城市黑臭水体治理的实践与探索以河南省鹤壁市海绵城市为例

21环境治理篇0、前言根据环保局发布的《2015年上半年全国环境质量状况》，全国约36%的水体水质低于地表水环境质量Ⅲ类标准。在人口密度高、经济发展较快的海河流域和辽河流域，水体水质低于Ⅲ类标准的比例达到了60%。城市黑臭水体是民众反映强烈的水环境问题，不仅损害了城市居民的健康，也严重影响人居环境品质和城市形象。近几年“让市长下河游泳”的呼声反映了民众对解决和治理城市黑臭水体的强烈愿望[1]。国务院颁布实施的《水污染防治行动计划》（“水十条”）明确城市人民政府是整治黑臭水体的责任主体，由住房城乡建设部牵头会同环保部、水利部、农业部等部委指导地方落实，并提出了明确目标：2017年底前，地级及以上城市实现河面无大面积漂浮物，河岸无垃圾，无违法排污口，直辖市、省会城市、计划单列市建成区基本消除黑臭水体；2020年底前，地级以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内；到2030年，全国城市建成区黑臭水体总体得到消除。传统的水环境治理由于仅局限于水质恢复和修复，“头痛医头，脚痛医脚”，未系统的解决点源污染和城市面源污染问题，往往治标不治本。在国家大力推进海绵城市建设的背景下，如何结合海绵城市建设，探索一条标本兼治之道是城市黑臭水体治理的实践与探索——以河南省鹤壁市海绵城市为例□中国城市规划设计研究院周飞祥贾书惠王巍巍摘要关键词随着城市工业发展的加速，城市人口的快速增长，污水排放量急剧增加，城市河流黑臭问题已经成为我国许多大中城市共同面临的困境。城市黑臭水体不仅给人们带来了极差的感官体验，也直接影响了人们的健康生活。本文结合鹤壁市海绵城市建设，系统介绍了城市黑臭水体的识别与评价方法，城市黑臭水体综合治理方案以及治理技术的筛选。海绵城市；黑臭水体；综合治理；水环境DOI：10.16116/j.cnki.jskj.2016.01.00322特别关注TheSpecialFocus水环境与海绵城市当前黑臭水体治理工作的重点。1、现状概况及存在问题鹤壁市位于河南省北部，太行山东麓向华北平原过渡地带，隶属海河流域。2014年，鹤壁市总人口为165万，城镇化率达到52.84%。多年平均降雨量664.9毫米，年内分布极不均匀，主要集中在汛期，6～9月降水量占全年降水量的70%～80%。鹤壁市是全国第一批海绵城市建设试点，试点区总面积29.8平方公里，试点区内及周边主要河流水系包括天赉渠、二支渠、棉丰渠和护城河等，其中天赉渠、棉丰渠是在原农灌渠基础上保留的水系，护城河是1994年随城市新建水系。现状天赉渠、棉丰渠、护城河承担雨水排涝功能，二支渠为景观河道。水系景观补水主要依靠淇河引水，在天赉渠渠首分水口处分水后进入各个支渠水系，最终汇入护城河后进入淇河下游。（图1）图1水系现状图目前，试点区内护城河、棉丰渠、天赉渠等均存在水质差、水体黑臭的现象。棉丰渠、护城河以及二支渠部分河段现状采用硬质驳岸和砌底构造的“三面光”的工程建造模式，使得原有的自然河堤或土坝变成了钢筋混凝土或浆砌块石护岸，河道断面形式单一生硬，造成了生态系统的破坏和河道生态净化等功能的丧失。（图2）图2水系护岸形式现状图2、黑臭水体的判别方法（1）黑臭水体识别试点区内二支渠水质为IV类，除二支渠外其他水系水质较差，护城河水质为劣V类，棉丰渠和天赉渠为季节性河段水体。（图3）图3水系水质类别现状图根据试点区的水体现状情况及鹤壁市住建局以往掌握的水体污染和投诉情况，对试点区水体的黑臭情况进行预评估并公示如表1所示。表1城市水体黑臭状况预评估结果水体编号水体名称黑臭状况无黑臭局部黑臭全部黑臭1天赉渠√2棉丰渠√3二支渠√4护城河√通过对二支渠、棉丰渠、护城河、天赉渠周围的居民、商户和随机人群开展走访调查，初步认定护城河、天赉渠和棉丰渠为黑臭水体。（2）城市黑臭水体分级和判定通过2015年8月15日、12月21日两次在4条河道8个断面对水体进行取样检测，主要检测水体的透明度、溶解氧、氧化还原电位、氨氮等指标，根据检测结果并依据《城市黑臭水体整治工作指南》中城市黑臭水体污染程度分级标准进行判定，项目范围内护城河、天赉渠、棉丰渠均属于“轻度黑臭”。项目范围内黑臭水体清单见表2。表2黑臭水体清单编号黑臭水体名称（起始边界）水体类型面积/长度所在区域黑臭级别水质现状(透明度)达标期限1护城河河流11.6km淇滨区轻度黑臭1520172天赉渠河流4.1km淇滨区轻度黑臭1820173棉丰渠河流5.5km淇滨区轻度黑臭20201723环境治理篇3、海绵城市建设的主要内容在海绵城市建设过程中，将黑臭水体治理作为一个重要的控制目标予以统筹考虑，通过径流污染控制、排水系统完善、生态驳岸改造等措施有效削减进入城市水体的污染物。（1）径流污染控制。通过海绵城市建设，优先采取加强直接入渗、延长汇流时间、充分发挥地表调蓄能力等措施，最大限度地实现雨水在源头区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。对屋面、不透水硬化地面、机动车道以及停车场等径流污染较为严重的下垫面，将其初期雨水引入生物滞留设施等径流污染控制功能较强的设施进行自然净化，初期径流控制标准分别为（表3）：表3不同下垫面初期径流控制标准下垫面类型一般屋面小区路面支路路面次干路路面主干路路面初期雨水控制标准（mm）23.581012（2）排水系统完善。通过雨污分流改造、完善污水管网的措施，提高污水收集率，解决现状老城区合流制溢流污染问题和城市部分新建区域的污水直排问题。（3）生态驳岸改造。对现状为“三面光”形式的水系进行改造，采用非硬质池底及生态驳岸，为水生动植物提供栖息或生长条件，并通过水生动植物对水体进行净化。滨水绿化控制线范围内的绿化带接纳相邻城市道路等不透水汇水面径流雨水时，建设为植被缓冲带，以削减径流流速和污染负荷。4、黑臭水体治理的目标及方案（1）目标鹤壁市是全国首批海绵城市建设试点，综合《海绵城市建设绩效评价与考核办法（试行）》和《城市黑臭水体整治工作指南》的相关要求，结合鹤壁市实际情况，确定黑臭水体的治理目标为：至2017年，试点区内水体不得出现黑臭现象，河湖水系水质不低于《地表水环境质量标准》Ⅳ类标准。（2）污染源识别点源污染。点源是指以点源形式进入城市水体的各种污染源，研究区域内的点源污染主要包括现状合流制排水片区的雨季溢流污染、城市新建区域由于污水截流干管建设不完善导致的污水直排以及城中村的污水直排现象。城市面源污染。主要是指城市降雨携带的污染物，一般认为，初期雨水携带整场降雨60%～80%的污染物，其中道路与广场面源污染较为严重。城市面源污染来源广且控制难度大，降雨初期雨水溶解了空气中的大量酸性气体、汽车尾气、工厂废气等污染性气体，降落地面后冲刷屋面、沥青混凝土道路等，进入管道后冲刷管道中污泥、垃圾等污染物等。试点区内初期雨水中含有约几十种重点污染物，主要有COD、SS、浊度、TN、TP、石油类等，个别雨水排放口处初期雨水水质接近生活污水。（表4）表4城市初期雨水水质特征污染物初期雨水污水厂进水范围典型值范围典型值COD/(mg/L)200-275250250-1000500TSS/(mg/L)20-2890150100-350200TP/(mg/L)0.2-4.30.364-158TN/(mg/L)0.4-20220-8540铅/(mg/L)0.01-1.20.180.02-0.940.1铜/(mg/L)0.01-0.40.050.03-0.190.22锌/(mg/L)0.01-2.90.020.02-7.680.28大肠菌/(个/L)400-50000106-108数据来源：《城市初期雨水的处理技术路线初探》邓志光，吴宗义，蒋卫列等[2]。内源污染。主要是指城市水体底泥中所含有的污染物以及水体中各种漂浮物、悬浮物、岸边垃圾、未清理的水生植物或水华藻类等所形成的腐败物。有研究指出，在一些污染水体中，底泥中污染物的释放量与外源污染的总量相当。通过调查，天赉渠、棉丰渠、护城河的内源污染较为严重，河道富营养化较为严重，藻类过量繁殖，这些藻类在生长初期给水体补充氧气，在死亡后分解矿化形成耗氧有机物和氨氮，导致季节性水体黑臭现象并产生极其强烈的腥臭味道。（3）综合治理方案遵循黑臭水体治理“系统性、长效性”的原则[3]，结合上节主要污染源识别结果，提出了鹤壁市黑臭水体综合整理方案：控源截污为本、清淤疏浚为基、引清活水为重、生态堤岸为辅。控源截污。一是完善污水管网系统和城市垃圾清运系统，清除点源污染。在国家经济开发区，完善污水截流干管，将现状直接排放的污水截流至污水处理厂处理。在现状雨污合流制区域，结合城市更新改造和海绵城市建设，进行雨污分流制管网建设和改造。加快城中村的改造，完善城市垃圾收运体系。二是推进海绵城市建设，控制面源污染。通过试点区海绵城市建设，把70%的雨水留在源头，通过植草沟、雨水花园、下凹式道路绿化隔离带等措施，利用植物的吸附、砂滤层的过滤等作用净化初期雨水，控制城市面源污染。（图4）清淤疏浚。通过清淤疏浚来清除水中的底泥、垃圾、生物残体等固态污染物，实现内源污染的控制。对天赉渠、棉丰渠、护城河等采用机械清淤和水力清淤相结合的方式予以清理，在4～5月份，河道水量较少时采用机械清淤，在7～8月份，河道水量较多时，借水力作用进行水力清淤。引清活水。通过向黑臭水体中补入清洁水，促进水的流动和污染物的稀释、扩散与分解。通过测算，为保障城市内河河道流动性，达到一定的景观效果，在考虑灌溉用水的前提下，每年需补水830万立方米，补水水源为淇河水（现状水质为Ⅱ类）和再24特别关注TheSpecialFocus水环境与海绵城市生水。根据《鹤壁市城市总体规划》，南水北调通水后，鹤壁市主城区将以南水北调水作为饮用水水源，城市现状水源淇河将作为备用水源，淇滨水厂原从淇河寒波洞取水量约为5万吨/天，目前已改从南水北调刘庄取水口取水，置换出的淇河水可用于城市内河补水。此外，淇滨污水处理厂中水回用规模4万吨/天，也可作为下游河道和景观湖的补水来源。（图5）图5内河补水方案示意图生态堤岸。城市内河的堤岸均应采用生态型护岸，根据其承担的功能，采用适宜的生态护岸类型。①排涝河道（改造）。对已建设浆砌护岸的棉丰渠和护城河断面进行生态化改造和亲水平台设计，拓展河道宽度，形成阶梯式的河岸，在河道内种植水生植物。②排涝河道（新建）。对未建设硬质护堤但仍承担排涝功能的天赉渠进行人工自然型生态护岸建设。③景观河道（新建）。对不承担排涝功能但具有景观和调蓄功能的河流，如二支渠、三支渠和四支渠等，采用景观驳石护岸、木桩护岸等自然生态护岸类型。（4）技术比选黑臭水体整治技术的选择主要遵循“综合性、经济性、长效性和安全性”等原则[4]：综合性：在选择治理技术时，不能仅仅从单一方面或依靠单一技术实现水质的改善，而是综合、全面考虑各种不同技术的组合，实现对黑臭水体的治理。经济性：对拟选择的整治方案进行技术经济比选，确保技术的可行性和合理性。长效性：既考虑技术方案实施后的短期效果，更应关注长期水质改善效果和水质稳定性。安全性：要考虑技术实施后对水环境和水生态的不利影响和二次污染。在遵循以上原则的基础上，结合鹤壁市地域特征、气候特征、水体黑臭程度、污染原因和整治目标，针对性的选择出适用于鹤壁的水生态修复技术方法：①岸边涉水植物种植。通过岸边植物种植，有效应对面源污染，同时为动物提供活动场所，提高整体生态环境。②人工浮岛。主要应用于富营养化的水质，同时具备水质净化、创造生物生息空间、改善景观等多重功能。③水生植物景观化应用。既有水景绿化的作用，也起到净化水质、保护鱼类生长环境、保护河流生物多样性的目的。④水生动物净化水体。形成：菌→藻类→浮游生物→鱼类的食物链，利用食物链关系进行有效的回收和利用资源，取得水质净化和资源化、生态效果等综合效益。⑤复氧技术。通过复氧曝气和水体造流增加水体的溶解氧浓度，提高水体自净能力。5、结论城市黑臭水体的治理是一个复杂的系统工程，应避免“头痛医头，脚痛医脚”，从城市水系统、区域水循环和海绵城市建设的高度进行综合治理。通过海绵城市建设有效控制城