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新聞資訊
 
給水排水 |任南琪:海綿城市總體思路及技術(shù)措施

如何建設(shè)海綿城市?

理念轉(zhuǎn)變?yōu)橄葘?dǎo)

以系統(tǒng)工程思路抓城市水——國家行動和重大需求:


我國海綿城市建設(shè)的發(fā)展歷程——城市水循環(huán):


        “海綿城市”內(nèi)涵理解:本人對“海綿城市”建設(shè)內(nèi)涵與理念的理解,“海綿城市”應(yīng)該能夠像海綿一樣,在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”,重點解決城市澇災(zāi)與城市水環(huán)境惡化等問題,實現(xiàn)地表水資源、污水資源、生態(tài)用水、自然降水、地下水等統(tǒng)籌管理、保護(hù)與利用,充分考慮水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水安全、水文化,緩解熱島效應(yīng),確保社會水循環(huán)能夠與自然水循環(huán)相互貫通!昂>d城市建設(shè)”的實質(zhì)屬于城市水資源與水環(huán)境綜合整治的范疇。由于前期理念不先進(jìn),很多城市建設(shè)與規(guī)劃沒有一步到位,如先期開展的生態(tài)城市建設(shè)、城市內(nèi)河治理、街區(qū)改造、道路建設(shè)等。


        創(chuàng)建中國特色的海綿城市,吸收國外先進(jìn)經(jīng)驗 ──結(jié)合發(fā)達(dá)國家近60年的經(jīng)驗積累、我國當(dāng)前重大需求。

科學(xué)規(guī)劃為引領(lǐng) 

海綿城市總體規(guī)劃—城市水系統(tǒng)綜合規(guī)劃與整治


         海綿城市建設(shè)(黑臭水體治理)至少以流域、匯水區(qū)域為單元綜合考慮

         統(tǒng)籌發(fā)揮自然生態(tài)功能和人工強化功能,實施源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理。示范工程中避免以下問題:

        規(guī)劃與建設(shè)碎片化——未按流域、區(qū)域為單元綜合考慮。特別是LID工程中,嚴(yán)重缺乏城市水系統(tǒng)統(tǒng)籌規(guī)劃,只追求碎片化的工程施工


        工程設(shè)計隊伍嚴(yán)重匱乏——海面城市建設(shè)理念及內(nèi)涵不清,技術(shù)不足


        設(shè)計教條化——不理解因地制宜,一城一策、一地一策


海綿城市總體規(guī)劃—因地制宜

  1. 總體規(guī)劃應(yīng)針對城市自然地理地貌、氣象條件及存在的城市發(fā)展瓶頸問題,因地制宜地制定海綿城市建設(shè)目標(biāo),解決城市重大需求
  2. 充分考慮老城區(qū)和新建城區(qū)海綿城市建設(shè)對策
  3. 應(yīng)明確“以水定城、以水定地、以水定人、以水定產(chǎn)”


工程技術(shù)為關(guān)鍵

海綿城市建設(shè)關(guān)鍵單元:


暴雨徑流管理― 美國分類與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn):

  1. 小排水系統(tǒng)(minor drainage system)

  2. 管網(wǎng)和道路排水

  3. 重現(xiàn)期:管道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為2-10年;城市道路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)2-50年分為

  4. 大排水系統(tǒng)  (major drainage system)

  5. 洪水隧道、大型排水管渠 、滯水池、蓄水池

  6. 重現(xiàn)期:100年

暴雨徑流管理― 源頭減排:滲、滯、蓄:


暴雨徑流管理― 合流制排水系統(tǒng):


        雨污合流制排水系統(tǒng)對應(yīng)的污水處理廠措施

  1. 暴雨期間雨污通過超越管進(jìn)入雨水溢流沉淀池,針對初雨污染采取一級處理措施

  2. 歐洲合流制污水處理廠對當(dāng)量降雨強度的截流倍數(shù)可達(dá)3-7倍,僅可解決初雨污染

暴雨徑流管理― 源頭減排:凈


       “質(zhì)”的控制

  1. 初雨污染控制:大多數(shù)城市需考慮初雨污染對黑臭水題影響,初雨滯留、過濾、凈化,減少有機和無機污染

  2. 發(fā)揮功能凈化,源頭解決初雨污染──質(zhì)


暴雨徑流管理― 需考慮的問題:


        海綿城市建設(shè)是一項長期任務(wù)

        新城區(qū)建設(shè):

        關(guān)鍵是制定建設(shè)與開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,嚴(yán)把審批關(guān)執(zhí)行雨污分流排水系統(tǒng),建議業(yè)主將LID建設(shè)與運營納入投資和運行成本,政府加強監(jiān)督

        老城區(qū)建設(shè):

        結(jié)合城市道路、園林等設(shè)施維護(hù)和升級,逐步按LID理念進(jìn)行改造,重點解決逢雨必澇點或區(qū)域,采取強排措施和系統(tǒng)構(gòu)建大排水系統(tǒng)


暴雨徑流管理― 大排水系統(tǒng) (major drainage system)


        我國大多依賴小排水系統(tǒng),只能解決低重現(xiàn)期(小暴雨)的雨水排放。絕大多數(shù)城市排水管網(wǎng)為雨污合流制,雨水排入污水管渠、河道(黑臭水體)。個別城市局部區(qū)域可能設(shè)置分流制雨水管渠,但最終并入城市合流制管網(wǎng)系統(tǒng)。真正實現(xiàn)大暴雨排澇,必須設(shè)置專門的雨水分流制管道大排水系統(tǒng)


        武漢大東湖深隧工程案例:

  1. 充分考慮到雨水深隧和污水深隧功能及定位不同,該工程將先啟動污水單根管建設(shè),預(yù)留雨水接口

  2. “四廠合一”,未來可為300萬人口服務(wù)。新建的北湖污水處理廠,未來能達(dá)到150萬噸/日規(guī)模,近期實現(xiàn)80萬噸/日,標(biāo)準(zhǔn)排放一級A

  3. 項目總投資30多億元


        廣州深邃工程(首個項目):

  1. 包括“一主七副”86.4公里,調(diào)蓄容積165.2萬立方米,排水標(biāo)準(zhǔn)由現(xiàn)在的0.5年-1年一遇提高到5年-10年一遇

  2. 對初期雨水進(jìn)行處理,消減70%的污染,緩解廣州市城區(qū)內(nèi)澇問題


        成都深邃工程:

  1. 規(guī)劃的直徑達(dá)10多米,長度達(dá)180公里,在地下30米


        蘇州河深隧工程:

  1. 工程服務(wù)范圍:25個排水系統(tǒng)共57.92km2

  2. 建設(shè)目標(biāo):

  3. 蘇州河沿線排水系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到5年一遇(1h)

  4. 應(yīng)對100年一遇降雨(1h,不發(fā)生區(qū)域性城市運行癱瘓,路中積水深度不超過15cm)


        大排水系統(tǒng)初雨控制十分必要,設(shè)置原則:初雨應(yīng)暫存,雨后進(jìn)入污水處理廠或自然處理系統(tǒng); 初雨后較清潔的雨水直接進(jìn)入水體;考慮到初雨徑流匯水時間和面積,建議初雨調(diào)蓄池采取分布式設(shè)置;暴雨徑流管理― 排水系統(tǒng)分布式截污與調(diào)蓄技術(shù):

  1. 中雨大雨時截污技術(shù)

  2. 前30分鐘之內(nèi)截流井內(nèi)的液位不會超過警戒水位,液動下開式堰門始終處于全關(guān)狀態(tài),最大流量控制閘門始終處于全開狀態(tài),初雨截流至污水處理廠或調(diào)蓄池

  3. 30分鐘后最大流量控制閘關(guān)閉,液動下開式堰門開啟,后期雨水溢流入自然水體


城市黑臭水體整治:


         重要性是環(huán)境生態(tài)改善和暴雨蓄存

       問題:

  1. 許多城市水體是污水溝,水體黑臭

  2. 個別城市污水全部截流后無生態(tài)補水,無水動力

  3. 自然生態(tài)凈化功能缺失

        通過環(huán)保部對廣東、浙江、江蘇、河南等地統(tǒng)計的城市黑臭水體比例綜合分析,全國地級及以上城市建成區(qū)黑臭水體數(shù)量約5100個,約占39.4%


城市黑臭水體整治— 系統(tǒng)治理方案:


城市黑臭水體整治— 自然生態(tài)系統(tǒng):


城市黑臭水體整治— 蜂巢約束系統(tǒng)技術(shù):


       堅固的、生態(tài)型坡面保護(hù)

  1. 最大限度保留岸堤生態(tài)屬性

  2. 可有效抗擊河水、雨水沖刷

  3. 巢堤結(jié)構(gòu):初期雨水滯留、凈化


       提供可透水、高負(fù)載的支撐結(jié)構(gòu)

  1. 城市載重道路透水基礎(chǔ)

  2. 廣場、人行道輕負(fù)載透水基礎(chǔ)

  3. 綠色生態(tài)停車場

  4. 無硬化路面透水道路


        構(gòu)成立體生物電化學(xué)修復(fù)系統(tǒng)

  1. 底泥原位修復(fù)

  2. 污水資源化利用

  3. 長期無能耗運行


城市黑臭水體整治— 自然生態(tài)系統(tǒng):


         河道改造成功經(jīng)驗:清溪川之前是個“三面光”臭水溝,2003年7月1日首爾市長李明博根據(jù)河道穿過市區(qū)的特點、河道的地理和水力特性、改善生態(tài)環(huán)境的要求,創(chuàng)建了人與自然和諧的休閑親水環(huán)境。


        利用人工濕地、生態(tài)塘(氧化塘)等強化自然凈化功能,持續(xù)經(jīng)濟有效地解決點源、面源污染,確保城市水生態(tài)安全,充分利用河道原有生態(tài)系統(tǒng),構(gòu)建凈化與景觀并存系統(tǒng)、形成自然充氧系統(tǒng),北方寒冷地區(qū)冬儲塘(夏季生態(tài)塘),重點湖庫防護(hù)措施,建議建立針對農(nóng)村面源污染的生態(tài)凈化防護(hù)帶。


城市黑臭水體整治— 硅砂蜂巢技術(shù):


城市黑臭水體整治— 系統(tǒng)治理:


         功能:構(gòu)建具有污染物凈化功能的生態(tài)系統(tǒng),承擔(dān)部分N、P去除,科學(xué)制定以受納水體反推污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn),避免污水廠過度處理,實現(xiàn)節(jié)能降耗,開發(fā)與利用能發(fā)揮凈化功能的本土水生植物,創(chuàng)建城市景觀,提高人居環(huán)境質(zhì)量,實現(xiàn)城市排洪排澇功能。


        建議:城市黑臭水體治理同時,必須實現(xiàn)凈化功能,同時考慮受納水體國控斷面標(biāo)準(zhǔn)反推污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)和氮、磷控制,避免污水廠過度處理,實現(xiàn)節(jié)能降耗!


污水處理廠— 國內(nèi)外排放標(biāo)準(zhǔn)差異分析:


污水處理廠— 過度處理的“環(huán)境代價”:


  1. 無限度提高污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)的代價

  2. 環(huán)境風(fēng)險轉(zhuǎn)嫁——大氣污染、氣候變化

  3. 節(jié)能減排——難以實現(xiàn)

  4. 環(huán)境容量有限,即使污水全部“達(dá)標(biāo)排放”,環(huán)境也無法承載

污水處理廠— 轉(zhuǎn)變系統(tǒng)管理理念:


        低耗、資源化和能源化污水處理廠(概念污水廠),污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)適應(yīng)“多目標(biāo)與功能需求”(Fit for Purpose)

      常見問題:

  1. 規(guī)模:滿足污水回用與生態(tài)補水需求,建議采取分布式建設(shè)

  2. 選址:污水處理廠應(yīng)布置在城市水體中、上游,即可用于城市水體生態(tài)補水,又可利用自然生態(tài)凈化功能處理N、P

  3. 對于有條件地區(qū)和經(jīng)濟落后地區(qū),建議發(fā)展穩(wěn)定塘、生態(tài)塘、生態(tài)濕地等“先進(jìn)的”自然生態(tài)處理技術(shù)

智慧水務(wù)為目標(biāo) 

        智慧城市概念:智慧城市就是運用信息和通信技術(shù)手段感測、分析、整合城市運行核心系統(tǒng)的各項關(guān)鍵信息,從而對包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商業(yè)活動在內(nèi)的各種需求做出智能響應(yīng)──百度百科


      智慧城市建設(shè)領(lǐng)跑者(《中國智慧城市發(fā)展水平評估報告》)

  1. 北京、上海、廣州、深圳、天津、武漢、寧波、南京、佛山、揚州、浦東新區(qū)、寧波杭州灣新區(qū)

  2. 主要工作是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)(信息和通信技術(shù)手段提升、三網(wǎng)融合等),以及在智能交通、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能家庭、電子商務(wù)等方面應(yīng)用

創(chuàng)建智慧水務(wù)─ 互聯(lián)網(wǎng)+城市水系統(tǒng):

  1. 城市水?dāng)?shù)值模擬與仿真
  2. 基于水資源與安全(水量和水壓),針對飲用水源、自來水廠、污水處理廠、河道斷面、濕地、地下水以及分流制雨水管道初雨等,建立水資源自然循環(huán)和社會循環(huán)的系統(tǒng)仿真與優(yōu)化
  3. 基于水環(huán)境與生態(tài)(水質(zhì)),研究污水能源流與物質(zhì)流規(guī)律、污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律等凈化系統(tǒng)仿真與時空優(yōu)化
  4. 結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)+城市水系統(tǒng)功能,指導(dǎo)運營控制與故障診斷,實現(xiàn)監(jiān)控點診斷、控制、應(yīng)急決策,并發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)作用保障公眾知情權(quán)和監(jiān)督權(quán)

基于城市水循環(huán)系統(tǒng)4.0的智慧水務(wù)系統(tǒng):


     海綿城市智慧水務(wù)系統(tǒng)的服務(wù)對象


       實現(xiàn)不同實體服務(wù)對象的功能需求──政府、企業(yè)、老百姓三滿意

      政府:全周期參與角色,各階段需求不同

      社資與居民:提供這兩個主體的客觀需求



時間:2017-9-21
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