沿海城市海綿城市建設指標體系構建與適用性分析

摘要：本文通過對海綿城市建設指標體系進行構建，確立“水生態修復、水環境提升、水安全保障、水資源利用”的綜合建設目標，并以某沿海城市海綿城市建設為例，依次對各項措施進行分析，確定該建設指標體系的可行性，為后續沿海城市的海綿城市建設提供合適的指標體系。

關鍵詞：海綿城市建設；沿海城市；指標體系構建；適用性分析

中圖分類號：TU992 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）05-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.05.041

Abstract： By constructing the indicator system for sponge city construction， this paper establishes a comprehensive construction goal of \"water ecological restoration， water environment improvement， water safety guarantee， and water resource utilization\"， and takes the construction of a sponge city in a coastal city as an example， analyzes various measures in sequence， determines the feasibility of the construction index system， and provides a suitable index system for the subsequent construction of sponge cities in coastal cities.

Keywords： sponge city construction; coastal cities; indicator system construction; applicability analysis

海綿城市建設應堅持系統化治理的思路，實現“水生態修復、水環境提升、水安全保障、水資源利用”的綜合建設目標。對于水生態修復，藍綠融合。通過對藍綠海綿基礎設施的劃分，從城市綠地系統涵養、強化水系保護等方面入手，建立一套完整的海綿城市建設指標體系。從源頭控制雨水徑流，維持城市開發前后水文狀態不變；明確河道藍線劃定和保護要求，建設生態岸線；涵養城市綠地系統，完善藍綠交織網絡。對于水環境改善，水岸統籌。進一步梳理城市排水系統，完善污水收集處理系統，有針對性地釆取混錯接改造、分流改造、截流設施改造等措施；削減內源污染，保證沿岸垃圾有合理的出路，避免垃圾入河。對于水安全保障，全程控制。建立從源頭、中間、終端三個環節控制的排水系統，減少污染源的地表徑流量，并對城市管網及其附屬設備進行工藝控制，末端銜接管網與河道關系，合理布局雨水行泄通道，解決超標雨水排放。對于水資源利用，多源拓展。開發雨水資源利用，完善源頭雨水收集利用系統；加強再生水利用，優化再生水利用結構[1]。

1 水安全保障措施

按照“源頭控制、中途蓄滯、末端排放”的原則，通過降低污染源頭的地表徑流量、中途控制市政管網及配套設施，形成“源頭、過程、末端”的綜合控制系統，確保城區有效應對30年一遇的暴雨[2]。

1.1 雨水徑流控制（源頭）

降低污染源的方法主要是通過降低污染排放技術來減少地表徑流量，包括住宅小區、公共建筑、公園綠地、市政道路等，以改善雨水的滲透、滯、蓄能力，保持和恢復“海綿”的作用。

1.2 城區雨水系統布局（過程）

過程控制就是對城市排水系統及配套設施進行合理的管理，重點加強城市基礎設施的建設，嚴格按照規范要求建設，同時，要提高工程質量，防止新鋪設的管線出現損壞和埋設不合理的情況。已建區部分地區對未達標的管網進行了局部升級，疏通管道，修復管網，確保管網的排水能力。

1.3 超標雨水排放（末端）

1.3.1 防洪排澇河道規劃

隨著城市的開發建設、下墊面條件的變化，城市建成區的自然水文循環也發生變化。地面硬化使得雨水下滲量和下滲速度降低，場地平整破壞了自然的雨水調蓄空間，最終導致地表徑流量大幅增加、匯流速度加快。另外，城市建設過程中用地性質的變化也使得建成區防洪需求進一步提高[3]。

1.3.2 合理控制豎向標高

合理的豎向控制是保障雨水徑流有效組織的基礎條件，也是海綿設施能夠實現海綿功能的重要前提。在城市新建區的建設中，豎向控制是匯水分區（排水分區）劃分的基礎。豎向控制應以自然地形地貌為基礎，根據規劃用地布局合理調整局部豎向標高。豎向控制包括場地豎向控制、道路豎向控制、河流水系水位控制。重點要做好場地豎向與道路豎向的銜接，道路豎向與市政管網豎向的銜接，管網豎向與河道水位之間的銜接。

2 水環境改善措施

下面分析預測某城市中心城區主要污染物的排放量。根據水功能區劃要求，核算化學需氧量（COD）、氨氮和總磷（TP）等主要污染物的環境容量。結合該城市水系的水文特性以及點源污染、降雨徑流污染排放特點，提出污染負荷削減要求。制定相應的城鎮污水處理、合流制改造、合流制溢流污染控制、雨水徑流污染控制、內源污染治理、河道補水與閘壩調控、河道生態修復等措施，使水環境質量逐步改善，水生態系統功能逐步恢復[4]。

2.1 污染負荷分析

城市水環境污染主要包括點源污染和面源污染。將點源污染負荷和面源污染負荷加總，得到該城市污染負荷總量。經預測，該城市COD年排放量為24 966 t，氨氮年排放量為2 012 t，TP年排放量為275 t。

2.2 環境容量分析

根據污染物的降解機制，水體環境容量可以分為兩類，即稀釋容量和自凈容量。該城市河流不具備大寬深比條件，因此在考慮污染物擴散時采用零維或一維擴散模型。同時，考慮其境內河流不同時段可能出現靜止、幾乎靜止或流動幾種情形，零維模型計算河流環境容量更能適應該城市的實際情況[5]。稀釋容量與自凈容量的計算公式分別為

W稀釋=Qi（Ci-C0）（1）

W自凈=0.000 365KVCs（2）

式中：W稀釋為稀釋容量，t/a；W自凈為自凈容量，t/a；Qi為第i河段的設計流量，m3/a；Ci為第i河段的水質目標值，mg/L；C0為第i河段上游河段的水質目標值，mg/L；K為綜合降解系數，d-1；V為水體體積，m3；Cs為水環境質量目標，mg/L。

經計算，該城市某河流COD稀釋容量為743.5 t/a，氨氮為86.7 t/a，TP為17.3 t/a。該城市地表水環境Ⅲ類水質COD為20 mg/L，氨氮為1.0 mg/L，TP為0.2 mg/L；K值為0.10～0.25 d-1；河道設計流速為0.072～0.293 m/s；設計流量為0.25～0.35 m3/s。經計算，COD自凈容量為331.5 t/a，氨氮為16.6 t/a，TP為3.3 t/a。經合計，該城市河流的COD環境容量為1 075.0 t/a，氨氮為103.3 t/a，TP為20.6 t/a。由于其他河道缺少水文資料，按照流域面積進行推算，從主要河道環境容量來看，COD為2 266.4 t/a，氨氮為216.9 t/a，TP為43.3 t/a。根據計算可知，每年進入水體的污染物量遠遠超過水環境容量，污染物進入河道的COD超過環境容量11.0倍，氨氮超過環境容量9.3倍，總磷超過環境容量6.3倍，需要在海綿城市建設中采取綜合措施進行污染物削減。

2.3 污水收集處理系統完善

污水處理廠的規模是按各系統收水范圍內的遠期污水排放量而定。根據各污水處理廠的服務面積，結合現狀設計規模，同時考慮遠期規劃范圍以外的污水接入以及污水量計算中的一些不確定因素，在確定各污水處理廠規模時適當留有發展余地。根據該城市城區地形條件及污水系統分區，遠期規劃處理規模為165萬m3/d。

2.4 初期雨水處理

降雨強度、降雨間隔、降雨類型等不確定因素對降水質量的影響是決定初期雨水水質的重要因素。在初期雨水的處理中，應該采用“源頭削減、過程控制、末端處理”的綜合治理思想。一是源頭削減。結合海綿城市建設，采用透水鋪裝、植草溝、下沉式綠地、雨水花園等低影響開發措施，從源頭對徑流進行控制。二是過程控制。采用調蓄池集中收集和棄流井分散轉輸兩種方式。水環境要求較高的地區可以結合雨水攔蓄，建設調蓄設施和泵站，集中收集轉輸；其他地區在小區、支管與干管結合處以及干管入河口、入海口前設置雨水棄流井，將其分散轉輸至污水管道。三是末端處理。初期雨水調蓄或分流后進入下水道，最后進入污水處理廠進行集中處理。建設初期雨水調蓄處理設施，處理后的雨水可就近回用；沿河道兩側設置雨水濕地等生態設施，將初期雨水凈化后匯入河道。

3 水資源優化措施

建立水庫調蓄工程、河道攔蓄工程等，對河道雨洪水資源進行梯級開發及攔蓄利用。開展非常規水資源利用，加快再生水回用、雨水集蓄利用、海水淡化等工程建設。

3.1 雨水資源化利用途徑

雨水桶（罐）通常用于單體建筑屋面雨水的收集利用，用于外排水量的控制，具有一定的徑流污染控制和峰值流量削減作用。蓄水池通常是地下的雨水儲存裝置，一般常年有水，因此蓄水池能降低雨水排放，還能起到一定的凈化作用，因為蓄水池可以長期儲存雨水、清除沉淀。入滲設施主要建在大面積的綠地或公園，并與周圍綠化和預處理設備相結合，通過過濾減少污染，并將凈化后的雨水補充到地下水中。

3.2 再生水利用規劃

根據該城市的排水工程專項規劃，規劃12座污水處理廠，污水深度處理后，出水基本滿足再生水水質要求，可以作為再生水水源。結合考慮規劃區內污水處理和再生水用戶分布，遵循就近回用的原則，規劃以12座污水處理廠作為集中再生水利用系統的水源。

4 水生態修復措施

4.1 保障河道生態基流

該城市河流均為山區雨源季節性河流，徑流時間分布不均，主要集中在汛期，其余時段徑流難以保障。為保證正常年份城鄉重要河道基本保有生態基流，通過打造多渠道、多源頭的城市綜合補水體系，逐步形成以再生水補水為主，水庫調蓄、雨水資源化利用為輔的補水策略。

4.2 建設生態型岸線

綜合考慮現狀條件、建設時序、可操作性、規劃發展等因子，將城市河道分為兩期目標進行規劃控制，2025年城區河道生態岸線比例不應低于60%，2035年城區河道生態岸線比例不低于80%，因地制宜，分時分段，合理有序地推進城市河道生態建設。結合現狀岸線情況及各河段水環境功能區劃要求，對16條主干河道進行岸線優化。保留現狀城區范圍內已經整治且基本滿足河道生態功能的河段。利用生態濕地對污水處理廠尾水、河道水體進行深度處理，建立“沉水-浮水-挺水”植物群落復合體，打造本地水生植物的生態系統。根據入?？谙痰粎R特點，考慮植物特性，合理選擇植被。

5 結論

該沿海城市采用以“水生態修復、水環境提升、水安全保障、水資源利用”為核心的海綿城市建設體系，其適用性強，可以指導后續海綿城市建設，實現海綿城市建設的全域推進。

參考文獻

1 唐陳杰，袁洪州.海綿城市規劃目標指標體系構建研究：以南沙新區海綿城市建設為例[J].綠色科技，2020（20）：230-234.

2 牛玉國，王 煜，李永強，等.黃河流域生態保護和高質量發展水安全保障布局和措施研究[J].人民黃河，2021（8）：1-6.

3 趙金瑩.北戴河新城區防洪排澇水系規劃探討[J].河北水利，2018（5）：38.

4 劉 鵬.北京城市河道水環境改善技術措施探究[J].綠色科技，2021（8）：66-71.

5 顧明林.榆林市河流納污能力及環境容量分析[J].甘肅農業，2019（8）：90-92.