林炳章 廖一帆 丁輝

摘?要：“（雨水）年徑流總量控制率”是近年來(lái)在中國(guó)海綿城市建設(shè)中出現(xiàn)的一個(gè)新名詞，使用非常廣泛，指導(dǎo)海綿城市建設(shè)中低影響開(kāi)發(fā)（LID）地塊的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)，并且是海綿城市建設(shè)驗(yàn)收和管理的核心指標(biāo)。但是，由于其物理概念不明、專業(yè)語(yǔ)義模糊不清，在不同涉水行業(yè)中引起了混亂解讀，妨礙了人們對(duì)海綿城市建設(shè)內(nèi)涵的正確理解。其實(shí)，從學(xué)術(shù)的角度來(lái)說(shuō)，年徑流總量控制率就是“日雨量系列經(jīng)驗(yàn)排序的百分位數(shù)”。“年徑流總量控制率”往往與“將70%的降雨就地消納和利用”這一海綿城市建設(shè)的總目標(biāo)聯(lián)系在一起，就全國(guó)范圍的平均情況，與日雨量經(jīng)驗(yàn)排序70%對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)日雨量?jī)H相當(dāng)于1年一遇的30%（0.304）;而與85%對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)日雨量?jī)H相當(dāng)于1年一遇的50%（0.534）。由此看來(lái)，LID控制的僅是小雨部分，對(duì)解決初雨污染是起作用的，可以看作海綿城市建設(shè)的第一階段;海綿城市建設(shè)的第二階段應(yīng)該是解決城市洪澇問(wèn)題。建議把“（雨水）年徑流總量控制率”改換成“（雨水）源頭處理設(shè)計(jì)日雨量”，更加專業(yè)、易懂、易推廣。

關(guān)鍵詞：年徑流總量;日雨量;百分位數(shù);頻率計(jì)算;線性矩;地區(qū)分析

中圖分類號(hào)：P426.62;F407.9;TU984.11+1;N04??文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??DOI：10.3969/j.issn.1673-8578.2019.05.011

Differentiation of “Volume Capture Ratio of Annual Rainfall”//LIN

Bingzhang，LIAO Yifan，DING Hui

Abstract： The “volume capture ratio of annual rainfall” as a new term has emerged in Sponge City Construction in recent years. It has been applied widely in planning， design， construction of LID （low impact development） in Sponge City Construction， and been a key index during acceptance inspection and management of the LID construction as well. However， due to its unclear physical concept and indistinct connotation， it has caused confuse understandings within the waterrelated communities and hinders people from understanding of Sponge City Construction. In fact， from academic points of view， the Volume Capture Ratio of Annual Rainfall is simply the Percentile of Empirical Sorting of Dairy Rainfall Series， which is usually associated with the goal given to the Sponge City Construction， i.e. “to absorb and utilize 70% of the rainfall locally”. Having had computation based on historical rainfall series， on average nationwide， the design daily rainfall amount is 30% （0.304） of the 1year quantile corresponding to 70% percentile of the empirical sorting of daily rainfall series while 50% （0.534） of the 1year quantile corresponding to 85% percentile of the empirical sorting of daily rainfall series. The Sponge City Construction should be phased into two： Phase I is focused on LID and Phase II is focused on mitigation of the urban flooding. We suggest that it is better to replace the term of “Volume Capture Ratio of Annual Rainfall” with “Design daily rainfall to basin watershed source treatment” for better understanding and?application.

Keywords： volume of annual runoff; daily rainfall amount;

percentile; frequency analysis; Lmoments; regional analysis

這是2014年以來(lái)在海綿城市建設(shè)中出現(xiàn)的一個(gè)很重要的術(shù)語(yǔ)，用作指導(dǎo)、控制低影響開(kāi)發(fā)（low impact development，

LID）地塊的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、驗(yàn)收和管理的一個(gè)核心指標(biāo)?！坝晁陱搅骺偭靠刂坡省蓖c“將70%的降雨就地消納和利用”＼[3＼]這一海綿城市建設(shè)的總目標(biāo)聯(lián)系在一起。但是，由于其語(yǔ)義模糊不清，在不同涉水行業(yè)中引起了混亂解讀。

這是一個(gè)由非傳統(tǒng)水文學(xué)者創(chuàng)造的術(shù)語(yǔ)，用于指導(dǎo)蓬勃開(kāi)展的海綿城市建設(shè)中LID地塊降雨-徑流設(shè)計(jì)工作。之所以說(shuō)它是“專業(yè)”，因?yàn)槠溆绊懞＞d城市建設(shè)投資、管理、驗(yàn)收非常廣泛和深遠(yuǎn)，至今還在用;之所以說(shuō)是“非傳統(tǒng)水文學(xué)者”，大概是創(chuàng)建者缺乏必要的跨專業(yè)的水文知識(shí)，又急需要?jiǎng)?chuàng)造出一個(gè)新穎的詞條來(lái)指導(dǎo)方興未艾的海綿建設(shè)。它根本同徑流沒(méi)有任何關(guān)系，更不用說(shuō)年總量了——這從2018年版的國(guó)標(biāo)中的英文注釋中沒(méi)有“runoff（徑流）”一詞也看出來(lái)了;但是由于有的指南和手冊(cè)在正式引用它時(shí)使用了“彎彎繞”的解釋，弄得不同專業(yè)人士之間爭(zhēng)論得不亦樂(lè)乎。其實(shí)，究其提供的計(jì)算方法，這里的“（雨水）年徑流總量控制率”實(shí)質(zhì)是“日雨量系列經(jīng)驗(yàn)排序的百分位數(shù)（percentile of empirical sorting of dairy rainfall series）”，在學(xué)術(shù)上是很簡(jiǎn)單明白的一句話。若用降序排列，看看各地的實(shí)踐，一般取與70% 或 85%

相對(duì)應(yīng)的日雨量。譬如，北京分別是19.40mm（70%）和33.60mm（85%），南京20.5mm（70%）和36.6mm（85%），廣州25.2mm（70%）和43.4mm（85%），等等。根據(jù)分布全國(guó)2417個(gè)水文站點(diǎn)的具有長(zhǎng)期歷史日雨量年最大值A(chǔ)MS（平均50年以上有效數(shù)據(jù)）系列，應(yīng)用目前最先進(jìn)的“地區(qū)線性矩降雨頻率分析法”進(jìn)行頻率計(jì)算＼[4-5＼]，求出全國(guó)從東到西、從南到北34個(gè)省會(huì)和重要城市（不含港澳臺(tái)）的日雨量年最大值A(chǔ)MS降雨頻率估計(jì)值（為了保證常遇頻率＼[一般20年一遇以下＼]估計(jì)值的可靠性，即與重現(xiàn)期的概念一致，利用AMS和年超大值A(chǔ)ES重現(xiàn)期的轉(zhuǎn)換關(guān)系，對(duì)AMS的估計(jì)值進(jìn)行校正）①，然后分別求出這34個(gè)城市的70%日雨量與其1年一遇估計(jì)值的比率。分別是：北京0.2877、南京0.2622、廣州0.2882，全國(guó)34個(gè)城市的平均值是0.3041。換言之，全國(guó)范圍內(nèi)，與日雨量經(jīng)驗(yàn)排序70%對(duì)應(yīng)的日雨量?jī)H相當(dāng)于當(dāng)?shù)?年一遇的30%;而與85%對(duì)應(yīng)的日雨量相當(dāng)于1年一遇的50%（0.534），詳見(jiàn)表1?？梢?jiàn)，這幾年來(lái)，廣泛應(yīng)用在海綿城市建設(shè)LID的“（雨水）年徑流總量控制率”只控制了小雨，對(duì)解決初雨污染是起作用的，功不可沒(méi);但是對(duì)城市積水、澇澤、洪患是起不到任何紓解作用，或者說(shuō)對(duì)“城市看海”沒(méi)有任何觸動(dòng)。一般，年徑流總量是由小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨等綜合做出貢獻(xiàn)的。所以說(shuō)，海綿城市建設(shè)理念高于LID，要解決城市洪澇，任重道遠(yuǎn)，海綿城市建設(shè)還是大有可為。

因此說(shuō)，“將70%的降雨就地消納和利用”這句話實(shí)際上等價(jià)于“將相當(dāng)于1年一遇30%的降雨就地消納和利用”。這兩句話的含義相同，可是，若采用后一句話表述的話，結(jié)果會(huì)怎么樣呢？至少：（1）語(yǔ)義上沒(méi)有歧義，不同領(lǐng)域?qū)＜也槐貭?zhēng)吵;（2）讓人們清楚這一目標(biāo)只能有助于減輕城市初雨污染（控制小雨或部分中雨），但是解決不了城市洪澇或“城市看?！?。

專業(yè)術(shù)語(yǔ)的科學(xué)內(nèi)涵必須準(zhǔn)確、達(dá)意和適用，從這個(gè)角度說(shuō)，把“（雨水）年徑流總量控制率”改換成“（雨水）源頭處理設(shè)計(jì)日雨量（design daily

rainfall to basin watershed source treatment”似乎更好一些，易懂，易用，易推廣。

延伸地講，海綿城市建設(shè)應(yīng)該是分階段的，第一階段是以解決初雨污染為主的LID建設(shè)，第二階段是以解決“城市看?！睘橹鞯某鞘泻闈硢?wèn)題（此處只談?wù)撍浚簧婕八|(zhì)或黑臭水體問(wèn)題）。由于中國(guó)的城市特別是大城市皆是傍水的“濱河城市”，在解決城市洪澇時(shí)，就必須解決涵蓋LID在內(nèi)的各種不同水平的治水（防洪）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。本文提出以下建議：

基本思路：統(tǒng)一的“防洪標(biāo)準(zhǔn)”體系、不同的“設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定。

防洪標(biāo)準(zhǔn)（客觀）： 對(duì)該地區(qū)客觀世界（降雨、氣候、地貌）的科學(xué)描述;

設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)（主觀）： 對(duì)不同對(duì)象抵御洪災(zāi)能力、工程規(guī)模及避免失事后果的主觀要求。

技術(shù)實(shí)施：一套（不同設(shè)計(jì)時(shí)段要求）防洪標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)涵蓋五大設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)（我國(guó)規(guī)劃設(shè)計(jì)行業(yè)習(xí)慣把設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)等同）。

a.源頭“（雨水）年徑流總量控制率”→30%或50%的1年一遇;

b.排水管渠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)→1～5年一遇（特別重要的可提高至10年一遇）;

c.城市內(nèi)澇防治設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)→10～20年一遇（特別重要的可提高至30年一遇）;

d.城市內(nèi)河排澇標(biāo)準(zhǔn)→30～50年一遇（特別重要的可提高至100年一遇）;

e.（城市+濱河）防洪標(biāo)準(zhǔn)→100～200年一遇。

這樣，城建、水利等跨行業(yè)設(shè)計(jì)暴雨標(biāo)準(zhǔn)就可實(shí)現(xiàn)一體化，基于“（雨水）年徑流總量控制率”的LID就可以同海綿城市建設(shè)下一階段的城市排澇防洪工作的規(guī)劃、設(shè)計(jì)在一個(gè)科學(xué)的體系上統(tǒng)一起來(lái)。

注釋

① 直接用AMS系列的重現(xiàn)期概念是推求不出1年一遇估計(jì)值的，必須在AES重現(xiàn)期概念下，利用AMS與AES的關(guān)系，再應(yīng)用AMS系列間接推求。例如，AMS的1.58年才相當(dāng)于AES的1年一遇估計(jì)值，AMS的2.54年才是AES的2年一遇，等等，或者說(shuō)幾十年來(lái)采用AMS的老算法推求的常遇頻率估計(jì)值是偏小了[5-6]。

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收稿日期：2019-09-17

作者簡(jiǎn)介：林炳章（1944—），男，教授，博士生導(dǎo)師，美國(guó)國(guó)家海洋大氣管理總署（NOAA）天氣總局水文局水文氣象設(shè)計(jì)研究中心原首席水文統(tǒng)計(jì)學(xué)家（ChiefStatisticalHydrologist，1997—2009），其間曾主持全美暴雨頻率圖集的更新（NOAA Atlas 14 Updates），南京信息工程大學(xué)應(yīng)用水文氣象研究院（AHMRI）創(chuàng)院院長(zhǎng)、水文氣象學(xué)院（COHM）建院院長(zhǎng)，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部海綿城市建設(shè)技術(shù)指導(dǎo)專家委員會(huì)委員。通信方式：lbz@nuist.edu.cn。??“年徑流總量控制率”出自2014年10月的《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）》＼[1＼]，2018年《海綿城市建設(shè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》增加了“雨水”兩字并且提供了解釋的英文詞條“volume capture ratio of annual?rainfall”＼[2＼]。該國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)指出：“雨水年徑流總量控制率是海綿城市建設(shè)的核心評(píng)價(jià)指標(biāo)”，可見(jiàn)其重要性。