在海绵城市建设效果评估中，城市内涝积水监测如何量化透水铺装、雨水花园等设施对积水时长和积水深度的改善作用？

在海绵城市建设效果评估中，可通过多维度监测数据对比和模型量化分析，系统评估透水铺装、雨水花园等设施对积水时长和深度的改善作用。以下是具体方法：

一、监测体系构建：获取基础数据

1. 监测点位布局策略

在透水铺装、雨水花园等设施内部及周边对照区域（如传统硬化路面）布设监测点，确保数据可直接反映设施效果。同时，在高风险内涝区域加密布点，低风险区域适当稀疏，覆盖商业区、居住区等不同下垫面类型。

2. 核心监测指标与技术

积水深度：使用超声波液位计、雷达水位计，在降雨时进行分钟级实时监测，获取地表积水高度。

积水时长：通过水位传感器与数据记录仪连续记录，统计积水从形成到消退的持续时间。

降雨量：利用雨量计或气象雷达，以分钟级频率采集数据，关联降雨强度与积水量。

土壤含水率：通过土壤湿度传感器定时（如小时级）监测，分析透水铺装的渗透能力。

设施排水量：安装电磁流量计等设备，分钟级记录雨水花园等设施的蓄排水效率。

二、量化分析方法：评估设施改善效果

1. 单一场景直接对比法

在相同降雨条件下（如同一暴雨事件、相近降雨量），对比海绵设施区域与对照区域的积水深度峰值和积水时长，计算改善率：

积水深度改善率=（对照区域深度峰值-设施区域深度峰值）÷对照区域深度峰值×100%

积水时长改善率=（对照区域积水时长-设施区域积水时长）÷对照区域积水时长×100%

示例：某雨水花园区域在暴雨中积水深度峰值为15毫米，对照硬化路面为40毫米，深度改善率达62.5%；积水时长从4小时缩短至1.5小时，时长改善率同样为62.5%。

2. 多因素模型分析法

建立积水深度/时长与降雨量、降雨历时、土壤含水率、设施类型（如透水铺装孔隙率、雨水花园容积）等变量的回归模型，剥离其他因素影响，量化设施贡献度。例如，若模型显示透水铺装的系数为负且显著，表明该设施可降低积水深度/时长，具体数值反映单位设施的影响（如每100平方米透水铺装可使积水深度减少5毫米）。

3. 长期趋势分析法

对比海绵城市建设前、中、后的长期监测数据，分析积水深度和时长的趋势变化，剔除气候变化影响。关键指标包括：

年均积水时长下降率：如某区域改造后年均积水时长从50小时/年降至20小时/年，下降率达60%。

超标积水发生频次减少量：统计深度超过30厘米的积水事件减少情况，反映设施对极端内涝的缓解作用。

三、典型设施的评估重点

1. 透水铺装

渗透效率：通过土壤含水率变化和降雨量计算渗透率（如每小时渗透量），对比传统铺装（渗透率通常低于5%）。若透水铺装渗透率达80%，100毫米降雨可使积水深度从100毫米降至20毫米。

积水削减量：暴雨期间透水铺装区域的积水深度较对照区域减少比例（目标值通常≥30%）。

2. 雨水花园

蓄排水效率：记录雨水花园从蓄水到排空的时间（如24小时内排空率≥90%），计算单位面积蓄水量（如50立方米/100平方米）。

下游积水延迟效应：监测雨水花园下游区域的积水起始时间是否延后（如延迟1-2小时），积水峰值是否降低（如峰值下降40%）。

四、技术工具与数据应用

物联网实时监测：通过传感器网络将积水数据实时传输至云端平台，结合GIS地图可视化展示各设施效果（如用不同颜色标注积水深度差异）。

模型模拟验证：利用SWMM（暴雨管理模型）或InfoWorks ICM等工具，输入海绵设施参数（如透水铺装面积、雨水花园容积），模拟不同降雨情景下的积水变化，验证实测数据可靠性。

五、注意事项

对照区域同质性：确保对照区域与设施区域的地形、排水管网条件一致，避免外部因素干扰评估结果。

极端天气特殊性：大暴雨中海绵设施可能超出设计阈值，需单独分析其对“超标内涝”的缓解作用（如积水深度未达危险阈值的时间延长比例）。

长期维护影响：定期评估设施堵塞、破损等对监测数据的影响，确保结果反映设施真实性能。

通过以上方法，可系统化量化海绵设施在积水深度削减、时长缩短、风险降低等方面的效果，为海绵城市建设成效评估提供科学依据。