呂 旻

（上海城投水務(wù)工程項(xiàng)目管理有限公司，上海市 201103）

0 引言

為加快城市海綿建設(shè)，改善城市生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化全域海綿的目標(biāo)，推進(jìn)城市綠色發(fā)展，各地都積極開(kāi)展海綿城市建設(shè)方案研究，在小區(qū)、學(xué)校、工業(yè)項(xiàng)目、市政項(xiàng)目中應(yīng)用海綿城市理念，取得了積極效果[1]。排水泵站、污水處理廠作為市政排水系統(tǒng)重要組成部分，應(yīng)積極響應(yīng)海綿城市建設(shè)理念[2-4]。2018 年7 月，根據(jù)《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》要求，上海市水務(wù)局發(fā)布《上海市水務(wù)設(shè)施（廠/ 站）海綿城市建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》[5]（下稱(chēng)《導(dǎo)則》），指導(dǎo)上海市新建、改建、擴(kuò)建的污水處理廠、泵站等水務(wù)設(shè)施的海綿化設(shè)計(jì)。上海市某大型污水處理廠擬進(jìn)行改造工程，針對(duì)工程特點(diǎn)和需求進(jìn)行了海綿化建設(shè)。

1 污水廠改造背景

某大型污水處理廠位于上海市東南部，緊鄰長(zhǎng)江。為貫徹響應(yīng)“國(guó)家水十條”，污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)需由一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)提高至一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。工程提標(biāo)改造采用原設(shè)施“減量提標(biāo)”，通過(guò)新建生物處理設(shè)施，降低原生物處理設(shè)施處理負(fù)荷，同步新建深度處理設(shè)施，在維持總處理規(guī)模不變的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)出水水質(zhì)提標(biāo)。

污水處理廠現(xiàn)狀廠區(qū)總面積約193 hm2，本次新增廠外西北、西南及南側(cè)三塊用地共計(jì)，工程實(shí)施后全廠面積達(dá)到254 hm2，具體布置見(jiàn)圖1。根據(jù)上海市水務(wù)局頒布《導(dǎo)則》的相關(guān)規(guī)定，結(jié)合工程項(xiàng)目場(chǎng)地及周邊環(huán)境情況，擬對(duì)新增地塊按海綿城市技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，同步構(gòu)建擴(kuò)建區(qū)域內(nèi)雨水系統(tǒng)。

圖1 污水處理廠總平面布置圖

污水廠現(xiàn)狀廠區(qū)建有2 座雨水泵站。當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期P 取1 a，綜合徑流系數(shù)取0.5。汛期雨水需經(jīng)水泵提升后排入長(zhǎng)江。2 座雨水泵房配泵能力分別為6.4 m3/s 和6.3 m3/s（該泵站單泵Q=1.26 m3/s，5 臺(tái)泵位，目前安裝了4 臺(tái)泵），服務(wù)范圍分別為122 hm2和103 hm2，系按當(dāng)時(shí)規(guī)劃控制用地范圍計(jì)算，該服務(wù)范圍包括了本次南部新增用地約32 hm2。

2 海綿城市總體方案

2.1 實(shí)施范圍

為充分體現(xiàn)海綿城市建設(shè)理念，響應(yīng)《導(dǎo)則》精神，全面提升污水廠內(nèi)徑流總量控制及雨水排水標(biāo)準(zhǔn)，考慮在污水處理廠改造過(guò)程中進(jìn)行海綿示范性建設(shè)。綜合考慮工程投資、實(shí)施難度、工程效益和展示效果，本次海綿主要針對(duì)新增廠外用地，即西北、西南、南部地塊，合計(jì)約62 hm2。新增區(qū)域雨水排水標(biāo)準(zhǔn)按規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。已建廠區(qū)海綿城市建設(shè)和雨水系統(tǒng)提標(biāo)工作在結(jié)合運(yùn)行效果和養(yǎng)護(hù)管理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在后續(xù)工程中進(jìn)行實(shí)施。

2.2 建設(shè)目標(biāo)

根據(jù)《導(dǎo)則》要求，污水處理廠擴(kuò)建部分年徑流總量控制率應(yīng)根據(jù)工程建設(shè)內(nèi)容和建設(shè)開(kāi)發(fā)強(qiáng)度確定，取值范圍宜為75%～80%。本工程新增用地主要用于新建生產(chǎn)構(gòu)建筑物，開(kāi)發(fā)強(qiáng)度較高，年徑流總量控制率確定為75%。上海地區(qū)年徑流總量控制率75%對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)降雨量為22.2 mm[6]。根據(jù)設(shè)計(jì)降雨、徑流控制面積和相應(yīng)的徑流系數(shù)，采用容積法計(jì)算得到需控制的徑流體積。

另外，根據(jù)上位規(guī)劃，該污水處理廠排水系統(tǒng)的排水標(biāo)準(zhǔn)（暴雨重現(xiàn)期P）應(yīng)為3 a。結(jié)合相關(guān)部門(mén)和審批單位意見(jiàn)，本工程新增區(qū)域排水標(biāo)準(zhǔn)按3 a 一遇執(zhí)行，已建廠區(qū)雨水排水能力提標(biāo)不納入本工程。

2.3 “一地一策”實(shí)施方案

根據(jù)污水廠改造總體方案，本次新增區(qū)域內(nèi)總體分為3 部分，各分區(qū)總體建設(shè)方案如下：西北地塊（25.36 hm2）布置一級(jí)A 全流程地下污水處理廠，地下式污水廠頂部為綠化；西南地塊（9.16 hm2）主要布置生物處理設(shè)施，生物處理設(shè)施南部為廠區(qū)綠化；南部地塊（27.12 hm2）新建生物處理設(shè)施和深度處理設(shè)施以及廠區(qū)道路，見(jiàn)表1。生物處理設(shè)施主要包括生反池和二沉池，水池頂部已進(jìn)行除臭加蓋，但在設(shè)施走道、平臺(tái)增加雨水泄水孔，避免設(shè)施頂部產(chǎn)流進(jìn)入周邊道路或綠化；深度處理設(shè)施包括高效沉淀池和濾池，池頂為開(kāi)敞水面。

表1 3 個(gè)海綿分區(qū)下墊面分布

根據(jù)不同分區(qū)特點(diǎn)，制定針對(duì)性實(shí)施方案，做到一地一策，因地制宜，具體如下：

（1）西北地塊

西北地塊新增用地25.36 hm2，建設(shè)有全地下污水設(shè)施。地塊下墊面以綠化為主，考慮設(shè)置下凹式綠地和植草溝控制徑流。

地塊的雨水?dāng)M通過(guò)管道收集，通過(guò)新建雨水泵房（Q=1.0 m3/s），管道穿過(guò)廠外通往張家浜泵閘的道路，排入張家浜。

箱體頂部全綠化覆蓋，擬利用自身的地塊優(yōu)勢(shì)，以自然混交林為主體，通過(guò)林下道路的穿插，打造水廠的生態(tài)綠肺。

植物群落以榆樹(shù)類(lèi)、槐樹(shù)類(lèi)、柳樹(shù)類(lèi)為主，形成速生、慢生相結(jié)合的群落。場(chǎng)地內(nèi)人行步道采用灰色透水瀝青，入口廣場(chǎng)采用彩色透水瀝青，局部休閑廣場(chǎng)采用碎礫石散鋪的方式滿(mǎn)足透水性。沿地塊外圍車(chē)行道及養(yǎng)護(hù)便道設(shè)置植草溝，兼顧景觀性和排水功能；結(jié)合活動(dòng)場(chǎng)地及主要步道，布置多個(gè)下凹式綠地群落，形成節(jié)奏韻律。海綿設(shè)施布置見(jiàn)圖2。

圖2 西北地塊道路和綠地海綿技術(shù)布置圖

（2）南部地塊

南部地塊新增用地27.12 hm2，建設(shè)有生化處理設(shè)施和深度處理設(shè)施。考慮通過(guò)在池頂種植屋面降低區(qū)域徑流系數(shù)，利用植草溝轉(zhuǎn)輸徑流至雨水滯蓄設(shè)施，超過(guò)控制標(biāo)準(zhǔn)的雨水直接排入廠區(qū)末端已建泵站。

地塊內(nèi)生物反應(yīng)池頂部的50 cm 覆土，通過(guò)灌木及宿根植物打造屋頂綠化，同時(shí)構(gòu)筑物周邊種植爬藤植物，對(duì)構(gòu)筑物側(cè)面進(jìn)行美化。具體布置見(jiàn)圖3。

圖3 南部地塊海綿布置圖

（3）西南地塊

西南地塊新增用地9.16 hm2，建設(shè)有生化處理設(shè)施，綠化率較高，可通過(guò)設(shè)置下凹式綠地、植草溝等設(shè)施控制徑流，但由于西南地塊位于廠區(qū)現(xiàn)有排水系統(tǒng)上游，如要構(gòu)建雨水系統(tǒng)，除在地塊內(nèi)敷設(shè)管道外還需同步翻盤(pán)已建雨水系統(tǒng)并新增排口。

結(jié)合建設(shè)條件和建設(shè)目標(biāo)，提出傳統(tǒng)建設(shè)模式的“灰色”方案和融合海綿設(shè)施的“灰綠”結(jié)合建設(shè)方案進(jìn)行對(duì)比，具體如下：

方案一：灰色方案

根據(jù)傳統(tǒng)工程方案，廠區(qū)雨水均通過(guò)管道直接收集后排放。周邊可供排水的河道僅長(zhǎng)江和張家浜，向長(zhǎng)江排雨水，需新建泵房及排放口；向張家浜排水，則需新建泵房，排放管穿過(guò)廠外道路排入張家浜。

西南地塊的雨水通過(guò)廠區(qū)新建雨水管道，全部接入南部地塊新建雨水管道，與南部地塊的雨水匯合后，最終通過(guò)南部地塊東側(cè)擬新建雨水泵房（Q=3.0 m3/s）排入長(zhǎng)江；現(xiàn)狀廠區(qū)雨水系統(tǒng)起點(diǎn)易積水區(qū)域，雨水管道需翻排，現(xiàn)有雨水泵站預(yù)留泵位新增1 臺(tái)雨水泵Q=1.26 m3/s，以應(yīng)對(duì)現(xiàn)狀廠區(qū)的雨水增量。該方案擬新建長(zhǎng)江排放口方案需要與環(huán)保、水務(wù)、海事、航道等部門(mén)共同商議確定。

方案二：灰綠結(jié)合方案

結(jié)合海綿城市建設(shè)控制目標(biāo)，在工程中擬采用下述措施：采用透水鋪裝、設(shè)置下凹式綠地（緩存塘）、設(shè)置生態(tài)植草溝等。地塊的雨水?dāng)M在綠地中滲蓄，在降雨之后通過(guò)埋地一體化雨水泵站（Q=1.0 m3/s）緩慢排入廠區(qū)已建雨水管道。通過(guò)上述工程措施，減少納入管道的雨水量，以減輕現(xiàn)狀雨水管道和雨水泵房的壓力，在避免大拆大建基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)新增區(qū)域雨水排水標(biāo)準(zhǔn)。

兩方案對(duì)比見(jiàn)表2，方案二通過(guò)新增下凹式綠地，增加了廠區(qū)范圍內(nèi)雨水源頭滯蓄能力，在實(shí)現(xiàn)新增廠區(qū)徑流總量控制率達(dá)標(biāo)的同時(shí)，也滿(mǎn)足新增廠區(qū)雨水排水能力達(dá)標(biāo)；方案一需新增排口，工程費(fèi)用與實(shí)施難度大，即使不考慮排口建設(shè)費(fèi)用，方案一的工程投資仍然略高于方案二。若按方案一實(shí)施，則現(xiàn)狀廠區(qū)中的已建管道需大規(guī)模翻排改建，施工難度、施工影響、施工周期都比較大。本次工程建設(shè)周期時(shí)間非常緊，從縮短協(xié)調(diào)周期及更順利地推進(jìn)工程進(jìn)展等角度考慮，擬采用方案二作為推薦方案。

表2 建設(shè)方案對(duì)比表

除雨水排水設(shè)施外，地塊內(nèi)生物反應(yīng)池上方覆土50 cm，擬在其上部種植部分小灌木及草花地被，利用不同品種的植物打造色塊景觀，南部打造下凹式綠地（雨水緩存塘），運(yùn)用耐水濕植物打造自然生態(tài)的植物群落景觀。場(chǎng)地內(nèi)人行步道及活動(dòng)場(chǎng)地采用灰色透水瀝青。具體布置見(jiàn)圖4。

圖4 西南地塊道路和綠地布置圖

2.4 建設(shè)目標(biāo)復(fù)核

結(jié)合各分區(qū)工程方案，進(jìn)行海綿設(shè)計(jì)，經(jīng)復(fù)核，新增廠區(qū)內(nèi)理論所需調(diào)蓄量2730 m3，設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積約24100 m3（含雨水緩存塘調(diào)蓄能力），年徑流總量控制率達(dá)到75%以上。新增綠地面積46 hm2，總綠地率31.6%（大于30%），實(shí)施種植屋面86700 m2，滿(mǎn)足《導(dǎo)則》中技術(shù)要求。

3 建設(shè)效果和工程效益

改造工程完成后，新增地塊雨水系統(tǒng)重現(xiàn)期達(dá)到3 a 一遇，地塊雨水排水也未對(duì)現(xiàn)狀廠區(qū)排水造成影響，完工至今未出現(xiàn)廠區(qū)內(nèi)澇事件。全廠年徑流總量控制率超過(guò)75%。海綿改造后廠區(qū)整體景觀效果也有提升，建成后實(shí)景見(jiàn)圖5。

圖5 污水廠建成后海綿設(shè)施實(shí)景圖

4 大型污水廠改造工程海綿建設(shè)思考

（1）大型污水處理廠改造工程建設(shè)用地往往非常緊張，用地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度大，海綿廠站設(shè)計(jì)時(shí)除根據(jù)《導(dǎo)則》中設(shè)計(jì)原則開(kāi)展外，還應(yīng)注意進(jìn)行分區(qū)，因地制宜，針對(duì)不同下墊面特點(diǎn)制定方案，適宜做海綿的區(qū)域多承擔(dān)徑流削減的工作，構(gòu)建筑物密集區(qū)域相應(yīng)減少設(shè)施的布置。最終實(shí)現(xiàn)全域海綿控制指標(biāo)達(dá)標(biāo)。

（2）雖然部分海綿設(shè)施的工程造價(jià)較常規(guī)的綠化、路面高，但是對(duì)比傳統(tǒng)雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，結(jié)合海綿設(shè)施理念后雨水系統(tǒng)工程總投資并不一定會(huì)增加。結(jié)合本工程案例，融入海綿設(shè)施的雨水系統(tǒng)大幅減少了雨水排管的利用，也避免了對(duì)廠區(qū)雨水泵站和雨水排口的改造，真正實(shí)現(xiàn)了降本增效的目的。

（3）近年來(lái)，隨著除臭標(biāo)準(zhǔn)的提標(biāo)，污水處理廠預(yù)處理區(qū)、生物反應(yīng)設(shè)施上需要進(jìn)行加蓋，導(dǎo)致原本開(kāi)敞的池面形成了不透水區(qū)域，增加了徑流匯流。在工程實(shí)施時(shí)應(yīng)關(guān)注這些區(qū)域的排水，可通過(guò)帶存水彎的泄水孔、地漏等設(shè)施實(shí)現(xiàn)池面排水，避免池面徑流外泄，也可提高池體附近海綿設(shè)施的滯蓄能力，提升區(qū)域的徑流控制能力。

（4）海綿設(shè)施建設(shè)應(yīng)貫徹全過(guò)程監(jiān)管，從設(shè)計(jì)到實(shí)施到運(yùn)維均應(yīng)進(jìn)行階段性驗(yàn)收考核。維護(hù)期也要安排專(zhuān)人對(duì)設(shè)施進(jìn)行日常巡檢養(yǎng)護(hù)，在汛期和雨季來(lái)臨前，應(yīng)加強(qiáng)設(shè)施的檢修和維護(hù)管理，保障設(shè)施正常、安全運(yùn)行。