工業(yè)項目的海綿城市建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)要點

謝 勝，吳晨浩，呂永鵬,*

(1.上海市政工程設(shè)計研究總院<集團(tuán)>有限公司， 上海 200092；2.上海城市排水系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心， 上海 200092)

2015年10月，國務(wù)院辦公廳發(fā)布《國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》(國辦發(fā)〔2015〕75號)，要求：從2015年起，全國各城市新區(qū)、各類園區(qū)、成片開發(fā)區(qū)要全面落實海綿城市建設(shè)要求。工業(yè)用地是城市建設(shè)用地的主要類型之一，是海綿城市建設(shè)的重要區(qū)域，由于其硬化面積高、徑流污染程度高等特征，在實施海綿城市建設(shè)中遇到諸多問題。目前，國內(nèi)關(guān)于工業(yè)項目海綿城市建設(shè)的研究相對薄弱，其工程實踐并未考慮工業(yè)項目的徑流污染情況[1-2]，存在技術(shù)路線和措施選取方面問題；此外，關(guān)于行業(yè)主管部門對化工等工業(yè)項目的雨水徑流污染控制的標(biāo)準(zhǔn)有待深入研究[3-6]。本文通過梳理化工工業(yè)項目實施海綿城市建設(shè)所存在的問題，并針對性提出實施路徑、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)應(yīng)用等實施建議，為全國工業(yè)項目的海綿城市建設(shè)提供技術(shù)參考。

1 海綿城市建設(shè)特征

工業(yè)項目由于其綠地率較低、徑流污染風(fēng)險較高以及環(huán)保部門的應(yīng)急管理要求，其海綿城市建設(shè)實施路徑、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)措施選取均有明顯的特征，不能按照常規(guī)的地塊項目進(jìn)行海綿城市設(shè)計。

(1)工業(yè)項目綠地率較低。為提高工業(yè)項目建設(shè)用地的利用效率，《工業(yè)項目建設(shè)用地控制指標(biāo)》(國土資發(fā)〔2008〕24號)中第四條要求，“工業(yè)企業(yè)內(nèi)部一般不得安排綠地”，而綠地是海綿化設(shè)計的主要載體，因此，工業(yè)項目的海綿措施選取受到了較大的局限。

(2)地表徑流污染風(fēng)險較高。工業(yè)項目由于生產(chǎn)或運(yùn)輸過程中存在“跑冒滴漏”，造成地面污染物質(zhì)量多，地表徑流的重金屬或有機(jī)污染程度高，尤其是化工、印染以及污染嚴(yán)重的三類工業(yè)項目[7]。若采用下凹式綠地、植草溝等滲透設(shè)施，污染物質(zhì)可能會隨雨水徑流滲入地下水中，造成土壤和地下水污染。《城鎮(zhèn)內(nèi)澇防治技術(shù)規(guī)范》(GB 51222—2017)[8]中第4.1.9條(強(qiáng)制性條文)要求：嚴(yán)禁在地表污染嚴(yán)重的地區(qū)設(shè)置具有滲透功能的源頭控制設(shè)施。

(3)對于化工、印染等污染程度高的三類工業(yè)項目，環(huán)保部門要求其建設(shè)符合含初期雨水收集處理的應(yīng)急事故水池的相關(guān)要求。以化工項目為例，根據(jù)《化工建設(shè)項目環(huán)境保護(hù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50483—2019)[6]的要求，化工建設(shè)項目應(yīng)建設(shè)應(yīng)急事故水池，且“應(yīng)根據(jù)發(fā)生事故的設(shè)備容量、事故時消防用水量及可能進(jìn)入應(yīng)急事故水池的降水量等因素綜合確定”。

2 實施技術(shù)要點

針對工業(yè)項目，根據(jù)其對居住和公共設(shè)施等環(huán)境的干擾和污染程度，分為一類、二類和三類工業(yè)項目[9]。本研究重點分析對環(huán)境污染程度高的三類工業(yè)項目，因此，將工業(yè)項目分為一般工業(yè)項目和三類工業(yè)項目。

2.1 一般工業(yè)項目

2.1.1 實施思路

對于污染程度較低、環(huán)境干擾較小的一般工業(yè)項目(含一類工業(yè)項目和二類工業(yè)項目)，其徑流組織技術(shù)路線和低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)典型流程與居住用地類項目基本一致。如圖1所示，通過合理布設(shè)下凹式綠地、雨水花園等海綿設(shè)施，并通過地表徑流組織設(shè)計，以實現(xiàn)生態(tài)設(shè)施對面源污染的控制以及雨水的資源化利用，而超過海綿設(shè)施消納能力的雨水進(jìn)入排水管渠系統(tǒng)排放。

注：參考《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》(試行)重新繪制圖1 一般工業(yè)項目的徑流組織技術(shù)路線圖Fig.1 Technical Roadmap of Runoff Organization for General Industrial Projects

2.1.2 技術(shù)要點

(1)應(yīng)合理布局綠地并建設(shè)海綿設(shè)施，通過精細(xì)化的標(biāo)高設(shè)計進(jìn)行徑流組織設(shè)計，從源頭減少徑流量的產(chǎn)生，削減徑流污染負(fù)荷。廠區(qū)內(nèi)部的綠地應(yīng)建成下凹式綠地，并在適當(dāng)位置建設(shè)雨水滯留、滲透設(shè)施；針對大面積的工業(yè)區(qū)屋面，可采用屋頂綠化的方式蓄存雨水；廠區(qū)內(nèi)部的非機(jī)動車道路、人行道、小車停車場等應(yīng)采用透水鋪裝地面。

(2)一般工業(yè)項目適宜采用的設(shè)施有綠色屋頂、透水鋪裝、生物滯留設(shè)施、生態(tài)樹池、植草溝、雨水調(diào)蓄設(shè)施等。

(3)為避免地下水污染風(fēng)險，對于存在特殊污染風(fēng)險的廠區(qū)和道路，不宜建設(shè)生物滯留設(shè)施、生態(tài)樹池、植草溝等滲透設(shè)施。

2.2 三類工業(yè)項目

2.2.1 實施思路

三類工業(yè)項目的地表徑流污染濃度較高，根據(jù)《化工建設(shè)項目環(huán)境保護(hù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50483—2019)和《水體污染防控緊急措施設(shè)計導(dǎo)則》的要求，三類工業(yè)項目的徑流組織應(yīng)脫離一般工業(yè)倉儲項目的雨水系統(tǒng)典型流程，可采用雨水池等灰色基礎(chǔ)設(shè)施，注重初期雨水的調(diào)蓄與收集。如圖2所示，初期雨水調(diào)蓄與收集后進(jìn)入污水系統(tǒng)的進(jìn)行預(yù)處理，隨后進(jìn)入市政污水系統(tǒng)；對于超過雨水池儲存能力的雨水，經(jīng)監(jiān)測水質(zhì)符合排放標(biāo)準(zhǔn)時，排入市政雨水管網(wǎng)進(jìn)行排放。

注：參考某化工項目環(huán)評報告重新繪制圖2 三類工業(yè)的工業(yè)廢水、初期雨水等收集處理系統(tǒng)圖Fig.2 Collection and Treatment System of Industrial Wastewater and Initial Rainwater of the 3rd Industrial Project

2.2.2 技術(shù)要點

(1)不得采用下凹式綠地、透水鋪裝等地面滲透的海綿城市技術(shù)措施，減少對土壤和地下水的污染風(fēng)險。

(2)針對大面積的工業(yè)區(qū)屋面，可采用屋頂綠化的方式蓄存雨水，從源頭減少屋面徑流量的產(chǎn)生，削減徑流污染負(fù)荷。

(3)由于污染風(fēng)險較大，為避免降雨徑流對土壤和地下水的污染，三類工業(yè)適宜采用的技術(shù)設(shè)施為綠色屋頂和調(diào)蓄池(事故池)。應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，建設(shè)事故池，并考慮可能進(jìn)入應(yīng)急事故水池的降水量，必要時需對初期雨水進(jìn)行收集和處理。

3 工業(yè)項目海綿城市建設(shè)指標(biāo)

3.1 一般工業(yè)項目

一般工業(yè)項目的海綿城市建設(shè)指標(biāo)為年徑流總量控制率的確定，其指標(biāo)的確定與其他地塊項目基本一致，應(yīng)結(jié)合片區(qū)控制需求、工業(yè)項目的建設(shè)強(qiáng)度、綠地率等指標(biāo)合理確定，一般新建項目宜取65%左右。

3.2 三類工業(yè)項目

三類工業(yè)項目主要通過事故池設(shè)計時考慮初期雨水收集和調(diào)蓄規(guī)模，以達(dá)到削減降雨徑流量和徑流污染負(fù)荷的效果，其設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)主要包括“國標(biāo)法”和“石化法”。

(1)國標(biāo)法

目前，GB 50483—2019提出了事故池應(yīng)考慮“進(jìn)入應(yīng)急事故水池的降水量”，并在條文中說明降水量為“當(dāng)?shù)氐淖畲蠼涤炅俊盵6]。根據(jù)GB 50483—2019，對初期雨水進(jìn)行控制和處理，其控制標(biāo)準(zhǔn)為“采用當(dāng)?shù)乇┯陱?qiáng)度公式取一次降雨過程中的前15～30 min降水量，一般取20～30 mm厚度的初期降雨量”。

該方法并不符合排水設(shè)計相關(guān)規(guī)范的要求：“當(dāng)?shù)氐淖畲蠼涤炅俊泵枋霾⑽创_定降雨設(shè)計重現(xiàn)期；暴雨強(qiáng)度公式是用于計算不同降雨歷時條件下的峰值設(shè)置流量的，其降雨歷時并不能區(qū)分“一次降雨過程中的15～30 min降水量”，因此，“20～30 mm厚度的初期降雨量”也就無法確定。

(2)石化法

除上述國標(biāo)以外，中國石化集團(tuán)發(fā)布的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《事故狀態(tài)下水體污染的預(yù)防與控制技術(shù)要求》(Q/SY 1190—2013)[3]對事故池提出了詳細(xì)設(shè)計的要求，其中發(fā)生事故時可能進(jìn)入該收集系統(tǒng)的降雨量V的計算如式(1)～式(2)。

V=10qF

(1)

q=qa/n

(2)

其中：q——降雨強(qiáng)度(以平均日降雨量計)，mm；

qa——年平均降雨量，mm；

n——年平均降雨日數(shù)；

F——必須進(jìn)入事故廢水收集系統(tǒng)的雨水匯水面積，hm2。

該方法通過計算全年場次降雨的平均降雨量，以此作為可能進(jìn)入事故池的降雨量。數(shù)值偏小，則易造成大量徑流污染未經(jīng)收集和處理進(jìn)入自然水體。

(3)海綿法

海綿城市所提出的年徑流總量控制率是基于長時段的降雨數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，確定控制(日)設(shè)計降雨量與全年徑流總量控制的比值關(guān)系，通過徑流體積控制實現(xiàn)徑流污染控制，與事故池設(shè)計中雨水污染控制的環(huán)保要求基本一致。工業(yè)用地的年徑流總量控制率一般為65%左右，其對應(yīng)設(shè)計降雨量根據(jù)區(qū)域降雨特征確定[10-11]。

(4)案例核算

以河北省滄州市某三類工業(yè)項目的海綿城市專項設(shè)計為例，該工業(yè)項目占地面積為9 766 m2，綜合徑流系數(shù)(φ)約為0.85，產(chǎn)區(qū)范圍內(nèi)雨水自行控制。根據(jù)上位海綿城市專項規(guī)劃，廠區(qū)年徑流總量控制率為65%，對應(yīng)設(shè)計降雨量(H)為16.9 mm，統(tǒng)計近30年降雨數(shù)據(jù)，年均降雨量為543 mm，降雨天數(shù)為64 d。

①國標(biāo)法。根據(jù)最新的GB 50483—2019，V國標(biāo)法=166～249 m3。

②石化法。根據(jù)海綿城市建設(shè)指標(biāo)要求，廠區(qū)的初期雨水調(diào)蓄容積計算為：V石化法=10qF=10×0.976 6×543/64=83 m3。

③海綿法。根據(jù)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建》的計算方式，廠區(qū)調(diào)蓄容積計算為：V海綿法=10HφF=10×0.976 6×16.9×0.85=140 m3。

案例分析結(jié)果表明，滄州市三類工業(yè)項目的初雨設(shè)計規(guī)模為V國標(biāo)法>V海綿法>V石化法，其中，V國標(biāo)法的取值區(qū)間較大，且數(shù)值較大；V海綿法數(shù)值位于V國標(biāo)法與V石化法之間。建議三類工業(yè)用地的事故池中的初期雨水控制計算標(biāo)準(zhǔn)采用海綿法的指標(biāo)。

4 結(jié)論與建議

(1)工業(yè)項目的綠地率低、徑流污染風(fēng)險高，因此，其海綿城市設(shè)計思路應(yīng)按照因地制宜的原則合理布設(shè)，應(yīng)合理布局綠地并建設(shè)海綿設(shè)施，通過精細(xì)化的標(biāo)高設(shè)計進(jìn)行徑流組織設(shè)計；對于降雨徑流污染嚴(yán)重的三類工業(yè)項目，其海綿措施應(yīng)以雨水調(diào)蓄池(應(yīng)急事故池)為主，嚴(yán)禁設(shè)置具有滲透功能的源頭控制設(shè)施。

(2)海綿城市所提出的年徑流總量控制率是基于長時段的降雨數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，確定控制(日)設(shè)計降雨量與全年徑流總量控制的比值關(guān)系，通過徑流體積控制實現(xiàn)徑流污染控制，與事故池設(shè)計中雨水污染控制的環(huán)保要求基本一致。建議相關(guān)部門在制定(修訂)的應(yīng)急事故池設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)時，其中徑流污染控制體積可與對應(yīng)區(qū)域年徑流總量控制率標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同一致。