厦门市海沧区初期雨水污染控制规划思路探讨

杨一夫

(厦门市城市规划设计研究院 福建厦门361000)

引 言

城市初期雨水溶解了大量酸性气体、汽车尾气、工厂废气等污染性气体，降落地面后又由于冲刷沥青油毡屋面、沥青混凝土道路、雨污渠道中存积的污水、污泥及垃圾等，使得雨水中含有大量的有机物、病原体、重金属、油脂、悬浮固体等污染物质。因此初期雨水的污染程度较高，通常超过了普通的城市污水的污染程度。

厦门市海沧区目前尚没有完善的初期雨水收集处理设施，导致初期雨水直接排入河道或者自然水体，对水体造成非常严重的污染，有必要对初期雨水造成的污染进行控制。

此举不仅可以最大程度上削减污染负荷;而且可以减小城市径流量，延滞汇流时间，减轻城市排洪设施的压力，减少防洪投资和洪灾损失;若综合考虑雨水资源化利用，还可以有效节约供水资源，减缓水资源紧缺问题。

本文基于厦门市海沧区初期雨水治理现状，结合目前国内外已实施或正在设计的先进项目经验做一些归纳和总结，针对初期雨水的收集与处理提出合理化建议，以确保规划区建立生态、和谐的水体环境。

1 海沧区初期雨水的特性

城市初期雨水的特性因区域差别而不同，其污染的河流水质也不尽相同，这主要与区域人口分布情况、产业布局、截污水平以及城市发展水平息息相关［1］，比如厦门市岛内、岛外初期雨水的性质就有很大的差别，海沧区(岛外)以蔡尖尾山为界南北两个片区初期雨水的性质也有很大的差别。

海沧区北片区村庄众多，除此还有早期开发的工业区;南片区多为居住小区及商业配套，还有港口、码头、仓储用地等。用地性质的不同、绿化率卫生条件的不同等因素造成初期雨水水质差别很大。根据海沧区相关部门的数据资料分析，海沧区初期雨水COD、SS、TN、TP浓度分别为388.5、285.4、42.3、4.5mg/L［2］。而海沧污水处理厂(规划总规模45万m3/d，现状规模10万m3/d)的实测进水水质指标COD、SS、TN、TP浓度分别为348.6、241.7、46.2、4.1mg/L，从以上数据对比可以看出，初期雨水的污染指标较高，甚至高于海沧污水处理厂的进厂水质指标。

2 初期雨水污染控制规划

2.1 国内外初期雨水的主要处理方法

结合国内外工程实例，治理初期雨水应从以下三个方面着手:

(1)源头减量，就地处理。通过改变地面径流条件，增加降雨向地下的渗透，减少地面径流量。

(2)收集调蓄处理。通过建设雨水调蓄设施和利用管道系统自身的调蓄容量，将雨水进行收集，待雨季过后进入污水处理厂处理。

(3)加强维护管理。初期雨水处理设施的维护具有特殊性，加强对初期雨水处理设施的维护管理，是上述设施发挥效果的重要保证。

2.2 海沧区初期雨水处理方法适用性分析

初期雨水污染控制方式很多，可以通过规划和工程增加区内可入渗绿地面积，配合停车场、球场、小区绿地建设、河道整治岸边绿化及其配套雨水口实施地面径流削减措施，可减少规划新区平均径流系数。也可考虑结合城市改造和新区建设，适当减少硬化路面面积，加强绿化，通过选用透水地砖或花格地砖间种草皮的铺装方式，或在屋顶植草等方式增加入渗量，减少径流量从而减少排入水体的污染物量，均可实现源头减量。还可以通过建设雨水调蓄设施和利用管道系统自身的调蓄容量，将雨水进行收集，暂时储存设施，之后逐步排入水体、雨水管道，未降雨期间一部分补充水景或用作市政用水，多余部分排放。

根据海沧区的城市建设现状、规划等实际情况，建议规划区初期雨水结合各种用地类型按以下三种方式进行收集处理:

(1)生态工程措施

对有土地空间有限、汇水面积小、适合结合景观设置生态工程措施的范围，可采用分散措施收集处理，例如植物吸收、人工湿地见(图1，2)。海沧区的河流与湖泊两侧都预留了至少10m的绿化带，可结合该绿化带同步实施。

图1 初雨分散处理－生物滞留槽措施(BMPS)布置图

图2 厦门五缘湾湿地现状图

(2)调蓄设施

调蓄设施见(图3、4)主要用于在暴雨期间收集部分初期雨水，当暴雨停止后，该部分雨水再输送至排水管网、泵站或者污水处理厂。概括而言，合流制排水系统调蓄池的主要作用是截流初期雨水、提高合流制系统的截流倍数，使调蓄之后的管道和泵站可以采用较小的设计流量，起到降低泵站工作负荷、减少工程费用和保护受纳水体的作用。

图3 雨水调蓄系统示意图

海沧区很多现状污水泵站用地紧张，而且高强度降雨往往在短时间内下完，将全部污水泵站进行扩建投资大但不一定会取得好效果，容易造成长时间的设备闲置和人员浪费。采用调蓄池将截流的合流污水进行调蓄，待雨后再排入污水处理厂，不仅可以缓解冲击负荷、保证污水处理厂的处理效果，又能提高截流量、减少合流污水排放对水体的污染，同时还可以减小截流管道的管径。

图4 调蓄设施工作原理图

3 初期雨水污染控制规划

3.1 调蓄设施规划

本文重点阐述海沧区调蓄设施的布局规划。

为实现对初期雨水的截留，本次规划主要参考《室外排水设计规范》(GB50014－2006)(2014年版)规定，用于合流制排水系统的径流污染控制时，雨水调蓄池的有效容积计算方式:

式中V—调蓄池有效容积(m3)

ti—调蓄池进水时间(h)，宜采用0.5～1.0h;

n—调蓄池运行期间的截流倍数;

n0—系统原截流倍数;

Qdr—截流井以前的旱流污水量(m3/min);

β—调蓄池容积计算安全系数，可取1.1～1.5。

本次规划n根据现状截污工程明确的截流倍数和提升泵站的配置情况而定，n0根据现状管道实际容量选取。

用于分流制排水系统的径流污染控制时，雨水调蓄池的有效容积计算方式:

V=10DFΨβ

式中V—调蓄池有效容积(m3)

D—调蓄量(mm)，按降雨量计，可取4～8mm;

F—收集面积(hm2);

Ψ—径流系数;

β—调蓄池容积计算安全系数，可取1.1～1.5。

本次规划D参考国内外城市雨水调蓄池的建设经验，并结合海沧区的现状情况取4mm。

结合海沧区污水泵站的规模、用地等情况，规划设置如下几个调蓄池，具体如(表1)所示:

表1 海沧区调蓄池一览表

3.2 污水提升泵站规划

海沧区规划共有17座污水泵站，其中现状污水泵站有11座，规划污水泵站有6座，各泵站压力污水经一次或多次提升后接入海沧污水处理厂，各个泵站的具体走向见(图5):

图5 海沧区污水泵站走向示意图

在全区的17座污水泵站中，浦头泵站、中浦泵站、一农泵站、生物医药泵站、排头泵站、吴冠泵站经复核，其规模满足其负责的相应片区的截流污水总量，故保持原规划规模不变;柯达泵站、新阳泵站、滨湖泵站、囷瑶泵站、东港区泵站由于用地限制等原因，保持原规划规模不变，但配套设置调蓄设施;汤岸泵站、新美泵站、夏新泵站、西港区泵站经规划占地面积核实，具备扩建可能，故调整相应的规划规模。各泵站调整情况见(表2):

表2 海沧区污水泵站一览表

3.3 污水管网规划

如上文所述，由于一些污水泵站规模的调整，势必会引起上、下游管道尺寸的改变，下面我们将现状及规划的污水管道进行校核。污水管网调整情况见(表3):

表3 污水管网调整一览表

3.4 污水截流工程对污水处理厂运行的影响

由于降雨的时间性，初期雨水会对污水处理厂造成水量和水质方面的冲击负荷，影响污水处理厂的生物处理系统运行，造成污水厂出水不能达标。若纳入污水处理厂的初期雨水量过大，将使污水处理厂的规模增大，对其工程占地、投资、运行成本及管网、泵站等市政设施造成很大影响。

故本次规划设置调蓄设施，降雨期间节流污水暂时储存在调蓄池内，之后输送至城市污水处理厂进行处理。维持原规划的污水处理厂规模不变，同时适当增大各构筑物池容、优化处理工艺，使污水处理厂具备接纳截流污水进行处理的能力，提高接纳截流污水后的处理效果。

4 结语

随着人们对城市水环境状况重视程度的提高，人们对城市初期雨水的污染控制也逐渐重视，本文对厦门市海沧区初期雨水产生的特性、国内外初雨治理方法做了一些粗浅的归纳和分析，通过方案比选，确定了保留村庄截流进污水处理厂、分散处理、集中处理的规划思路，希望为城市初期雨水污染控制的规划设计有所帮助和借鉴。

［1］洪忠.城市初期雨水收集与处理方案研究［J］.中国农村水利水电，2010，(6):41—43.

［2］芮道强.浅谈城市初期雨水截流［J］.江西建材，2014，(13):125—126.

［3］中国城市规划设计研究院厦门分院.厦门市海沧区市政工程专项规划修编(非公开出版物)［Z］.

［4］厦门市城市规划设计研究院，中国城市规划设计研究院厦门分院.厦门市防洪排涝专项规划(非公开出版物)［Z］.