海绵城市理论的城市水环境修复研究★

吴 滢 刘庆广 王永兴

(合肥学院，安徽 合肥 230601)

1 海绵城市提出的背景及发展情况

1.1 海绵城市提出的背景

近年来，我们经济得到了快速地发展，工业化和城镇化的水平都得到了显著提高，受气候变化和人类活动的双重影响，城市面临着水资源短缺、水环境污染、水生态破坏三大主要水问题[1],另外有关各大城市暴雨内涝的新闻我们也经常可以看见。城市化进程的加快，生活污水、工业废水的随意排出，城市河道的生态功能丧失等，在这些严峻的背景下，不采取一个有效的治理模式，不解决这些问题，城市水环境治理就不可能彻底改善，抵抗恶劣天气的承载力必然脆弱，于是海绵城市理念应运而生。海绵城市为解决城市水环境问题、发挥水环境的生态功能、引导城市可持续发展提供了一种新的思路与途径，受到了专业领域学者的关注与推广，并成为国家和地方政府解决城市雨洪综合管理的指导方针和战略目标。

1.2 海绵城市的发展情况

海绵城市顾名思义就是指城市具有海绵一样的特质，具有良好的蓄水、排水、涵水的功能，能够弹性的适应环境变化和自然灾害。“海绵”一词最早被澳大利亚研究学者Budge用来描述城市对人口的吸附能力[2,3],而这些年来，越来越多的专家学者开始认同用“海绵城市”这个词来描述一个城市的雨涝调蓄能力。当降水丰沛时，可以将雨水吸纳、储存、净化等方式利用雨水。而当干旱时又可以将自己储存吸纳的雨水释放进行补枯、供给到城市水循环系统，对城市进行弹性调控，让城市更加有弹性[4]，能够从容的面对复杂变化环境，有效地进行生态水环境修复。海绵城市最大的本质是改变传统城市建设理念，由传统的粗放式、高强度建设转变成低影响设计开发(low impact design or development),进而实现资源与环境的可持续协调发展[5]。遵循着顺应自然，和谐共生的原则对周边水生态进行低影响的建设，共同营造协调的水利环境。海绵城市作为一种新型的生态水环境修复的途径、一种新理念的城镇水环境可持续发展的模式逐渐受到了专家学者的关注,也为我们治理城市水环境提供了新思路。

2 研究区概况

五大淡水湖之一的巢湖是合肥市、巢湖市等环湖城乡重要的生态水源地。派河作为巢湖的一级入湖支流，是控制巢湖水质的一道防线，承担着重要的职责。派河流域发源于肥西县紫蓬山脉北麓周公山,流域面积约586 km2、河道平均坡降0.2%、流域年降水量800 mm～1 200 mm、年均入湖水量1.75亿m3[6]。派河属于雨源型河流，上游位于江淮分水岭南侧低山区，河流坡度较大，河槽调蓄能力小，降雨汇流迅速，下游常受巢湖洪水顶托倒灌影响。同时派河也是“引江济淮”工程穿越江淮分水岭前必经通道，其水质状况也影响“引江济淮”工程输水水质安全。由表1可知：派河干流及主要支流水质基本为Ⅴ类～劣Ⅴ类，指标多数超标，呈重污染河道特征。海绵城市治理水环境思路下对我们派河流域的河流断面生态补偿，达到期望水质目标将会是一个突破传统思维的良方。面对污染严重的河流状况，亟需我们改变传统工程依赖性治水思路[7]，告别灰色基础设施的水环境治理与保护、生态化、可持续化的解决水环境问题、营造一个干净的、和谐的生态水利环境。

表1 派河流域地表水断面生态补偿断面表

3 派河流域水环境污染现状

3.1 污水处理厂尾水的影响

派河流域属于雨源性河流，自然产流不足，上游无水，枯水期时污水处理厂尾水就作为了派河的主要水源，然而很多污水处理厂尾水本身为劣Ⅴ类，由表2可知：污水处理厂尾水水量大，水质差，是派河严重的污染源。如经开区污水厂现状处理出水为一级A排放标准，水质为劣Ⅴ类，由于污水处理厂尾水水质差、水量大，对下游水体造成严重污染，派河水质目标难以保证。部分工业废水未经处理排入河道，对河流水质影响较大。

3.2 农村面源污染的影响

流域内村庄未建设生活污水处理系统，污水直接排入河道，农村居民生活垃圾未做统一处理流域内畜禽养殖较为普遍，绝大多数未建设污水处理设施，养殖污水进入河道污染水体，畜禽养殖污染严重，农村生活贡献较大。流域内“一县四区”农村生活污水和生活垃圾污染也加重派河的污染。

3.3 城市面源污染的影响

城市面源污染严重，初期雨水污染物浓度高。初期雨水部分污染指标明显高于旱流污水浓度，有些污染物(如BOD)的浓度与城市污水厂的进水水质相近[8]。随着城市点源污染治理水平的提高，初期雨水污染已成为制约合肥水环境质量的主要因素。另外由于排污管网不完善、错接漏接问题导致污水直接入河；再者施工废水未严格处理排放，工业园区污水简单处理，未达标排放等，导致大量污水直接入河。

表2 派河流域排污口情况表

4 基于海绵城市理念的水环境修复模式

4.1 生态湿地修复模式

生态湿地作为“城市之肾”，保护自然湿地、营建人工生态湿地都会对改善水环境、发挥城市水生态功能有着积极意义。在海绵城市理论视角下，派河以现有湖滩岸线为基础，结合现有坑塘、湿地、园林等水生态区域开挖联通水道，营建人工生态湿地绿色海绵体。针对派河河口现状水质，通过沉水植物、挺水植物、浮叶植物、乔灌木植物种群的构建，对水体进行立体绿化式净化，改善巢湖水质。同时结合派河北部湿地建设，构建沿湖防汛道路，在湿地中修建木质栈道与其连通，使游人能够亲临巢湖，感受滨湖自然湿地美景。对派河故道进行清淤，并与巢湖打通，补偿生态需水，多方位改善水质。对南部渔村和分流岛四周进行抛石防护、生态型护岸，增强水体自净能力。湿地末端建设一座10 m宽跌水堰，控制湿地内部水位，曝气增加水中溶解氧，水体净化后通过涵管排出。并布设沉水、挺水、浮叶、乔灌等各类植物群落，结合湿地泡、氧化塘、生态植草沟等多方位、立体式的营建生态湿地的节点，发挥滨水带生态调蓄功能，为水体水生态系统稳定提供保障。

4.2 雨水生态调蓄工程模式

雨水调蓄模式相当于一个大型的超级蓄水池，它会增强锁水能力，减小地表径流、增大雨水下渗。雨水调蓄模式就是增强蕴含和弹性吸收雨水的能力。派河两岸打造重要的雨水调蓄体，同时兼顾生态景观功能，根据不同时期的需求而体现出不同的功能。调蓄体部分驳岸设计以自然缓坡入水，能根据雨季洪峰预警，提前启动泵站，留出相应的调蓄空间。驳岸边种植水生植物鸢尾、千屈菜、睡莲等水生植物，既过滤水质，又体现生态湿地特色。同时建设下沉式绿地，采用生物滞留、渗透塘、湿地、调节塘等措施调蓄净化径流；建设初期雨水收集设施，控制城市面源污染，初期雨水的收集处理通过设置初期雨水截流管收集至调蓄池，经过调蓄处理后，采用管道输送至污水处理厂处理。通过将雨水蓄存起来，运用生态手段增加储水空间，避免雨水积存、调蓄、错峰，尽可能为雨水利用创造条件[10]。

4.3 绿色生态廊道、生态浮岛修复模式

营建生态廊道，通过各个生态斑块的联通成为更具规模，空间尺度更大的生物栖息地与水资源生态涵养区，为生物的迁徙、水资源的调节提供必要的通道与网格。牛角大圩建设的总长度460 km的多层次绿色生态路网，与方兴湖公园、金斗公园等城市公园构建成绿色生态长廊，亲水平台道路两侧建设绿化带以及雨水花园，对流域内水库、湖泊进行综合治理，进行生态补水、截污管网进行生态修复。对派河支流河道配置载体固化微生物曝气设施，建设生态浮床修复系统，对污染进行削减同时提升河道水质。同时实施的“森林增长工程”、开展水源生态林建设和巢湖岸边林建设、建设增植水源涵养林。通过涵养水源、减少水土流失，同时以巢湖沿湖湿地，以派河36座小型水库及水库涵养地为重要生态节点、市区、周边的山岭绿地、农田生态缓冲带构成环城生态绿色海绵体来调节局部气候、改善水质、丰富城市景观、增强城市生态功能。

5 结论与展望

海绵城市发挥着渗、蓄、滞、净、用、排的巨大优势，为解决城市水环境问题、发挥水环境生态功能、引导城市可持续发展提供了一种新的思路与途径，强调保护自然生态，修复受损的生态，并实施低影响开发，所以它最重要的意义是生态保护，是向生态城市迈进的重要步伐。海绵城市作为一种新型的生态水环境修复的途径、一种新理念的城镇水环境可持续发展的模式、一种营造和谐的生态水利环境的重要措施，为我们解决城市水问题、治理水生态环境提供了新的思路。在市政施工设计、城市建设、水利开发中都有着自己独特作用。在经济快速发展、城市化的加速推进的今天，低影响开发设计的海绵城市建设一定有着一个光明的未来。