基于規(guī)劃視角的城市面源污染防控關(guān)鍵問題及策略研究

聶俊坤 ，李婷婷 ，霍毅鵬 ，吳 健 ，樸希桐 ，張思瑤

（1.北京市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，100045，北京；2.北京市城規(guī)技術(shù)服務(wù)中心，100045，北京）

城市化土地開發(fā)建設(shè)造成大面積自然土地類型轉(zhuǎn)化為不透水的鋪裝下墊面，此外，部分新城不合理的雨污水分流制系統(tǒng)導(dǎo)致初期雨水直接入河，在破壞流域原有水文循環(huán)的同時(shí)，加劇了病原體、有機(jī)物及氮氧化物等城市面源污染物對(duì)自然水體及城市河道的污染風(fēng)險(xiǎn)。部分城市針對(duì)生活污水、工業(yè)廢水采取的嚴(yán)格管控、處理舉措，并沒有徹底扭轉(zhuǎn)城市水環(huán)境污染惡化趨勢(shì)，城市水環(huán)境問題日益凸顯。同時(shí)，城市公園綠地等透水土地空間讓步于市政道路、廣場(chǎng)及停車場(chǎng)等不透水下墊面類型，導(dǎo)致城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)加劇以及城市面源污染源面積劇增。

近年，研究者針對(duì)城市化擾動(dòng)土地下墊面類型造成的水環(huán)境污染問題及污染防控策略開展了一系列研究。車伍等探究了城市降雨徑流總量控制與初期雨水關(guān)系，揭示了初期雨水管控對(duì)徑流污染控制的效果。周玉文等研究了不透水城市地面雨水徑流污染的檢測(cè)與分析方法，論述了降雨徑流污染下墊面改造控制措施。李田等揭示了老城區(qū)合流制溢流污染源頭控制措施可行性及效果。上述研究對(duì)城市雨水徑流污染防控及水環(huán)境保護(hù)具有重要借鑒意義。隨著生態(tài)城市規(guī)劃理念的貫徹推行，統(tǒng)籌兼顧城市土地空間分區(qū)格局、雨水排除系統(tǒng)及河湖水體污染特征，從規(guī)劃層面對(duì)城市土地開發(fā)建設(shè)造成雨水徑流污染的相關(guān)研究尚需深入。鑒于此，有必要從規(guī)劃層面闡明城市水體面源污染因素，探究涵蓋河湖水環(huán)境保護(hù)以及市政雨污水管網(wǎng)改造等多目標(biāo)的城市水污染防控規(guī)劃策略，以期為新型城鎮(zhèn)化時(shí)期城市水環(huán)境的綜合治理提供決策依據(jù)。

一、規(guī)劃層面城市面源污染的主因

1.城市面源污染防控規(guī)劃忽視土地規(guī)劃分區(qū)格局

城市面源污染物的形成與遷移通常受制于差異性的國土空間格局，城市不合理建設(shè)造成的陸表土地格局重構(gòu)是誘發(fā)非點(diǎn)源污染的重要因素。城市土地空間格局的不合理改造直接誘發(fā)區(qū)域生態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的失衡，并加劇面源污染物產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，城市面源污染防控規(guī)劃容易忽視城市國土空間分區(qū)結(jié)構(gòu)的影響，導(dǎo)致面源污染控制規(guī)劃實(shí)施效果產(chǎn)生局限。

2.城市湖濱區(qū)污染防控規(guī)劃缺位

城市湖濱區(qū)通常會(huì)有季節(jié)性水位漲落帶。夏季，湖濱區(qū)水位回落且植被生長，湖濱植被帶可消納大量城市徑流污染物；冬季，湖濱區(qū)水位上漲，湖濱植被帶死亡分解并釋放污染物。城市湖濱區(qū)季節(jié)性水位淹沒造成厭氧環(huán)境，向水體中釋放大量硫化物、氮氧化物等污染物質(zhì)，誘發(fā)該區(qū)季節(jié)性水質(zhì)惡化。

3.城市合流制溢流規(guī)劃改造效果具有局限性

傳統(tǒng)合流制溢流改造局限于采用提升中水廠規(guī)模、新建調(diào)蓄基礎(chǔ)設(shè)施及改造合流制管網(wǎng)等末端調(diào)控舉措，以削減溢流污染。然而，隨著城市水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的提升，部分城市水體水質(zhì)仍舊無法達(dá)標(biāo)。同時(shí)，大規(guī)模的濕地營造、溢流口截污等傳統(tǒng)基建模式投資高，且易擾亂城市水文良性循環(huán)，降低了城市末端雨污水調(diào)控效率。

二、規(guī)劃層面城市面源污染防控的策略

1.城市面源污染防控景觀規(guī)劃途徑

針對(duì)城市面源污染實(shí)施綜合防控，應(yīng)在注重植被攔截過濾功能的基礎(chǔ)上，更多考察城市徑流產(chǎn)生至匯流全進(jìn)程中的水體污染負(fù)荷、懸浮顆粒物削減率以及蒸發(fā)殘留污染負(fù)荷等指標(biāo)。

①城市市政道路作為雨水徑流界面產(chǎn)流區(qū)域，應(yīng)統(tǒng)籌雨污水管網(wǎng)、市政綠地、水系以及道路的空間關(guān)系，合理規(guī)劃道路坡降及透水路面滲透速率。同時(shí)，應(yīng)綜合考慮市政道路周邊廣場(chǎng)、綠地及水系特征，預(yù)留相應(yīng)排水改造空間，并明確排水分區(qū)及徑流控制率。

②針對(duì)具備空間場(chǎng)地的城市綠地或小區(qū)，可基于微地形營造人工景觀滲濾系統(tǒng)，通過布設(shè)調(diào)節(jié)坑塘及蓄水池等設(shè)施存蓄雨水資源，同時(shí)可采用地表漫灌、壟溝浸灌及噴灌等形式，使得雨污水集聚于壟溝凹陷處下滲凈化或接觸植被土壤實(shí)現(xiàn)凈化。此外，可通過規(guī)劃營造具備一定坡度及草甸的微地形，實(shí)現(xiàn)雨污水地面漫流，再采用明渠末端收集再生凈化水。

③為綜合水體曝氣復(fù)氧功能及城市景觀需求，針對(duì)地形高程差突變河段，可通過設(shè)置曝氣跌水實(shí)現(xiàn)河流水體復(fù)氧。同時(shí)，可在曝氣跌水下方預(yù)留上溯魚池，以改善河流生境。此外，針對(duì)大型湖泊或景觀河流水域，可采用曝氣噴泉設(shè)施，實(shí)現(xiàn)噴泉景觀與水質(zhì)凈化功能的有效結(jié)合。

2.城市湖濱區(qū)面源污染防控規(guī)劃體系構(gòu)建

城市湖濱區(qū)水體污染源頭為城市生活區(qū)域，湖濱水陸緩沖區(qū)為受納水體阻擋污染物質(zhì)的天然屏障，湖濱區(qū)水體則既是污染物受體，又是污染物載體。為協(xié)調(diào)湖濱區(qū)城市建設(shè)、生境景觀營造以及雨洪徑流管理，可綜合自然調(diào)控、濕地消納以及生態(tài)緩沖等舉措，規(guī)劃營造湖濱區(qū)緩沖帶生態(tài)屏障，構(gòu)建濕地坑塘帶、植被消落帶、湖濱綠帶以及生態(tài)護(hù)坡帶等多重城市面源污染攔截體系。

①濕地坑塘帶通過堆挖串聯(lián)的湖濱區(qū)坑塘生境系統(tǒng)，恢復(fù)脈沖洪水與濕地系統(tǒng)的水文交互功能。夏季，湖濱區(qū)濕地坑塘串聯(lián)系統(tǒng)依托市政管網(wǎng)雨水資源維持生境，冬季則淹沒于水體之下，實(shí)現(xiàn)對(duì)湖濱區(qū)水污染物的滯留消納。

②植被消落帶指湖濱水體維持低水位時(shí)，處于低位水面與濕地坑塘帶之間的區(qū)域，是攔截面源污染物質(zhì)進(jìn)入湖濱區(qū)水體的重要屏障。可通過選育配置耐水淹且易吸收氮磷化物的植被，構(gòu)建湖濱區(qū)植被消落帶生態(tài)屏障。

③湖濱綠帶地面硬化率較低，可在湖濱沿湖公園構(gòu)成具備較高生物多樣性的攔污帶。具體可通過在湖濱綠帶公共空間布設(shè)生物洼地、生態(tài)步道、微型雨水儲(chǔ)蓄池，減少硬化鋪裝面積，實(shí)現(xiàn)徑流峰值的削減，并在有效控制面源污染的同時(shí)補(bǔ)給地下水，緩解城市熱島效應(yīng)。

④生態(tài)護(hù)坡帶通過配置具備較強(qiáng)耐受性的草甸，恢復(fù)湖濱區(qū)湖岸生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)湖濱區(qū)的水土保持及雨水徑流控制，進(jìn)而提升湖濱區(qū)湖岸護(hù)坡對(duì)面源污染的緩沖消納功能。

3.城市合流制溢流污染防控規(guī)劃思路

（1）基于LID模式的城市合流制溢流污染防控規(guī)劃機(jī)制

針對(duì)城市傳統(tǒng)雨污水末端調(diào)控模式的局限性，基于LID（Low Impact Development，低影響開發(fā)）模式采用源頭分散式雨污調(diào)控舉措，規(guī)劃營造綠色基礎(chǔ)設(shè)施，以有效實(shí)現(xiàn)雨水下滲并蓄存雨水資源。

城市灰色雨水排除基礎(chǔ)設(shè)施改變了區(qū)域自然植物蒸騰及雨水下滲方式，誘發(fā)高徑流峰值及徑流總量，造成城市合流制溢流污染。基于LID模式的源頭分散式雨洪調(diào)控策略通過改善源頭匯水面自然水文進(jìn)程，提升了城市排水體系上游滯蓄及下滲功能，減少了合流制溢流對(duì)城市水體的污染。LID模式通過提升城市徑流的滯蓄及滲流作用，顯著降低了源頭匯水區(qū)綜合徑流系數(shù)、峰值流量，并延緩產(chǎn)流進(jìn)程，使市政雨水管網(wǎng)合流雨污水流量過程線坦化變形，降低了溢流次數(shù)，并有利于合流制雨污水進(jìn)入再生水處理廠。LID模式具體可采用將屋面雨水徑流導(dǎo)入可滲透下凹式綠地花園、布置雨水收集設(shè)施、實(shí)施雨落管網(wǎng)斷接以及布設(shè)透水鋪裝等小尺度源頭分散式策略，通過源頭分散舉措的累加效應(yīng)改善城市合流制雨水系統(tǒng)的水力條件，實(shí)現(xiàn)對(duì)合流制溢流污染的高效規(guī)劃控制。

（2）控規(guī)層面多環(huán)節(jié)面源污染防控規(guī)劃機(jī)制

①城市道路環(huán)節(jié)水污染防控規(guī)劃。為防控城市徑流污染，城市道路規(guī)劃停車場(chǎng)、廣場(chǎng)以及道路區(qū)域應(yīng)配置一定比例的透水鋪裝。同時(shí)，宜結(jié)合綠化隔離帶選取低洼地作為綠化設(shè)施用地，并在綠化設(shè)施內(nèi)布設(shè)加裝攔污柵的溢流口，以提升對(duì)雨水徑流污染物質(zhì)的過濾消納。

②市政終端環(huán)節(jié)水污染防控規(guī)劃。針對(duì)城市建成區(qū)，控規(guī)層面可通過在雨水排除系統(tǒng)終端規(guī)劃設(shè)置調(diào)蓄池、人工濕地、生態(tài)駁岸以及閘門井等方式，提升水污染綜合調(diào)蓄攔截及河道自凈功能。針對(duì)城市規(guī)劃區(qū)，控規(guī)層面通常側(cè)重源頭管控措施，也可在雨水排放口區(qū)域的沿河綠化隔離帶內(nèi)適當(dāng)預(yù)留水污染處理設(shè)施用地。此外，規(guī)劃市政雨水調(diào)蓄池的設(shè)置規(guī)模應(yīng)匹配城市初期雨水管控徑流量，綜合考慮城市建設(shè)區(qū)污水系統(tǒng)承載力及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平確定初期雨水徑流管控量。同時(shí)，可在校核初期雨水徑流支管接入未造成主干管網(wǎng)溢流的前提下，通過提升市政污水管網(wǎng)充滿度，應(yīng)對(duì)初期雨水徑流陡增對(duì)市政污水處理系統(tǒng)造成的沖擊。

③地塊開發(fā)環(huán)節(jié)水污染防控規(guī)劃。控規(guī)階段可通過強(qiáng)化源頭徑流控制措施，統(tǒng)籌規(guī)劃城市地塊開發(fā)環(huán)節(jié)防洪排澇及面源污染控制。針對(duì)舊城區(qū)通常維持現(xiàn)狀排水系統(tǒng)的情況，可通過雨污分流制改造等措施重點(diǎn)整改水污染嚴(yán)重區(qū)域。針對(duì)規(guī)劃區(qū)，則可采用建設(shè)低勢(shì)公園綠地及布設(shè)綠化屋頂?shù)扰e措，避免雨水徑流直接排入河道或市政雨水管網(wǎng)。城市地塊雨水排除應(yīng)在低洼綠地花園區(qū)域布設(shè)加裝攔污柵的溢流口，從而在徑流量較大時(shí)通過溢流排入河道或市政管網(wǎng)，在徑流量較小時(shí)直接下滲入地。

4.城市面源污染防控分區(qū)規(guī)劃體系構(gòu)建

城市水系河網(wǎng)通常具備較廣的水域占地面積，使得河湖水體易遭受城市多重污染源威脅。針對(duì)城市土地控制性詳細(xì)規(guī)劃及土地資源特征，綜合考量土地利用經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益以及社會(huì)效益的最大化，可結(jié)合土地分區(qū)中公園綠地用地、市政道路用地、林地用地、城鎮(zhèn)居民建設(shè)用地、河湖水域用地等用地結(jié)構(gòu)特征綜合制定面源污染防控規(guī)劃。城市水污染防控規(guī)劃應(yīng)綜合考慮土地利用分區(qū)實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境效益最大化時(shí)對(duì)污染物質(zhì)的調(diào)控效果。因此，可依據(jù)城市面源污染物質(zhì)遷移以及生態(tài)環(huán)境用地增長進(jìn)程中的最小累加阻抗差值，作為國土空間分區(qū)規(guī)劃臨界標(biāo)準(zhǔn)，如下式所示：

式中，LMIX累計(jì)阻抗作用指最小累加阻抗差值；L生態(tài)環(huán)境用地增長指生態(tài)環(huán)境用地累加阻抗作用；L面源污染物質(zhì)遷移指面源污染物質(zhì)遷移累加阻抗作用。

當(dāng) LMIX累計(jì)阻抗作用＜0時(shí)， 表示該土地分區(qū)為水資源涵養(yǎng)保護(hù)分區(qū)；當(dāng)LMIX累計(jì)阻抗作用＞0時(shí)，表示該土地分區(qū)為面源污染防控重點(diǎn)分區(qū)，應(yīng)布設(shè)面源污染物阻滯帶；當(dāng) LMIX累計(jì)阻抗作用=0時(shí)，代表面源污染物質(zhì)遷移與生態(tài)環(huán)境用地增長的臨界閾值。

針對(duì)城市國土空間特征，面源污染物質(zhì)輸出負(fù)荷越小的土地對(duì)污染物遷移的阻抗作用越高，即面源污染產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)越小，反之亦然。城市土地分區(qū)中不同類型土地阻抗作用系數(shù)如表1所示。

表1 城市土地分區(qū)中不同類型土地阻抗作用系數(shù)

綜合考慮城市各區(qū)域面源污染防控及水資源涵養(yǎng)保護(hù)目標(biāo)，依據(jù)各土地分區(qū)最小累加阻抗差值臨界閾值，將城市國土空間格局劃分為面源污染防控重點(diǎn)阻滯分區(qū)、面源污染防控一般阻滯分區(qū)以及水資源涵養(yǎng)保護(hù)分區(qū)。

①面源污染防控重點(diǎn)阻滯分區(qū)主要分布于城市核心區(qū)及城鎮(zhèn)居民區(qū)，該類區(qū)域面源污染物質(zhì)通過遷移匯入河湖水體并造成水環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)較高，應(yīng)重點(diǎn)采取阻滯及修復(fù)工程措施削減總氮、總磷等面源污染物質(zhì)的產(chǎn)生與遷移。

②面源污染防控一般阻滯分區(qū)作為面源污染防控重點(diǎn)阻滯分區(qū)與水資源重點(diǎn)保護(hù)分區(qū)過渡緩沖區(qū)域，應(yīng)重點(diǎn)考慮維護(hù)該類區(qū)域自然生態(tài)景觀及河湖水系連通性，在毗鄰水資源重點(diǎn)保護(hù)分區(qū)的區(qū)域應(yīng)劃設(shè)阻滯帶，同時(shí)宜削減具有高面源污染輸出負(fù)荷土地開發(fā)利用占比面積，優(yōu)化土地利用類型及國土空間格局。

③水資源涵養(yǎng)保護(hù)分區(qū)通常包括城市水網(wǎng)坑塘密集區(qū)以及飲用水水源地，該類分區(qū)內(nèi)應(yīng)實(shí)施嚴(yán)格的土地利用管制措施，合理提升綠地及濕地用地面積，重點(diǎn)恢復(fù)末端河網(wǎng)自然生境及坑塘水面，維護(hù)城市水系自然形態(tài)特征及連通性，嚴(yán)禁生活廢污水直排入河、養(yǎng)殖、垂釣、游泳以及生活垃圾填埋等行為。通過合理劃分城市面源污染防控土地分區(qū)，有助于從國土空間規(guī)劃層面優(yōu)化城市水環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)的綜合防控。

5.城市面源污染防控制度保障機(jī)制

（1）促進(jìn)多部門間高效協(xié)作

城市面源污染綜合防控涉及國土、規(guī)劃、水務(wù)及環(huán)保等多個(gè)部門，通過強(qiáng)化多部門間的溝通協(xié)調(diào)效率，統(tǒng)一各職能環(huán)節(jié)對(duì)城市面源污染綜合防控的認(rèn)識(shí)，將有助于深化規(guī)劃層面對(duì)城市面源污染防控的多層次布局，從而有機(jī)統(tǒng)一城市面源污染管控與城市規(guī)劃工作。

（2）強(qiáng)化城市土地布局研究

通過量化城市水環(huán)境污染與土地開發(fā)利用空間布局間的數(shù)量關(guān)系，有利于辨識(shí)造成城市面源污染與河湖水體污染的源頭。同時(shí)，探索不同土地利用類型與受納水體污染程度間響應(yīng)關(guān)系模型，可為城市水環(huán)境保護(hù)治理相關(guān)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)的制定提供技術(shù)支撐。

（3）完善水環(huán)境綜合調(diào)控政策法規(guī)

為協(xié)調(diào)城市面源污染防控與城市土地開發(fā)建設(shè)之間的矛盾，應(yīng)制定相關(guān)法律法規(guī)，明確各職能部門在城市水環(huán)境保護(hù)與綜合治理中的義務(wù)與責(zé)任，科學(xué)劃分城市面源污染用地控制紅線與空間管理范圍，以有效落實(shí)城市面源污染防控舉措。同時(shí)，可通過優(yōu)化城市小地塊防控面源污染規(guī)劃布局，適當(dāng)采取經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策鼓勵(lì)公眾實(shí)施分散式居民小區(qū)徑流污染防控措施，從而有效彌補(bǔ)城市規(guī)劃中面源污染防控措施宏觀布局的不足。

三、結(jié) 論

綜合考慮城市規(guī)劃與城市面源污染防控之間的深層次有機(jī)聯(lián)系，是從規(guī)劃層面系統(tǒng)性探索城市面源污染防控的有效途徑。此外，隨著城市雨洪及面源污染防控管理力度的不斷加強(qiáng)，近年針對(duì)高密度城市建成區(qū)實(shí)施雨污水管網(wǎng)的改造正在逐步擴(kuò)大適用范圍。值得注意的是，因地制宜探索適合不同城市實(shí)際的LID工程措施效益評(píng)估，仍有待進(jìn)一步研究。同時(shí)，以城市湖濱區(qū)為核心規(guī)劃，構(gòu)建涵蓋濕地基塘帶、植被消落帶、湖濱綠帶以及生態(tài)護(hù)坡帶等多功能多帶的面源污染控制體系，探索景觀規(guī)劃途徑實(shí)現(xiàn)城市雨洪與面源污染綜合管控，科學(xué)劃分面源污染土地防控分區(qū)，將有效平衡城市土地開發(fā)與水環(huán)境保護(hù)治理工作；加強(qiáng)國土、城市規(guī)劃、水務(wù)及環(huán)境保護(hù)等多部門間的高效協(xié)作，是城市水環(huán)境綜合防控治理的有力保障；城市土地經(jīng)濟(jì)政策的適當(dāng)調(diào)控與相關(guān)法規(guī)體系的不斷健全，也將有效促進(jìn)城市面源污染防控及水環(huán)境綜合治理長效機(jī)制的良性循環(huán)。