導(dǎo) 言

城市在快速發(fā)展中出現(xiàn)了一系列“水的問題”，包括水資源短缺、水環(huán)境污染以及城市內(nèi)澇。國家對于上述問題高度重視，提出了一系列建設(shè)要求與政策，包括海綿城市規(guī)劃建設(shè)、黑臭水體治理、排水防澇、污水處理提質(zhì)增效、城市雙修等。在政策執(zhí)行中，要特別注意：解決水系統(tǒng)問題需要多目標(biāo)導(dǎo)向、綜合失策和因地制宜，根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀唤?jīng)濟(jì)狀況、建設(shè)條件和水系統(tǒng)存在的問題，制定有針對性的規(guī)劃和建設(shè)方案，標(biāo)本兼治，避免一刀切、三板斧和形象工程。

2017年，天津市入選國家海綿城市建設(shè)試點城市，共兩個試點區(qū)，其中解放南路片區(qū)是其中之一。中規(guī)院（北京）規(guī)劃設(shè)計公司生態(tài)市政院全過程參與了天津市海綿城市建設(shè)規(guī)劃及技術(shù)咨詢工作，從國家試點區(qū)申報到海綿城市建設(shè)專項規(guī)劃，從解放南路片區(qū)海綿城市建設(shè)系統(tǒng)化方案到海綿城市建設(shè)技術(shù)咨詢服務(wù)，服務(wù)天津市海綿城市建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，為天津市海綿城市建設(shè)提供了技術(shù)保障。下文是項目組在 “解放南路片區(qū)海綿城市建設(shè)系統(tǒng)化方案”中，針對天津市解放南路片區(qū)具體情況，做出的海綿城市建設(shè)探索，為落實國家對試點區(qū)海綿城市建設(shè)要求，實現(xiàn)海綿城市建設(shè)目標(biāo)，切實解決解放南路片區(qū)中存在的內(nèi)澇積水和河道水環(huán)境污染等問題提供了技術(shù)支持。

01

建設(shè)情況與條件

天津市中心城區(qū)解放南路試點區(qū)總面積16.7平方公里，屬老城區(qū)改造區(qū)，其中建成區(qū)面積約為13平方公里（含老工業(yè)區(qū)、公建及居�。�，不透水地面面積占比較高。

解放南路試點區(qū)規(guī)劃用地布局

現(xiàn)狀特征1：地形相對低平、地表排水組織不明顯

解放南路片區(qū)地形相對平坦，高程不超過3.5米，其中北部和南部地形較低（1.9~2.5米），中部地形較高（2.5~3.5米）。70%的地區(qū)坡度不超過6°，因此地表雨水匯流過程相對平緩。城市建成區(qū)主要通過管網(wǎng)泵站排水，地表排水特征不明顯。

現(xiàn)狀特征2：地下水位高、土壤透水性弱

試點區(qū)地下水埋深為0.8~2米，地下水位較高。土壤類型以粘土、粉土為主，滲透性多為微透水、弱透水、不透水。

現(xiàn)狀特征3：閘泵連通河道、水系流動性差

天津市位于海河流域末端，市內(nèi)水網(wǎng)密布，多為人工排水河道，海河為一級河道，復(fù)興河、長泰河、外環(huán)河為二級河道。

根據(jù)不同降雨級別，一、二級河道之間通過閘閥進(jìn)行排水調(diào)度：中雨時，開外環(huán)河閘，連通復(fù)興河-長泰河-外環(huán)河排水；大雨及以上級別，河道水位超高，影響泵站排放時，開啟河口閘門，向海河排放，無法自流時，關(guān)閉閘門，開復(fù)興門河口泵站向海河排水。

閘閥長期閉合，水系流動性較差：由明珠、四新橋、復(fù)興河三座取水泵站從海河取水經(jīng)南運河、津河、衛(wèi)津河、長泰河、復(fù)興河最終經(jīng)外環(huán)河排入環(huán)外。

現(xiàn)狀特征4：河道水質(zhì)逐年改善，但仍不滿足水功能區(qū)劃要求

自2015年海綿城市建設(shè)實施以來，復(fù)興河水質(zhì)呈好轉(zhuǎn)趨勢，化學(xué)需氧量、氨氮2018年均值比2015年均值分別下降了16%、10%；長泰河河水的化學(xué)需氧量2018年均值比2015年均值上升了9%，氨氮2018年均值比2015年均值下降了22%。但是，解放南路復(fù)興河與長泰河水質(zhì)總體情況為V類水，不滿足水功能區(qū)劃IV類水要求。

現(xiàn)狀特征5：分流制強排系統(tǒng)，泵站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低

現(xiàn)狀排水體制為雨污分流制，雨水排放主要依靠泵站強排。泵站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低（設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)僅為一年一遇），且3座泵站排水能力不達(dá)標(biāo)（達(dá)不到一年一遇的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)），最終導(dǎo)致排水不暢。

現(xiàn)狀特征6：存在雨污合流小區(qū)、片區(qū)管網(wǎng)錯接混接20余處

部分老舊小區(qū)缺乏雨水管網(wǎng)，仍為雨污合流，片區(qū)內(nèi)管網(wǎng)存在明顯混接錯接的點位有20余處。

現(xiàn)狀特征7：雨污水管網(wǎng)基本呈滿流狀態(tài)，泵站高水位運行

雨季時主干管雨水檢查井充滿水，井內(nèi)水位距地面僅0.8~1.2米。井內(nèi)水質(zhì)較差，呈黑臭狀態(tài)。我們推測，這是由初雨污染、合流制小區(qū)、雨污水管網(wǎng)混接等問題造成的。

污水管網(wǎng)系統(tǒng)滿負(fù)荷運行，無力處理水質(zhì)較差的雨水。市區(qū)污水管網(wǎng)已呈現(xiàn)滿流狀態(tài)，污水廠滿負(fù)荷運行，不能及時處理管網(wǎng)內(nèi)雨水。且片區(qū)存在泵站串接情況，片區(qū)距離污水廠也較遠(yuǎn)，排水困難。

02

問題原因分析

2018年7月24日臺風(fēng)安比造成天津市特大暴雨事件，將城區(qū)存在的主要問題與矛盾突出顯現(xiàn)出來。

問題1：雨水排放與污染——水環(huán)境與內(nèi)澇

臺風(fēng)安比所造成的天津市特大暴雨降雨歷時約12個小時，中心城區(qū)范圍最大24小時降雨量約160~240毫米，重現(xiàn)期為10~50年一遇。

在特大暴雨事件中暴露出的主要問題包括：

（1）河道水體出現(xiàn)黑臭：津河、復(fù)興河、長泰河等二級河道雨后4小時后出現(xiàn)較明顯的黑臭現(xiàn)象。

（2）城市內(nèi)澇問題突出：中心城區(qū)積水片區(qū)77處，18處地道斷行，最嚴(yán)重片區(qū)積水超過36小時，特別是沿河片區(qū)內(nèi)澇更為嚴(yán)重。

城市內(nèi)澇照片

問題2：雨水徑流排放導(dǎo)致水環(huán)境污染

雨水徑流污染是天津地表水體污染的首要污染源，污染物總量中，COD占40%，SS占90%。受合流制小區(qū)、雨污混接、初雨徑流污染等因素影響，解放南路地區(qū)雨季水體水質(zhì)較差，總體呈劣五類。河道收納雨水徑流后水質(zhì)超標(biāo)嚴(yán)重，色度和溶解氧顯著降低，SS、COD、BOD5、氨氮、總氮、Cr、Cd、Pb、揮發(fā)酚、LAS、糞大腸菌群顯著增加。

三個泵站出水樣品

主要原因

（1）自然本底條件層面，存在雨量大、地勢平坦、雨水滲透條件差等問題。

（2）規(guī)劃設(shè)計建設(shè)層面，存在管網(wǎng)泵站標(biāo)準(zhǔn)偏低，部分管道和泵站受建設(shè)時序、拆遷等影響系統(tǒng)連接不順暢，也存在雨水管網(wǎng)混接問題。

（3）城市運行管理層面，存在城市備用水源地海河限排（一級河道）、排水泵站限排（排水分區(qū)）、管道排水無彈性空間等問題。

其中城市運行管理層面的問題值得深思：管網(wǎng)水質(zhì)原因引起的河道水環(huán)境及內(nèi)澇問題，這是“排”與“控”和“量”與“質(zhì)”之間的沖突。

03

雨水徑流污染控制

針對上述問題，試點區(qū)系統(tǒng)化方案提出了“以凈為主、滯排結(jié)合”的海綿城市建設(shè)模式，解決雨水排放污染、緩解內(nèi)澇積水問題，兼顧雨水徑流控制。本文重點講述雨水徑流污染控制方案。

實施方案構(gòu)建的雨水徑流污染控制系統(tǒng)，涵蓋源頭、過程及末端控制措施。大沽南路分區(qū)初期雨水通過泵站提升排至跨區(qū)域截污干管；太湖路分區(qū)、解放南路分區(qū)、郁江道分區(qū)和洞庭路分區(qū)利用周邊綠地空間分別建設(shè)分散或集中的調(diào)蓄凈化設(shè)施；中央綠軸分區(qū)作為生態(tài)綠色空間，起到周邊分區(qū)徑流污染控制及調(diào)蓄超標(biāo)雨水的作用。

源頭、過程及末端徑流污染控制體系

1

源頭徑流污染控制

在源頭控制區(qū)開展徑流污染控制設(shè)施建設(shè)。建筑小區(qū)和城市道路通過透水鋪裝、下凹綠地等低影響開發(fā)設(shè)施，對初期雨水進(jìn)行滯留凈化；改造合流小區(qū)排水管網(wǎng)，減少入河徑流污染物；對有條件道路，通過在綠化隔離帶試點建設(shè)卵石坑、滲井，將路面雨水引入進(jìn)行過濾，削減徑流污染；對雨水管網(wǎng)的混錯接進(jìn)行改造，保證污水不進(jìn)入雨水系統(tǒng)。

結(jié)合地塊建設(shè)條件及天津市對于地塊道路建設(shè)項目的年徑流總量控制率要求，計算試點區(qū)內(nèi)各海綿城市建設(shè)分區(qū)的源頭控制徑流深度，其中大沽南路分區(qū)為18.8毫米，太湖路分區(qū)為19.1毫米，解放南路分區(qū)為17.5毫米，郁江道分區(qū)為20.2毫米，陳塘分區(qū)為19.6毫米，浯水道分區(qū)為20.3毫米，洞庭路分區(qū)為19.4毫米。源頭徑流污染削減主要由建筑與小區(qū)、城市道路、公園綠地建設(shè)項目中低影響開發(fā)設(shè)施實現(xiàn)。

2

過程及末端徑流污染控制

初雨調(diào)蓄凈化池功能與布局

解放南路片區(qū)主要通過調(diào)蓄池實現(xiàn)徑流污染控制，兼顧雨水調(diào)蓄的功能，規(guī)劃設(shè)置四個初雨調(diào)蓄凈化池。

初雨調(diào)蓄凈化池布局

規(guī)劃在太湖路分區(qū)雨水泵站建設(shè)初雨調(diào)蓄池，泵站收集初雨經(jīng)調(diào)蓄池凈化后，一部分存入清水池，一部分排入復(fù)興河。利用中央綠軸海綿公園建設(shè)項目，在北端和南端分別建設(shè)初雨調(diào)蓄池，北端凈化解放南路分區(qū)、郁江道分區(qū)初期雨水，南端凈化洞庭路分區(qū)初期雨水，雨水凈化后作為公園景觀及綠化用水。在洞庭路分區(qū)中段，建設(shè)中端初雨調(diào)蓄池，初雨經(jīng)調(diào)蓄后送入污水處理廠進(jìn)行凈化。

初雨調(diào)蓄凈化池標(biāo)準(zhǔn)

綜合參考《室外排水設(shè)計規(guī)范》、《城鎮(zhèn)雨水調(diào)蓄工程技術(shù)規(guī)范》、《天津市海綿城市建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、天津雨水徑流污染變化趨勢與海綿城市建設(shè)目標(biāo)，采用調(diào)蓄徑流深標(biāo)準(zhǔn)為8~10毫米。

洞庭路排水系統(tǒng)初雨調(diào)蓄池

以洞庭路系統(tǒng)為例，系統(tǒng)收水范圍為501公頃，泵站排水能力13.92立方米/秒。方案采用分級調(diào)蓄，規(guī)劃洞庭路中端初雨調(diào)蓄池，降低后端系統(tǒng)壓力，有效容積3440立方米，初雨調(diào)蓄后就近排入旁邊d600的污水干管。

規(guī)劃在中央綠軸海綿公園南端建設(shè)初雨調(diào)蓄池，凈化洞庭路分區(qū)初期雨水。采用管道將初雨從雨水泵站運至調(diào)蓄池，對雨水進(jìn)行調(diào)蓄凈化回用，雨水經(jīng)凈化處理后回用于中央綠軸公園。調(diào)蓄池有效容積約20000立方米。初雨調(diào)蓄池凈化工藝為快速沉淀池與人工濕地相結(jié)合。

洞庭路中端調(diào)蓄池設(shè)計方案模擬

基于天津雨型及模型軟件對洞庭路中端調(diào)蓄池在不同降雨事件中的運行狀況進(jìn)行模擬。當(dāng)降雨量小于等于11mm時，雨水全部收集至調(diào)蓄池，雨水徑流污染全部控制，調(diào)蓄水量1300~5356m3，總調(diào)蓄量42120m3。當(dāng)降雨量為11~25mm時，雨水將調(diào)蓄池基本充滿，徑流污染絕大部分得到控制，單場降雨調(diào)蓄水量6292m3，總調(diào)蓄量125840m3。當(dāng)降雨量為25~50mm時，雨水將調(diào)蓄池充滿，雨水徑流污染可得到有效控制，單場降雨調(diào)蓄水量6292m3，總調(diào)蓄量18876m3。在上述降雨事件中，初雨可得到有效控制。在特大暴雨事件中（20年一遇即107mm降雨；50年一遇即123mm降雨）情況下調(diào)蓄池將快速被蓄滿，調(diào)蓄池充滿時間短于管網(wǎng)遠(yuǎn)端集水與管道流行時間，因此管網(wǎng)遠(yuǎn)端初雨污染不能有效控制。

特大暴雨情境下調(diào)蓄池控制初雨污染情況

04

雨水排水系統(tǒng)調(diào)度運維優(yōu)化

通過初雨調(diào)蓄池的建設(shè)，進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整雨水排水系統(tǒng)運行調(diào)度：

（1）無降雨時，雨水泵站不開啟，結(jié)合泵站前池水位，啟動調(diào)蓄凈化池系統(tǒng)，向公園綠地補充景觀用水，保障降雨時泵站低水位運行啟動（騰空管網(wǎng)積水）。

（2）降雨強度達(dá)到小雨及小到中雨級別時，一、二級河道沿線雨水泵站不開啟，開啟雨水調(diào)蓄凈化系統(tǒng)，對雨水凈化調(diào)蓄。

（3）降雨強度達(dá)到中雨級別時，部分低洼地區(qū)會出現(xiàn)積水情況。一級河道沿線雨水泵站不開啟，二級河道沿線雨水泵站遇積水情況可開啟，啟動調(diào)蓄凈化池系統(tǒng)。

（4）降雨強度達(dá)到中到大雨級別，降雨強度超過排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，低洼易積水地區(qū)會出現(xiàn)較嚴(yán)重積水。一級河道沿線雨水泵站遇積水情況可開啟，二級河道沿線雨水泵站可全部開啟。

（5）降雨強度達(dá)到大雨及以上級別時，降雨強度遠(yuǎn)超排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，低洼易積水地區(qū)會出現(xiàn)嚴(yán)重積水。此時沿一、二級河道雨水泵站全部開啟。

經(jīng)過上述系統(tǒng)運營調(diào)度優(yōu)化，可有效降低水系污染風(fēng)險、增加“調(diào)蓄”彈性空間、更利于綠化種植。將源頭削減（地塊LID）、過程控制、末端調(diào)蓄（泵站+調(diào)蓄池）等一系列海綿建設(shè)措施代入水文管網(wǎng)模型中進(jìn)行模擬，可觀察到2年一遇3小時降雨（76.2mm）及5年一遇3小時降雨（94.9mm）所產(chǎn)生的內(nèi)澇均能得到有效緩解，有助于實現(xiàn)“中雨不積水、大雨無風(fēng)險”的目標(biāo)。

中雨不積水

大雨無風(fēng)險

05

思考與展望

海綿城市建設(shè)首先要摸清家底，銜接好規(guī)劃與設(shè)計，對現(xiàn)狀條件清楚，要從設(shè)計的角度出發(fā)去考慮現(xiàn)狀情況，規(guī)劃方案要沉下去并接地氣。其次要找準(zhǔn)問題，解決主要矛盾，在海綿城市建設(shè)中要明確主要目標(biāo)，從諸多問題中牽住牛鼻子，找準(zhǔn)問題產(chǎn)生的根源，要避免就問題說問題，只顧表面現(xiàn)象，要統(tǒng)籌考慮綜合原因。再次要優(yōu)化系統(tǒng)調(diào)度，提高設(shè)施利用效率，從規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和運維多角度考慮方案的合理性，把海綿設(shè)施的功效發(fā)揮到最大化，重點突出海綿城市建設(shè)的運行效果。最后，海綿城市建設(shè)要經(jīng)濟(jì)可行，平衡投入與效果，切忌不考慮成本問題，搞一刀切，而是要考慮綜合效益。

項目團(tuán)隊信息

項目主管：任希巖、呂紅亮

項目組成員：于德淼、張中秀、吳巖杰、李智旭

本文為中規(guī)院（北京）規(guī)劃設(shè)計公司