德國(guó)埃姆歇河流域水生態(tài)環(huán)境綜合治理技術(shù)體系及啟示

尹文超，盧興超，薛曉寧，張 衛(wèi)，董紫君,趙 昕，王寶貞

(1.中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司綠色設(shè)計(jì)研究中心，北京 100044；2.北京工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，北京 100124；3.深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑與環(huán)境工程學(xué)院，廣東深圳 518055；4.哈爾濱工業(yè)大學(xué)水污染治理研究中心，黑龍江哈爾濱 150001)

為深入學(xué)習(xí)貫徹習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想和黨的十九大精神，中共中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布了“關(guān)于全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，堅(jiān)決打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見”，吹響了污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的號(hào)角。為此，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)布了《城市黑臭水體治理攻堅(jiān)戰(zhàn)實(shí)施方案》，明確治理目標(biāo)、工作原則和主要措施，確定每年開展一次地級(jí)及以上的城市黑臭水體整治環(huán)境保護(hù)專項(xiàng)行動(dòng)；明確提出，至2020年年底，全國(guó)地級(jí)及以上城市建成區(qū)的黑臭水體消除比例高于90%。2020年是污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)核心階段性目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的收官之年，在這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，鞏固城市黑臭水體治理的成果，進(jìn)一步向2035年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量實(shí)現(xiàn)根本好轉(zhuǎn)、美麗中國(guó)目標(biāo)基本實(shí)現(xiàn)的下一個(gè)核心階段性目標(biāo)邁進(jìn)，需要總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和不足，更需要有典型案例作為參照。

良好的生態(tài)環(huán)境是實(shí)現(xiàn)中華民族永續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求，也是增進(jìn)民生福祉的優(yōu)先領(lǐng)域。改革開放40多年來(lái)，伴隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)、城鎮(zhèn)化進(jìn)程加速推進(jìn)，城市水體環(huán)境出現(xiàn)了季節(jié)性或長(zhǎng)期的黑臭問(wèn)題[1]。城市黑臭水體對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了嚴(yán)重制約，對(duì)居民的生活環(huán)境和身體健康造成了嚴(yán)重威脅。埃姆歇河是德國(guó)城市水環(huán)境綜合治理的成功典范，從其一個(gè)多世紀(jì)的治理歷程來(lái)看，目前已經(jīng)形成一套較為成熟的治理模式；從工業(yè)興起的時(shí)間來(lái)看，我國(guó)相對(duì)于德國(guó)起步晚幾十年，城鎮(zhèn)化進(jìn)程也相對(duì)較滯后；從所處相同的歷時(shí)階段來(lái)看，我國(guó)城市黑臭水體整治工作近幾年已全面開展，這與埃姆歇河流域的綜合治理第一階段和生態(tài)修復(fù)階段正好對(duì)應(yīng)，同時(shí)，我國(guó)有部分城市原有地下排水系統(tǒng)的建設(shè)借鑒德國(guó)排水體制經(jīng)驗(yàn)，在建設(shè)思路和模式上具有一定的相似性。因此，德國(guó)埃姆歇河流域的水環(huán)境綜合整治經(jīng)驗(yàn)，可為我國(guó)流域水生態(tài)環(huán)境的改善提供重要的借鑒價(jià)值。

1 流域概述

埃姆歇河是萊茵河的重要支流，位于德國(guó)西北部的北萊茵-威斯特法倫州，該河流為東西走向，起源于多特蒙德東南部，經(jīng)過(guò)83 km在丁斯拉肯流入萊茵河，河床高差達(dá)到122 m，流經(jīng)德國(guó)工業(yè)重地魯爾區(qū)[2](圖1)。埃姆歇河流域面積為865 km2，包含22個(gè)城市[3]，流域總?cè)丝跒?20萬(wàn)人。從19世紀(jì)60年代開始，埃姆歇河流域煤炭產(chǎn)業(yè)興起，多年產(chǎn)量逐步增加到100萬(wàn)t/a，城市人口數(shù)量增多，但導(dǎo)致地面沉陷、洪水泛濫、居民生活污染排放增多等問(wèn)題[4]。

煤炭業(yè)的快速發(fā)展、城市人口的增多，導(dǎo)致每天有大量的工業(yè)廢水和生活污水產(chǎn)生。當(dāng)時(shí)，污水排放唯一路徑是排入埃姆歇河及其支流和開采沉陷區(qū)，造成地表水、地下水污染，洪水積存泛濫。20世紀(jì)20年代，埃姆歇河流域開始建設(shè)硬質(zhì)渠道，露天明渠逐漸成為工業(yè)廢水和生活污水的受納水體，這對(duì)周邊區(qū)域居民的生活和健康帶來(lái)巨大威脅。從19世紀(jì)末開始，隨著埃姆歇河協(xié)會(huì)(EMGE)的成立，埃姆歇河開始了一個(gè)多世紀(jì)的治理之路。

圖1 埃姆歇河流域區(qū)位圖Fig.1 Location Map of Emscher River Basin

2 流域綜合治理歷程

2.1 流域治理歷程

經(jīng)過(guò)一個(gè)多世紀(jì)的治理，埃姆歇河流域完成治理的河段及周邊生態(tài)已恢復(fù)到接近自然的水平，原本衰退的重工業(yè)基地也重新煥發(fā)生機(jī)，城市和社區(qū)品質(zhì)得到大幅提升?；仡櫚Ｄ沸诱麄€(gè)治理歷程，分為4個(gè)階段：衛(wèi)生條件改變階段(1906年—1949年)、現(xiàn)代化階段(1950年—1982年)、綜合治理第一階段(1981年—1990年)、第二階段生態(tài)治理(1991年至今)。與此同時(shí)，EMGE 1991年制定了長(zhǎng)期規(guī)劃，2006年發(fā)布了埃姆歇河總體規(guī)劃，2020年計(jì)劃完成整個(gè)河道治理工程(圖2)。

圖2 埃姆歇河治理的時(shí)間軸線圖Fig.2 Timeline Diagram of Emscher River Management

2.2 綜合治理計(jì)劃

從1992年開始，埃姆歇河計(jì)劃用20年時(shí)間，完善流域內(nèi)污水處理廠和地下隧道系統(tǒng)的建設(shè)，即灰色基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)；用25-30年時(shí)間，對(duì)埃姆歇河及其支流開展生態(tài)修復(fù)，即河道的修復(fù)。另外，在全流域內(nèi)開展雨水管理，建設(shè)綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施。在埃姆歇河沿岸集中設(shè)置4座生活污水處理廠和26座工業(yè)廢水處理廠，每年生活污水處理量為6.29億m3、工業(yè)廢水處理量為1 600萬(wàn)m3；為保證污水輸進(jìn)污水處理廠的重要途徑，埃姆歇河流域共建設(shè)地下深隧97 km；修復(fù)河道及岸線生態(tài)系統(tǒng)是埃姆歇河流域“重返自然”的開始，通過(guò)恢復(fù)或拓寬河道斷面、硬化岸坡恢復(fù)為生態(tài)岸坡、恢復(fù)河道彎曲等措施，恢復(fù)河道的自然生態(tài)功能；建設(shè)綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施，制定“15/15”項(xiàng)目，推廣雨水花園、下凹綠地、透水鋪裝、綠色屋頂?shù)壬鷳B(tài)設(shè)施，提高流域雨水的滯納能力和凈化效果(圖3)。

圖3 埃姆歇河流域綜合治理計(jì)劃Fig.3 Comprehensive Management Plan for Emscher River Basin

3 綜合治理技術(shù)體系介紹

3.1 流域排水體制改善

圖4 埃姆歇河流域排水體制Fig.4 Drainage System of Emscher River Basin

新的埃姆歇河流域排水系統(tǒng)，通過(guò)合流制干管將生活污水和工業(yè)廢水進(jìn)行集中收集、輸送到帶溢流的雨污混合水沉淀凈化池，并被輸送到埃姆歇河沿岸新建設(shè)的地下隧道系統(tǒng)，再在雨季污水處理廠的高負(fù)荷下運(yùn)行處理，最后排入埃姆歇河，實(shí)現(xiàn)雨污混合污水的全面凈化處理。部分地下隧道系統(tǒng)中剩余的雨污混合水，先經(jīng)過(guò)沉淀池沉淀凈化，再溢流到混合污水的塘-濕地凈化系統(tǒng)中進(jìn)一步凈化，最終排入埃姆歇河支流[圖4(b)]。

德國(guó)埃姆歇河流域生態(tài)環(huán)境綜合治理的過(guò)程中，特別強(qiáng)調(diào)了對(duì)受污染徑流雨水的收集、調(diào)蓄、凈化與利用，無(wú)論是合流制下水道的溢流水(combined sewerage overflow，CSO)，還是分流制雨水管道的徑流雨水，都收集、調(diào)蓄、處理與利用，用作水資源。除了雨季雨污混合污水通過(guò)市政污水處理廠處理外，還對(duì)溢流雨污水采用雨水沉淀池、雨水凈化塘和地表徑流人工濕地等方式進(jìn)行處理(圖5)。

圖5 雨水凈化塘Fig.5 Rainwater Purification Pond

3.2 污水處理廠建造或擴(kuò)建

3.2.1 流域污水分析

根據(jù)北萊茵-威斯特法倫州氣候、環(huán)境、農(nóng)業(yè)和自然保護(hù)部(北威州環(huán)保部)發(fā)布的《北萊茵-威斯特法倫州污水處理發(fā)展與現(xiàn)狀》，埃姆歇河流域共48個(gè)主要水體，水網(wǎng)總長(zhǎng)度達(dá)到335 km，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年埃姆歇河水量達(dá)到4.5億m3/a。埃姆歇河流域的主要污染源包括生活污水、工業(yè)廢水、硬化地面徑流雨水，會(huì)對(duì)水體和生物棲息地造成重大影響。根據(jù)德國(guó)北威州環(huán)保部對(duì)埃姆歇河流域的污水和雨水的統(tǒng)計(jì)分析，得到流域污水雨水排放基本信息，如表1所示。

表1 埃姆歇河流域污水雨水排放情況Tab.1 Sewage and Stormwater Drainage in Emscher River Basin

3.2.2 市政污水處理廠

建造或擴(kuò)建污水處理廠是改善埃姆歇河流域水環(huán)境問(wèn)題的第一步。在埃姆歇河沿岸埃共建設(shè)4個(gè)集中式市政污水處理廠進(jìn)行二級(jí)生物處理，分別是埃姆歇河河口污水處理廠、多特蒙德-杜森污水處理廠、波特洛普污水處理廠以及杜伊斯堡污水處理廠(圖6)。2012年，4座污水廠的總處理污水量為6.29億m3。

圖6 埃姆歇河流域市政污水處理廠分布圖Fig.6 Distribution of Municipal Sewage Treatment Plants in Emscher River Basin

多特蒙德-杜森污水處理廠服務(wù)人口為62.5萬(wàn)人，人均污水排放量為151 L/(人·d)，污水處理量為94 375 m3/d；波特洛普污水處理廠是1929年在此建立的第一座污水處理廠，僅為機(jī)械澄清設(shè)施，處理負(fù)荷為134萬(wàn)人口當(dāng)量；杜伊斯堡污水處理廠服務(wù)居民人口為37.5萬(wàn)人，其中，24萬(wàn)人產(chǎn)生家庭生活污水，其余為蒂森克虜伯的工商業(yè)廢水；埃姆歇河口污水處理廠早前處理大量的河水以及上游污水處理廠凈化后的出水，為保障埃姆歇河河水的干凈提供了最后一道防線，2017年后轉(zhuǎn)變?yōu)閭鹘y(tǒng)城市生活污水處理廠，從地下隧道中取雨污混合物污水進(jìn)行處理，重建后將配備雙層沉淀系統(tǒng)，處理效率提升日最大流量為16.5 m3/s，處理負(fù)荷相當(dāng)于230萬(wàn)人口當(dāng)量[6-8](表2)。

表2 埃姆歇河流域所有市政污水處理廠的處理效果Tab.2 Treatment Effectiveness of All Municipal Sewage Treatment Plants in Emscher River Basin

根據(jù)“污水條例”，規(guī)模>10萬(wàn)人口當(dāng)量的市政污水處理廠出水TN必須低于13 mg/L。考慮到污水處理廠對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)削減的要求，如果TN的去除率低于75%，則需采取行動(dòng)。在埃姆歇河流域，所有污水處理廠都滿足所要求的污染物排放濃度。

3.2.3 工業(yè)廢水處理廠

3）道路綠化帶宜疏密相間，在路外有重要景觀節(jié)點(diǎn)，不宜過(guò)多用道路景觀進(jìn)行遮擋，保證駕駛?cè)嗽谛旭傔^(guò)程中能同時(shí)能享受豐富的沿江風(fēng)光。

在埃姆歇河流域有60家工業(yè)企業(yè)進(jìn)行污水和冷卻水的處理。與城市污水相比，工業(yè)廢水較少，為1 600萬(wàn)m3/a。經(jīng)處理的工業(yè)廢水也排入埃姆歇河，并通過(guò)埃姆歇河口污水處理廠進(jìn)行凈化。流域中主要工業(yè)企業(yè)的污水排放參數(shù)如表3所示。

表3 埃姆歇河流域主要工業(yè)企業(yè)污染物排放量Tab.3 Pollutants Discharge from Major Industrial Enterprises in Emscher River Basin

3.3 地下深隧系統(tǒng)構(gòu)建

地下深隧系統(tǒng)是埃姆歇河流域污水、雨水全面截污的重要措施(圖7)。在雨季時(shí)，埃姆歇河流域的合流制地下深隧中進(jìn)入大量雨水，在污水處理廠遇到超出負(fù)荷時(shí)，地下深隧將雨水存儲(chǔ)于澄清池中，可防止系統(tǒng)崩潰。作為混合污水的地下儲(chǔ)池，不會(huì)被污水處理廠立即處理，在雨水消退后，儲(chǔ)存的雨水逐漸進(jìn)入污水處理廠進(jìn)行處理。經(jīng)過(guò)地下深隧系統(tǒng)中的雨水溢流池和排水管渠，初期雨水中的污染物已經(jīng)沉降在其底部，即使臨時(shí)存儲(chǔ)池被充滿，高度稀釋和機(jī)械預(yù)澄清的廢水也可以直接排入水體，不會(huì)對(duì)水體帶來(lái)太大壓力。

圖7 地下深隧系統(tǒng)分布圖Fig.7 Distribution Map of Underground Tunnel System

埃姆歇河沿岸地下深隧系統(tǒng)是全世界最長(zhǎng)的地下排水系統(tǒng)，分為2段：第1段由多特蒙德東南部至多特蒙德-杜森污水處理廠；第2段由多特蒙德-杜森污水處理廠到埃姆歇河口污水處理廠。如表4所示，第1段長(zhǎng)度為23 km，直徑為800～4 000 mm，埋深為2～20 m，于2009年施工完成投入使用，負(fù)責(zé)將沿岸所有污水和受污染的雨水通過(guò)地下隧道排入污水處理廠處理。第2段地下深隧長(zhǎng)度為74 km，直徑為1 600～2 800 mm，埋深為10～40 m，于2017年內(nèi)完工，負(fù)責(zé)收集河道沿線污水、受污染雨水以及處理后的工業(yè)廢水，并經(jīng)3個(gè)大型提升泵站(蓋爾森基興泵站、波特洛普泵站、奧博豪森泵站)，提升進(jìn)入波特洛普污水處理廠和埃姆歇河口污水處理廠處理(圖8)。

表4 地下隧道系統(tǒng)建設(shè)參數(shù)Tab.4 Construction Parameters of Underground Tunnel System

圖8 第二段地下隧道各管段參數(shù)詳圖Fig.8 Detailed Drawing of Parameters in Each Section of Second Underground Tunnel

埃姆歇河的截流總干管為成本較低的單管道合流制管道，從多特蒙德-杜森污水處理廠至蓋爾森基興泵站之前2.6 km形成一標(biāo)段，總長(zhǎng)度為47 km，為單管系統(tǒng)。隨著管道埋深的增加，考慮到單管系統(tǒng)發(fā)生故障而造成的功能喪失，從胡勒布魯克至蓋爾森基興泵站之間采用雙管道系統(tǒng)。廢水流量超過(guò)3 m3/s或管道埋深超過(guò)25 m的地區(qū)，管道必須設(shè)計(jì)為雙管道(表5)。在波特洛普污水處理廠中，有一個(gè)特殊的解決方案：當(dāng)現(xiàn)有的雙管系統(tǒng)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可由第3條管道補(bǔ)充。地下隧道沿程坡度為1.5‰～1.7‰，在蓋爾森基興泵站之前坡度較大，為1.6‰～1.7‰，從蓋爾森基興泵站往后的管段坡度均為1.5‰。

表5 第二段地下隧道各管段系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)Tab.5 Technical Parameters of Each Section of Underground Tunnel in Second Stage

埃姆歇河流域地下深隧系統(tǒng)是一套龐大的工程技術(shù)系統(tǒng)，從規(guī)劃設(shè)計(jì)到建造運(yùn)營(yíng)，歷時(shí)近30年，投資量巨大，是結(jié)合德國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展情況，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期規(guī)劃論證后的決策，且分階段實(shí)施驗(yàn)證效果。但是，它的建設(shè)是在德國(guó)雨污水收集排放處理系統(tǒng)日趨完善的基礎(chǔ)上提出的，從這一技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用的工程技術(shù)和時(shí)代條件背景，以及德國(guó)埃姆歇河流域生態(tài)環(huán)境綜合治理的歷程來(lái)看，這是近30年實(shí)施的重大工程，是流域“重返自然”的又一鋪墊。

3.4 河道生態(tài)修復(fù)體系

在污水處理和截污干管建設(shè)后，對(duì)河流和小溪的河床、岸線進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)，給河道提供更多的水域空間[9]。EMGE先后制定了重返自然、藍(lán)綠生態(tài)網(wǎng)絡(luò)、生態(tài)屏障等生態(tài)修復(fù)工程，以改善城市氣候和水的自然循環(huán)。一是通過(guò)恢復(fù)或拓寬河道斷面，使河道生態(tài)更有連續(xù)性和延伸性；二是逐段將梯形河槽恢復(fù)成自然河道，但按防洪要求保留原有堤壩；三是使河道彎曲，增加河道的水力粗糙度，降低河道水流速度。重返自然從埃姆歇河支流開始，到目前，已經(jīng)拆除了120 km的開敞式硬質(zhì)污水明渠，并建立了大約相同長(zhǎng)度的人行道和騎行道(圖9)[10-11]。

圖9 濱水步道和騎行道路Fig.9 Waterfront Trail and Cycling Road

與此同時(shí)，從源頭到萊茵河的河口，對(duì)埃姆歇河流域中每一條河流進(jìn)行生態(tài)空間優(yōu)化(圖10)，織成一張整體生態(tài)網(wǎng)絡(luò)[12]，以促進(jìn)整個(gè)流域生態(tài)系統(tǒng)功能的提升，形成一個(gè)連續(xù)的、多樣化的水生生物生態(tài)功能區(qū)，在埃姆歇河1～3 km內(nèi)建設(shè)生態(tài)走廊，并將走廊進(jìn)一步拓展到周邊區(qū)域，形成“藍(lán)綠生態(tài)網(wǎng)絡(luò)”(圖11)。藍(lán)綠生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建意義主要是實(shí)現(xiàn)了城市人工環(huán)境到河道自然生態(tài)環(huán)境的緩沖空間，最大限度地減少人工活動(dòng)對(duì)自然水系的干擾。

圖10 埃姆歇河支干流河道斷面生態(tài)修復(fù)方式Fig.10 Ecological Restoration Method of Channel Section of Emscher Main and Branch Streams

圖11 埃姆歇河流域生態(tài)網(wǎng)絡(luò)Fig.11 Ecological Network of Emscher River Basin

埃姆歇河入萊茵河河口處有大約6 m高的跌水堰，該堰成為埃姆歇河與萊茵河之間的一道生態(tài)屏障，魚等生物無(wú)法通過(guò)[13]。從2014年開始對(duì)該河口進(jìn)行建設(shè)，形成一個(gè)0.2 km2的水草甸地區(qū)，建成后的河口根據(jù)萊茵河水位波動(dòng)，形成充滿水的塘、濕地和溪流(圖12)。

圖12 埃姆歇河匯入萊茵河入河口處Fig.12 Emscher River Joining Rhine River into the Estuary

3.5 綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

圖13 埃姆歇河流域雨水管理項(xiàng)目路線圖Fig.13 Roadmap for Emscher River Basin Stormwater Management Project

為了降低排入埃姆歇河的雨水量和徑流污染負(fù)荷，EMGE采用自然的、分散的方式進(jìn)行雨水原位凈化，避免雨水直接從匯水片區(qū)快排排入合流制管網(wǎng)中。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，埃姆歇河流域?qū)嵤┝嗽S多最佳管理實(shí)踐(best management practices，BMPs)項(xiàng)目，從2000年進(jìn)入了大范圍實(shí)施的階段，埃姆歇河地區(qū)也稱為“城市雨水管理”(urban storm water management, USWM)的先驅(qū)者之一(圖13)。城市雨水綠色管理，一方面減少雨水進(jìn)入下水道系統(tǒng)，可以降低傳統(tǒng)雨污水處理基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)規(guī)模和運(yùn)營(yíng)成本；另一方面，就地利用也有利于降低內(nèi)澇和洪水風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，可改善微氣候，并營(yíng)造良好的城市景觀。

埃姆歇河協(xié)會(huì)與周邊17個(gè)城鎮(zhèn)達(dá)成協(xié)議，在未來(lái)15年內(nèi)計(jì)劃降低15%的雨水徑流進(jìn)入下水道系統(tǒng)，稱為“15/15”項(xiàng)目，其戰(zhàn)略目標(biāo)是將徑流量(流量和峰值流量)減少15%，為此形成了“未來(lái)暴雨公約”[14]。雖然公約要求只對(duì)15%的雨水徑流進(jìn)行原位消納，雨水徑流總量控制比重相對(duì)較少，但在總不透水面積為266 km2的情況下，可切斷的雨水徑流約為26.4億m3/a，這對(duì)埃姆歇河流域雨水的排放具有重要意義。除在雨量上嚴(yán)格控制外，也應(yīng)特別重視入滲雨水可能對(duì)地下水帶來(lái)的污染，以及可能對(duì)建筑物、構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)安全造成的影響，提出相應(yīng)保護(hù)距離，為此EMGE建立了綠色雨水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及指南，如DWA-A 138E標(biāo)準(zhǔn)[15]和DWA-M 153E標(biāo)準(zhǔn)[16]。

埃姆歇河流域建立了許多綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施管理工程項(xiàng)目，涉及建筑小區(qū)、公園廣場(chǎng)和城市水系等方面。例如，韋爾海默馬克小區(qū)雨水控制與利用、波茨坦廣場(chǎng)雨水調(diào)蓄與循環(huán)系統(tǒng)、鳳凰湖(Phoenix See)水質(zhì)凈化回用系統(tǒng)均是埃姆歇河流域綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的典型代表。韋爾海默馬克小區(qū)是現(xiàn)代化住房小區(qū)，該小區(qū)屋頂面積達(dá)到16 600 m2，通過(guò)采用雨水滲透系統(tǒng)，將小區(qū)屋頂產(chǎn)生的干凈雨水，直接匯集到小區(qū)低洼處的雨水調(diào)蓄塘和植草溝渠進(jìn)行滲透(圖14)，不能滲透的超量雨水溢流排入雨水排放管道，最終進(jìn)入埃姆歇河。小區(qū)機(jī)動(dòng)車路、廣場(chǎng)、人行道等污染較為嚴(yán)重的雨水徑流，通過(guò)雨水篦收集進(jìn)入下水道系統(tǒng)，與生活污水一起進(jìn)入污水處理廠處理。通過(guò)分類布局與設(shè)計(jì)，不僅保護(hù)了埃姆歇河水環(huán)境，也提升了小區(qū)環(huán)境品質(zhì)，且排入下水道的雨水漸少，雨水收費(fèi)降低，租金附加成本下降，該項(xiàng)目獲得EMGE頒發(fā)的“水印”獎(jiǎng)。

圖14 韋爾海默馬克小區(qū)滲透調(diào)蓄系統(tǒng)Fig.14 Penetration and Storage System of Community

波茨坦廣場(chǎng)雨水調(diào)蓄與循環(huán)系統(tǒng)分為屋面雨水調(diào)蓄利用系統(tǒng)和景觀水體循環(huán)凈化系統(tǒng)[17]，主要設(shè)施包括：綠化屋頂面積為40 000 m2，雨水儲(chǔ)存池容積為3 500 m3，人工湖面積為12 000 m2，用于雨水處理的人工濕地為1 200 m2，屋面雨水收集凈化后補(bǔ)充景觀水體，多余的水通過(guò)溢流管排入蘭德維爾河，景觀水體中的水通過(guò)循環(huán)凈化維持整個(gè)景觀水體的水質(zhì)(圖15、圖16)。

圖15 波茨坦廣場(chǎng)雨水控制利用系統(tǒng)流程Fig.15 Process Flow of Rainwater Control and Utilization System in Potsdamer Platz

圖16 波茨坦廣場(chǎng)景觀水體凈化濕地Fig.16 Landscape Water Purification Wetland in Potsdamer Platz

鳳凰湖靠近埃姆歇河的源頭[18]，主要承擔(dān)雨水收集儲(chǔ)存和洪澇調(diào)蓄功能，改造前為鳳凰煉鋼廠所在地，河水通過(guò)1根管道流過(guò)，改造后原有的鋼廠搬遷，場(chǎng)地開挖形成了人工湖，其岸線長(zhǎng)度為1 230 m，最大湖寬為310 m，水深>4 m，容量約為600 000 m3，湖面面積為0.316 km2。鳳凰湖處于整個(gè)區(qū)域的最低處，有利于通過(guò)重力排水調(diào)蓄周邊區(qū)域的雨水。埃姆歇河沿湖北岸流過(guò)，鳳凰湖在超過(guò)最高蓄洪水位后，向埃姆歇河排水。鳳凰湖和埃姆歇河岸線均為生態(tài)護(hù)岸(圖17)，沿岸的道路均采用透水鋪裝，并配有線性排水溝槽和具有調(diào)蓄功能的樹坑。為了保證湖體水質(zhì)，在岸邊新建1個(gè)膜過(guò)濾器和蘆葦濾床的磷酸鹽去除站，以確保鳳凰湖泊的磷濃度處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)(圖18)。

圖17 鳳凰湖區(qū)域斷面圖Fig.17 Cross Section of Phoenix See

圖18 鳳凰湖除磷工藝流程圖Fig.18 Phosphorus Removal Process Flow Chart of Phoenix See

4 結(jié)論與啟示

埃姆歇河流域生態(tài)環(huán)境綜合治理從衛(wèi)生條件改變階段到現(xiàn)代化階段，再到綜合治理第一階段，最后到生態(tài)治理修復(fù)階段，一直持續(xù)至今，歷時(shí)100多年，從時(shí)間和空間上制定了切實(shí)可行的規(guī)劃策略。首先，在排水體制上進(jìn)行系統(tǒng)性規(guī)劃布局，合理確定了雨污水排水路徑和處理模式，完善了生態(tài)修復(fù)路徑；其次，構(gòu)建完善可靠的雨污水收集管網(wǎng)和構(gòu)筑物、適應(yīng)雨污混合污水的市政污水處理廠、高標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)廢水處理廠等灰色基礎(chǔ)設(shè)施，建立起不可逾越的第一階段；最后，建立沿河地下深隧截污-凈化系統(tǒng)、流域支干流藍(lán)綠生態(tài)網(wǎng)絡(luò)和城市綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施等體系，形成城市人工環(huán)境與自然生態(tài)環(huán)境之間“點(diǎn)-線-面”的緩沖系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了流域“重返自然”美好向往的第二階段。埃姆歇河流域生態(tài)環(huán)境綜合治理的成功，除了得益于科學(xué)的工程技術(shù)措施外，也包括一些保障措施(如法律條文、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、民眾參與、社會(huì)資本)的投入。

當(dāng)前，在我國(guó)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)和城鄉(xiāng)融合發(fā)展不斷推進(jìn)的過(guò)程中，水污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)進(jìn)入承上啟下的關(guān)鍵階段，學(xué)習(xí)埃姆歇河流域水生態(tài)環(huán)境綜合治理，科學(xué)理性認(rèn)識(shí)各項(xiàng)技術(shù)體系的階段性和長(zhǎng)期性。在“灰色治理為前、生態(tài)修復(fù)為后”的前后思想下，將河道環(huán)境生態(tài)治理與河流生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)統(tǒng)籌考量，盡量保留河岸地貌的復(fù)雜多樣性，兼顧景觀與生態(tài)內(nèi)涵的統(tǒng)一，將保護(hù)河岸植被和水生生物棲息地貫穿河流綜合治理的始終，努力實(shí)現(xiàn)“生態(tài)化治污”，這對(duì)我國(guó)流域水生態(tài)環(huán)境向“重返自然”的美好愿景前進(jìn)具有重要借鑒意義。