城市黑臭河道治理协同海绵城市建设探究

尹学英,范一鸣，王 凯，杨闪闪，景立功

(1.亳州职业技术学院，安徽 毫州 236800;2.亳州市市政工程管理处，安徽 毫州 236800)

1 海绵城市建设综述

在传统城市建设模式中，城市排水管网设计以“快速排除”“末端集中”为设计理念，主要依靠管渠、泵站等“灰色”设施来排水，难以解决城市内涝问题[1]。低影响开发、水敏性城市设计、水资源综合管理等理念现广泛用于欧美国家城市建设和雨水综合利用实践。其能有效提升城市排水系统的运行能力，有助于控制面源污染、防治内涝灾害、提高雨水利用程度[2]。

海绵城市是建立在“源头-中途-末端”“灰色-绿色”基础设施上的生态型城市，主要通过 LID设施，兼顾和衔接管渠及调蓄池，统筹低影响开发雨水系统、城市雨水管渠系统、超标雨水排放径流系统等(见图1)，实现管渠、绿地、水系等空间协同作用，发挥净化、调蓄和安全排放等多种功能，实现排水防涝与海绵城市建设的综合控制目标[3-4]。灰色基础设施包括道路、河道、桥梁及污水处理厂、人行道与公共设施、提供居住的人工结构物等。湿地、绿道、森林、雨水花园、乡土植被等绿色基础设施，一般由各种绿色空间和自然区域组成。海绵城市现阶段主要用于描述城市与水文的关系，海绵城市建设可有效控制水污染，削减雨水峰值流量，降低内涝风险，保障水安全，所以海绵城市是新一代的雨洪管理理念。

图1 海绵城市建设内容

我国海绵城市建设基于低影响开发设计，兼顾解决水质和城市内涝问题的多目标要求。故我国建设海绵城市要兼具水生态、水资源、水安全、水环境等功能[4]。旧城改造受城市发展定位与水平、成本、技术等因素影响，改造任务更多依托于屋顶绿化、城市绿地公园、人工湿地等“海绵”功能的实现。随着我国科学的发展和生态平衡理念的进步，海绵城市的建设也将与绿色城市、低碳城市、节能减排城市和生态城市的理念相结合，充分展现了当代绿色技术、社会、人文和生态[5]。

2 黑臭水体治理现状综述

黑臭水体产生的根本原因是污染物的影响超过了水体的自净能力，在水中溶解氧消耗完后，厌氧细菌大量繁殖产生厌氧反应。具体原因包括工业污水、生活污水、初始雨水径流、合流制管网溢流、畜禽养殖、雨水和污水管网错误连接、无序排放等。基于溶解氧、透明度、氧化还原电位和氨氮浓度等四个指标可对城市黑臭水体明确分类和判断[6]。众所周知，快速发展的城市化对河流结构、水质、水生态、水质安全均产生了不同程度的影响。因城市水污染治理与快速的城市化发展不协调，我国城市水环境的现状仍不乐观。1996年上海苏州河进行了环境综合整治，2015年国务院颁布实施《水十条》，将黑臭水体划为国家战略的重点，根据2015年、2017年、2020年、2030年发布的阶段目标，各省、自治区、直辖市均制定了黑臭水体消除计划及分年度计划。

黑臭水体整治是一个系统工程，设计、水处理、市政、规划、水利等多个部门相互分工协调，要有系统性、大局观、全局观的理念，系统性治理“三部曲”流程(见图2)。

图2 黑臭水体整治“三部曲”

黑臭水体的水系特征多为封闭、半封闭水系，闸控水系，水体滞流；其污染源特征是入河污染负荷总量大， 外源污染为主；水环境特征是溶解氧不足(小于2 mg/L)，氮、磷为主要污染指标；其生态系统特征是人工干扰显著及生物多样性缺失[7]。

3 黑臭水体协同海绵城市建设路径

黑臭水体治理技术可分为点源污染治理技术、面源污染治理技术、内源污染治理技术和水体治理整治涉及的控源截污、内源治理、生态修复以及其他方面。海绵城市建设包含了源头削减、过程控制、系统治理，包含了黑臭水体的整治问题，黑臭水体治理依赖于海绵城市的控源截污和内源治理。也就是说，海绵城市建设能够有效地控制黒臭水体的面源污染来源[8-9]。黒臭水体协同海绵城市建设思路(见图3)。

图3 黑臭水体协同海绵城市建设思路

海绵城市建设与黑臭水体治理在理念和途径上有许多共同点。雨水径流量控制是海绵城市建设的重要内容。采用海绵城市的建设理念，可最大程度从源头上解决合流制溢流污染问题。针对初期雨水污染的问题，若是合流制设置溢流口，合理控制溢流次数和溢流量，合流制溢流污染问题短期之内不可能完全解决；分流制之雨污分流，国外如日本、英国、美国，均有合流制排水系统沿用至今，且溢流污染控制较好[10]。海绵城市建设中采用的各种低影响开发技术，对初期雨水面源污染控制与黑臭水体中“控源截污”的要求完全一致。低影响开发雨水系统的年SS总量去除率一般可达40%～60%，从而减轻了水体污染负荷。

4 毫州市规划工程案例

4.1 海绵城市建设

毫州市海绵城市建设管控分区以自然地形为基础，参考雨污水管网、河流水系资料，并结合海绵城市要求，进行调整与细化；海绵城市建设管控分区的排水方式要以所在排水分区为基础，整体考虑，局部优化；海綿城市建设管控分区以路网划分、区城建设情况为边界，根据区内地形高低、汇水面职大小、现状雨水管网等因素具体细分各分区。依据以上三个原则，将规划区划分为23个海绵城市建设管控分区，具体信息(见表1)。

分时序建设目标:至2018年，城市建成区15%以上的面积达到海绵城市建设要求；至2020年，城市建成区20%以上的面积达到海绵城市建设要求；至2030年，城市建成区80%以上的面积达到海绵城市建设要求。

水生态目标：年径流总量控制率目标定为80 a，对应的设计降雨量为36 mm。

水安全目标：中心城区能有效应对30年一遇的暴雨，排涝泵站规模按防御中心城区30年一遇降雨的标准进行规划设计。

水环境目标：中心城区内，水环境质量达到地表水环境功能区要求。其中过境河流水质目标近期为IV—V类，远期为III—IV类，中心城区内河水质目标为IV类。

水资源目标：2020年雨水资源化利用率达到10%以上，2030年达到12%以上。

表1 毫州市海绵城市建设管控分区信息一览表

4.2 黑臭水体整治方案

4.2.1 整治城市黑臭水体任务

结合城市发展水平及定位根据安徽省黑臭水体工作目标，黑臭水体处理任务分为2015年、2016年、2017年、2020年、2025年五个时段，内容与《城市黑臭水体整治工作指南》各时段任务相当。

4.2.2 黑臭水体整治方案

城市黑臭水体的整治应按照“控源截污、内源治理；活水循环、清水补给；水质净化、生态修复”的基本技术路线具体实施。其中控源截污和内源治理是选择其他技术类型的基础与前提。按照“山水林田湖”生命共同体的理念，黑臭水体整治工程的全面实施有利于城市生态功能的系统性修复。另外，整治工程实施后的补水(含原黑臭水体)水质应满足《城市黑臭水体整治工作指南》“无黑臭”的水质指标要求。清淤疏浚技术的选用，应充分考虑底泥的安全处理处置，防止二次污染。结合亳州市污染源和周边环境条件，在系统分析黑臭水体污染成因基础上(见表2)，确定水体整治措施按控源截污、内源治理、生态修复、活水循环、清水补给等技术路线，分为截污纳管、雨污分流、面源污染、垃圾清理、生物残体清理、清淤疏浚、岸线修复、生态净化、人工增氧、活水循环和清水补给等11种方式。

表2 毫州市湖塘类水体黒臭成因因素分析

(1)底泥清淤

根据现场调研情况，28 处水体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积，底部均形成厚度不等的黑臭淤泥状污染底泥。要从根本上治理引起水体黑臭的内源污染，必须采用清淤疏浚方案。

(2)岸边垃圾清理

根据内源调查情况，全面清理水体沿岸各类垃圾，包括生活垃圾、塑料袋、泡沫、枯枝烂叶等，垃圾清理方案工程量统计(见表3)。

表3 城市下垫面海绵化(LID)改造工程量统计

海绵小区、海绵道路的 LID 改造是年径流总量控制的主要措施，根据《海绵城市建设技术指南》低影响开发设施比选一览表，上述设施对初期雨水中污染物的去除率可达 70%。通过LID措施的建设，可达到控制初期雨水污染的目的。根据排水分区划分海绵化改造面积及措施。

据环境条件调查结果，现状亳州市城区水体存在排涝水道断面不足、淤积堵塞、内部坑塘水面严重萎缩等现象。本方案按照《亳州市中心城区水系贯通工程规划方案》中规划水体断面来实施河道的疏浚方案。主要有宋汤河、凤尾沟、龙凤新河、羊建沟、东风沟、新建沟、 张河(亳芜大道—宋汤河路)、团结沟、鸿支沟、窑鸿沟、亳城新河、柴家沟。根据《水系贯通专项规划》，亳州市中心城区主要水系将实现互联互通。该规划与黑臭水体整治契合度较高，本方案的活水循环方案将在该规划的基础上实施。对于比较封闭且与其他水体无法互通互联的坑塘，不考虑活水循环。

(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以内的降雨，这部分降雨形成的径流冲刷下垫面而携带大部分污染物，是面源污染的主要源头。亳州市《海绵城市专项规划》中年径流总量控制率为80%，对应的亳州市设计降雨量度为36 mm,即36 mm的降雨量不排入城市雨水系统，因而海绵城市的年径流总量控制很好的契合了面源污染的控制需求。

(4)岸线设计

水体的岸线功能主要是防洪排涝、水质净化、景观休闲功能，本方案在不影响现状防洪排涝功能的前提下，主要是强化水质净化功能的设计。在防洪排涝及景观休闲功能的水体改造实施中，应结合本方案的水质净化功能进行设计。

(5)清淤方式

清淤方式采取机械疏挖为主，人工配合为辅。机械疏挖主要有干湖机械疏挖和水力清淤两种方式。 陵西湖、宋汤河、凤尾沟、龙凤新河、羊建沟、东风沟、北一环边沟、铁路边沟、黑风沟、涡包河、新建沟、张河、团结沟、鸿支沟、窑鸿沟、亳城新河，上述水体清淤规模较大，且水体具有一定的连通性，可以采用干湖机械疏挖的方式，分部分段进行疏浚。憋疙瘩坑、柴家沟、东城海子、汤陵沟、熟皮坑、饮马坑、明清小区坑、骆驼坑、古泉路北坑、祖神庙街塘，上述湖塘大部分处于老城区，建筑、人口密度较大，清淤规模适中，可选用水力清淤。

(6)淤泥处置

亳州市中心城区底泥的来源为生活污水及生活垃圾，有机质、氮、磷含量高，无其他有毒有害物质。对于土壤来说，这些所谓污染物都是土壤中植物生长所必需的养分，因此，污泥的处置方案还应符合综合利用的原则，优先用于土地增肥。

5 结 语

海绵城市建设和黑臭水体治理终极目标都是死水变活水，污染水变达标排放水，海绵城市建设同时满足雨洪管理的需求，最终实现绿水青山。合理规划、有效监督、分区域建立公平竞争标准及良性循环是黑臭河道治理和海绵城市协同治理成功的关键。