海綿城市理論的城市水環境修復研究★

吳 瀅 劉慶廣 王永興

(合肥學院，安徽 合肥 230601)

1 海綿城市提出的背景及發展情況

1.1 海綿城市提出的背景

近年來，我們經濟得到了快速地發展，工業化和城鎮化的水平都得到了顯著提高，受氣候變化和人類活動的雙重影響，城市面臨著水資源短缺、水環境污染、水生態破壞三大主要水問題[1],另外有關各大城市暴雨內澇的新聞我們也經常可以看見。城市化進程的加快，生活污水、工業廢水的隨意排出，城市河道的生態功能喪失等，在這些嚴峻的背景下，不采取一個有效的治理模式，不解決這些問題，城市水環境治理就不可能徹底改善，抵抗惡劣天氣的承載力必然脆弱，于是海綿城市理念應運而生。海綿城市為解決城市水環境問題、發揮水環境的生態功能、引導城市可持續發展提供了一種新的思路與途徑，受到了專業領域學者的關注與推廣，并成為國家和地方政府解決城市雨洪綜合管理的指導方針和戰略目標。

1.2 海綿城市的發展情況

海綿城市顧名思義就是指城市具有海綿一樣的特質，具有良好的蓄水、排水、涵水的功能，能夠彈性的適應環境變化和自然災害。“海綿”一詞最早被澳大利亞研究學者Budge用來描述城市對人口的吸附能力[2,3],而這些年來，越來越多的專家學者開始認同用“海綿城市”這個詞來描述一個城市的雨澇調蓄能力。當降水豐沛時，可以將雨水吸納、儲存、凈化等方式利用雨水。而當干旱時又可以將自己儲存吸納的雨水釋放進行補枯、供給到城市水循環系統，對城市進行彈性調控，讓城市更加有彈性[4]，能夠從容的面對復雜變化環境，有效地進行生態水環境修復。海綿城市最大的本質是改變傳統城市建設理念，由傳統的粗放式、高強度建設轉變成低影響設計開發(low impact design or development),進而實現資源與環境的可持續協調發展[5]。遵循著順應自然，和諧共生的原則對周邊水生態進行低影響的建設，共同營造協調的水利環境。海綿城市作為一種新型的生態水環境修復的途徑、一種新理念的城鎮水環境可持續發展的模式逐漸受到了專家學者的關注,也為我們治理城市水環境提供了新思路。

2 研究區概況

五大淡水湖之一的巢湖是合肥市、巢湖市等環湖城鄉重要的生態水源地。派河作為巢湖的一級入湖支流，是控制巢湖水質的一道防線，承擔著重要的職責。派河流域發源于肥西縣紫蓬山脈北麓周公山,流域面積約586 km2、河道平均坡降0.2%、流域年降水量800 mm～1 200 mm、年均入湖水量1.75億m3[6]。派河屬于雨源型河流，上游位于江淮分水嶺南側低山區，河流坡度較大，河槽調蓄能力小，降雨匯流迅速，下游常受巢湖洪水頂托倒灌影響。同時派河也是“引江濟淮”工程穿越江淮分水嶺前必經通道，其水質狀況也影響“引江濟淮”工程輸水水質安全。由表1可知：派河干流及主要支流水質基本為Ⅴ類～劣Ⅴ類，指標多數超標，呈重污染河道特征。海綿城市治理水環境思路下對我們派河流域的河流斷面生態補償，達到期望水質目標將會是一個突破傳統思維的良方。面對污染嚴重的河流狀況，亟需我們改變傳統工程依賴性治水思路[7]，告別灰色基礎設施的水環境治理與保護、生態化、可持續化的解決水環境問題、營造一個干凈的、和諧的生態水利環境。

表1 派河流域地表水斷面生態補償斷面表

3 派河流域水環境污染現狀

3.1 污水處理廠尾水的影響

派河流域屬于雨源性河流，自然產流不足，上游無水，枯水期時污水處理廠尾水就作為了派河的主要水源，然而很多污水處理廠尾水本身為劣Ⅴ類，由表2可知：污水處理廠尾水水量大，水質差，是派河嚴重的污染源。如經開區污水廠現狀處理出水為一級A排放標準，水質為劣Ⅴ類，由于污水處理廠尾水水質差、水量大，對下游水體造成嚴重污染，派河水質目標難以保證。部分工業廢水未經處理排入河道，對河流水質影響較大。

3.2 農村面源污染的影響

流域內村莊未建設生活污水處理系統，污水直接排入河道，農村居民生活垃圾未做統一處理流域內畜禽養殖較為普遍，絕大多數未建設污水處理設施，養殖污水進入河道污染水體，畜禽養殖污染嚴重，農村生活貢獻較大。流域內“一縣四區”農村生活污水和生活垃圾污染也加重派河的污染。

3.3 城市面源污染的影響

城市面源污染嚴重，初期雨水污染物濃度高。初期雨水部分污染指標明顯高于旱流污水濃度，有些污染物(如BOD)的濃度與城市污水廠的進水水質相近[8]。隨著城市點源污染治理水平的提高，初期雨水污染已成為制約合肥水環境質量的主要因素。另外由于排污管網不完善、錯接漏接問題導致污水直接入河；再者施工廢水未嚴格處理排放，工業園區污水簡單處理，未達標排放等，導致大量污水直接入河。

表2 派河流域排污口情況表

4 基于海綿城市理念的水環境修復模式

4.1 生態濕地修復模式

生態濕地作為“城市之腎”，保護自然濕地、營建人工生態濕地都會對改善水環境、發揮城市水生態功能有著積極意義。在海綿城市理論視角下，派河以現有湖灘岸線為基礎，結合現有坑塘、濕地、園林等水生態區域開挖聯通水道，營建人工生態濕地綠色海綿體。針對派河河口現狀水質，通過沉水植物、挺水植物、浮葉植物、喬灌木植物種群的構建，對水體進行立體綠化式凈化，改善巢湖水質。同時結合派河北部濕地建設，構建沿湖防汛道路，在濕地中修建木質棧道與其連通，使游人能夠親臨巢湖，感受濱湖自然濕地美景。對派河故道進行清淤，并與巢湖打通，補償生態需水，多方位改善水質。對南部漁村和分流島四周進行拋石防護、生態型護岸，增強水體自凈能力。濕地末端建設一座10 m寬跌水堰，控制濕地內部水位，曝氣增加水中溶解氧，水體凈化后通過涵管排出。并布設沉水、挺水、浮葉、喬灌等各類植物群落，結合濕地泡、氧化塘、生態植草溝等多方位、立體式的營建生態濕地的節點，發揮濱水帶生態調蓄功能，為水體水生態系統穩定提供保障。

4.2 雨水生態調蓄工程模式

雨水調蓄模式相當于一個大型的超級蓄水池，它會增強鎖水能力，減小地表徑流、增大雨水下滲。雨水調蓄模式就是增強蘊含和彈性吸收雨水的能力。派河兩岸打造重要的雨水調蓄體，同時兼顧生態景觀功能，根據不同時期的需求而體現出不同的功能。調蓄體部分駁岸設計以自然緩坡入水，能根據雨季洪峰預警，提前啟動泵站，留出相應的調蓄空間。駁岸邊種植水生植物鳶尾、千屈菜、睡蓮等水生植物，既過濾水質，又體現生態濕地特色。同時建設下沉式綠地，采用生物滯留、滲透塘、濕地、調節塘等措施調蓄凈化徑流；建設初期雨水收集設施，控制城市面源污染，初期雨水的收集處理通過設置初期雨水截流管收集至調蓄池，經過調蓄處理后，采用管道輸送至污水處理廠處理。通過將雨水蓄存起來，運用生態手段增加儲水空間，避免雨水積存、調蓄、錯峰，盡可能為雨水利用創造條件[10]。

4.3 綠色生態廊道、生態浮島修復模式

營建生態廊道，通過各個生態斑塊的聯通成為更具規模，空間尺度更大的生物棲息地與水資源生態涵養區，為生物的遷徙、水資源的調節提供必要的通道與網格。牛角大圩建設的總長度460 km的多層次綠色生態路網，與方興湖公園、金斗公園等城市公園構建成綠色生態長廊，親水平臺道路兩側建設綠化帶以及雨水花園，對流域內水庫、湖泊進行綜合治理，進行生態補水、截污管網進行生態修復。對派河支流河道配置載體固化微生物曝氣設施，建設生態浮床修復系統，對污染進行削減同時提升河道水質。同時實施的“森林增長工程”、開展水源生態林建設和巢湖岸邊林建設、建設增植水源涵養林。通過涵養水源、減少水土流失，同時以巢湖沿湖濕地，以派河36座小型水庫及水庫涵養地為重要生態節點、市區、周邊的山嶺綠地、農田生態緩沖帶構成環城生態綠色海綿體來調節局部氣候、改善水質、豐富城市景觀、增強城市生態功能。

5 結論與展望

海綿城市發揮著滲、蓄、滯、凈、用、排的巨大優勢，為解決城市水環境問題、發揮水環境生態功能、引導城市可持續發展提供了一種新的思路與途徑，強調保護自然生態，修復受損的生態，并實施低影響開發，所以它最重要的意義是生態保護，是向生態城市邁進的重要步伐。海綿城市作為一種新型的生態水環境修復的途徑、一種新理念的城鎮水環境可持續發展的模式、一種營造和諧的生態水利環境的重要措施，為我們解決城市水問題、治理水生態環境提供了新的思路。在市政施工設計、城市建設、水利開發中都有著自己獨特作用。在經濟快速發展、城市化的加速推進的今天，低影響開發設計的海綿城市建設一定有著一個光明的未來。