给水排水任南琪海绵城市总体思路及技术措施

给水排水任南琪：海绵城市总体思路及技术措施如何建设海绵城市？理念转变为先导以系统工程思路抓城市水——国家行动和重大需求：我国海绵城市建设的发展历程——城市水循环：“海绵城市”内涵理解：本人对“海绵城市”建设内涵与理念的理解，“海绵城市”应该能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，重点解决城市涝灾与城市水环境恶化等问题，实现地表水资源、污水资源、生态用水、自然降水、地下水等统筹管理、保护与利用，充分考虑水资源、水环境、水生态、水安全、水文化，缓解热岛效应，确保社会水循环能够与自然水循环相互贯通。“海绵城市建设”的实质属于城市水资源与水环境综合整治的范畴。由于前期理念不先进，很多城市建设与规划没有一步到位，如先期开展的生态城市建设、城市内河治理、街区改造、道路建设等。创建中国特色的海绵城市，吸收国外先进经验──结合发达国家近60年的经验积累、我国当前重大需求。科学规划为引领海绵城市总体规划—城市水系统综合规划与整治海绵城市建设（黑臭水体治理）至少以流域、汇水区域为单元综合考虑统筹发挥自然生态功能和人工强化功能，实施源头减排、过程控制、系统治理。示范工程中避免以下问题：规划与建设碎片化——未按流域、区域为单元综合考虑。特别是LID工程中，严重缺乏城市水系统统筹规划，只追求碎片化的工程施工工程设计队伍严重匮乏——海面城市建设理念及内涵不清，技术不足设计教条化——不理解因地制宜，一城一策、一地一策海绵城市总体规划—因地制宜总体规划应针对城市自然地理地貌、气象条件及存在的城市发展瓶颈问题，因地制宜地制定海绵城市建设目标，解决城市重大需求充分考虑老城区和新建城区海绵城市建设对策应明确“以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”工程技术为关键海绵城市建设关键单元：暴雨径流管理―美国分类与设计标准：小排水系统(minordrainagesystem)管网和道路排水重现期：管道设计标准为2-10年；城市道路设计标准2-50年分为大排水系统(majordrainagesystem)洪水隧道、大型排水管渠、滞水池、蓄水池重现期：100年暴雨径流管理―源头减排：渗、滞、蓄：暴雨径流管理―合流制排水系统：雨污合流制排水系统对应的污水处理厂措施暴雨期间雨污通过超越管进入雨水溢流沉淀池，针对初雨污染采取一级处理措施欧洲合流制污水处理厂对当量降雨强度的截流倍数可达3-7倍，仅可解决初雨污染暴雨径流管理―源头减排：净“质”的控制初雨污染控制：大多数城市需考虑初雨污染对黑臭水题影响，初雨滞留、过滤、净化，减少有机和无机污染发挥功能净化，源头解决初雨污染──质暴雨径流管理―需考虑的问题：海绵城市建设是一项长期任务新城区建设：关键是制定建设与开发标准与规范，严把审批关执行雨污分流排水系统建议业主将LID建设与运营纳入投资和运行成本，政府加强监督老城区建设：结合城市道路、园林等设施维护和升级，逐步按LID理念进行改造重点解决逢雨必涝点或区域，采取强排措施和系统构建大排水系统暴雨径流管理―大排水系统(majordrainagesystem)我国大多依赖小排水系统，只能解决低重现期（小暴雨）的雨水排放绝大多数城市排水管网为雨污合流制，雨水排入污水管渠、河道（黑臭水体）个别城市局部区域可能设置分流制雨水管渠，但最终并入城市合流制管网系统真正实现大暴雨排涝，必须设置专门的雨水分流制管道大排水系统武汉大东湖深隧工程案例：充分考虑到雨水深隧和污水深隧功能及定位不同，该工程将先启动污水单根管建设，预留雨水接口“四厂合一”，未来可为300万人口服务。新建的北湖污水处理厂，未来能达到150万吨/日规模，近期实现80万吨/日，标准排放一级A项目总投资30多亿元广州深邃工程（首个项目）：包括“一主七副”86.4公里，调蓄容积165.2万立方米，排水标准由现在的0.5年-1年一遇提高到5年-10年一遇对初期雨水进行处理，消减70%的污染，缓解广州市城区内涝问题成都深邃工程：规划的直径达10多米，长度达180公里，在地下30米苏州河深隧工程：工程服务范围：25个排水系统共57.92km2建设目标：苏州河沿线排水系统设计标准达到5年一遇（1h）应对100年一遇降雨（1h，不发生区域性城市运行瘫痪，路中积水深度不超过15cm）大排水系统初雨控制十分必要，设置原则初雨应暂存，雨后进入污水处理厂或自然处理系统初雨后较清洁的雨水直接进入水体考虑到初雨径流汇水时间和面积，建议初雨调蓄池采取分布式设置暴雨径流管理―排水系统分布式截污与调蓄技术：中雨大雨时截污技术前30分钟之内截流井内的液位不会超过警戒水位，液动下开式堰门始终处于全关状态，最大流量控制闸门始终处于全开状态，初雨截流至污水处理厂或调蓄池30分钟后最大流量控制闸关闭，液动下开式堰门开启，后期雨水溢流入自然水体城市黑臭水体整治：重要性是环境生态改善和暴雨蓄存问题：许多城市水体是污水沟，水体黑臭个别城市污水全部截流后无生态补水，无水动力自然生态净化功能缺失通过环保部对广东、浙江、江苏、河南等地统计的城市黑臭水体比例综合分析，全国地级及以上城市建成区黑臭水体数量约5100个，约占39.4％城市黑臭水体整治—系统治理方案：城市黑臭水体整治—自然生态系统：城市黑臭水体整治—蜂巢约束系统技术：坚固的、生态型坡面保护最大限度保留岸堤生态属性可有效抗击河水、雨水冲刷巢堤结构：初期雨水滞留、净化提供可透水、高负载的支撑结构城市载重道路透水基础广场、人行道轻负载透水基础绿色生态停车场无硬化路面透水道路构成立体生物电化学修复系统底泥原位修复污水资源化利用长期无能耗运行城市黑臭水体整治—自然生态系统：河道改造成功经验：清溪川之前是个“三面光”臭水沟，2003年7月1日首尔市长李明博根据河道穿过市区的特点、河道的地理和水力特性、改善生态环境的要求，创建了人与自然和谐的休闲亲水环境。利用人工湿地、生态塘（氧化塘）等强化自然净化功能，持续经济有效地解决点源、面源污染，确保城市水生态安全，充分利用河道原有生态系统，构建净化与景观并存系统、形成自然充氧系统，北方寒冷地区冬储塘（夏季生态塘），重点湖库防护措施，建议建立针对农村面源污染的生态净化防护带。城市黑臭水体整治—硅砂蜂巢技术：城市黑臭水体整治—系统治理：功能：构建具有污染物净化功能的生态系统，承担部分N、P去除，科学制定以受纳水体反推污水处理厂排放标准，避免污水厂过度处理，实现节能降耗，开发与利用能发挥净化功能的本土水生植物，创建城市景观，提高人居环境质量，实现城市排洪排涝功能。建议：城市黑臭水体治理同时，必须实现净化功能，同时考虑受纳水体国控断面标准反推污水处理厂排放标准和氮、磷控制，避免污水厂过度处理，实现节能降耗！污水处理厂—国内外排放标准差异分析：污水处理厂—过度处理的“环境代价”：无限度提高污水处理厂排放标准的代价环境风险转嫁——大气污染、气候变化节能减排——难以实现环境容量有限，即使污水全部“达标排放”，环境也无法承载污水处理厂—转变系统管理理念：低耗、资源化和能源化污水处理厂（概念污水厂），污水处理厂排放标准应适应“多目标与功能需求”(FitforPurpose)直接排放水：进入流域污控断面，满足流域地表水标准要求生态补水：经水体与湿地等生态系统，考虑生态处理能力反推污水厂排放标准回用水：满足用户对水质标准要求营养物归田水：满足农田灌溉、喷洒绿地等需求常见问题：规模：满足污水回用与生态补水需求，建议采取分布式建设选址：污水处理厂应布置在城市水体中、上游，即可用于城市水体生态补水，又可利用自然生态净化功能处理N、P对于有条件地区和经济落后地区，建议发展稳定塘、生态塘、生态湿地等“先进的”自然生态处理技术智慧水务为目标智慧城市概念：智慧城市就是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应──百度百科智慧城市建设领跑者（《中国智慧城市发展水平评估报告》）北京、上海、广州、深圳、天津、武汉、宁波、南京、佛山、扬州、浦东新区、宁波杭州湾新区主要工作是基础设施建设（信息和通信技术手段提升、三网融合等），以及在智能交通、远程医疗、智能家庭、电子商务等方面应用创建智慧水务─互联网城市水系统：城市水数值模拟与仿真基于水资源与安全（水量和水压），针对饮用水源、自来水厂、污水处理厂、河道断面、湿地、地下水以及分流制雨水管道初雨等，建立水资源自然循环和社会循环的系统仿真与优化基于水环境与生态（水质），研究污水能源流与物质流规律、污染物迁移转化规律等净化系统仿真与时空优化结合互联网城市水系统功能，指导运营控制与故障诊断，实现监控点诊断、控制、应急决策，并发挥物联网作用保障公众知情权和监督权基于城市水循环系统4.0的智慧水务系统：海绵城市智慧水务系统的服务对象实现不同实体服务对象的功能需求──政府、企业、老百姓三满意政府：全周期参与角色，各阶段需求不同社资与居民：提供这两个主体的客观需求本文根据哈尔滨工业大学副校长、中国工程院院士任南琪在“2017中国城市水环境（池州）论坛”上题为《海绵城市总体思路及技术措施》的演讲整理而成，未经本人审阅。编辑：北方