長春市伊通河流域海綿城市建設措施探討

武大洋

（鹽城市清水綠岸凈水集團有限公司，江蘇 鹽城 224000）

1 現狀研究

1.1 下墊面解析

根據測繪1∶5000地形圖分類數據，對長春市區地表類型進行解析分類，如表1。

表1 長春市現狀用地匯總

1.2 降雨分析

長春市近60年平均降雨量498mm， 但降雨量年實際分配不平衡，1956年年 降 雨 量 達754mm， 而1982年年降雨量244.1mm，年降雨量最大值是最小值的3倍，說明最近幾十年長春市降雨量變率較大［1］。從降雨量實際變化來看，20世紀20—50年代降雨變率較大，60—70年代降雨量年實際變化趨于平衡，而80年代中期以來降雨量變率逐漸增大，20世紀末至21世紀初年降雨量較小，長春市連續幾年出現大旱天氣， 而2004—2012年長春市年降雨量變化幅度較大。 總的來說長春年降雨量呈現降低趨勢［2］。

1.3 水環境狀況

伊通河屬第二松花江水系、 飲馬河支流， 河長342.50km， 流 域 面 積8440km2。 長 春 市 境 內 河 長286.90km，流域面積4011km2。 伊通河自新立城水庫壩下至萬寶攔河閘為城區河段，長度48.82km。 伊通河由南向北經過朝陽、南關、二道和寬城4個行政區及凈月、經開和高新3個開發區。近年來，由于沿岸大量工業和生活污水的排放， 伊通河水質污染極為嚴重。全流域特別是中、下游地區基本上達不到功能區目標要求［3］。

伊通河流域主要污染指標為氨氮和COD，超標率分別為100%和90%； 其次為BOD5超標率為80%，TP和氨氮的超標率均為70%； 揮發酚的超標率為30%；高錳酸鹽指數的超標率為20%。污染負荷最重的點位三家子伊通橋，其主要污染指標TN的超標倍數為19.6倍。其次為長春繞城高速公路監測斷面，其主要污染指標TN的超標倍數為14.21倍。

1.4 排水口現狀

根據現場調查， 伊通河城區段范圍內排口共64個，其中西岸29個，東岸35個。其中合流排口45個、雨水排口15個，其他排水口（如自來水廠排水、污水廠事故溢流水）4個。目前，合流排水口除東岸18號排口（鯰魚溝）未截流外，其他排口均已做截流，雨水排口基本無處理直接排入伊通河。

1.5 排水管渠狀況

長春市隨著城市建設發展進程而形成多種排水體制并存的現象，現狀排水體制有合流制、分流制和部分分流制。其中朝陽區和綠園區大部分為分流制，南關區和寬城區以合流制為主體，有部分分流制；二道區大部分為合流制；經濟開發區、凈月開發區、高新開發區及汽車產業開發區為分流制。

全市排水管渠總長度約1739km，其中：合流制管渠長度410km，分流制管渠1329km（污水管渠528km，雨水管渠801km）。 偽滿期間修建的管渠530km，占現有管道總數的31%。

2 問題分析

2.1 入河污染物多，超出河道受納容量

污水處理廠收集、處理未實現全覆蓋，致使部分污水未經處理， 直接或間接經過支流及溝渠進入伊通河， 未經處理的污水是流域近期水體污染的主要來源。部分支流接納周邊直排污水，周邊生活污水經過明渠排放入湖，水質污染較重［4］。

2.2 溢流污染、雨污錯混接等對水環境影響嚴重

目前部分老城區保留著合流制排水體制， 在旱季主要傳輸生活污水和工業廢水， 雨季還同時傳輸地表徑流， 合流制管網溢流發生約占降雨事件的80%，對城市水體環境構成嚴重威脅。 部分城區采用了雨、污水分流制，仍有雨污水錯接、混接的現象，使得合流排放的現象依然存在， 在暴雨時仍有溢流污水排入河道。 同時，截流制管道系統截流倍數低，截流系統設計、運行管理不夠完善，截流系統的實際運行效果較差。

由于合流制管網溢流、 雨污錯接混接等問題導致未處理污水排放的污染負荷直接或間接排入伊通河，對水體環境產生巨大影響。

2.3 河流生態水量失衡及生態基流匱乏

伊通河天然徑流小， 同時來自上游的補給水源少，當前補給水源多為長春市城市污水廠出水，污徑比高達9∶1，實為一條納污河道，水體自凈能力弱，缺乏清潔水源補充。

伊通河多年平均徑流總量5.48億m3， 年均流量10.7m3/s，最小流量0.035m3/s，伊通河年生態需水量約5.66億m3，年均缺水量1800萬m3。 伊通河生態水量失衡及生態基流匱乏問題也降低了清潔水體的稀釋作用。

2.4 河道景觀建設的影響

河道景觀建設導致水位升高、流量減少，河水污染物擴散小、下泄速度極慢。為滿足長春市景觀用水需要，在長春市城區段建有4座攔河閘，造成城區段無天然徑流、局部斷流，再加上城區河道內各類提高水位的橡膠壩等直接導致城市已改造的河道中河水流速變慢且與地下水失去了聯系， 水體基本喪失了自凈及自我修復能力。

伊通河長春市區段南起繞城高速，北至四化橋，共18.75km，平均寬度150m，平均水深2m，蓄積水量約500萬m3，上游補水主要為東南污水處理廠每日約5萬m3，水體更新時間長達近3個月，河道幾乎成為靜止的湖泊，污染物的擴散嚴重制約。又由于河道水位高，部分排口位于水面之下，受頂托現象影響，排水不暢。

2.5 城市化的影響

城市化導致流域地表高度硬化， 城市面源污染凸現，生態排水功能弱。隨著長春市城市化進程的不斷推進發展，造成城市不透水地面不斷增加，導致降雨后徑流量增大，不僅加大了排水壓力，同時，降雨和地表徑流的沖刷， 將城市不透水地面積累的大量污染物通過排水管渠或直接進入地表水環境， 造成了水體的面源污染。

不透水地表貢獻53.05%的徑流量， 但不透水地表分別貢獻了73.41%的COD、50.87%的總氮、61.67%的總磷、53.54%的氨氮。

3 工程措施

結合長春市海綿城市建設背景， 微觀尺度采用分散式小規模低影響開發（LID）工程措施；區域尺度通過綜合分析的方法來研究、規劃、建設、管理綠地、水面和各種蓄滯設施， 構建包容景觀空間布局與地表徑流過程，能實現生態服務功能的流域-水復合生態系統，削減徑流污染入河污染負荷，減輕流域水質控制風險。

以水環境治理為核心的系統工程方案除了建立完善的污水收集管網和處理設施外， 還包括以下可能的技術措施和各種組合，包括LID技術、在線排口治理、排口外入河前的生態處理、河道水質就地處理或旁路處理、投加除磷藥劑等［4］。

LID遠期將作為伊通河流域徑流控和徑流污染控制最有效、最直接的工程措施，在遠期將大面積推廣應用， 遠期2030年伊通河流域LID改造面積超過80%，年徑流控制率不低于80%，LID措施相對于傳統建設模式， 可減少通過管道快排入河徑流為4995萬m3，其中下滲量為3059萬m3，可有效補充伊通河基流。

表2 不同用地性質LID設施布置比例 單位：%

針對長春的LID適應性研究， 在解決了凍融問題后，重點應放在促滲和削減融雪污染措施上。 臺灣許少華教授的滲透導管研究已經取得很大進展，通過滲透導管突破地下低透水土層， 到高透水性土層厚增加橫向透水量，較快速地補充地下水。 LID技術是解決伊通河流域水資源不足最經濟、 最有效的措施。

長春市管網設計標準普遍偏低， 設計重現期P=0.5～2年，近年來設計標準有所提高，城市內澇防治標準約2～5年，市區主要積水點37個，嚴重積水19個點，除個別點因為地勢標高原因外，大部分可通過增加管徑和地表導流排除。

面源污染的削減既可在源頭也可在末端，LID技術在短期內不能全面應用的前提下， 在線排口處理是一種有效的消除面源污染控制技術， 可去除超過35%（SS計）污染物，作用巨大，國外應用廣泛。 其技術有：平板格柵、螺旋格柵、滾筒式毛刷設備、旋流沉淀池、接觸沉淀池、多級生物濾池、高效沉淀池等。

重點研究適用于長春的各項技術如下：①顆粒物分離器。 最大過水流量3.8m3/s，沉積物（63μm計）去除率40%，去浮渣，小型排口適宜選用。 ②旋流沉淀池。 旋流分流器通過旋流室和懸浮物隔板及高低流量控制孔來達到懸浮物（50μm），去除油、漂浮和下沉的碎片等，去除率45%，中型排口適用。 ③多級生物濾池。 區域雨水處理設施處理效率50%， 適用于小流域排河口。④高效沉淀+過濾工藝。初期雨水采用高效混凝沉淀加濾池的處理工藝， 可去除SS、COD、BOD、TP等污染物。 該工藝具有水力停留時間短、處理效率高、占地省、運行成本低等優點；處理效率50%； 適用于支流入河口。 ⑤河道岸邊隔離式生物處理有利用河道灘涂處理、設置隔離式生態浮島。 具備河岸灘涂地利用條件，通過降低河水位或設擋水堰，用做河道灘涂地或人工構造濕地處理排口溢流污水或雨水。 此種設施對于溢流污染、融雪污染非常有效果。 ⑥河岸陡峭時無灘涂地利用時，在河道內設置隔離式生態浮島，在排口入主河前設置緩沖隔離處理裝置，對徑流污染和融雪污染效果顯著。

同時可利用景觀岸坡、 河中小島和港灣等有利地形，增設原位或旁側處理設施，也可于排口組合，對排口溢流和河水進行處理。 提升水體自凈和人工強化凈化能力。 主要措施：旁側循環接觸氧化；濱岸滯留凈化；滲濾凈化；提水曝氣雨水濕地；原位循環接觸氧化［5］。

遠期（2030年）可以采用以下方案：按高標準建設LID；排口全部截污納管；農村污水按IV類要求排放；排口在線處理削減入河污染物；污水資源化利用、引水活水、增設水閘提高水體流動性；水體增設生態處理設施，提升水體自凈能力；LID、截污、在線設施、河道濕地等綜合措施處理冬季融雪徑流污染。

4 結語

以LID技術為核心的源頭治理措施在伊通河綜合治理中發揮了重要作用， 根據方案比選和科學預測，LID技術的運用將削減60%的面源污染，并能帶來內澇緩解，地下水源涵養等諸多效益。 在綠色技術被強調的同時，不能忽視灰色設施建設的完善。 通過LID設施的建設、管網系統優化改造，在線處理設施應用，水系統的提質優化、智慧排水的構建等措施，最大限度地發揮了海綿設施的能力，實現了對降雨徑流的控制及污染物最大程度的削減，為長春市水環境水生態治理提供一個較好的解決思路。