海绵城市改造示范区老旧城区雨水末端治理工程实例

2022-06-02吴寅郭荣华曹利勇

节能与环保 2022年5期

文_吴寅郭荣华曹利勇

1 武汉华德环保工程技术有限公司 2 武汉武钢绿色城市技术发展有限公司

海绵城市建设主要解决水安全、水环境、水资源问题，以“渗、滞、蓄”解决城市内涝问题，以“净”解决点、面源污染带来的环境问题，以“用”缓解水资源紧张问题。海绵城市建设遵循生态优先的原则，将自然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，提高雨水资源化水平，保护生态环境。

老旧小区是城市建成区的重要组成部分，同时也是内涝重发区。我国老旧城区普遍存在建筑密度大、硬化占比高、道路狭窄、绿地少、地下管线复杂、居民活动空间小、车位紧张等问题，且不同年龄段居民实际需求不一。这些问题导致了分散式LID设施难以实施，特别是下沉式绿地、雨水花园等LID设施基本无实施条件。因此，在老旧城区海绵改造过程中，单靠分散式LID设施难以达到降雨径流、TSS（总悬浮物）的控制效果。故充分利用公共用地，挖掘其消纳片区内其它改造区域的客水功能，实施末端治理对片区整体海绵改造具有重要意义。

1 工程概况

某海绵城市建设示范片区约3.84km3，南干渠游园为该片区内唯一的绿地公园。南干渠游园呈带状，基本上呈东西贯穿片区，整个游园占地面积为25.1公顷，绿地面积21.36公顷，园区内绿地率77.51%。但除游园外的其它地块属上世纪五十年代某钢厂建厂发展期间配套生活区，属于典型的老旧城区。

1.1 水安全现状

在50年一遇降雨条件下（小时降雨量91.6mm，日降雨量303mm），示范片区内共计有8处渍水深度达到40cm的渍水点。

渍水主要原因：硬化面积大，片区建筑密度较大，道路路网密集，综合径流系数较大，导致峰值流量大，片区内下垫面分析如表1；管网建设标准低，片区内管网设计重现期如表2。局部地势低洼，场地二次开发建设时填高、地下空间的建设增多，导致老旧地块地势相对变低。

表1 片区现状下垫面分析

表2 片区现状管网能力评估

1.2 水环境现状

片区全部位于港西系统，港西系统区域属于旧城区，区域主要以建成区为主，排水体制为分流制，区域无大型水系，区域雨水由雨水管网收集汇流进入港西泵站，自排或抽排出江。片区内雨污混错形成的点源污染以及面源污染都经港西泵站汇入长江。

片区内水环境主要存在以下问题：管道老化，维护不到位；污水收集系统不完善，片区内存在雨污混接及少量位置无污水支管覆盖问题；城市不透水地表，包括屋面、道路、停车场、庭院等，是城市降雨径流污染的主要来源之一。

2 设计方案

2.1 设计思路

针对片区的排水分区、竖向特征、功能特征、问题特征、建设条件等因素及建设目标，通过建立雨水数据模型，以模型数据分析结果指导建设方案的制定。高密度老城区径流控制不能单靠绿色设施进行源头控制，也需要地下调蓄设施进行末端治理。本项目设计思路为“灰绿结合”、“上下搭配”。片区海绵改造设计思路如图1所示。

图1 片区海绵改造设计思路（CSO：合流污水溢流）

源头建设项目负责削减雨水径流外排量、降低市政管网排水负荷等控制目标；在区域排水通道上，新建大型排水箱涵，增大市政管网排水能力；最后通过在系统末端，增加雨水处理工程，提升雨水调蓄量、提高TSS削减率。

2.2 末端处理方案

2.2.1 工艺流程

传输层的任务是把各类感知设备连接起来，并将采集的信息上传到数据中心。传输可以采用无线或者有线的方式，比如 GPRS、4G、WIFI、光纤等。健全的网络安全防护体系是信息系统稳定运行的保障，Web防火墙、堡垒机等设备的投入，可以从一定程度上提升网络安全防护能力。

雨水末端治理系统项目位于南干渠游园内一隅，在工业二路至工业三路之间，与随州街交接处。该项目在现有公园基础上进行改造，总用地面积13923.4m2，其中绿化面积10530m2，水域面积199.8m2，铺装面积1451m2。

雨水末端治理系统属于非在线处理系统，经过软件模拟，其汇水范围为96公顷。系统主要以其汇水范围内的年径流总量控制率70%、TSS削减率50%、消除渍水点为目标。通过调蓄、净化两种措施来实现，包括调蓄池、沉砂池、斜板沉淀槽、生态滤池、消毒槽。工艺流程如图2所示。

图2 雨水末端处理工艺流程图

在荆州街排水主箱涵内设置提升泵，将荆州街箱涵的雨水径流（含合流制溢流）提升至调蓄池，泵将雨水送进沉砂池进行沉砂，再经斜板沉淀槽，去除部分TSS，斜板沉淀槽的水溢流进入生物处理单元，利用介质和植物进行TSS的快滤与部分营养物的降解去除，达到水质要求。考虑到处理后的雨水将进入景观水池，根据相关规范要求，在进入水池前，净化后的径流需经过消毒槽，进行氯的消毒，最后排入景观水池。

在旱季时，末端治理系统可以和景观水池做自循环净化处理，以循环管将景观水池的水体导入地下调蓄池并提升至斜板沉淀池和生态滤池进行处理，确保景观水池水体符合城市污水再生利用景观环境用水水质(GB/T18921-2002)的相关要求。

2.2.2 主要设计参数

（1）荆州街箱涵

（2）调蓄池

调蓄池设置在游园内，全地下结构，设计尺寸为24m×30m，有效水深3m。调蓄池设有30mm和5mm机械格栅各1套，防堵塞潜水泵2台，1用1备，水泵流量为270 m3/h，自冲洗设施1套，池底设1%的坡度，坡向集泥坑，在集泥坑设200mm的真空吸泥管，用以运行期间排泥，淤泥送至落步咀污水厂进行集中处理。

调蓄池上部为辅助用房，包含消毒间、格栅间、配电室、控制室等。

（3）沉砂池

沉砂池、斜板沉淀池、生态滤池合建。采用平流沉砂池形式，停留时间为12min，极限停留时间6min，与斜板沉淀池合用排泥泵，泵流量10m3/h，污泥回排至调蓄池。

（4）斜板沉淀槽

斜板沉淀池，表面负荷为9m/h，极限表面负荷为18m/h，斜板倾角60°。

（5）生态滤池

生态滤池表面积为440m2，结合景观设计成异形结构，滤速为0.61m/h，极限滤速为1.22m/h。滤池自上向下依次为植被、600mm厚介质土层、75mm细碎砾石层、550mm砾石层、素土层，砾石层内设有渗管，渗管上设有45°三通清洗口。介质土由腐殖土、椰糠、火山砂、砂组成，介质土透水性为150～250cm/h，TSS及TP（总磷）削减率为80%。

（6）消毒槽

采用二氧化氯对处理后的雨水进行消毒。