监测数据不能支撑监测目标时，应进行问题诊断，可采取监测点位增补或更换，延长监测时限等方式对监测方案进行优化调整。

3.1.8监测工作组织与质量保证，应包括制定阶段性监测（轮换监测）与长期监测设备安装计划、人员培训计划、设备运行维护计划、成果质量控制及档案管理等内容。

3.2项目与设施监测

3.2.1监测项目除建筑小区类等源头减排项目外，还应对易涝点所在项目（道路、建筑小区等）进行监测。

3.2.2源头减排项目应根据设施类型（表2.0.1）、布局与径流组织路径确定监测点位和内容，并符合下列规定：

1可对不同功能与构造/介质的分散设施及下游相对集中设施进行监测，项目接入市政管网或水体的检查井与集中设施的溢流排水口合并监测，如图3.2.2中可选监测项目1所示。

2可分别对不同功能与构造/介质的分散设施、相对集中设施进行监测，如图3.2.2中可选监测项目2所示。

3可对不同功能与构造/介质的分散设施进行监测，如图3.2.2中可选监测项目3所示。

4应对各监测点的流量、水质进行连续同步监测，采样检测的水质指标应包括悬浮物SS，还可对总磷TP、重金属等指标进行采样检测。

5易涝点监测应包括积水水位、面积和退水时间。

6应同步进行气象监测，包括降雨量、气温、气压、蒸发量等指标。

7可对项目或周边的地下（潜）水位进行监测。

项目及周边项目所采用的技术措施应主要为以雨水下渗回补地下水为主的雨水渗滞类设施。

图3.2.2可选监测项目示意

3.2.3根据监测目标（见本指南3.1.3），设施监测点位除进水口与溢流排水口外，应根据不同类型设施的构造特点、径流水量与水质控制原理（如图3.2.3-1、3.2.3-2、3.2.3-3所示）确定监测点位和监测内容，并符合下列规定：

1有底部排水盲管时，应对底部排放水量进行连续监测；

2由于进水口收水能力不足导致超越排放时，可通过在进水口处采取辅助收水措施改善其收水能力，如设置挡水袋；

3应对表层滞蓄或调节、延时调节空间的水位进行连续监测；

4应对渗滞设施土壤或人工介质的表层渗透系数进行监测；

5应对进水、溢流排放与底部污染物排放浓度，及相对集中设施的中间处理过程（如前置塘/沉淀池及后续湿地处理单元）的污染物排放浓度进行连续同步监测，采样检测的水质指标应包括悬浮物SS，还可对总磷TP、重金属等指标进行采样检测；

6生物滞留设施、多功能调蓄设施、植草沟及同类型设施的监测点位和内容可参照附录2。

图3.2.3-1分散设施（以有底部盲管的生物滞留设施为例）构造与径流控制原理示意

图3.2.3-2分散设施（以无底部盲管的生物滞留设施为例）构造与径流控制原理示意

图3.2.3-3相对集中设施（以调蓄设施为例）构造与径流控制原理示意

3.2.4应对连续降雨进行长历时监测，并从中筛选至少4场最大1h雨量接近1年~5年一遇重现期设计暴雨（或根据设施设计标准确定），或12h或24h雨量接近中雨、大雨、暴雨等级的典型降雨，对项目与设施、排水分区监测数据进行分析。

对于设施监测，典型降雨场次的监测数据不足时，可采用人工降雨等措施，对人工模拟的降雨径流过程进行监测，模拟历时不宜小于3h。

3.3管网关键节点监测

3.3.1管网节点监测的对象应包括排水分区接入相应受纳水体的排放口或接入下游管网的出口。

根据监测区域排水系统特点，结合模型率定与验证需求，还可对上游关键节点进行监测，如排水分区上游转输管段、主干管线的支线接入点等流量可能发生剧烈变化的位置。

3.3.2管网节点监测内容包括水位和流量，并根据需要同步对水质进行监测，采样检测的水质指标应包括悬浮物SS，并根据管网类型（分流制雨水管网或合流制管网）、水体水质目标等增加pH值、化学需氧量COD、总磷TP、重金属、总氮TN、粪大肠杆菌等指标的检测。

3.3.3管网监测点上下游管网的拓扑关系、汇水范围、缺陷情况、运行工况等应清晰明确，并对缺陷管段进行修复。

3.3.4为减少设备投资及后期运维，在满足监测数据同步等需求的情况下，可根据阶段性监测和长期监测计划设置短期临时监测点或周期性轮换监测点。

3.4受纳水体监测

3.4.1水体监测应包括河流、湖库等排水系统的受纳水体，水体的流域范围应涵盖所选的监测排水分区。

监测排水分区对受纳水体的污染贡献较小或边界条件难以判别时，可不对受纳水体进行监测（需对黑臭水体治理效果进行评估时除外）。

3.4.2河流的监测内容应包括水质、流量和水位等；湖库的监测指标应包括水质和水位等。

3.4.3监测断面或点位应能反映水体的总体水质、流量或水位状况，尽可能以最少的断面或点位数量获取足够的有代表性的信息；还应考虑实际采样时的可行性和方便性。

3.4.4河流的监测断面应包括水体的上游和下游断面；在支流汇入口、主要排放口以及排水分区边界等重要节点的上游和下游宜设置监测断面。

可在距离上游支流汇入口、管渠排放口不同长度处设置监测断面，同一监测断面可在距离汇入口、排放口不同距离处设置监测点，以评估污染源对水体不同断面及同一断面不同点位的污染情况。

监测断面应尽量避开淤积区、水生植物密集生长区、局部流态异常区等区域。

3.4.5湖库的监测点位应包括主要河流与管渠排放口的汇入点、湖库中心点及出流点。

当湖库等水体面积较小时，可仅在水体中心区域设置1个监测点。

3.4.6应根据水体水质目标和主要污染源情况确定水质检测指标。

当监测对象为黑臭水体时，监测指标应包括透明度、溶解氧DO、氧化还原电位ORP和氨氮NH3-N等。

3.4.7水质采样点的设置还可参照《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T91）的相关要求进行确定。

4监测方法

4.1水量监测

4.1.1流量监测方法包括电磁、超声波、涡轮、薄壁堰、超声多普勒流速-面积法、雷达流速-面积法等，流量监测设备的选择应符合下列规定：

1有一定竖向落差且较小流量的建筑雨落管出流、地面径流，宜选择薄壁堰在线流量计；

2排水管道或明渠径流，宜选择流速-面积法中的多普勒超声波流量计或雷达流量计；

3设备的流量监测范围不应低于进水与出水口设计重现期标准下的过流能力及人工模拟降雨径流的峰值流量；

4监测流量范围较大且精度要求较高时，也可采用组合流量计进行监测；

5连续流量监测数据的自动记录和上报步长不应大于5min。

根据雨水计量多为敞开或非满管的特点，推荐采用流速-面积法、薄壁堰流以及专用流量计进行测量，应根据监测流量范围和精度要求。

流速-面积法可用超声波多普勒流量仪、雷达流量计或传统的流速、面积分别测量的方法计算得到；薄壁堰流量计根据堰上水头，通过标定获得的拟合公式对流量进行计算。

在实际应用中，需要根据实际监测工况条件进行合理的选择，避免监测条件和监测原理不匹配，确保能获得有效的监测数据。

（1）电磁与超声波流量计：

成熟的工业用管道流量计，适用于满管流的监测，水中气泡与杂质不能过多。

（2）薄壁堰流量计：

是一种在渠道、水槽中通过测量水位计算水流流量的溢流堰。

制造简单计量准确且量程比高，装设容易，造价较低，广泛用于水力学、灌排渠道、海绵城市设施进出水监测上，其缺点是要求一定的竖向落差。

（3）多普勒超声波流量计：

利用超声波多普勒效应，通过测量回波与发射波频率差进行流速测定，适合测量含固体颗粒或气泡的流体，适用于排水管道实际工况，可以支持满管、非满管、明渠等的流量测量。

（4）涡轮流量计：

采用多叶片的转子感受流体的平均流速，从而测出流速及流量。

可用在较为清洁的水流流量监测上。

（5）雷达流量计：

利用雷达波受水流波纹反射而获得流速信息，通过测量水位获得水流面积，进一步算得过流流量，适用于非满管断面的流量测量。

（6）针对雨水口、设施溢流排水口等还可选择相关专用的流量计进行流量监测；雨水口/溢流排水口流量计通过计量下落雨水对承力盘的冲击力间接测量流量，其安装应符合下列规定：

1）流量计上板需水平安装；

2）流量计承力盘与井壁不擦碰；

3）流量测量误差不大于监测峰值流量的5%。

图4.1.1雨水口/溢流排水口在线流量计装置示意图

4.1.2薄壁堰在线流量计的选型安装应符合下列规定：

1水位测量误差不大于全量程的1%，测量分辨率不大于0.5mm；

2安装时堰箱应水平放置，并尽量使堰中心线与水流中线重合；

3堰上游应采取消能稳流措施，尽量减小水流波动造成的水位监测误差；

4堰下游最高水位应确保在堰口以下不小于50mm。

4.1.3多普勒超声波流量计的选型安装应符合下列规定：

1流速测量应能在满管、非满管、低流速、浅水位、带压运行等工况条件下正常运行，测量范围推荐为-3~3m/s，测量误差不大于0.03m/s，测量分辨率不大于0.01m/s；

2水位测量误差不大于全量程的1%，测量分辨率不大于1mm；

3流量测量误差不大于监测峰值流量的5%；

4传感器应安装于排水管道、明渠或城市内部河道的底部中心处，存在淤泥时应提升传感器于淤泥层之上，并在计算时考虑物理偏移量；

5传感器安装位置尽可能满足稳态推流的水力条件，避免安装于有涡流或者有拐角的管道或渠道中；应安装在管道末端上游不小于2~4倍管径的位置，减小检查井、溢流堰等处紊流现象造成的监测误差。

4.1.4水位可采用压力、超声波、雷达、浮筒、磁致伸缩、磁阻、电容等传感器或视频图像加标尺等方式进行监测，连续监测数据的自动记录和上报步长不应大于5min，在桥区等预期水位变化较快的区域，不宜大于2min。

常用的水位监测方法可参考表4.1.5进行合理的选择。

为避免单一测量传感器的测量盲区和局限性，可通过双探头的合理搭配和组合使用，通过双探头的监测数据融合，提高监测和报警的可靠性和稳定性。

桥区、下沉广场、地下公共空间等可能导致安全事故的区域，宜设置双备份。

表4.1.5常用水位传感器的对比

项目

压力

超声波

雷达

浮筒

磁致伸缩

磁阻

优点

无盲区；不受容器结构影响；不受电磁波、气泡和悬浮物干扰；功耗低，安装方便

与介质无直接接触；耐腐蚀性强；精度较高；安装简便

与介质无直接接触；耐腐蚀性强；量程大，精度较高；安装简便

无盲区；不受容器结构影响；不受电磁波、气泡和悬浮物干扰；精度高；功耗低

有很高的计量精度，不受容器结构影响；不受电磁波干扰；功耗低

有较高的计量精度，不受容器结构影响；不受电磁波干扰；功耗低

缺点

与介质接触，需要考虑防腐；精度和最大量程相关，时间长精度降低和零点漂移问题；北方冬季存在冻害；需要将线缆浸没于水中

有测量盲区；受容器几何结构特性影响较大；不适用于有气泡、旋流或悬浮物的介质；容易受电磁波干扰；功耗较高

有测量盲区；不适用于有气泡、旋流或悬浮物的介质；波束角内导体会产生干扰，也易受外界电磁波干扰；功耗较高

与介质接触，需要考虑防腐和传感器污染问题；要求在接近静止条件下使用；北方冬季需要避免冻害；安装要求较高

与介质接触，需要考虑防腐和传感浮球污染问题；北方冬季需要避免冻害

与介质接触，需要考虑防腐和传感浮球污染问题；北方冬季需要避免冻害

适用条件

适用于各种条件的水位监测，但小量程条件下精度不高，需要固定探头

适用于水位变化较为平稳、水位不会满管或溢流、悬浮物和气泡少、不产生旋流、井室尺寸较大的监测

适用于水位变化较为平稳、水位不会满管或溢流、悬浮物和气泡少、不产生旋流、井室尺寸较大的监测

适用于堰上水位，路面积水等较小范围的水位量测

适用于堰流测量，但需要对浮球位置进行校准

适用于堰流测量，但需要对浮球位置进行校准

价格

较低

较高

高

较低

较高

较高

性价比

高，1-2年更换探头可以保障稳定性

较高

较低

高

一般

一般

4.1.5水位监测设备应根据现场工况选择合适的传感器和安装方式，测量误差≤全量程的1%，测量分辨率不宜大于0.5mm，可通过组合传感器避免测量盲区。

4.1.6地下水（潜水）水位监测应符合现行国家标准《地下水监测工程技术规范》GB/T51040的规定。

4.1.7设施表层土壤渗透系数可采用渗透仪、双环入渗仪进行监测，设施表层土壤渗透系数应在雨季或汛期前、后各监测一次。

4.1.8降雨量、气温、气压、蒸发量监测应符合现行国家标准《地面气象观测规范》系列标准的规定。

1个监测项目宜配备1套气象监测设备，所选监测项目距离较近时，可共用一套气象监测设备。

4.2水质监测

4.2.1水质监测应采取在线采样与人工采样相结合的方式开展，并符合下列规定：

1悬浮物SS、pH值、溶解氧DO、氧化还原电位ORP等水质指标可选择在线监测；

2径流污染严重且易干扰在线监测设备导致监测误差较大时，应采用人工采样方法。

4.2.2人工采样应符合下列规定：

1对于地面径流、分流制雨水管网与合流制管网径流的采样，每场降雨每个监测点前2个小时采集的水样不宜小于8个。

应自监测点产（出）流开始进行采样（即首瓶水样必须采集），并宜于第5min、10min、15min、30min、60min、90min、120min进行后续采样，直至出流结束。

采样时间点应根据实际降雨情况进行灵活调整，以真实反映“降雨-径流-水质”变化过程。

若降雨历时较长，可根据实际情况调整采样时间点，2个小时以后的采样间隔可适当增大。

为反映场降雨过程完整的径流污染变化特征，可采用固定时间步长（如5min）进行采样；为降低水质检测成本，采样结束后还可对各样品的悬浮物SS浓度进行肉眼比较，并舍去浓度相近的样品。

2调蓄池进水和出水口水质采样同管网要求。

雨天雨水泵站、合流制溢流泵站启用时，对出水进行采样，每10min采样1次；旱天对合流制管网的采样每1h取样1次，累计不少于15d（应包括工作日和非工作日）。

3污水管网、雨污混接管网的旱天监测，每60~120min采样1次，累积不少于7d（应包括工作日和非工作日）。

4径流过程水样水质结合流量同步监测数据可计算场降雨事件平均浓度（EMC）；检测分析量大或监测能力有限的地区，可根据监测的流量过程，对采集的过程水样按相应采样时段的径流水量占比制备混合水样，检测混合水样的污染指标值即场降雨事件污染指标的EMC。

5对河流的监测，自管渠排放口出流开始，各监测点宜于第12h、24h、48h、72h、96h进行采样，且降雨量等级不低于中雨的降雨结束后1d内应至少取样1次，以评估降雨过程对河流水质的影响过程。

采样点应设置于水面下0.5m处，当水深不足0.5m时，应设置在水深的1/2处。

6采样时应记录采样时刻。

4.2.3自动采样器的采样口安装应防止受流量测量设备干扰，且应安装滤网以防止堵塞。

4.2.4在线水质监测设备选型安装应符合下列规定：

1悬浮物SS传感器测量范围应为0~2000mg/L，分辨率不应大于1mg/L，测量误差不应大于2%，传感器宜有保护测量窗口装置；

2溶解氧监测传感器应测量范围应为0~20ppm，分辨率不应大于0.01ppm，测量误差不应大于2%；

3水质监测传感器安装位置应具有稳定淹没水深，满足测量工况；

4.2.5水质指标的检测方法应符合国家现行标准《城镇污水水质标准检验方法》CJ/T51的规定。

4.3监测设备测试、校准与维护

4.3.1在线水质监测设备、自动采样器、流量计在安装后、使用前应进行校准，使用过程中应进行定期校准，确保监测数据的可靠。

1pH值、溶解氧DO及其他在线水质监测设备应与有证标准物质进行校准，或利用经过校准的仪器采用实际样品比对的方式进行校准；

2自动采样器应对样品采集体积和间隔时间进行校准；

3流量计应定期使用标尺对水位测量结果进行校准，并通过可检定的设备对流速进行校准。

4.3.2监测设备应开展日常巡检工作，日常巡检宜每周至少进行1次，且雨前