尹學(xué)英,范一鳴，王 凱，楊閃閃，景立功

(1.亳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 毫州 236800;2.亳州市市政工程管理處，安徽 毫州 236800)

1 海綿城市建設(shè)綜述

在傳統(tǒng)城市建設(shè)模式中，城市排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)以“快速排除”“末端集中”為設(shè)計(jì)理念，主要依靠管渠、泵站等“灰色”設(shè)施來排水，難以解決城市內(nèi)澇問題[1]。低影響開發(fā)、水敏性城市設(shè)計(jì)、水資源綜合管理等理念現(xiàn)廣泛用于歐美國家城市建設(shè)和雨水綜合利用實(shí)踐。其能有效提升城市排水系統(tǒng)的運(yùn)行能力，有助于控制面源污染、防治內(nèi)澇災(zāi)害、提高雨水利用程度[2]。

海綿城市是建立在“源頭-中途-末端”“灰色-綠色”基礎(chǔ)設(shè)施上的生態(tài)型城市，主要通過 LID設(shè)施，兼顧和銜接管渠及調(diào)蓄池，統(tǒng)籌低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)、城市雨水管渠系統(tǒng)、超標(biāo)雨水排放徑流系統(tǒng)等(見圖1)，實(shí)現(xiàn)管渠、綠地、水系等空間協(xié)同作用，發(fā)揮凈化、調(diào)蓄和安全排放等多種功能，實(shí)現(xiàn)排水防澇與海綿城市建設(shè)的綜合控制目標(biāo)[3-4]。灰色基礎(chǔ)設(shè)施包括道路、河道、橋梁及污水處理廠、人行道與公共設(shè)施、提供居住的人工結(jié)構(gòu)物等。濕地、綠道、森林、雨水花園、鄉(xiāng)土植被等綠色基礎(chǔ)設(shè)施，一般由各種綠色空間和自然區(qū)域組成。海綿城市現(xiàn)階段主要用于描述城市與水文的關(guān)系，海綿城市建設(shè)可有效控制水污染，削減雨水峰值流量，降低內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)，保障水安全，所以海綿城市是新一代的雨洪管理理念。

圖1 海綿城市建設(shè)內(nèi)容

我國海綿城市建設(shè)基于低影響開發(fā)設(shè)計(jì)，兼顧解決水質(zhì)和城市內(nèi)澇問題的多目標(biāo)要求。故我國建設(shè)海綿城市要兼具水生態(tài)、水資源、水安全、水環(huán)境等功能[4]。舊城改造受城市發(fā)展定位與水平、成本、技術(shù)等因素影響，改造任務(wù)更多依托于屋頂綠化、城市綠地公園、人工濕地等“海綿”功能的實(shí)現(xiàn)。隨著我國科學(xué)的發(fā)展和生態(tài)平衡理念的進(jìn)步，海綿城市的建設(shè)也將與綠色城市、低碳城市、節(jié)能減排城市和生態(tài)城市的理念相結(jié)合，充分展現(xiàn)了當(dāng)代綠色技術(shù)、社會(huì)、人文和生態(tài)[5]。

2 黑臭水體治理現(xiàn)狀綜述

黑臭水體產(chǎn)生的根本原因是污染物的影響超過了水體的自凈能力，在水中溶解氧消耗完后，厭氧細(xì)菌大量繁殖產(chǎn)生厭氧反應(yīng)。具體原因包括工業(yè)污水、生活污水、初始雨水徑流、合流制管網(wǎng)溢流、畜禽養(yǎng)殖、雨水和污水管網(wǎng)錯(cuò)誤連接、無序排放等?；谌芙庋?、透明度、氧化還原電位和氨氮濃度等四個(gè)指標(biāo)可對(duì)城市黑臭水體明確分類和判斷[6]。眾所周知，快速發(fā)展的城市化對(duì)河流結(jié)構(gòu)、水質(zhì)、水生態(tài)、水質(zhì)安全均產(chǎn)生了不同程度的影響。因城市水污染治理與快速的城市化發(fā)展不協(xié)調(diào)，我國城市水環(huán)境的現(xiàn)狀仍不樂觀。1996年上海蘇州河進(jìn)行了環(huán)境綜合整治，2015年國務(wù)院頒布實(shí)施《水十條》，將黑臭水體劃為國家戰(zhàn)略的重點(diǎn)，根據(jù)2015年、2017年、2020年、2030年發(fā)布的階段目標(biāo)，各省、自治區(qū)、直轄市均制定了黑臭水體消除計(jì)劃及分年度計(jì)劃。

黑臭水體整治是一個(gè)系統(tǒng)工程，設(shè)計(jì)、水處理、市政、規(guī)劃、水利等多個(gè)部門相互分工協(xié)調(diào)，要有系統(tǒng)性、大局觀、全局觀的理念，系統(tǒng)性治理“三部曲”流程(見圖2)。

圖2 黑臭水體整治“三部曲”

黑臭水體的水系特征多為封閉、半封閉水系，閘控水系，水體滯流；其污染源特征是入河污染負(fù)荷總量大， 外源污染為主；水環(huán)境特征是溶解氧不足(小于2 mg/L)，氮、磷為主要污染指標(biāo)；其生態(tài)系統(tǒng)特征是人工干擾顯著及生物多樣性缺失[7]。

3 黑臭水體協(xié)同海綿城市建設(shè)路徑

黑臭水體治理技術(shù)可分為點(diǎn)源污染治理技術(shù)、面源污染治理技術(shù)、內(nèi)源污染治理技術(shù)和水體治理整治涉及的控源截污、內(nèi)源治理、生態(tài)修復(fù)以及其他方面。海綿城市建設(shè)包含了源頭削減、過程控制、系統(tǒng)治理，包含了黑臭水體的整治問題，黑臭水體治理依賴于海綿城市的控源截污和內(nèi)源治理。也就是說，海綿城市建設(shè)能夠有效地控制黒臭水體的面源污染來源[8-9]。黒臭水體協(xié)同海綿城市建設(shè)思路(見圖3)。

圖3 黑臭水體協(xié)同海綿城市建設(shè)思路

海綿城市建設(shè)與黑臭水體治理在理念和途徑上有許多共同點(diǎn)。雨水徑流量控制是海綿城市建設(shè)的重要內(nèi)容。采用海綿城市的建設(shè)理念，可最大程度從源頭上解決合流制溢流污染問題。針對(duì)初期雨水污染的問題，若是合流制設(shè)置溢流口，合理控制溢流次數(shù)和溢流量，合流制溢流污染問題短期之內(nèi)不可能完全解決；分流制之雨污分流，國外如日本、英國、美國，均有合流制排水系統(tǒng)沿用至今，且溢流污染控制較好[10]。海綿城市建設(shè)中采用的各種低影響開發(fā)技術(shù)，對(duì)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。低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)的年SS總量去除率一般可達(dá)40%～60%，從而減輕了水體污染負(fù)荷。

4 毫州市規(guī)劃工程案例

4.1 海綿城市建設(shè)

毫州市海綿城市建設(shè)管控分區(qū)以自然地形為基礎(chǔ)，參考雨污水管網(wǎng)、河流水系資料，并結(jié)合海綿城市要求，進(jìn)行調(diào)整與細(xì)化；海綿城市建設(shè)管控分區(qū)的排水方式要以所在排水分區(qū)為基礎(chǔ)，整體考慮，局部優(yōu)化；海綿城市建設(shè)管控分區(qū)以路網(wǎng)劃分、區(qū)城建設(shè)情況為邊界，根據(jù)區(qū)內(nèi)地形高低、匯水面職大小、現(xiàn)狀雨水管網(wǎng)等因素具體細(xì)分各分區(qū)。依據(jù)以上三個(gè)原則，將規(guī)劃區(qū)劃分為23個(gè)海綿城市建設(shè)管控分區(qū)，具體信息(見表1)。

分時(shí)序建設(shè)目標(biāo):至2018年，城市建成區(qū)15%以上的面積達(dá)到海綿城市建設(shè)要求；至2020年，城市建成區(qū)20%以上的面積達(dá)到海綿城市建設(shè)要求；至2030年，城市建成區(qū)80%以上的面積達(dá)到海綿城市建設(shè)要求。

水生態(tài)目標(biāo)：年徑流總量控制率目標(biāo)定為80 a，對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)降雨量為36 mm。

水安全目標(biāo)：中心城區(qū)能有效應(yīng)對(duì)30年一遇的暴雨，排澇泵站規(guī)模按防御中心城區(qū)30年一遇降雨的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。

水環(huán)境目標(biāo)：中心城區(qū)內(nèi)，水環(huán)境質(zhì)量達(dá)到地表水環(huán)境功能區(qū)要求。其中過境河流水質(zhì)目標(biāo)近期為IV—V類，遠(yuǎn)期為III—IV類，中心城區(qū)內(nèi)河水質(zhì)目標(biāo)為IV類。

水資源目標(biāo)：2020年雨水資源化利用率達(dá)到10%以上，2030年達(dá)到12%以上。

表1 毫州市海綿城市建設(shè)管控分區(qū)信息一覽表

4.2 黑臭水體整治方案

4.2.1 整治城市黑臭水體任務(wù)

結(jié)合城市發(fā)展水平及定位根據(jù)安徽省黑臭水體工作目標(biāo)，黑臭水體處理任務(wù)分為2015年、2016年、2017年、2020年、2025年五個(gè)時(shí)段，內(nèi)容與《城市黑臭水體整治工作指南》各時(shí)段任務(wù)相當(dāng)。

4.2.2 黑臭水體整治方案

城市黑臭水體的整治應(yīng)按照“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)”的基本技術(shù)路線具體實(shí)施。其中控源截污和內(nèi)源治理是選擇其他技術(shù)類型的基礎(chǔ)與前提。按照“山水林田湖”生命共同體的理念，黑臭水體整治工程的全面實(shí)施有利于城市生態(tài)功能的系統(tǒng)性修復(fù)。另外，整治工程實(shí)施后的補(bǔ)水(含原黑臭水體)水質(zhì)應(yīng)滿足《城市黑臭水體整治工作指南》“無黑臭”的水質(zhì)指標(biāo)要求。清淤疏浚技術(shù)的選用，應(yīng)充分考慮底泥的安全處理處置，防止二次污染。結(jié)合亳州市污染源和周邊環(huán)境條件，在系統(tǒng)分析黑臭水體污染成因基礎(chǔ)上(見表2)，確定水體整治措施按控源截污、內(nèi)源治理、生態(tài)修復(fù)、活水循環(huán)、清水補(bǔ)給等技術(shù)路線，分為截污納管、雨污分流、面源污染、垃圾清理、生物殘?bào)w清理、清淤疏浚、岸線修復(fù)、生態(tài)凈化、人工增氧、活水循環(huán)和清水補(bǔ)給等11種方式。

表2 毫州市湖塘類水體黒臭成因因素分析

(1)底泥清淤

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況，28 處水體中除已治理完成的丁家坑、非黑臭的小洪河外，均存在多年的污染沉淀淤積，底部均形成厚度不等的黑臭淤泥狀污染底泥。要從根本上治理引起水體黑臭的內(nèi)源污染，必須采用清淤疏浚方案。

(2)岸邊垃圾清理

根據(jù)內(nèi)源調(diào)查情況，全面清理水體沿岸各類垃圾，包括生活垃圾、塑料袋、泡沫、枯枝爛葉等，垃圾清理方案工程量統(tǒng)計(jì)(見表3)。

表3 城市下墊面海綿化(LID)改造工程量統(tǒng)計(jì)

海綿小區(qū)、海綿道路的 LID 改造是年徑流總量控制的主要措施，根據(jù)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》低影響開發(fā)設(shè)施比選一覽表，上述設(shè)施對(duì)初期雨水中污染物的去除率可達(dá) 70%。通過LID措施的建設(shè)，可達(dá)到控制初期雨水污染的目的。根據(jù)排水分區(qū)劃分海綿化改造面積及措施。

據(jù)環(huán)境條件調(diào)查結(jié)果，現(xiàn)狀亳州市城區(qū)水體存在排澇水道斷面不足、淤積堵塞、內(nèi)部坑塘水面嚴(yán)重萎縮等現(xiàn)象。本方案按照《亳州市中心城區(qū)水系貫通工程規(guī)劃方案》中規(guī)劃水體斷面來實(shí)施河道的疏浚方案。主要有宋湯河、鳳尾溝、龍鳳新河、羊建溝、東風(fēng)溝、新建溝、 張河(亳蕪大道—宋湯河路)、團(tuán)結(jié)溝、鴻支溝、窯鴻溝、亳城新河、柴家溝。根據(jù)《水系貫通專項(xiàng)規(guī)劃》，亳州市中心城區(qū)主要水系將實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。該規(guī)劃與黑臭水體整治契合度較高，本方案的活水循環(huán)方案將在該規(guī)劃的基礎(chǔ)上實(shí)施。對(duì)于比較封閉且與其他水體無法互通互聯(lián)的坑塘，不考慮活水循環(huán)。

(3)初期雨水控制

初期雨水一般是指降雨初期5～15 min或5 mm以內(nèi)的降雨，這部分降雨形成的徑流沖刷下墊面而攜帶大部分污染物，是面源污染的主要源頭。亳州市《海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃》中年徑流總量控制率為80%，對(duì)應(yīng)的亳州市設(shè)計(jì)降雨量度為36 mm,即36 mm的降雨量不排入城市雨水系統(tǒng)，因而海綿城市的年徑流總量控制很好的契合了面源污染的控制需求。

(4)岸線設(shè)計(jì)

水體的岸線功能主要是防洪排澇、水質(zhì)凈化、景觀休閑功能，本方案在不影響現(xiàn)狀防洪排澇功能的前提下，主要是強(qiáng)化水質(zhì)凈化功能的設(shè)計(jì)。在防洪排澇及景觀休閑功能的水體改造實(shí)施中，應(yīng)結(jié)合本方案的水質(zhì)凈化功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(5)清淤方式

清淤方式采取機(jī)械疏挖為主，人工配合為輔。機(jī)械疏挖主要有干湖機(jī)械疏挖和水力清淤兩種方式。 陵西湖、宋湯河、鳳尾溝、龍鳳新河、羊建溝、東風(fēng)溝、北一環(huán)邊溝、鐵路邊溝、黑風(fēng)溝、渦包河、新建溝、張河、團(tuán)結(jié)溝、鴻支溝、窯鴻溝、亳城新河，上述水體清淤規(guī)模較大，且水體具有一定的連通性，可以采用干湖機(jī)械疏挖的方式，分部分段進(jìn)行疏浚。憋疙瘩坑、柴家溝、東城海子、湯陵溝、熟皮坑、飲馬坑、明清小區(qū)坑、駱駝坑、古泉路北坑、祖神廟街塘，上述湖塘大部分處于老城區(qū)，建筑、人口密度較大，清淤規(guī)模適中，可選用水力清淤。

(6)淤泥處置

亳州市中心城區(qū)底泥的來源為生活污水及生活垃圾，有機(jī)質(zhì)、氮、磷含量高，無其他有毒有害物質(zhì)。對(duì)于土壤來說，這些所謂污染物都是土壤中植物生長所必需的養(yǎng)分，因此，污泥的處置方案還應(yīng)符合綜合利用的原則，優(yōu)先用于土地增肥。

5 結(jié) 語

海綿城市建設(shè)和黑臭水體治理終極目標(biāo)都是死水變活水，污染水變達(dá)標(biāo)排放水，海綿城市建設(shè)同時(shí)滿足雨洪管理的需求，最終實(shí)現(xiàn)綠水青山。合理規(guī)劃、有效監(jiān)督、分區(qū)域建立公平競(jìng)爭標(biāo)準(zhǔn)及良性循環(huán)是黑臭河道治理和海綿城市協(xié)同治理成功的關(guān)鍵。