海绵城市建设的核心目标是实现 “小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解”，而雨水渗透量（衡量海绵设施对雨水的渗透能力）、雨水减排量（评估海绵设施减少地表径流的效果）是检验建设成效的关键量化指标。若无法精准评估这两项指标，海绵城市建设易陷入 “重建设、轻实效” 的困境 —— 可能出现设施布局不合理、资金投入浪费，甚至无法达到预期防洪排涝与生态改善目标。通过构建 “监测感知 - 模型计算 - 数据验证” 的全流程量化评估体系，结合实地监测技术与智能计算模型，可实现雨水渗透量、减排量的科学测算，为海绵城市建设优化、运维与考核提供数据支撑，推动海绵城市从 “概念落地” 向 “精准提质” 转型。

一、指标解构：明确雨水渗透量与减排量的量化定义与评估维度

要实现精准量化评估，首先需清晰界定雨水渗透量与减排量的核心定义、计算边界及关联影响因素，这是构建评估体系的逻辑基础。

雨水渗透量是指在特定降雨条件下，海绵设施（如透水铺装、生物滞留设施、渗透塘等）通过土壤、填料层渗透到地下的雨水量，通常以 “单位面积渗透量（m³/㎡）” 或 “区域总渗透量（m³）” 为量化单位。其评估需区分 “直接渗透量”（雨水直接通过设施表层渗透）与 “间接渗透量”（设施蓄积后缓慢渗透的水量），同时考虑土壤渗透系数（决定渗透速度）、设施饱和含水率（影响渗透上限）、降雨强度与历时（决定渗透时长）等关键因素。例如，透水铺装的直接渗透量与降雨强度正相关，但当降雨强度超过铺装渗透能力时，多余雨水会形成地表径流，此时渗透量达到饱和；而生物滞留设施的间接渗透量受填料层厚度影响，填料层越厚，蓄积雨水越多，渗透持续时间越长，总渗透量越大。

雨水减排量是指海绵城市建设区域相比传统硬化区域，减少的地表径流量，通常以 “减排率（%）” 或 “减排总量（m³）” 为量化单位，核心计算公式为：雨水减排量 = 传统区域地表径流量 - 海绵区域地表径流量。减排率则通过 “减排量 / 传统区域地表径流量 ×100%” 计算得出，是衡量海绵设施减排效果的核心指标（我国海绵城市建设通常要求年径流总量控制率达到 70%-85%，对应不同降雨重现期下的减排率要求）。评估雨水减排量需明确 “传统区域” 的界定标准 —— 通常指完全硬化（如沥青、混凝土覆盖）、无任何海绵设施的区域，其地表径流系数取 0.85-0.95；而海绵区域的径流系数需结合设施类型综合计算（如透水铺装径流系数 0.1-0.3，绿色屋顶径流系数 0.2-0.4）。此外，雨水减排量还需区分 “场次降雨减排量”（单场降雨的减排效果）与 “年减排总量”（全年所有降雨的减排累加值），前者用于评估设施对不同强度降雨的响应能力，后者用于考核区域年度减排目标完成情况。

两者的关联性与评估优先级需明确：雨水渗透量是雨水减排量的重要组成部分（渗透到地下的雨水不会形成地表径流，直接贡献减排效果），但减排量还包括雨水调蓄（如蓄水池储存）、蒸发（设施表面水分蒸发）等其他途径减少的径流。因此，在评估中需先测算渗透量，再结合调蓄、蒸发数据综合计算减排量，确保指标量化的完整性与逻辑性。

二、监测筑基：实地感知技术捕捉渗透与减排的基础数据

精准的实地监测是量化评估的核心前提，通过部署多类型监测设备，实时采集降雨、渗透、径流等基础数据，为后续模型计算提供 “真实输入参数”，避免纯理论计算的误差。

（一）雨水渗透量监测：多维度捕捉渗透过程数据

针对不同类型海绵设施，需采用差异化的监测技术，确保渗透量数据的准确性。

透水铺装与渗透塘：渗透速率实时监测

在透水铺装下方（距离表层 1250px 处）或渗透塘填料层中，安装土壤水分传感器与渗透仪。土壤水分传感器通过测量土壤体积含水率变化，计算单位时间内渗透到地下的水量（当含水率从初始值升至饱和值时，水分增量即为该时段的渗透量）；渗透仪则通过 “双环入渗法” 直接测量渗透速率（单位：mm/min），将渗透速率乘以监测面积与渗透时间，即可得出总渗透量。例如，某透水铺装区域安装的土壤水分传感器显示，一场 1 小时、强度 30mm/h 的降雨后，铺装下方土壤含水率从 15% 升至 45%（饱和含水率），土壤厚度为 0.8m，容重为 1.5g/cm³，通过公式 “渗透量 = 面积 × 土壤厚度 ×（饱和含水率 - 初始含水率）× 容重 / 水密度”，可计算出该场次直接渗透量为 0.8×（45%-15%）×1.5×1000=360L/㎡（即 0.36m³/㎡）。

生物滞留设施：分层渗透监测

生物滞留设施因存在植被层、覆盖层、填料层、滤料层等多层结构，需分层部署监测设备：在覆盖层与填料层交界处安装液位传感器，监测设施内蓄积的雨水量（蓄积量间接反映渗透速度，蓄积量增长慢说明渗透快）；在填料层底部安装渗压计，测量渗透水压力，计算渗透流量；在设施周边地下安装地下水监测井，通过监测地下水位变化，反推渗透水对地下水的补给量（即间接渗透量）。某生物滞留设施监测数据显示，一场降雨后，覆盖层液位在 30 分钟内从 125px 降至 0，说明雨水快速渗透至填料层；渗压计监测到填料层底部渗透流量稳定在 2L/（㎡・min），持续 2 小时，计算得出该设施总渗透量为 2×120=240L/㎡。

区域尺度渗透量：水文站网联动监测

针对大面积海绵城市建设区域（如某新区、某街道），需布设雨量站（监测区域降雨量）、地下水位站（监测区域地下水位变化）、土壤墒情站（监测区域平均土壤含水率），通过 “水量平衡法” 估算区域总渗透量：区域总渗透量 = 降雨量 - 地表径流量 - 蒸发量 - 设施蓄水量。其中，地表径流量通过径流监测仪获取，蒸发量通过蒸发皿或气象站数据计算，设施蓄水量通过各海绵设施的蓄水量累加得出。某海绵城市示范区通过该方法测算，2024 年区域总降雨量为 1200mm，地表径流量 300mm，蒸发量 250mm，设施蓄水量 50mm，计算得出区域总渗透量为 1200-300-250-50=600mm，对应单位面积渗透量 0.6m³/㎡，符合示范区渗透目标要求。

（二）雨水减排量监测：对比监测凸显减排效果

雨水减排量的核心是 “对比”，需通过同步监测海绵区域与传统区域的地表径流，计算两者差值即为减排量。

小尺度对比：标准径流小区监测

在海绵城市建设区域内，设置 “海绵径流小区” 与 “传统径流小区” 两个标准试验单元（面积均为 100㎡，地形、坡度一致）：海绵小区按实际海绵设施配置（如 50% 透水铺装 + 30% 绿地 + 20% 绿色屋顶），传统小区完全硬化（混凝土覆盖）。在两个小区出口分别安装超声波径流监测仪，同步采集场次降雨的地表径流过程（流量 - 时间曲线），通过积分计算两场次的总径流量，再按减排量公式计算减排效果。某试验小区监测数据显示，一场重现期 1 年、降雨量 50mm 的降雨中，传统小区总径流量 42.5m³（径流系数 0.85），海绵小区总径流量 12.5m³（径流系数 0.25），计算得出场次雨水减排量为 42.5-12.5=30m³，减排率达 70.6%，满足年径流总量控制率要求。

中尺度对比：管网流量监测

在海绵城市建设区域的市政管网入口与出口，分别安装电磁流量计，监测区域内的总入流量（降雨产生的径流进入管网的水量）与总出流量（管网排出的水量），同时结合区域内海绵设施的调蓄量（通过液位传感器监测蓄水池、调蓄塘的蓄水量变化），计算区域雨水减排量：区域减排量 = 总入流量 - 总出流量 - 调蓄量增量。某海绵城市片区管网监测数据显示，一场降雨期间，管网总入流量 8000m³，总出流量 3000m³，区域内调蓄设施蓄水量增量 1000m³，计算得出该场次减排量为 8000-3000-1000=4000m³，减排率 50%（因该场次降雨强度大，超过部分海绵设施的调蓄能力，故减排率低于小雨场次）。

大尺度对比：遥感与水文模型结合

针对城市级海绵区域，采用 “遥感监测 + 水文站网” 结合的方式：通过卫星遥感影像（如 Sentinel-2 影像）识别海绵设施分布范围，计算区域综合径流系数；结合城市水文站监测的流域总径流量，对比传统流域（相同面积、相似地形、无海绵设施）的径流量数据，估算城市级雨水减排量。例如，某城市海绵城市建设覆盖面积 50km²，通过遥感计算综合径流系数 0.4，传统流域径流系数 0.85，2024 年流域总降雨量 1500mm，计算得出海绵区域总径流量 = 50×10^6 ㎡×1.5m×0.4=3×10^7 m³，传统区域总径流量 = 50×10^6 ㎡×1.5m×0.85=6.375×10^7 m³，城市级年雨水减排量 = 6.375×10^7 -3×10^7=3.375×10^7 m³，减排率 53%，达到城市年度减排目标。

三、模型优化：智能计算提升量化评估的效率与精度

实地监测虽数据真实，但存在覆盖范围有限、成本高、无法预测未来场景等局限。通过引入成熟的水文水质模型，结合监测数据校准参数，可实现渗透量与减排量的 “快速计算” 与 “情景预测”，弥补实地监测的不足。

（一）常用模型选择：匹配不同评估场景需求

SWMM 模型（暴雨管理模型）：小尺度设施与小区评估

SWMM 模型是海绵城市评估的主流工具，可模拟降雨 - 渗透 - 径流的全过程，通过输入海绵设施参数（如透水铺装渗透系数、生物滞留设施填料层厚度）、降雨数据（降雨量、强度、历时）、地形数据（坡度、坡向），计算不同场次降雨下的雨水渗透量与减排量。例如，在模拟某小区透水铺装的渗透量时，将铺装渗透系数设为 10mm/min（通过实地监测校准），输入一场 2 小时、强度 20mm/h 的降雨数据，模型可输出铺装的逐分钟渗透量变化，最终计算出总渗透量为 250L/㎡；同时，对比传统硬化路面的径流量，得出该铺装的减排率为 65%。SWMM 模型的优势在于细节模拟能力强，可精准评估单个设施或小区域（1km² 以内）的量化指标，适合海绵设施设计阶段的效果预判与建成后的成效评估。

HEC-HMS 模型（水文工程中心水文建模系统）：中尺度流域评估

HEC-HMS 模型适用于流域尺度（10-100km²）的海绵城市评估，通过划分子流域，结合土地利用类型（海绵设施占比）、土壤类型（渗透系数），计算流域尺度的总渗透量与减排量。例如，在模拟某海绵城市示范区（面积 50km²）的年减排总量时，将示范区划分为 10 个子流域，每个子流域按实际海绵设施占比（如 30% 透水铺装、20% 绿地、50% 其他）设置参数，输入全年降雨数据（30 场不同强度降雨），模型可输出每个子流域的年渗透量与减排量，累加得出示范区年总渗透量 3×10^7 m³，年总减排量 2.5×10^7 m³，减排率 52%，与实地监测数据（减排率 50%）误差仅 4%，满足评估精度要求。

InVEST 模型（生态系统服务评估模型）：大尺度城市与区域评估

InVEST 模型适合城市级（100km² 以上）的海绵城市生态效益评估，通过输入土地利用图（海绵设施分布）、土壤数据、气象数据，计算区域的 “产水量”（即地表径流量），间接推导雨水减排量（传统产水量 - 海绵产水量）；同时，通过 “地下水补给量” 模块计算雨水渗透量（渗透量≈地下水补给量）。某省会城市采用 InVEST 模型评估全市海绵城市建设成效，输入 2024 年土地利用图（海绵设施覆盖面积 150km²），计算得出全市海绵区域年产水量（径流量）1.2×10^8 m³，传统区域年产水量 2.5×10^8 m³，年雨水减排量 1.3×10^8 m³，减排率 52%；地下水补给量（渗透量）8×10^7 m³，占总降雨量的 35%，为城市水资源利用提供了数据支撑。

（二）模型参数校准：确保计算结果与实际一致

模型计算的精度依赖参数校准，需结合实地监测数据调整模型参数，使计算结果与监测结果的误差控制在 10% 以内。核心校准步骤包括：

降雨参数校准：将雨量站监测的降雨量、强度数据与模型默认的降雨数据对比，调整降雨历时、峰值强度等参数，确保模型输入的降雨过程与实际一致；

渗透参数校准：将土壤水分传感器监测的渗透量数据与模型计算的渗透量对比，调整土壤渗透系数、饱和含水率等参数，例如某区域监测渗透量为 300L/㎡，模型初始计算为 220L/㎡，通过将渗透系数从 5mm/min 调整为 8mm/min，计算结果修正为 290L/㎡，误差降至 3.3%；

径流参数校准：将径流监测仪监测的地表径流量与模型计算的径流量对比，调整径流系数、曼宁糙率（影响地表径流速度）等参数，例如某小区监测径流量为 15m³，模型初始计算为 11m³，通过将绿色屋顶径流系数从 0.2 调整为 0.3，计算结果修正为 14.5m³，误差降至 3.3%。

四、实战价值：量化评估推动海绵城市精准建设与运维

雨水渗透量与减排量的量化评估，不仅是海绵城市建设成效的 “考核标尺”，更能为设施优化、资金分配、运维决策提供科学依据，实现多重价值。

（一）优化设施布局：避免 “盲目建设”

通过量化评估不同区域、不同类型海绵设施的渗透与减排效果，可识别 “低效设施” 与 “高价值区域”。例如，某海绵城市示范区评估发现，老城区透水铺装的渗透量仅 150L/㎡（因地下管线密集，土壤压实严重，渗透系数低），而新区绿地的渗透量达 400L/㎡，因此后续将老城区的建设重点从透水铺装转向 “生物滞留设施 + 蓄水池”（调蓄为主、渗透为辅），新区则继续扩大绿地面积，提升渗透效果。同时，评估发现暴雨期间道路两侧的渗透塘减排率达 80%，而小区内部的绿色屋顶减排率仅 50%，因此在后续规划中，优先在道路两侧增设渗透塘，优化资金投入方向。

（二）指导运维管理：延长设施寿命

量化评估数据可反映设施运维状况，及时发现 “功能衰减” 问题。例如，某小区透水铺装的年度渗透量从建设初期的 350L/㎡降至 200L/㎡（减排率从 70% 降至 50%），通过监测数据与模型分析，判断是铺装孔隙被泥沙堵塞导致渗透能力下降，因此制定 “每季度高压冲洗一次” 的运维计划，冲洗后再次评估，渗透量恢复至 320L/㎡，减排率回升至 65%。此外，通过监测生物滞留设施的渗透量变化，可判断填料层是否需要更换（当渗透量持续低于设计值的 50% 时，需更换填料），避免设施因运维不及时失去功能。

（三）考核验收：确保 “建设实效”

量化评估是海绵城市建设项目考核验收的核心依据。我国《海绵城市建设评价标准》（GB/T 51345-2018）明确要求，雨水渗透量、减排量需达到设计目标才能通过验收。例如，某新城海绵城市建设项目设计年径流总量控制率 75%（对应减排率 75%），通过实地监测与模型计算，项目建成后年减排率达 78%，渗透量满足设计要求，顺利通过验收；而某老旧小区改造项目因未充分考虑土壤渗透条件，实际减排率仅 55%，未达到设计目标，需补充建设蓄水池，重新评估合格后才能验收。

在海绵城市建设从 “试点探索” 向 “全域推进” 的新阶段，雨水渗透量与减排量的量化评估已成为核心支撑。通过 “监测感知 + 模型计算” 的双轮驱动，不仅能精准衡量建设成效，更能推动海绵城市从 “经验驱动” 向 “数据驱动” 转型，确保每一项设施、每一笔投入都能切实发挥防洪排涝、生态改善的作用，最终实现城市与自然的和谐共生。