长春市伊通河流域海绵城市建设措施探讨

武大洋

（盐城市清水绿岸净水集团有限公司，江苏 盐城 224000）

1 现状研究

1.1 下垫面解析

根据测绘1∶5000地形图分类数据，对长春市区地表类型进行解析分类，如表1。

表1 长春市现状用地汇总

1.2 降雨分析

长春市近60年平均降雨量498mm， 但降雨量年实际分配不平衡，1956年年 降 雨 量 达754mm， 而1982年年降雨量244.1mm，年降雨量最大值是最小值的3倍，说明最近几十年长春市降雨量变率较大［1］。从降雨量实际变化来看，20世纪20—50年代降雨变率较大，60—70年代降雨量年实际变化趋于平衡，而80年代中期以来降雨量变率逐渐增大，20世纪末至21世纪初年降雨量较小，长春市连续几年出现大旱天气， 而2004—2012年长春市年降雨量变化幅度较大。 总的来说长春年降雨量呈现降低趋势［2］。

1.3 水环境状况

伊通河属第二松花江水系、 饮马河支流， 河长342.50km， 流 域 面 积8440km2。 长 春 市 境 内 河 长286.90km，流域面积4011km2。 伊通河自新立城水库坝下至万宝拦河闸为城区河段，长度48.82km。 伊通河由南向北经过朝阳、南关、二道和宽城4个行政区及净月、经开和高新3个开发区。近年来，由于沿岸大量工业和生活污水的排放， 伊通河水质污染极为严重。全流域特别是中、下游地区基本上达不到功能区目标要求［3］。

伊通河流域主要污染指标为氨氮和COD，超标率分别为100%和90%； 其次为BOD5超标率为80%，TP和氨氮的超标率均为70%； 挥发酚的超标率为30%；高锰酸盐指数的超标率为20%。污染负荷最重的点位三家子伊通桥，其主要污染指标TN的超标倍数为19.6倍。其次为长春绕城高速公路监测断面，其主要污染指标TN的超标倍数为14.21倍。

1.4 排水口现状

根据现场调查， 伊通河城区段范围内排口共64个，其中西岸29个，东岸35个。其中合流排口45个、雨水排口15个，其他排水口（如自来水厂排水、污水厂事故溢流水）4个。目前，合流排水口除东岸18号排口（鲶鱼沟）未截流外，其他排口均已做截流，雨水排口基本无处理直接排入伊通河。

1.5 排水管渠状况

长春市随着城市建设发展进程而形成多种排水体制并存的现象，现状排水体制有合流制、分流制和部分分流制。其中朝阳区和绿园区大部分为分流制，南关区和宽城区以合流制为主体，有部分分流制；二道区大部分为合流制；经济开发区、净月开发区、高新开发区及汽车产业开发区为分流制。

全市排水管渠总长度约1739km，其中：合流制管渠长度410km，分流制管渠1329km（污水管渠528km，雨水管渠801km）。 伪满期间修建的管渠530km，占现有管道总数的31%。

2 问题分析

2.1 入河污染物多，超出河道受纳容量

污水处理厂收集、处理未实现全覆盖，致使部分污水未经处理， 直接或间接经过支流及沟渠进入伊通河， 未经处理的污水是流域近期水体污染的主要来源。部分支流接纳周边直排污水，周边生活污水经过明渠排放入湖，水质污染较重［4］。

2.2 溢流污染、雨污错混接等对水环境影响严重

目前部分老城区保留着合流制排水体制， 在旱季主要传输生活污水和工业废水， 雨季还同时传输地表径流， 合流制管网溢流发生约占降雨事件的80%，对城市水体环境构成严重威胁。 部分城区采用了雨、污水分流制，仍有雨污水错接、混接的现象，使得合流排放的现象依然存在， 在暴雨时仍有溢流污水排入河道。 同时，截流制管道系统截流倍数低，截流系统设计、运行管理不够完善，截流系统的实际运行效果较差。

由于合流制管网溢流、 雨污错接混接等问题导致未处理污水排放的污染负荷直接或间接排入伊通河，对水体环境产生巨大影响。

2.3 河流生态水量失衡及生态基流匮乏

伊通河天然径流小， 同时来自上游的补给水源少，当前补给水源多为长春市城市污水厂出水，污径比高达9∶1，实为一条纳污河道，水体自净能力弱，缺乏清洁水源补充。

伊通河多年平均径流总量5.48亿m3， 年均流量10.7m3/s，最小流量0.035m3/s，伊通河年生态需水量约5.66亿m3，年均缺水量1800万m3。 伊通河生态水量失衡及生态基流匮乏问题也降低了清洁水体的稀释作用。

2.4 河道景观建设的影响

河道景观建设导致水位升高、流量减少，河水污染物扩散小、下泄速度极慢。为满足长春市景观用水需要，在长春市城区段建有4座拦河闸，造成城区段无天然径流、局部断流，再加上城区河道内各类提高水位的橡胶坝等直接导致城市已改造的河道中河水流速变慢且与地下水失去了联系， 水体基本丧失了自净及自我修复能力。

伊通河长春市区段南起绕城高速，北至四化桥，共18.75km，平均宽度150m，平均水深2m，蓄积水量约500万m3，上游补水主要为东南污水处理厂每日约5万m3，水体更新时间长达近3个月，河道几乎成为静止的湖泊，污染物的扩散严重制约。又由于河道水位高，部分排口位于水面之下，受顶托现象影响，排水不畅。

2.5 城市化的影响

城市化导致流域地表高度硬化， 城市面源污染凸现，生态排水功能弱。随着长春市城市化进程的不断推进发展，造成城市不透水地面不断增加，导致降雨后径流量增大，不仅加大了排水压力，同时，降雨和地表径流的冲刷， 将城市不透水地面积累的大量污染物通过排水管渠或直接进入地表水环境， 造成了水体的面源污染。

不透水地表贡献53.05%的径流量， 但不透水地表分别贡献了73.41%的COD、50.87%的总氮、61.67%的总磷、53.54%的氨氮。

3 工程措施

结合长春市海绵城市建设背景， 微观尺度采用分散式小规模低影响开发（LID）工程措施；区域尺度通过综合分析的方法来研究、规划、建设、管理绿地、水面和各种蓄滞设施， 构建包容景观空间布局与地表径流过程，能实现生态服务功能的流域-水复合生态系统，削减径流污染入河污染负荷，减轻流域水质控制风险。

以水环境治理为核心的系统工程方案除了建立完善的污水收集管网和处理设施外， 还包括以下可能的技术措施和各种组合，包括LID技术、在线排口治理、排口外入河前的生态处理、河道水质就地处理或旁路处理、投加除磷药剂等［4］。

LID远期将作为伊通河流域径流控和径流污染控制最有效、最直接的工程措施，在远期将大面积推广应用， 远期2030年伊通河流域LID改造面积超过80%，年径流控制率不低于80%，LID措施相对于传统建设模式， 可减少通过管道快排入河径流为4995万m3，其中下渗量为3059万m3，可有效补充伊通河基流。

表2 不同用地性质LID设施布置比例 单位：%

针对长春的LID适应性研究， 在解决了冻融问题后，重点应放在促渗和削减融雪污染措施上。 台湾许少华教授的渗透导管研究已经取得很大进展，通过渗透导管突破地下低透水土层， 到高透水性土层厚增加横向透水量，较快速地补充地下水。 LID技术是解决伊通河流域水资源不足最经济、 最有效的措施。

长春市管网设计标准普遍偏低， 设计重现期P=0.5～2年，近年来设计标准有所提高，城市内涝防治标准约2～5年，市区主要积水点37个，严重积水19个点，除个别点因为地势标高原因外，大部分可通过增加管径和地表导流排除。

面源污染的削减既可在源头也可在末端，LID技术在短期内不能全面应用的前提下， 在线排口处理是一种有效的消除面源污染控制技术， 可去除超过35%（SS计）污染物，作用巨大，国外应用广泛。 其技术有：平板格栅、螺旋格栅、滚筒式毛刷设备、旋流沉淀池、接触沉淀池、多级生物滤池、高效沉淀池等。

重点研究适用于长春的各项技术如下：①颗粒物分离器。 最大过水流量3.8m3/s，沉积物（63μm计）去除率40%，去浮渣，小型排口适宜选用。 ②旋流沉淀池。 旋流分流器通过旋流室和悬浮物隔板及高低流量控制孔来达到悬浮物（50μm），去除油、漂浮和下沉的碎片等，去除率45%，中型排口适用。 ③多级生物滤池。 区域雨水处理设施处理效率50%， 适用于小流域排河口。④高效沉淀+过滤工艺。初期雨水采用高效混凝沉淀加滤池的处理工艺， 可去除SS、COD、BOD、TP等污染物。 该工艺具有水力停留时间短、处理效率高、占地省、运行成本低等优点；处理效率50%； 适用于支流入河口。 ⑤河道岸边隔离式生物处理有利用河道滩涂处理、设置隔离式生态浮岛。 具备河岸滩涂地利用条件，通过降低河水位或设挡水堰，用做河道滩涂地或人工构造湿地处理排口溢流污水或雨水。 此种设施对于溢流污染、融雪污染非常有效果。 ⑥河岸陡峭时无滩涂地利用时，在河道内设置隔离式生态浮岛，在排口入主河前设置缓冲隔离处理装置，对径流污染和融雪污染效果显著。

同时可利用景观岸坡、 河中小岛和港湾等有利地形，增设原位或旁侧处理设施，也可于排口组合，对排口溢流和河水进行处理。 提升水体自净和人工强化净化能力。 主要措施：旁侧循环接触氧化；滨岸滞留净化；渗滤净化；提水曝气雨水湿地；原位循环接触氧化［5］。

远期（2030年）可以采用以下方案：按高标准建设LID；排口全部截污纳管；农村污水按IV类要求排放；排口在线处理削减入河污染物；污水资源化利用、引水活水、增设水闸提高水体流动性；水体增设生态处理设施，提升水体自净能力；LID、截污、在线设施、河道湿地等综合措施处理冬季融雪径流污染。

4 结语

以LID技术为核心的源头治理措施在伊通河综合治理中发挥了重要作用， 根据方案比选和科学预测，LID技术的运用将削减60%的面源污染，并能带来内涝缓解，地下水源涵养等诸多效益。 在绿色技术被强调的同时，不能忽视灰色设施建设的完善。 通过LID设施的建设、管网系统优化改造，在线处理设施应用，水系统的提质优化、智慧排水的构建等措施，最大限度地发挥了海绵设施的能力，实现了对降雨径流的控制及污染物最大程度的削减，为长春市水环境水生态治理提供一个较好的解决思路。