淺析城市綠色防汛

項(xiàng)蕾

摘 要：本文梳理了國(guó)內(nèi)外城市防洪防內(nèi)澇的發(fā)展現(xiàn)狀，給出城市綠色防汛的基本理念，結(jié)合北京城區(qū)規(guī)劃和排水設(shè)施現(xiàn)狀，闡述如何針對(duì)雨水收集的前端、中端和末端，從結(jié)構(gòu)、布局和技術(shù)三個(gè)層面進(jìn)行發(fā)力，并對(duì)石景山和豐臺(tái)兩區(qū)的實(shí)踐提出幾點(diǎn)設(shè)想。

關(guān)鍵詞：城市綠色防汛;結(jié)構(gòu)規(guī)劃;布局調(diào)整;技術(shù)改革;前中末端

1城市綠色防汛概述

當(dāng)前水污染防治已經(jīng)提高到國(guó)家戰(zhàn)略層面，黑臭水體治理在北京已經(jīng)取得了一定成果，建成區(qū)基本實(shí)現(xiàn)旱季污水不入河。但降雨時(shí)的初期雨水徑流、合流制污水溢流及污水處理廠溢流入河污染成為亟待解決的問題。

1.1城市綠色防汛的由來和歷史沿革

1.1.1美國(guó)城市雨水管理理念

20世紀(jì)50 年代至今，美國(guó)城市雨水管理主要經(jīng)歷三次轉(zhuǎn)變：從最初的“以排為主”向削減城市徑流污染總量和峰值流量轉(zhuǎn)變;后注重依靠管道末端設(shè)施如調(diào)節(jié)塘等集中管理雨水;再到現(xiàn)如今進(jìn)行的“雨水源頭管理重要性遠(yuǎn)大于后期治理”的低影響開發(fā)（LID）源頭控制。

1.1.2美國(guó)城市雨水徑流管理措施

（1）實(shí)施雨污水分流系統(tǒng)，如伯靈頓合流制排水系統(tǒng)服務(wù)面積2.9 平方英里，從1970-2017 年完成所有分流制改造;

（2）建立合流制存貯設(shè)施，包括初級(jí)處理、存儲(chǔ)后排入受納水體，如佐治亞州亞特蘭大合流制排水系統(tǒng)服務(wù)面積19 平方英里，建2個(gè)儲(chǔ)存和處理系統(tǒng)，目前已經(jīng)達(dá)到60%溢流污水和75%固體污染得到處理。

（3）實(shí)施低影響開發(fā)（LID）以減少雨水徑流流入排水系統(tǒng)。關(guān)鍵在于原位收集、自然凈化、就近利用或回補(bǔ)地下水，一般通過構(gòu)建屋面雨水系統(tǒng)、雨水調(diào)蓄系統(tǒng)、植草溝、雨水花園、下凹式綠地、透水路面、低影響街道等手段實(shí)現(xiàn)。如馬里蘭州喬治王子郡的雨水花園工程、華盛頓首府西雅圖市的綠色雨水街道“海街Sea Street”工程，和舊城區(qū)改造“High Point”工程以及俄勒岡州首府波特蘭市的雨水花園工程等。

（4）美國(guó)合流溢流污染控制條例

美國(guó)環(huán)保局水司在1989 年8 月10 日發(fā)布合流溢流污染控制對(duì)策[2]（54 聯(lián)邦登記號(hào)37370）。該對(duì)策將合流溢流當(dāng)作點(diǎn)源污染，列入國(guó)家污染排放許可和清潔水法控制之列。要求合流排水區(qū)采用一級(jí)沉淀處理至少85%合流下水道溢流廢水，假定此時(shí)能夠達(dá)到國(guó)家清潔水法的要求。

1.1.3國(guó)內(nèi)海綿城市

2012年4月，在《2012低碳城市與區(qū)域發(fā)展科技論壇》中，“海綿城市”概念首次提出;城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用。提升城市生態(tài)系統(tǒng)功能和減少城市洪澇災(zāi)害的發(fā)生。國(guó)務(wù)院辦公廳2015年10月印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》，部署推進(jìn)海綿城市建設(shè)工作。

1.1.4《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（水十條）

國(guó)務(wù)院2015年4月發(fā)布：以改善水環(huán)境質(zhì)量為核心，按照“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”原則，貫徹“安全、清潔、健康”方針，強(qiáng)化源頭控制，水陸統(tǒng)籌、河海兼顧，對(duì)江河湖海實(shí)施分流域、分區(qū)域、分階段科學(xué)治理，系統(tǒng)推進(jìn)水污染防治、水生態(tài)保護(hù)和水資源管理。

1.1.5北京“三線一單”規(guī)劃

《十三五環(huán)境影響評(píng)價(jià)改革實(shí)施方案》：2016年7月由環(huán)保部發(fā)布。以生態(tài)保護(hù)紅線，環(huán)境質(zhì)量底線，資源利用上線和環(huán)境準(zhǔn)入負(fù)面清單為手段，強(qiáng)化空間、總量、準(zhǔn)入環(huán)境管理。根本目的是協(xié)調(diào)好發(fā)展與底線關(guān)系，確保發(fā)展不超載，底線不突破。

1.2城市綠色防汛的定義

1.2.1集團(tuán)防汛體系

北京城市排水集團(tuán)自建立之初，一直在探索如何科學(xué)、長(zhǎng)遠(yuǎn)地解決城市內(nèi)澇問題，目前已在科技防汛、智慧防汛方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，而城市綠色防汛作為集團(tuán)防汛體系又一戰(zhàn)略目標(biāo)，將和人文防汛一起，共同構(gòu)成北京排水集團(tuán)城市防汛新體系，即科技防汛、智慧防汛、綠色防汛和人文防汛。

1.2.2城市綠色防汛定義

綠色防汛可以定義為：如何通過結(jié)構(gòu)性調(diào)整，布局的優(yōu)化，技術(shù)的改進(jìn)，在雨水收集的前端、中端和末端同時(shí)發(fā)力，在城市防洪的主要目標(biāo)的基礎(chǔ)上，進(jìn)而協(xié)同的實(shí)現(xiàn)提升城市水源涵養(yǎng)功能，提高水資源的利用效率，改善水質(zhì)，修復(fù)水生態(tài)，減少污染物以及污水處理廠的污泥固廢排放的整體理念。

1.2.3構(gòu)建城市綠色防汛的意義

北京排水集團(tuán)作為中國(guó)排水行業(yè)的龍頭企業(yè)，理應(yīng)率先建立起城市綠色防汛的整體理念，旨在響應(yīng)國(guó)家和北京是發(fā)展號(hào)召，為排水行業(yè)樹立未來的發(fā)展方向，協(xié)助政府、協(xié)同規(guī)劃建設(shè)運(yùn)營(yíng)單位一起，通過制定標(biāo)準(zhǔn)、促進(jìn)立法，參與規(guī)劃、設(shè)計(jì)實(shí)施，再到可持續(xù)發(fā)展的高效運(yùn)維，分階段分步驟實(shí)施，打造北京碧水藍(lán)天，魚翔淺底的美好生活空間。

2國(guó)內(nèi)外城市綠色防汛的現(xiàn)狀

2.1概括描述國(guó)內(nèi)外城市綠色防汛的總體狀況

2.1.1美國(guó)馬里蘭州

喬治王子郡的雨水花園工程是馬里蘭州作為美國(guó)低影響開發(fā)技術(shù)最先一批試點(diǎn)的成功案例，該州要求新建建筑要有排放許可permit，由美國(guó)環(huán)保局來監(jiān)管發(fā)證，從設(shè)計(jì)、開發(fā)、應(yīng)用、監(jiān)管等方面進(jìn)行管理。

2.1.2新加坡

新加坡的水敏城市將功能性設(shè)施和生活方式相結(jié)合，成為自然系統(tǒng)的一部分。綜合環(huán)境、社區(qū)，增強(qiáng)社會(huì)凝聚力的可持續(xù)發(fā)展空間，提高人民對(duì)水體的主人翁意識(shí)。同時(shí)提出強(qiáng)制性指標(biāo)，所有的新建和重建地區(qū)必須通過計(jì)算設(shè)立源位調(diào)蓄和滯留設(shè)施削減雨水徑流量，并規(guī)定排入市政管網(wǎng)的雨水流量不得超過該地區(qū)峰值流量的65%-75%。如圖1所示。

2.2 國(guó)內(nèi)城市的典型案例

2.2.1香港“雨水排放系統(tǒng)整體計(jì)劃”

通過建立較為完善的雨水排放系統(tǒng)，升級(jí)排水管道提升抗洪能力;建設(shè)雨水隧道，將雨水直接引流入大海，減輕排水系統(tǒng)負(fù)荷;建設(shè)蓄水設(shè)施，在積水地區(qū)暫存部分雨水，再利用水泵排出儲(chǔ)存雨水。排放系統(tǒng)形成一個(gè)立體結(jié)構(gòu)，包括橫向疏通的雨水排放隧道，和縱向建造的蓄洪設(shè)施及雨水泵房。通過智能水閘系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控水位，及時(shí)調(diào)整上下游的蓄水，來減少洪災(zāi)出現(xiàn)。

2.2.2湖南常德市海綿城市建設(shè)試點(diǎn)

主要推進(jìn)江河湖連通活水、綠化截污凈水、道路小區(qū)蓄水、防澇減災(zāi)排水、水文化水旅游親水等五大工程148個(gè)項(xiàng)目，總面積36.1平方公里，其中院落小區(qū)22.9平方公里、河湖水體3平方公里、道路廣場(chǎng)綠地及其他公用設(shè)施10.2平方公里。

2.2.3北京市海綿城市建設(shè)

北京市海綿城市實(shí)施意見指出，小雨不積水、大雨不內(nèi)澇、水體不黑臭、熱島有緩解。通過海綿城市建設(shè)提高水環(huán)境質(zhì)量，緩解雨洪內(nèi)澇壓力，促進(jìn)水資源循環(huán)利用。通過增加儲(chǔ)水空間，將雨水留下來;通過改造硬質(zhì)鋪裝，將雨水滲下去;通過延長(zhǎng)匯流路徑，將雨水凈化好。將北京建成宜居的、充滿活力的、缺水地區(qū)建設(shè)海綿城市的典范，到2030年，建成區(qū)80%的面積能實(shí)現(xiàn)70%的雨水就地消納。

3以北京為代表的現(xiàn)代化城市，實(shí)施綠色防汛的路徑

3.1城市防汛過程中，綠色理念未得到有效實(shí)施

近些年北京防汛主要已解決城市內(nèi)澇為主，歷經(jīng)2012年“7.21”，2016年“7.20”后，城區(qū)大部分易積水點(diǎn)的設(shè)施都得到了提升。通過泵站升級(jí)改造，斷頭管治理，河道疏浚治理等措施，城市內(nèi)澇情況得到緩解，基本是“大管快排”的方式，較少考慮初期雨水的污染和雨水的“資源化”綜合利用。主要體現(xiàn)在前端污染沒有攔截，中端輸送沒有綜合利用，末端生態(tài)涵養(yǎng)不足。

3.1.1前端污染：面源污染物、用戶排放

（1）作為缺水城市，把降雨作為資源利用不夠。對(duì)降雨資源利用的基礎(chǔ)設(shè)施較為薄弱，城市不透水面積越來越多，地表徑流大。大多數(shù)綠地都在路面以上，吸納凈化雨水能力差，不能涵養(yǎng)凈化雨水，形成地表徑流污染。（2）污染源復(fù)雜，包括垃圾、樹葉、地表徑流產(chǎn)生的懸浮物、COD等得不到有效控制。（3）垃圾清掃車滲濾水隨意排放。（4）大部分社區(qū)、用戶對(duì)雨水沒有收集措施，雨水通過管道或徑流全部外排;有收集設(shè)施的用戶由于設(shè)施維護(hù)不到位，部分或全部失去功能。

3.1.2中端傳輸：排水管道、污水處理廠

（1）雨水口作為雨水收集設(shè)施也是垃圾收集的主要來源，通過汛前統(tǒng)一清掏及汛期著重補(bǔ)掏不能滿足綠色防汛要求（2）對(duì)初期雨水污染無有效治理、攔截、調(diào)蓄措施，通過管道直接排入水體形成污染。（3）管道內(nèi)沉積物在降雨時(shí)形成二次污染進(jìn)入水體。（4）目前管網(wǎng)設(shè)施沒有有效調(diào)蓄的空間，整體容量不足（5）存在雨污管混接、錯(cuò)接導(dǎo)致污水在降雨時(shí)越過截流設(shè)施進(jìn)入水體（6）降雨時(shí)污水管道流量激增，通過截流管反灌入雨水管道進(jìn)入水體，使河道的污染物遠(yuǎn)高于截流管可排入河道的污染物。（7）污水處理廠處理能力已經(jīng)接近飽和，沒有容量對(duì)多余雨水進(jìn)行處理，雨污水通過溢流設(shè)施進(jìn)入河道。

3.1.3末端涵養(yǎng)：河道

（1）城市河道渠化嚴(yán)重，幾乎沒有涵養(yǎng)凈化功能。形成旱季沒水可用，雨季有水不用現(xiàn)象。（2）部分河道變?yōu)榘岛?，蓄水行洪能力大大減低。

3.2以北京為代表現(xiàn)代化城市實(shí)施綠色防汛的三個(gè)路徑

秉承著對(duì)水環(huán)境改善的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)，通過促進(jìn)結(jié)構(gòu)性調(diào)整，布局的優(yōu)化，技術(shù)的改進(jìn)來打造城市綠色防汛。

3.2.1在排水前端發(fā)力，參與結(jié)構(gòu)的調(diào)整

（1）城市管理者以綠色防汛理念推廣為主導(dǎo)，通過立法、強(qiáng)制性規(guī)范、實(shí)施政策等方面進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，如《關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》、《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》、《十三五環(huán)境影響評(píng)價(jià)改革實(shí)施方案》、《北京市城市總體規(guī)劃（2016年—2035年）》等政策發(fā)布，以及后期通過專項(xiàng)立法等方式，在水污染防治、綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，運(yùn)營(yíng)管理與監(jiān)管等方面有了指導(dǎo)依據(jù)。

（2）豐臺(tái)區(qū)和石景山區(qū)作為建設(shè)區(qū)，規(guī)劃還不完善，結(jié)合新出臺(tái)的“三線一單”的規(guī)劃布局，將有大批量的新建、改建社區(qū)。對(duì)于新建和改建小區(qū)的雨污水排放許可，可作為下一步的工作重點(diǎn)。集團(tuán)可從規(guī)劃處著手，參與各區(qū)的政策結(jié)構(gòu)調(diào)整，在現(xiàn)有排污許可體系下，建立新建小區(qū)雨水排放許可體系。首先，建立一整套指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，新建的小區(qū)人口密度、綠色容積率達(dá)到多少的時(shí)候，允許其接入現(xiàn)有管網(wǎng)。其次，監(jiān)管實(shí)施，發(fā)揮產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)勢(shì)建設(shè)一系列排水監(jiān)測(cè)體系，最后形成數(shù)據(jù)庫，建立評(píng)估體系，作為執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)甚至是專項(xiàng)法規(guī)的支撐。第三、形成綜合的客戶服務(wù)體系，參與到社區(qū)的建設(shè)、改造、維護(hù)過程中，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

3.2.2加強(qiáng)中端調(diào)度，促進(jìn)布局的優(yōu)化

北京現(xiàn)有生態(tài)空間總量能達(dá)到約50%，但空間布局不合理，多在京郊懷柔密云山區(qū)、門頭溝、延慶等地，城區(qū)分布相對(duì)較少，所以城市內(nèi)的生態(tài)空間布局是否合理至關(guān)重要。

在基礎(chǔ)設(shè)施上，根據(jù)法律，相關(guān)政策、標(biāo)準(zhǔn)，城市總體規(guī)劃，綜合考慮相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施布局及作用。非建成區(qū)整體規(guī)劃實(shí)現(xiàn)綠色基礎(chǔ)設(shè)施布局，達(dá)到生態(tài)平衡效果。建成區(qū)利用現(xiàn)有設(shè)施，通過合理改造、擴(kuò)建等方式，充分實(shí)現(xiàn)城市水資源的綜合利用。（1）現(xiàn)有綠地的綜合利用，通過下沉式綠地改造或地上綠地、地下調(diào)蓄的立體雨水利用體系，使土地資源能夠充分利用。（2）結(jié)合現(xiàn)有泵站調(diào)蓄池布局，對(duì)周邊設(shè)施進(jìn)行綠色改造，達(dá)到調(diào)蓄池的綜合利用?；蚪ㄔO(shè)新的調(diào)蓄空間時(shí)，與現(xiàn)有調(diào)蓄池綜合考慮利用，達(dá)到區(qū)域內(nèi)調(diào)蓄空間的綜合利用，減少投資。（3）為趨于飽和污水處理廠規(guī)劃預(yù)留用地，并考慮初期雨水的處理容量，通過改造升級(jí)減少污水溢流。（4）河道兩側(cè)保留綠化隔離帶，增加水源涵養(yǎng)能力。（5）完善管網(wǎng)系統(tǒng)布局，通過合流改造，補(bǔ)全雨污水收集設(shè)施，提高總體保障能力。（6）通過優(yōu)化防汛布控綜合調(diào)度、泵站調(diào)蓄池錯(cuò)峰抽升達(dá)到節(jié)能減排。（7）建立生態(tài)泵站體系，保證泵站內(nèi)產(chǎn)生雨水不外排，并采用產(chǎn)業(yè)鏈污泥固廢作為基土培育綠植。

3.2.3夯實(shí)末端管控，廣推技術(shù)的改進(jìn)

在設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維等方面，充分采取新技術(shù)、新模式，通過技術(shù)改革創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)排河口溢流污染控制，初期雨水全處理，達(dá)到改善水質(zhì)目標(biāo)。

（1）推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，通過綠色、灰色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，減少地表面源污染，消減雨洪水峰值，實(shí)現(xiàn)雨水綜合利用。（2）修建改建環(huán)形雨水管道蓄排水系統(tǒng)，增加區(qū)域管道收水排水能力，可以使新建區(qū)提高標(biāo)準(zhǔn)，緩解已建成區(qū)和舊區(qū)提標(biāo)難問題。（3）設(shè)置排河口旋流分離器，有效減少固態(tài)垃圾及懸浮物。（4）截流管浮筒閘，減少污水通過截流管反灌雨水管道入河。（5）排河口垃圾攔截，有效減少固體垃圾入河。（6）改進(jìn)雨水口清掏方式。（7）建設(shè)排河口大容量蓄水管道，通過修建容量蓄水管道代替調(diào)蓄池，結(jié)合浮筒閘有效存蓄初期雨水。（8）建設(shè)污水處理廠廠前調(diào)蓄池，緩解降雨時(shí)雨污水對(duì)水廠沖擊，減少污水溢流。（9）通過溢流監(jiān)測(cè)、隱患設(shè)施監(jiān)測(cè)等手段建設(shè)多層次監(jiān)測(cè)體系，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管控。（10）建立數(shù)學(xué)模型，找到廠網(wǎng)一體化運(yùn)行的最佳模式。

4城市綠色防汛在豐臺(tái)區(qū)、石景山區(qū)的幾點(diǎn)實(shí)踐設(shè)想

根據(jù)豐臺(tái)、石景山的設(shè)施、河道、水體特點(diǎn)，對(duì)豐臺(tái)區(qū)、石景山區(qū)有以下幾點(diǎn)設(shè)想：

（1）積極參與到兩區(qū)城市規(guī)劃中，將集團(tuán)人文防汛、科技防汛、指揮防汛、綠色防汛等理念帶入到城市規(guī)劃中。

（2）積極參與社區(qū)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)新建、改造社區(qū)雨水外排總量控制，并實(shí)施有償代維工作。如首鋼產(chǎn)業(yè)園區(qū)。

（4）從西南三環(huán)泵站，修建管道到北側(cè)三環(huán)內(nèi)的下沉式海綿蓄滯區(qū)，通過雨水泵站收集的雨水排入蓄滯區(qū)，過濾、回灌地下水?？梢酝ㄟ^模型計(jì)算出在一定降雨時(shí)雨水泵站雨水完全“零”外排，全利用。

（5）水衙溝萬豐濕地蓄滯洪區(qū)。結(jié)合現(xiàn)有濕地公園，通過改造形成可調(diào)蓄雨水峰值的蓄滯洪區(qū)。

（6）生態(tài)泵站、綠色泵站建設(shè)。結(jié)合集團(tuán)重點(diǎn)工作，擬對(duì)豐臺(tái)區(qū)六里橋雨水泵站、蓮花池排澇泵站進(jìn)行生態(tài)泵站建設(shè)。擬利用下凹式綠地、透水鋪設(shè)、蓄水塘等，配合設(shè)施調(diào)蓄，實(shí)現(xiàn)泵站及周邊道路雨水不外排，供院內(nèi)生態(tài)景觀回用。并采用產(chǎn)業(yè)鏈污泥固廢作為基土培育綠植。

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