海綿城市建設(shè)與黑臭水體治理共同建設(shè)研究

史慧婷

（廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院，廣東 廣州 510060）

0 引言

《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的綱要》（以下簡稱《綱要》）2021 年3 月13 日發(fā)布，《綱要》明確了“推進(jìn)城市生態(tài)修復(fù)”、“增強(qiáng)城市防洪減災(zāi)能力”、“建設(shè)海綿城市、韌性城市”、“深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)”、“繼續(xù)開展污染防治行動”、“推進(jìn)城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)全覆蓋”、“基本消除城市黑臭水體”、“努力爭取2060 年前實現(xiàn)碳中和”等相關(guān)任務(wù)和要求。

從建設(shè)途徑和建設(shè)理念的角度來看，海綿城市的建設(shè)理念與黑臭水體的治理理念之間存在明顯的共性特征。在對海綿城市進(jìn)行設(shè)計和規(guī)劃的過程中，雨水徑流量控制作為主要的控制指標(biāo)，對自然水體以及多功能儲蓄機(jī)制的處理和應(yīng)用實現(xiàn)對整體水體以及水體循環(huán)的調(diào)節(jié)。通過消除黑臭的水體構(gòu)建天然雨水調(diào)蓄池，可解決海綿城市建設(shè)中專用雨水調(diào)蓄設(shè)施用地困難的問題。

海綿城市建設(shè)中，對初期雨水面源污染控制與黑臭水體中“控源截污”的要求完全一致?！翱卦唇匚邸边@種方式能夠有效提升水體質(zhì)量，而初期雨水面源控制可實現(xiàn)SS 去除率40%～60%的階段性目標(biāo)，進(jìn)而降低水體的污染負(fù)荷以海綿城市的方式提升水資源的整體流動性，這種方式也是黑臭水體經(jīng)治理后，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展和長效性發(fā)展的主要渠道[1-3]。

1 海綿城市建設(shè)技術(shù)

建設(shè)海綿城市需要從源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理的理念系統(tǒng)謀劃，因地制宜地設(shè)計海綿設(shè)施實現(xiàn)雨水的“滲、滯、蓄、凈、用、排”。海綿城市應(yīng)該能夠像海綿一樣，通常情況下，自然生態(tài)環(huán)境能夠?qū)ν话l(fā)性自然災(zāi)害產(chǎn)生一定的調(diào)節(jié)作用，展現(xiàn)在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害等方面具有良好的彈性和韌性。需重點解決城市洪澇災(zāi)害與水環(huán)境惡化等問題，實現(xiàn)飲用水水源、污水、生態(tài)用水、自然降水、地表水、地下水等統(tǒng)籌管理、保護(hù)和利用，充分考慮水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水安全、水文化，緩解熱島效應(yīng)，確保社會水循環(huán)能夠與自然水循環(huán)相互貫通，海綿城市建設(shè)的實質(zhì)屬于城市水資源與水環(huán)境綜合整治的范疇。

建設(shè)海綿城市，主要需要從以下幾個方面入手，一是對城市原有生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)。具體包括保護(hù)原有的河流、湖泊、濕地、坑塘、溝渠等水生態(tài)敏感區(qū)，留有足夠涵養(yǎng)水源、應(yīng)對較大強(qiáng)度降雨的林地、草地、湖泊、濕地，維持城市開發(fā)前的自然水文特征，這是海綿城市建設(shè)的基本要求；二是生態(tài)恢復(fù)和修復(fù)。在過去的粗放型發(fā)展模式中，很多地區(qū)的自然生態(tài)受到了一定的影響，運(yùn)用生態(tài)的手段進(jìn)行恢復(fù)和修復(fù)，并維持一定比例的生態(tài)空間；三是低影響開發(fā)。按照對城市生態(tài)環(huán)境影響最低的開發(fā)建設(shè)理念，合理控制城市開發(fā)強(qiáng)度，保留足夠的生態(tài)用地，控制城市不透水面積比例，最大限度的減少對原有水生態(tài)環(huán)境的破壞，此外，應(yīng)根據(jù)需求適當(dāng)開挖河湖溝渠、增加水域面積，促進(jìn)雨水的積存、滲透和凈化。

2 黑臭水體治理技術(shù)

《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見》提出，要將節(jié)約優(yōu)先、保護(hù)優(yōu)先、自然恢復(fù)作為基本方針，通過節(jié)約保護(hù)、自然恢復(fù)及人工恢復(fù)三種生態(tài)修復(fù)方式對于水環(huán)境同樣是適用的。水環(huán)境治理的基本技術(shù)路線為：“控源截污、內(nèi)源治理；活水循環(huán)、清水補(bǔ)給；水質(zhì)凈化、生態(tài)修復(fù)”。

2.1 控源截污技術(shù)

具體的方式包括截污納管以及面源污染源控制兩種途徑。截污納管能夠充分利用已有的管道系統(tǒng)對污水進(jìn)行統(tǒng)一收集，通過集約化管理的方式提升處理效率，面源污染源控制主要需要通過調(diào)蓄池、雨水滲透系統(tǒng)、人工濕地等措施控制雨水徑流的排放，進(jìn)而控制雨水徑流污染物，借助LID 技術(shù)以及雨水控制技術(shù)來實現(xiàn)最終目標(biāo)。

2.1.1 截污納管

在對黑臭水體進(jìn)行治理的過程中，需要通過截污納管的方式來實現(xiàn)目標(biāo)，這種方式也是目前已知的技術(shù)手段中最為有效的。

在黑臭水體渠道的兩側(cè)鋪設(shè)污水收集納管，截流渠道兩側(cè)的生活污水排放至市政污水系統(tǒng)，經(jīng)污水處理廠處理達(dá)標(biāo)后再集中排放。

黑臭水體多處于老城區(qū)，大多是通過截流式合流制的方式，即一般沿河岸或湖岸布置溢流控制裝置，利用原有合流管并沿河道兩側(cè)敷設(shè)污水截流管的形式收集污水。具體作法是在污水截流干管前設(shè)置截流井，截流干管的管徑根據(jù)旱流污水量和截流倍數(shù)確定，理論上是使旱季污水及初期雨水進(jìn)入污水截流干管，當(dāng)雨水量的增加超過了截流干管的輸水能力時，多余的水包括部分污水與雨水溢流進(jìn)入河道。這種方式能夠?qū)υ械暮狭鞴艿肋M(jìn)行合理利用，避免在實際落實的過程中面臨的政策問題和環(huán)境問題，在不影響周邊居民的正常生活的同時、合理解決污水帶來的實際問題，同時也在一定程度上降低了投資成本，提升了項目的可實現(xiàn)性。

2.1.2 面源污染控制

主要針對初期雨水污染的控制與治理。初雨污染物以SS、COD主，且污染呈現(xiàn)出一定的地域性和時間性。目前污水處理率和排放標(biāo)準(zhǔn)正進(jìn)一步提高，城市雨水徑流污染所占比例也正在逐步增大。

合流制排水系統(tǒng)能夠根據(jù)生活污水的總量以及雨水徑流量進(jìn)行合理安排，是處理城市污染的主要渠道之一。目前，城市點源污染已逐步得到有效控制，但雨水面源污染的問題逐漸凸顯出來。降雨初期，所有生活污水與雨水均排送到距離最近的污水處理廠，然后經(jīng)過合理的加工和處理，降低污水中的污染物；隨著降雨量的增加，合流制管道內(nèi)的流量也開始激增，當(dāng)管道流量超過截流干管的輸送能力以及污水廠的處理能力時，大量雨污出現(xiàn)溢出的情況，影響城市周邊的水體，給城市水系帶來嚴(yán)重危害。所謂合流制管道溢流（Combined Sewer Overflows，CSOs）就是指這部分溢流混合污水。

最初調(diào)蓄池主要用于蓄水、防洪等。20 世紀(jì)70年代，國外學(xué)者對調(diào)蓄池用于削減城市排水系統(tǒng)尤其是合流制排水系統(tǒng)初期雨水徑流污染展開了試驗和研究。該技術(shù)主要利用調(diào)蓄池保證雨水的收集效率，在降雨的初期階段，就能夠進(jìn)行高效收集，雨停后可在第一時間將雨水輸送到附近的污水處理廠進(jìn)行處理。調(diào)蓄池要達(dá)到其設(shè)計的目標(biāo)，池容是關(guān)鍵參數(shù)，池容越大，占地和投資就越大，對于一些用地緊張的城市一般只能建設(shè)地下式雨水調(diào)蓄池，造價太高又成為限制因素。

2.2 內(nèi)源治理技術(shù)

2.2.1 清淤疏浚

當(dāng)河流受到長期污染時，重金屬以及污染物沉積在河涌底部，這些污染物會通過泥水界面再釋放到水體中，采用疏浚方式將底泥污染物質(zhì)移除河涌，有助于截斷內(nèi)源污染，減輕水體的污染負(fù)荷。

在對底泥清淤前，需做調(diào)查工作，明確具體的疏浚范圍和疏浚深度；根據(jù)區(qū)域內(nèi)的具體氣候類型以及降水特征進(jìn)行合理處置；清淤工作不得影響水生生物生長；清淤后回水水質(zhì)應(yīng)滿足“無黑臭”的指標(biāo)要求。需注意控制清淤的深度，保護(hù)下層底泥不被破壞，避免破壞水體原有生態(tài)系統(tǒng)。

2.2.2 生物殘體及漂浮物清理

主要用于城市水體水生植物和岸帶植物的季節(jié)性收割、季節(jié)性落葉及水面漂浮物的清理。水生植物、岸帶植物和落葉等屬于季節(jié)性的水體內(nèi)源污染物，需在干枯腐爛前清理；水面漂浮物主要包括各種落葉、塑料袋、其他生活垃圾等，需要長期清撈維護(hù)。季節(jié)性生物殘體和水面漂浮物清理維護(hù)成本相對較高，需要投入的技術(shù)和資金較多，部門監(jiān)督和維護(hù)的難度也較高。

2.3 活水循環(huán)

通過水循環(huán)以及活水來對污染問題進(jìn)行治理。需要從以下兩個角度入手：一方面，受污染較輕的水源和水體能夠有效稀釋污染濃度，通過合理利用活水循環(huán)的方式，可以有效降低重污染區(qū)域的治理難度；除此之外，重污染區(qū)域的水體含氧量較弱，而輕污染區(qū)域的水體含氧量極強(qiáng)，通過水循環(huán)的方式能夠有效解決重污染區(qū)域氧氣短缺的問題，解決該問題后，河流的自凈能力將會被激活。

2.4 水生態(tài)修復(fù)

結(jié)合濕地系統(tǒng)與生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)之間的關(guān)系展開研究，通過構(gòu)建生態(tài)河道和生態(tài)堤岸，兼具河道生態(tài)修復(fù)和雨水調(diào)蓄功能。

2.4.1 人工濕地

眾所周知，濕地素有" 地球之腎" 的美譽(yù)，在地球的自然環(huán)境中，濕地承擔(dān)著非常重要的凈化作用。在城市環(huán)境中，由于人類生產(chǎn)活動對自然環(huán)境的破壞，自然濕地越來越少見，取而代之的是人工濕地，在最近幾年間，人工濕地的建設(shè)越來越受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。人工濕地可以有效提升環(huán)境的自凈能力,建立起一個完整的濕地生態(tài)系統(tǒng)。在對污水進(jìn)行處理的過程中，可以借助該系統(tǒng)的凈化作用，構(gòu)建一個完整的進(jìn)化閉環(huán)，通過土壤，微生物以及植物的共同作用，提升濕地與水循環(huán)之間的關(guān)聯(lián)性，通過吸附、分解等環(huán)節(jié)，達(dá)到生物凈化的目的。

2.4.2 生態(tài)堤岸

生態(tài)堤岸的構(gòu)建應(yīng)遵循“形式結(jié)合功能”的設(shè)計理念，做到“好看”的同時兼具生態(tài)效應(yīng)。應(yīng)該結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蚝屯寥罈l件，充分利用當(dāng)?shù)刂参锊牧?，?chuàng)造符合當(dāng)?shù)鼐用裆盍?xí)慣及審美眼光的綠化景觀，有效改善居民的整體生活環(huán)境，提升城市的宜居度。在營造當(dāng)?shù)刂参锶郝涞耐瑫r控制成本，減少后期養(yǎng)護(hù)管理費用。

3 海綿城市建設(shè)與黑臭水體治理在詳細(xì)規(guī)劃層面的協(xié)同治理

3.1 海綿城市建設(shè)詳細(xì)規(guī)劃編制目的

海綿城市建設(shè)與水環(huán)境治理協(xié)同詳細(xì)規(guī)劃與控制性詳細(xì)規(guī)劃對應(yīng)，一般與控制性詳細(xì)規(guī)劃統(tǒng)一編制或同步編制，編制目的主要是為了配合控制性詳細(xì)規(guī)劃對城市建設(shè)進(jìn)行控制。利用海綿城市系統(tǒng)、綜合、統(tǒng)籌的思路，全面推進(jìn)排水防澇、黑臭水體治理、污水處理提質(zhì)增效等城市水務(wù)工作開展，編制合理系統(tǒng)的詳細(xì)規(guī)劃，應(yīng)堅持問題導(dǎo)向、因地制宜、綠色有限、灰綠結(jié)合、源頭治理、系統(tǒng)治理六大原則。

3.2 海綿城市建設(shè)與黑臭水體治理協(xié)同治理

海綿城市建設(shè)與黑臭水體治理協(xié)同治理見圖1。

圖1 海綿城市建設(shè)與黑臭水體共同治理技術(shù)研究

3.3 海綿城市建設(shè)詳細(xì)規(guī)劃主要任務(wù)

詳細(xì)規(guī)劃的主要任務(wù)包括：將區(qū)域水功能劃分與海綿城市建設(shè)指標(biāo)、水環(huán)境治理目標(biāo)相結(jié)合，在管控分區(qū)指標(biāo)基礎(chǔ)上，結(jié)合用地情況，細(xì)化落實到地塊，為后續(xù)指標(biāo)發(fā)放提供依據(jù)，主要包括分區(qū)徑流總量控制、年徑流總量控制率、透水鋪裝率、年SS 總量去除率、綠色屋頂率、集中綠地分布、下沉綠地占比等指標(biāo)；落實市政基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模、用地；進(jìn)一步落實徑流路徑保護(hù)和城市豎向管控。

3.3.1 水環(huán)境改善

水環(huán)境改善目標(biāo)與理念的實現(xiàn)可以通過以下幾項工程措施：

控源截污，主要措施為低影響開發(fā)、污水截流、雨污分流及水廠提標(biāo)擴(kuò)容改造；內(nèi)源治理，主要措施為河道疏浚；生態(tài)修復(fù)，主要措施為生態(tài)岸線；活水保質(zhì)，主要措施為人工濕地、生態(tài)補(bǔ)水；長制久清，主要措施為制度管控。

通過這些措施，達(dá)到源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理的全流程控制，從而實現(xiàn)規(guī)劃目標(biāo)與理念，實現(xiàn)水環(huán)境改善。

3.3.2 水安全提升

水安全提升目標(biāo)與理念的實現(xiàn)可以通過以下幾項工程措施：

源頭減排（削峰錯峰），主要措施為源頭水量削減；完善區(qū)域大的防洪排澇體系：構(gòu)建圍起來（構(gòu)建外圍防護(hù)提防）、蓄部分（完善內(nèi)部蓄排防澇系統(tǒng)，建設(shè)截洪溝、河涌整治、提升管網(wǎng)能力）、打出去（外排閘站）；水浸黑點整治，主要措施為系統(tǒng)性思維，一點一策。

3.3.3 水資源利用

水資源利用目標(biāo)與理念的實現(xiàn)可以通過以下幾項工程措施：

雨水利用，主要措施為源頭雨水收集與利用；再生水利用，主要措施為再生水管道建設(shè)。

3.3.4 水生態(tài)建設(shè)

水生態(tài)建設(shè)目標(biāo)與理念的實現(xiàn)可以通過以下幾項工程措施：

自然本底保護(hù)，主要措施包括生態(tài)駁岸建設(shè)；年徑流總量控制率落實，主要措施包括源頭LID 建設(shè)。

4 結(jié)語

建設(shè)海綿城市、消除城市黑臭水體是國家十四五規(guī)劃的重要任務(wù)，綜上所述，海綿城市建設(shè)與黑臭水體治理對徑流污染控制、雨水調(diào)蓄利用、水生態(tài)保護(hù)等方面有共同的建設(shè)需求，因此應(yīng)統(tǒng)籌研究分析，在具體項目建設(shè)中，將二者有機(jī)結(jié)合，在保證工程效益和經(jīng)濟(jì)效益的同時，實現(xiàn)自然效益的最大化。