長(zhǎng)春市伊通河流域海綿城市建設(shè)措施探討

武大洋

（鹽城市清水綠岸凈水集團(tuán)有限公司，江蘇 鹽城 224000）

1 現(xiàn)狀研究

1.1 下墊面解析

根據(jù)測(cè)繪1∶5000地形圖分類數(shù)據(jù)，對(duì)長(zhǎng)春市區(qū)地表類型進(jìn)行解析分類，如表1。

表1 長(zhǎng)春市現(xiàn)狀用地匯總

1.2 降雨分析

長(zhǎng)春市近60年平均降雨量498mm， 但降雨量年實(shí)際分配不平衡，1956年年 降 雨 量 達(dá)754mm， 而1982年年降雨量244.1mm，年降雨量最大值是最小值的3倍，說(shuō)明最近幾十年長(zhǎng)春市降雨量變率較大［1］。從降雨量實(shí)際變化來(lái)看，20世紀(jì)20—50年代降雨變率較大，60—70年代降雨量年實(shí)際變化趨于平衡，而80年代中期以來(lái)降雨量變率逐漸增大，20世紀(jì)末至21世紀(jì)初年降雨量較小，長(zhǎng)春市連續(xù)幾年出現(xiàn)大旱天氣， 而2004—2012年長(zhǎng)春市年降雨量變化幅度較大。 總的來(lái)說(shuō)長(zhǎng)春年降雨量呈現(xiàn)降低趨勢(shì)［2］。

1.3 水環(huán)境狀況

伊通河屬第二松花江水系、 飲馬河支流， 河長(zhǎng)342.50km， 流 域 面 積8440km2。 長(zhǎng) 春 市 境 內(nèi) 河 長(zhǎng)286.90km，流域面積4011km2。 伊通河自新立城水庫(kù)壩下至萬(wàn)寶攔河閘為城區(qū)河段，長(zhǎng)度48.82km。 伊通河由南向北經(jīng)過(guò)朝陽(yáng)、南關(guān)、二道和寬城4個(gè)行政區(qū)及凈月、經(jīng)開(kāi)和高新3個(gè)開(kāi)發(fā)區(qū)。近年來(lái)，由于沿岸大量工業(yè)和生活污水的排放， 伊通河水質(zhì)污染極為嚴(yán)重。全流域特別是中、下游地區(qū)基本上達(dá)不到功能區(qū)目標(biāo)要求［3］。

伊通河流域主要污染指標(biāo)為氨氮和COD，超標(biāo)率分別為100%和90%； 其次為BOD5超標(biāo)率為80%，TP和氨氮的超標(biāo)率均為70%； 揮發(fā)酚的超標(biāo)率為30%；高錳酸鹽指數(shù)的超標(biāo)率為20%。污染負(fù)荷最重的點(diǎn)位三家子伊通橋，其主要污染指標(biāo)TN的超標(biāo)倍數(shù)為19.6倍。其次為長(zhǎng)春繞城高速公路監(jiān)測(cè)斷面，其主要污染指標(biāo)TN的超標(biāo)倍數(shù)為14.21倍。

1.4 排水口現(xiàn)狀

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查， 伊通河城區(qū)段范圍內(nèi)排口共64個(gè)，其中西岸29個(gè)，東岸35個(gè)。其中合流排口45個(gè)、雨水排口15個(gè)，其他排水口（如自來(lái)水廠排水、污水廠事故溢流水）4個(gè)。目前，合流排水口除東岸18號(hào)排口（鯰魚(yú)溝）未截流外，其他排口均已做截流，雨水排口基本無(wú)處理直接排入伊通河。

1.5 排水管渠狀況

長(zhǎng)春市隨著城市建設(shè)發(fā)展進(jìn)程而形成多種排水體制并存的現(xiàn)象，現(xiàn)狀排水體制有合流制、分流制和部分分流制。其中朝陽(yáng)區(qū)和綠園區(qū)大部分為分流制，南關(guān)區(qū)和寬城區(qū)以合流制為主體，有部分分流制；二道區(qū)大部分為合流制；經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)、凈月開(kāi)發(fā)區(qū)、高新開(kāi)發(fā)區(qū)及汽車(chē)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)為分流制。

全市排水管渠總長(zhǎng)度約1739km，其中：合流制管渠長(zhǎng)度410km，分流制管渠1329km（污水管渠528km，雨水管渠801km）。 偽滿期間修建的管渠530km，占現(xiàn)有管道總數(shù)的31%。

2 問(wèn)題分析

2.1 入河污染物多，超出河道受納容量

污水處理廠收集、處理未實(shí)現(xiàn)全覆蓋，致使部分污水未經(jīng)處理， 直接或間接經(jīng)過(guò)支流及溝渠進(jìn)入伊通河， 未經(jīng)處理的污水是流域近期水體污染的主要來(lái)源。部分支流接納周邊直排污水，周邊生活污水經(jīng)過(guò)明渠排放入湖，水質(zhì)污染較重［4］。

2.2 溢流污染、雨污錯(cuò)混接等對(duì)水環(huán)境影響嚴(yán)重

目前部分老城區(qū)保留著合流制排水體制， 在旱季主要傳輸生活污水和工業(yè)廢水， 雨季還同時(shí)傳輸?shù)乇韽搅鳎?合流制管網(wǎng)溢流發(fā)生約占降雨事件的80%，對(duì)城市水體環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。 部分城區(qū)采用了雨、污水分流制，仍有雨污水錯(cuò)接、混接的現(xiàn)象，使得合流排放的現(xiàn)象依然存在， 在暴雨時(shí)仍有溢流污水排入河道。 同時(shí)，截流制管道系統(tǒng)截流倍數(shù)低，截流系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理不夠完善，截流系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行效果較差。

由于合流制管網(wǎng)溢流、 雨污錯(cuò)接混接等問(wèn)題導(dǎo)致未處理污水排放的污染負(fù)荷直接或間接排入伊通河，對(duì)水體環(huán)境產(chǎn)生巨大影響。

2.3 河流生態(tài)水量失衡及生態(tài)基流匱乏

伊通河天然徑流小， 同時(shí)來(lái)自上游的補(bǔ)給水源少，當(dāng)前補(bǔ)給水源多為長(zhǎng)春市城市污水廠出水，污徑比高達(dá)9∶1，實(shí)為一條納污河道，水體自凈能力弱，缺乏清潔水源補(bǔ)充。

伊通河多年平均徑流總量5.48億m3， 年均流量10.7m3/s，最小流量0.035m3/s，伊通河年生態(tài)需水量約5.66億m3，年均缺水量1800萬(wàn)m3。 伊通河生態(tài)水量失衡及生態(tài)基流匱乏問(wèn)題也降低了清潔水體的稀釋作用。

2.4 河道景觀建設(shè)的影響

河道景觀建設(shè)導(dǎo)致水位升高、流量減少，河水污染物擴(kuò)散小、下泄速度極慢。為滿足長(zhǎng)春市景觀用水需要，在長(zhǎng)春市城區(qū)段建有4座攔河閘，造成城區(qū)段無(wú)天然徑流、局部斷流，再加上城區(qū)河道內(nèi)各類提高水位的橡膠壩等直接導(dǎo)致城市已改造的河道中河水流速變慢且與地下水失去了聯(lián)系， 水體基本喪失了自凈及自我修復(fù)能力。

伊通河長(zhǎng)春市區(qū)段南起繞城高速，北至四化橋，共18.75km，平均寬度150m，平均水深2m，蓄積水量約500萬(wàn)m3，上游補(bǔ)水主要為東南污水處理廠每日約5萬(wàn)m3，水體更新時(shí)間長(zhǎng)達(dá)近3個(gè)月，河道幾乎成為靜止的湖泊，污染物的擴(kuò)散嚴(yán)重制約。又由于河道水位高，部分排口位于水面之下，受頂托現(xiàn)象影響，排水不暢。

2.5 城市化的影響

城市化導(dǎo)致流域地表高度硬化， 城市面源污染凸現(xiàn)，生態(tài)排水功能弱。隨著長(zhǎng)春市城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)發(fā)展，造成城市不透水地面不斷增加，導(dǎo)致降雨后徑流量增大，不僅加大了排水壓力，同時(shí)，降雨和地表徑流的沖刷， 將城市不透水地面積累的大量污染物通過(guò)排水管渠或直接進(jìn)入地表水環(huán)境， 造成了水體的面源污染。

不透水地表貢獻(xiàn)53.05%的徑流量， 但不透水地表分別貢獻(xiàn)了73.41%的COD、50.87%的總氮、61.67%的總磷、53.54%的氨氮。

3 工程措施

結(jié)合長(zhǎng)春市海綿城市建設(shè)背景， 微觀尺度采用分散式小規(guī)模低影響開(kāi)發(fā)（LID）工程措施；區(qū)域尺度通過(guò)綜合分析的方法來(lái)研究、規(guī)劃、建設(shè)、管理綠地、水面和各種蓄滯設(shè)施， 構(gòu)建包容景觀空間布局與地表徑流過(guò)程，能實(shí)現(xiàn)生態(tài)服務(wù)功能的流域-水復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，削減徑流污染入河污染負(fù)荷，減輕流域水質(zhì)控制風(fēng)險(xiǎn)。

以水環(huán)境治理為核心的系統(tǒng)工程方案除了建立完善的污水收集管網(wǎng)和處理設(shè)施外， 還包括以下可能的技術(shù)措施和各種組合，包括LID技術(shù)、在線排口治理、排口外入河前的生態(tài)處理、河道水質(zhì)就地處理或旁路處理、投加除磷藥劑等［4］。

LID遠(yuǎn)期將作為伊通河流域徑流控和徑流污染控制最有效、最直接的工程措施，在遠(yuǎn)期將大面積推廣應(yīng)用， 遠(yuǎn)期2030年伊通河流域LID改造面積超過(guò)80%，年徑流控制率不低于80%，LID措施相對(duì)于傳統(tǒng)建設(shè)模式， 可減少通過(guò)管道快排入河徑流為4995萬(wàn)m3，其中下滲量為3059萬(wàn)m3，可有效補(bǔ)充伊通河基流。

表2 不同用地性質(zhì)LID設(shè)施布置比例 單位：%

針對(duì)長(zhǎng)春的LID適應(yīng)性研究， 在解決了凍融問(wèn)題后，重點(diǎn)應(yīng)放在促滲和削減融雪污染措施上。 臺(tái)灣許少華教授的滲透導(dǎo)管研究已經(jīng)取得很大進(jìn)展，通過(guò)滲透導(dǎo)管突破地下低透水土層， 到高透水性土層厚增加橫向透水量，較快速地補(bǔ)充地下水。 LID技術(shù)是解決伊通河流域水資源不足最經(jīng)濟(jì)、 最有效的措施。

長(zhǎng)春市管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)普遍偏低， 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P=0.5～2年，近年來(lái)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有所提高，城市內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)約2～5年，市區(qū)主要積水點(diǎn)37個(gè)，嚴(yán)重積水19個(gè)點(diǎn)，除個(gè)別點(diǎn)因?yàn)榈貏?shì)標(biāo)高原因外，大部分可通過(guò)增加管徑和地表導(dǎo)流排除。

面源污染的削減既可在源頭也可在末端，LID技術(shù)在短期內(nèi)不能全面應(yīng)用的前提下， 在線排口處理是一種有效的消除面源污染控制技術(shù)， 可去除超過(guò)35%（SS計(jì)）污染物，作用巨大，國(guó)外應(yīng)用廣泛。 其技術(shù)有：平板格柵、螺旋格柵、滾筒式毛刷設(shè)備、旋流沉淀池、接觸沉淀池、多級(jí)生物濾池、高效沉淀池等。

重點(diǎn)研究適用于長(zhǎng)春的各項(xiàng)技術(shù)如下：①顆粒物分離器。 最大過(guò)水流量3.8m3/s，沉積物（63μm計(jì)）去除率40%，去浮渣，小型排口適宜選用。 ②旋流沉淀池。 旋流分流器通過(guò)旋流室和懸浮物隔板及高低流量控制孔來(lái)達(dá)到懸浮物（50μm），去除油、漂浮和下沉的碎片等，去除率45%，中型排口適用。 ③多級(jí)生物濾池。 區(qū)域雨水處理設(shè)施處理效率50%， 適用于小流域排河口。④高效沉淀+過(guò)濾工藝。初期雨水采用高效混凝沉淀加濾池的處理工藝， 可去除SS、COD、BOD、TP等污染物。 該工藝具有水力停留時(shí)間短、處理效率高、占地省、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)；處理效率50%； 適用于支流入河口。 ⑤河道岸邊隔離式生物處理有利用河道灘涂處理、設(shè)置隔離式生態(tài)浮島。 具備河岸灘涂地利用條件，通過(guò)降低河水位或設(shè)擋水堰，用做河道灘涂地或人工構(gòu)造濕地處理排口溢流污水或雨水。 此種設(shè)施對(duì)于溢流污染、融雪污染非常有效果。 ⑥河岸陡峭時(shí)無(wú)灘涂地利用時(shí)，在河道內(nèi)設(shè)置隔離式生態(tài)浮島，在排口入主河前設(shè)置緩沖隔離處理裝置，對(duì)徑流污染和融雪污染效果顯著。

同時(shí)可利用景觀岸坡、 河中小島和港灣等有利地形，增設(shè)原位或旁側(cè)處理設(shè)施，也可于排口組合，對(duì)排口溢流和河水進(jìn)行處理。 提升水體自凈和人工強(qiáng)化凈化能力。 主要措施：旁側(cè)循環(huán)接觸氧化；濱岸滯留凈化；滲濾凈化；提水曝氣雨水濕地；原位循環(huán)接觸氧化［5］。

遠(yuǎn)期（2030年）可以采用以下方案：按高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)LID；排口全部截污納管；農(nóng)村污水按IV類要求排放；排口在線處理削減入河污染物；污水資源化利用、引水活水、增設(shè)水閘提高水體流動(dòng)性；水體增設(shè)生態(tài)處理設(shè)施，提升水體自凈能力；LID、截污、在線設(shè)施、河道濕地等綜合措施處理冬季融雪徑流污染。

4 結(jié)語(yǔ)

以LID技術(shù)為核心的源頭治理措施在伊通河綜合治理中發(fā)揮了重要作用， 根據(jù)方案比選和科學(xué)預(yù)測(cè)，LID技術(shù)的運(yùn)用將削減60%的面源污染，并能帶來(lái)內(nèi)澇緩解，地下水源涵養(yǎng)等諸多效益。 在綠色技術(shù)被強(qiáng)調(diào)的同時(shí)，不能忽視灰色設(shè)施建設(shè)的完善。 通過(guò)LID設(shè)施的建設(shè)、管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化改造，在線處理設(shè)施應(yīng)用，水系統(tǒng)的提質(zhì)優(yōu)化、智慧排水的構(gòu)建等措施，最大限度地發(fā)揮了海綿設(shè)施的能力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)降雨徑流的控制及污染物最大程度的削減，為長(zhǎng)春市水環(huán)境水生態(tài)治理提供一個(gè)較好的解決思路。