隨著海綿城市建設(shè)的推進，很多試點城市在建設(shè)期也同步開展了項目、片區(qū)等相關(guān)監(jiān)測。監(jiān)測可為全國海綿城市建設(shè)效果評估、排水系統(tǒng)實際運行情況反饋、后續(xù)項目設(shè)計與運行優(yōu)化、信息化管控等提供數(shù)據(jù)支撐。合理且有效地監(jiān)測是保障海綿城市建設(shè)效果評估和研究規(guī)范性的前提，水質(zhì)監(jiān)測方法不當(dāng)會導(dǎo)致后期的檢測工作無法得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，國內(nèi)雨水相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范體系正逐漸建立。

01監(jiān)測點位的布置

1.1 雨水基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測點位布置

監(jiān)測點位一般布置在進水口、溢流口以及多孔排水管出口處。本文以生物滯留、濕塘及濕地為例，進行監(jiān)測點位分析。

1.1.1 生物滯留設(shè)施監(jiān)測點位布置

生物滯留監(jiān)測點位可根據(jù)設(shè)施效果評估或研究層面不同目的選取，主要是進水口、溢流口以及多孔排水管出口等。進水方式有分散進水（圖1）和集中進水（圖2）兩種方式。

圖1 分散進水生物滯留監(jiān)測點位示意圖

圖2 集中進水生物滯留監(jiān)測點位示意

1.1.2 濕塘及濕地監(jiān)測點位布置

濕塘一般由前置塘和主塘構(gòu)成，前置塘為預(yù)處理設(shè)施，一般選擇監(jiān)測主塘的水質(zhì)情況。通過主塘的水質(zhì)情況反饋來管理控制濕塘生態(tài)系統(tǒng)，合理控制進水排水頻率，防止黑臭水體及劣質(zhì)水體的形成，可人工采樣或設(shè)置成小型岸邊水質(zhì)自動監(jiān)測站的方式。濕地和濕塘結(jié)構(gòu)相似，監(jiān)測點位布置與濕塘類似。濕地主要監(jiān)測前置塘和出水池的水質(zhì)情況，監(jiān)測點位見圖3，一方面防止黑臭水體或劣質(zhì)水體的形成，另一方面監(jiān)測沼澤區(qū)的凈水效果。

圖3 濕地監(jiān)測點位示意

1.2 項目監(jiān)測點位布置

對建筑小區(qū)、道路、停車場、公園等項目的監(jiān)測應(yīng)在項目接入市政管渠的接入井或項目接入受納水體的排放口布設(shè)監(jiān)測點。接入井或排放口較多時，可根據(jù)匯水范圍內(nèi)下墊面構(gòu)成和徑流污染源類型，選擇代表性監(jiān)測點進行監(jiān)測。

1.3 片區(qū)監(jiān)測點位布置

片區(qū)監(jiān)測點位選擇應(yīng)結(jié)合監(jiān)測目的及排水系統(tǒng)特點，選擇具有代表性的管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點。片區(qū)監(jiān)測范圍應(yīng)為片區(qū)內(nèi)的排水分區(qū)或子排水分區(qū)，排水分區(qū)監(jiān)測點位布置如圖4所示。外排徑流總量以及外排污染負(fù)荷總量監(jiān)測應(yīng)選所在排水分區(qū)下游市政排水管渠交匯節(jié)點或排放口。有上游徑流雨水匯入的子排水分區(qū)應(yīng)同時監(jiān)測上游入流點。片區(qū)合流制溢流監(jiān)測宜在所有合流制溢流排放口或污水截流井、合流污水溢流泵站等長期保留的設(shè)施處布設(shè)監(jiān)測點。

圖4排水區(qū)監(jiān)測點位示意

排水管道內(nèi)環(huán)境惡劣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于人工采樣，可結(jié)合使用自動監(jiān)測設(shè)備。采樣深度在水面以下50~150 mm，或者是旱天水流深度的120%~200%。由于管道內(nèi)的水深一直變化，采樣裝置宜設(shè)置成可隨水面的漲落而上下移動的形式。明渠采樣點可設(shè)在堰槽前方水流均勻混合處，并盡量設(shè)在堰（槽）取水口頭部的流路中央，采水口朝向與水流的方向一致，以減少采水部前端的堵塞。

1.4 受納水體監(jiān)測點位布置

一般選擇水體的上游和下游斷面，在支流匯入口、主要排放口以及排水分區(qū)邊界等重要節(jié)點的上游和下游，可優(yōu)先選擇常規(guī)水文站及水質(zhì)監(jiān)測斷面。在降雨期間，單個取樣位置會受到水平和垂直變化的影響。同一監(jiān)測斷面可在距離匯入口、排放口不同距離處設(shè)置監(jiān)測垂線，取垂線不同深度樣品混合后測定，以評估污染源對水體不同斷面及同一斷面不同點位的污染情況。《海綿城市建設(shè)評價標(biāo)準(zhǔn)》（gb/t 51345-2018）對水體水質(zhì)監(jiān)測提出要求，每200~600 m間距設(shè)置監(jiān)測點，每個水體的監(jiān)測點不應(yīng)少于3個。

02水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)的選擇

水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)應(yīng)該根據(jù)監(jiān)測對象、污染源類型進行確定。選擇指標(biāo)時不僅要考慮污染物直接造成的水質(zhì)污染還要考慮間接影響，如ph、溫度等指標(biāo)會對某些污染物毒性或者設(shè)施去除效果有顯著影響。

2.1 根據(jù)監(jiān)測對象選擇水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)

2.1.1 設(shè)施

設(shè)施水質(zhì)監(jiān)測主要目的是評估設(shè)施污染物去除情況，《海綿城市建設(shè)評價標(biāo)準(zhǔn)》(gb 51345-2018)對設(shè)施的有效性評價其中包含能否保證設(shè)施懸浮物（ss）去除能力達到設(shè)計要求。美國水環(huán)境（water environment）等機構(gòu)基于2020年雨水最佳管理設(shè)施數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，選擇固體、細(xì)菌、金屬、營養(yǎng)物質(zhì)四類污染物用于評估雨水最佳管理設(shè)施性能，具體指標(biāo)如表1所示。

表1 雨水水質(zhì)檢驗指標(biāo)匯總

2.1.2 排水管網(wǎng)

分流制雨水管網(wǎng)和合流制污水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)選擇有所差異。非法傾倒或錯接混接導(dǎo)致分流制雨水管網(wǎng)旱天出流的情況，除監(jiān)測簡單的物理指標(biāo)顏色、氣味、濁度、表面浮渣，還應(yīng)對主要指標(biāo)ph、懸浮物、總氯、總銅、總酚和表面活性劑進行監(jiān)測。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2013年頒布的《城市排水防澇設(shè)施普查數(shù)據(jù)采集與管理技術(shù)導(dǎo)則》（試行）中要求管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)包含ph、5日生化需氧量、化學(xué)需氧量、懸浮物、氨氮、總氮、總磷、重金屬等。綜合考慮建議分流制雨水管網(wǎng)監(jiān)測基本水質(zhì)指標(biāo)懸浮物，可包括總磷、化學(xué)需氧量等指標(biāo)。合流制溢流污水監(jiān)測基本水質(zhì)指標(biāo)包括ph、溶解氧、懸浮物、5日生化需氧量、總氮、總磷，還應(yīng)考慮水體水質(zhì)目標(biāo)增設(shè)糞大腸菌群、重金屬等指標(biāo)。

2.1.3 受納水體受納水體

水質(zhì)指標(biāo)選擇應(yīng)考慮受納水體的水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。受納水體水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)一般依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（gb 3838-2002）監(jiān)測5項基本指標(biāo)ph、溫度、溶解氧、電導(dǎo)率和濁度。《河湖健康評估技術(shù)導(dǎo)則》指出受納水體監(jiān)測還需關(guān)注藻類的生長情況，應(yīng)監(jiān)測葉綠素a的含量。若是飲用水水源地，在取水口處除常規(guī)5項指標(biāo)外，還應(yīng)監(jiān)測氨氮、總磷、總氮、化學(xué)需氧量、總有機碳、氯化物、糞大腸菌群、葉綠素a。中國環(huán)境監(jiān)測總站對全國主要流域重點斷面水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)主要是ph、溶解氧、化學(xué)需氧量、氨氮。《城市黑臭水體整治工作指南》提出黑臭水體檢測指標(biāo)應(yīng)包括透明度、溶解氧、氧化還原電位和氨氮等。綜合考慮建議受納水體的監(jiān)測指標(biāo)為常規(guī)5項指標(biāo)ph、溫度、溶解氧、電導(dǎo)率、濁度，可根據(jù)情況增設(shè)氨氮、化學(xué)需氧量、糞大腸菌。

2.2 根據(jù)污染源類型選擇水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)

污染源類型不同污染物種類和含量變化較大，除監(jiān)測常規(guī)雨水污染物指標(biāo)，還應(yīng)根據(jù)污染源有針對性選擇監(jiān)測指標(biāo)。美國國家雨水質(zhì)量數(shù)據(jù)庫（nsqd）對美國200多個城市10多年的降雨數(shù)據(jù)進行整理，雨水主要監(jiān)測指標(biāo)是總固體懸浮物、5日生化需氧量、化學(xué)需氧量、總磷、凱氏氮、硝酸鹽和亞硝酸鹽、總銅、總鉛和總鋅。工業(yè)雨水排放應(yīng)嚴(yán)格限制，必須要監(jiān)測的常規(guī)指標(biāo)有ph、5日生化需氧量、化學(xué)需氧量、總固體懸浮物、總磷、凱氏氮、硝酸鹽和亞硝酸鹽、溫度、氰化物、總酚、殘留氯、油和油脂、糞便大腸菌群（包括大腸桿菌和糞鏈球菌）。2009年美國環(huán)境保護局（environment protection agency，epa）發(fā)布的《工業(yè)雨水監(jiān)測和采樣指導(dǎo)手冊》中對不同工業(yè)類型及下墊面監(jiān)測指標(biāo)作出要求。屠宰場、食品加工的雨水排放需關(guān)注總有機碳和糞大腸菌群。手冊還對水泥廠、危險廢物填埋場、無害垃圾填埋場等場所的徑流監(jiān)測指標(biāo)給出具體要求。不同下墊面如道路周邊的雨水設(shè)施除最基本的指標(biāo)監(jiān)測外還應(yīng)監(jiān)測石油烴、多環(huán)芳烴、金屬物質(zhì)、總有機碳等污染物指標(biāo)。

03海綿城市水質(zhì)監(jiān)測采樣方法

降雨的隨機性和雨水排放的不確定性會造成徑流雨水污染物濃度在降雨期間有很大變化，需要根據(jù)監(jiān)測目的、污染物種類等確定采樣方法。水質(zhì)采樣包括瞬時采樣、混合采樣等不同類型，既可以是人工采樣，也可以是自動采樣。

3.1 海綿城市水質(zhì)監(jiān)測采樣類型

3.1.1 瞬時采樣（grab samples）

瞬時采樣是指在某一采樣點隨機采集的一個水樣，可按某個時間間隔序列采集得到多個瞬時水樣。單個瞬時水樣僅表示相應(yīng)時間點的雨水情況，不能代表場次徑流的污染情況。可按照預(yù)先設(shè)定的不同時間間隔對徑流、設(shè)施出流和溢流全過程進行瞬時水樣采集，體現(xiàn)水質(zhì)變化完整過程。在一些不透水面積較大或降雨較均衡的地區(qū)，初期沖刷效應(yīng)比較明顯，徑流污染物濃度高，徑流產(chǎn)生初始階段采集的水樣可有效幫助篩選污染物種類。混合采樣需要一定的采樣時間間隔以及混合過程。ph、溫度、總余氯、總酚變化很快，細(xì)菌也會隨時間轉(zhuǎn)化或降解，特別是揮發(fā)性有機化合物，如果用混合采樣的方式，樣品在合成過程暴露在空氣中會蒸發(fā)產(chǎn)生損失。油類、總石油烴容易粘附在容器表面，必須盡量減少水樣在容器之間的轉(zhuǎn)移。混合采樣會影響以上指標(biāo)的檢測結(jié)果，應(yīng)選擇瞬時采樣的方法。

3.1.2 混合采樣（composite samples）

混合采樣分為等時混合采樣和流量加權(quán)混合采樣。等時混合采樣按等時間間隔采集等體積水樣，不考慮流量的變化，不適用于雨水采樣。雨水徑流混合采樣選擇流量加權(quán)混合采樣方法。流量加權(quán)混合采樣分為隨流量或體積成比例采集兩種方式 。

雨水徑流、設(shè)施、合流管道等出水的流量和污染物濃度均是變化的，事件平均濃度（event mean concentration，emc）是評估徑流污染情況的代表性指標(biāo)。可選擇各瞬時樣濃度按流量或體積加權(quán)平均計算可獲得事件平均濃度。也可以選擇將整場降雨事件的混合樣平均濃度作為事件平均濃度。兩種方法相比，瞬時樣獲得的事件平均濃度更為精確，但是由于瞬時采樣樣本數(shù)量較多，實驗室分析成本高，相比而言混合采樣是一種更具效益的計算污染物濃度的方法。

3.2 海綿城市水質(zhì)監(jiān)測采樣技術(shù)采樣技術(shù)

分為人工采樣和自動采樣。人工采樣適用于采集所有的污染物，有采樣設(shè)備簡單、靈活性強、成本較低等優(yōu)點，適用于資金有限或者監(jiān)測要求不高、監(jiān)測數(shù)量少等情況。雖然人工采樣采集成本較低，但是對人員的培訓(xùn)要求較高。人工采樣不及時錯過降雨初期濃度較高的徑流，會導(dǎo)致樣品污染物濃度偏低。

自動采樣不需要操作人員在場，可以避免操作人員暴露在暴雨或交通危險等情況。自動采樣器可以通過編程設(shè)計在指定的時間間隔收集多個樣本。自動采樣器可設(shè)置采集瞬時水樣或混合水樣。自動采樣設(shè)備與在線監(jiān)測儀聯(lián)機使用可檢測部分水質(zhì)指標(biāo)，測定物理指標(biāo)溫度、濁度，化學(xué)指標(biāo)如ph、氧化還原電位、電導(dǎo)率、溶解氧、氨氮、高錳酸鉀指數(shù)、總有機碳、總氮、總磷、5日生化需氧量等，特殊的水質(zhì)指標(biāo)可通過實驗室分析。有研究指出部分指標(biāo)不適合自動采樣，建議人工采樣。油和油脂在樣品采集過程容易附著在管路上導(dǎo)致測量結(jié)果不精確，有機物、微生物、溫度和ph等指標(biāo)變化較快，自動采樣影響檢測結(jié)果。自動采樣還存在一些缺點，如采樣管中殘留雨水造成交叉污染，電池耗盡或故障導(dǎo)致樣本損壞無法獲得有效數(shù)據(jù)，采樣器堵塞造成測量結(jié)果不準(zhǔn)確等。徑流雨水人工采樣和自動采樣的優(yōu)缺點見表2。

表2 徑流雨水人工采樣和自動采樣的優(yōu)缺點比較

04采樣時間及頻次確定

由于降雨的不確定性以及降雨強度隨時間變化無規(guī)律，因此實際采樣時往往根據(jù)監(jiān)測目的和降雨情況靈活調(diào)整采樣時間和頻次，以真實有效反映“降雨-徑流-水質(zhì)”變化過程。監(jiān)測污染物濃度變化過程選擇瞬時采樣，可以評估各場次降雨的初期沖刷情況，有效篩選污染物種類，計算場次徑流污染負(fù)荷隨降雨量、徑流體積的累積值。對全過程水質(zhì)監(jiān)測采用混合采樣的方法，相對于瞬時采樣，混合采樣更能表征整個降雨事件雨水排放的平均水平。

4.1 污染物濃度變化過程監(jiān)測采樣時間及頻次確定

污染物濃度變化過程需按一定時間序列采集瞬時樣，根據(jù)各監(jiān)測點瞬時樣水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)結(jié)合流量，繪制各污染物指標(biāo)“時間-降雨量-污染物濃度-流量”過程線，分析污染物濃度變化規(guī)律。考慮到初期沖刷效應(yīng)，前30 min采集的樣本濃度高于事件平均濃度且變化較快，建議根據(jù)出流量每5~15 min采樣一次。隨著降雨的進行出流濃度變化減小，視情況增加采樣間隔，30 min~3 h內(nèi)可每15 min采樣一次。3 h后可根據(jù)出流情況每30 min或1 h或1.5 h采樣一次，直至排放結(jié)束。污染物濃度變化過程監(jiān)測樣品數(shù)量較多，濃度相近的樣品可舍去，以降低水質(zhì)檢測成本。

4.2全過程水質(zhì)監(jiān)測采樣時間及頻次確定

1992年epa頒布的《npdes雨水采樣指導(dǎo)文件》（npdes storm water sampling guidance document）指出混合樣品的每個等分試樣收集間隔最少為15 min，每個混合樣品最少是1 h內(nèi)收集3個等分試樣混合后得到的。綜合考慮建議前3 h內(nèi)每1 h應(yīng)至少采集3個樣品，樣品間隔不少于15 min。當(dāng)取樣時間較長，后期污染物濃度一般較穩(wěn)定，對合理評估排放污染物負(fù)荷的影響不大，可適當(dāng)舍去后期樣品，降低監(jiān)測成本。采集總時長不應(yīng)小于排放總時長的75%且不應(yīng)小于3 h。

雨季水質(zhì)監(jiān)測，應(yīng)選擇小雨、中雨、大雨各一場，在降雨開始2 h內(nèi)至少每15 min采集一個水樣，可遵循“前密后疏”的原則采集水樣 。合流制溢流排放口影響范圍內(nèi)的受納水體，應(yīng)該在雨前、雨中、雨后全過程監(jiān)測，以便記錄雨水排放對受納水體水質(zhì)的影響。建議降雨開始前至少采集2個背景水樣，用作對比分析。降雨開始后各監(jiān)測斷面、各采樣點每4 h采樣一次，采集總時長不能少于48 h，直至水體水質(zhì)恢復(fù)至雨前背景值水平。對不同監(jiān)測對象的采樣時間及頻次、監(jiān)測指標(biāo)等匯總?cè)绫?所示。

表3 海綿城市水質(zhì)監(jiān)測采樣方法及水質(zhì)分析指標(biāo)建議

05結(jié)論

(1)評估雨水基礎(chǔ)設(shè)施控制效果時，監(jiān)測點位宜選擇進水口、溢流口和多孔排水管出水口等，應(yīng)保證進、出水口同時監(jiān)測。評估項目控制效果時，監(jiān)測點位選擇項目接入市政管網(wǎng)或水體的檢查井。評估片區(qū)控制效果時，選擇片區(qū)內(nèi)排水分區(qū)或子排水分區(qū)監(jiān)測，應(yīng)監(jiān)測所在排水分區(qū)下游市政排水管渠交匯節(jié)點或排放口。有上游徑流雨水匯入的子排水分區(qū)應(yīng)同時監(jiān)測上游入流點。受納水體水質(zhì)監(jiān)測點位應(yīng)在能夠代表水環(huán)境的監(jiān)測斷面上，同一監(jiān)測斷面可選擇多個監(jiān)測點位。

(2)水質(zhì)分析指標(biāo)應(yīng)根據(jù)監(jiān)測對象、污染源類型篩選。結(jié)合我國近期水環(huán)境質(zhì)量突出問題和目標(biāo)，建議源頭設(shè)施監(jiān)測基本指標(biāo)懸浮物，根據(jù)下墊面類型和污染物種類可增設(shè)化學(xué)需氧量、懸浮物、氨氮、總氮、總磷等指標(biāo)。建議分流制雨水管網(wǎng)監(jiān)測懸浮物、總磷、化學(xué)需氧量等指標(biāo)。合流制溢流污水監(jiān)測基本水質(zhì)指標(biāo)包括ph、溶解氧、懸浮物、5日生化需氧量、總氮、總磷，還應(yīng)考慮水體水質(zhì)目標(biāo)增設(shè)糞大腸菌群、重金屬等指標(biāo)。受納水體建議監(jiān)測指標(biāo)為ph、溫度、溶解氧、電導(dǎo)率、濁度等基本指標(biāo)，視情況增設(shè)化學(xué)需氧量、氨氮、糞大腸菌群等指標(biāo)，可根據(jù)水質(zhì)要求增設(shè)指標(biāo)。

(3)水質(zhì)采樣方法應(yīng)根據(jù)監(jiān)測目的選擇。分析雨水徑流所含污染物種類或研究污染物濃度變化過程應(yīng)選擇瞬時采樣，表征降雨全過程污染物排放特征選擇混合采樣。為避免人工混合和人為誤差，混合樣可通過自動采樣器采集。自動采樣器需定期維護，避免因探頭堵塞等問題造成取樣無效。監(jiān)測ph、溫度、總余氯、總酚、糞鏈球菌群、糞大腸菌群、氰化物、揮發(fā)性有機物等指標(biāo)時，建議采用人工瞬時采樣的方法。

(4)采樣時間及頻次可根據(jù)監(jiān)測污染物濃度變化過程或全過程水質(zhì)情況等不同監(jiān)測目的及降雨進程確定，在降雨初期徑流污染物濃度變化較大，隨著降雨進行污染物濃度變化逐漸減小，應(yīng)遵循“前密后疏”的原則采集水樣。

特別說明，不同城市、流域的水環(huán)境質(zhì)量要求和徑流雨水的特征不同，雨水控制設(shè)施類型、作用和構(gòu)造等差異也很大，對水質(zhì)監(jiān)測要求的目的和用途不同，監(jiān)測指標(biāo)和方法也各異，應(yīng)結(jié)合監(jiān)測區(qū)域?qū)嶋H情況選擇水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)。