呂 旻

（上海城投水務工程項目管理有限公司，上海市 201103）

0 引言

為加快城市海綿建設，改善城市生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)系統(tǒng)化全域海綿的目標，推進城市綠色發(fā)展，各地都積極開展海綿城市建設方案研究，在小區(qū)、學校、工業(yè)項目、市政項目中應用海綿城市理念，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，應積極響應海綿城市建設理念[2-4]。2018 年7 月，根據(jù)《國務院辦公廳關于推進海綿城市建設的指導意見》要求，上海市水務局發(fā)布《上海市水務設施（廠/ 站）海綿城市建設技術導則》[5]（下稱《導則》），指導上海市新建、改建、擴建的污水處理廠、泵站等水務設施的海綿化設計。上海市某大型污水處理廠擬進行改造工程，針對工程特點和需求進行了海綿化建設。

1 污水廠改造背景

某大型污水處理廠位于上海市東南部，緊鄰長江。為貫徹響應“國家水十條”，污水處理廠排放標準需由一級B 標準提高至一級A 標準。工程提標改造采用原設施“減量提標”，通過新建生物處理設施，降低原生物處理設施處理負荷，同步新建深度處理設施，在維持總處理規(guī)模不變的基礎上，實現(xiàn)出水水質(zhì)提標。

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、西南及南側三塊用地共計，工程實施后全廠面積達到254 hm2，具體布置見圖1。根據(jù)上海市水務局頒布《導則》的相關規(guī)定，結合工程項目場地及周邊環(huán)境情況，擬對新增地塊按海綿城市技術要求進行設計，同步構建擴建區(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。當時設計暴雨重現(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 臺泵位，目前安裝了4 臺泵），服務范圍分別為122 hm2和103 hm2，系按當時規(guī)劃控制用地范圍計算，該服務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 實施范圍

為充分體現(xiàn)海綿城市建設理念，響應《導則》精神，全面提升污水廠內(nèi)徑流總量控制及雨水排水標準，考慮在污水處理廠改造過程中進行海綿示范性建設。綜合考慮工程投資、實施難度、工程效益和展示效果，本次海綿主要針對新增廠外用地，即西北、西南、南部地塊，合計約62 hm2。新增區(qū)域雨水排水標準按規(guī)劃標準執(zhí)行。已建廠區(qū)海綿城市建設和雨水系統(tǒng)提標工作在結合運行效果和養(yǎng)護管理經(jīng)驗的基礎上，在后續(xù)工程中進行實施。

2.2 建設目標

根據(jù)《導則》要求，污水處理廠擴建部分年徑流總量控制率應根據(jù)工程建設內(nèi)容和建設開發(fā)強度確定，取值范圍宜為75%～80%。本工程新增用地主要用于新建生產(chǎn)構建筑物，開發(fā)強度較高，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%對應的設計降雨量為22.2 mm[6]。根據(jù)設計降雨、徑流控制面積和相應的徑流系數(shù)，采用容積法計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)的排水標準（暴雨重現(xiàn)期P）應為3 a。結合相關部門和審批單位意見，本工程新增區(qū)域排水標準按3 a 一遇執(zhí)行，已建廠區(qū)雨水排水能力提標不納入本工程。

2.3 “一地一策”實施方案

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)總體建設方案如下：西北地塊（25.36 hm2）布置一級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施，生物處理設施南部為廠區(qū)綠化；南部地塊（27.12 hm2）新建生物處理設施和深度處理設施以及廠區(qū)道路，見表1。生物處理設施主要包括生反池和二沉池，水池頂部已進行除臭加蓋，但在設施走道、平臺增加雨水泄水孔，避免設施頂部產(chǎn)流進入周邊道路或綠化；深度處理設施包括高效沉淀池和濾池，池頂為開敞水面。

表1 3 個海綿分區(qū)下墊面分布

根據(jù)不同分區(qū)特點，制定針對性實施方案，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，建設有全地下污水設施。地塊下墊面以綠化為主，考慮設置下凹式綠地和植草溝控制徑流。

地塊的雨水擬通過管道收集，通過新建雨水泵房（Q=1.0 m3/s），管道穿過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，以自然混交林為主體，通過林下道路的穿插，打造水廠的生態(tài)綠肺。

植物群落以榆樹類、槐樹類、柳樹類為主，形成速生、慢生相結合的群落。場地內(nèi)人行步道采用灰色透水瀝青，入口廣場采用彩色透水瀝青，局部休閑廣場采用碎礫石散鋪的方式滿足透水性。沿地塊外圍車行道及養(yǎng)護便道設置植草溝，兼顧景觀性和排水功能；結合活動場地及主要步道，布置多個下凹式綠地群落，形成節(jié)奏韻律。海綿設施布置見圖2。

圖2 西北地塊道路和綠地海綿技術布置圖

（2）南部地塊

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

地塊內(nèi)生物反應池頂部的50 cm 覆土，通過灌木及宿根植物打造屋頂綠化，同時構筑物周邊種植爬藤植物，對構筑物側面進行美化。具體布置見圖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，建設有生化處理設施，綠化率較高，可通過設置下凹式綠地、植草溝等設施控制徑流，但由于西南地塊位于廠區(qū)現(xiàn)有排水系統(tǒng)上游，如要構建雨水系統(tǒng)，除在地塊內(nèi)敷設管道外還需同步翻盤已建雨水系統(tǒng)并新增排口。

結合建設條件和建設目標，提出傳統(tǒng)建設模式的“灰色”方案和融合海綿設施的“灰綠”結合建設方案進行對比，具體如下：

方案一：灰色方案

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

西南地塊的雨水通過廠區(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，最終通過南部地塊東側擬新建雨水泵房（Q=3.0 m3/s）排入長江；現(xiàn)狀廠區(qū)雨水系統(tǒng)起點易積水區(qū)域，雨水管道需翻排，現(xiàn)有雨水泵站預留泵位新增1 臺雨水泵Q=1.26 m3/s，以應對現(xiàn)狀廠區(qū)的雨水增量。該方案擬新建長江排放口方案需要與環(huán)保、水務、海事、航道等部門共同商議確定。

方案二：灰綠結合方案

結合海綿城市建設控制目標，在工程中擬采用下述措施：采用透水鋪裝、設置下凹式綠地（緩存塘）、設置生態(tài)植草溝等。地塊的雨水擬在綠地中滲蓄，在降雨之后通過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上實現(xiàn)新增區(qū)域雨水排水標準。

兩方案對比見表2，方案二通過新增下凹式綠地，增加了廠區(qū)范圍內(nèi)雨水源頭滯蓄能力，在實現(xiàn)新增廠區(qū)徑流總量控制率達標的同時，也滿足新增廠區(qū)雨水排水能力達標；方案一需新增排口，工程費用與實施難度大，即使不考慮排口建設費用，方案一的工程投資仍然略高于方案二。若按方案一實施，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。本次工程建設周期時間非常緊，從縮短協(xié)調(diào)周期及更順利地推進工程進展等角度考慮，擬采用方案二作為推薦方案。

表2 建設方案對比表

除雨水排水設施外，地塊內(nèi)生物反應池上方覆土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），運用耐水濕植物打造自然生態(tài)的植物群落景觀。場地內(nèi)人行步道及活動場地采用灰色透水瀝青。具體布置見圖4。

圖4 西南地塊道路和綠地布置圖

2.4 建設目標復核

結合各分區(qū)工程方案，進行海綿設計，經(jīng)復核，新增廠區(qū)內(nèi)理論所需調(diào)蓄量2730 m3，設計調(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到75%以上。新增綠地面積46 hm2，總綠地率31.6%（大于30%），實施種植屋面86700 m2，滿足《導則》中技術要求。

3 建設效果和工程效益

改造工程完成后，新增地塊雨水系統(tǒng)重現(xiàn)期達到3 a 一遇，地塊雨水排水也未對現(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75%。海綿改造后廠區(qū)整體景觀效果也有提升，建成后實景見圖5。

圖5 污水廠建成后海綿設施實景圖

4 大型污水廠改造工程海綿建設思考

（1）大型污水處理廠改造工程建設用地往往非常緊張，用地開發(fā)強度大，海綿廠站設計時除根據(jù)《導則》中設計原則開展外，還應注意進行分區(qū)，因地制宜，針對不同下墊面特點制定方案，適宜做海綿的區(qū)域多承擔徑流削減的工作，構建筑物密集區(qū)域相應減少設施的布置。最終實現(xiàn)全域海綿控制指標達標。

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

（3）近年來，隨著除臭標準的提標，污水處理廠預處理區(qū)、生物反應設施上需要進行加蓋，導致原本開敞的池面形成了不透水區(qū)域，增加了徑流匯流。在工程實施時應關注這些區(qū)域的排水，可通過帶存水彎的泄水孔、地漏等設施實現(xiàn)池面排水，避免池面徑流外泄，也可提高池體附近海綿設施的滯蓄能力，提升區(qū)域的徑流控制能力。

（4）海綿設施建設應貫徹全過程監(jiān)管，從設計到實施到運維均應進行階段性驗收考核。維護期也要安排專人對設施進行日常巡檢養(yǎng)護，在汛期和雨季來臨前，應加強設施的檢修和維護管理，保障設施正常、安全運行。