老城區海綿城市建設應基于問題導向，從全流域系統的角度，統籌源頭-過程-系統的項目體系。為推進海綿城市專項規劃落地，優化具體項目設計，保障海綿城市建設的整體實施效果，編制海綿城市系統化方案十分必要。以某城市老城區的海綿城市建設系統化方案編制為例，闡述系統化方案的編制目的、編制的技術思路，并對現狀本底分析、水環境改善方案編制、水安全提升方案編制及工程體系系統融合等方面對系統化方案的要點進行探討。
在城市新老城區進行海綿城市建設，應采取不同的建設模式。在老城區以問題為導向，系統開展海綿城市建設，是貫徹十九大報告關于推進生態文明建設的重要體現，是完善城市基礎設施功能、改善人居環境、讓老百姓有獲得感和滿足感的重要舉措。如何在老城區提出海綿城市建設系統化的方案，保障海綿城市建設的整體實施效果，是各地推進海綿城市建設過程中需要正視的問題。本文結合筆者在海綿城市試點城市系統化方案編制實踐，重點對老城區的海綿城市系統化方案編制的一些問題進行探討。
1 老城區海綿城市建設系統化方案編制目的
1.1 老城區面臨的問題
因建設開發年代較早，大部分老城區排水系統多為雨污合流，部分城中村區域無成型雨污水系統，多為污水直排。管網系統缺乏維護，管道混接、堵塞、破裂、滲漏等情況嚴重。城市內河因點源污染、面源污染和內源污染多重影響，水體水質惡化，嚴重影響群眾日常生活。
老城區排水防澇系統不健全，內澇積水問題頻發。具體表現為外部上游客水入侵，下游出口頂托；內部存在下墊面硬化，洼地大量被填埋，管網、內河排水能力不足，豎向不合理，存在低洼點。內外原因疊加，相互影響，內澇問題日益凸顯。
為解決老城區存在的水方面問題，各城市不同建設主體從自身管理角度出發，實施如源頭海綿改造、截污調蓄、管網改造、污水提標擴容、水系綜合整治等工程，以期解決問題。但根據筆者對全國多個海綿城市試點建設項目的調查分析，由于各建設主體將擬實施工程獨立看待，未考慮到其相互交織、互相制約的關系，容易產生碎片化的問題。同時，各工程的實施未能從全流域系統的角度，分析各項工程在系統中的定量作用，統籌源頭-過程-系統的項目體系，整體工程方案的匹配性和有效性不足，實施效果產生偏差。
1.2 系統方案編制目的
基于問題導向，老城區海綿城市建設需要在頂層設計層面，編制系統化建設方案，通過統籌考慮全流域內的各類建設項目，構建從源頭到末端的綜合體系，來系統解決具體問題，實現建設目標。
?。?）推進專項規劃落地，優化具體項目設計。各城市大多已編制海綿城市專項規劃，對老城區提出以問題為導向進行海綿城市建設的思路。專項規劃更多的是關注海綿城市建設的宏觀思路和目標，對系統有較全面的分析，但缺乏定量的分析，對項目的落地實施的指導性不足。同時，對于具體項目的實施而言，僅考慮自身項目的具體設計，未能從整個全流域系統考慮本項目在系統中作用，關聯性不足。編制系統化方案將溝通海綿城市規劃與具體項目設計，提升規劃的落地實施性，并對系統內具體項目的關聯性進行分析。從而，明確項目效果的責任邊界，統籌項目關系，優化項目實施規模，指導具體項目的設計。舉例而言，某調蓄池工程規模的確定，系統考慮了上游區域源頭徑流削減后的設計規模要比僅從末端截污方面考慮，所計算得出的設計規模要更優化精簡。
?。?）確保實施效果，解決具體問題。海綿城市建設是一項系統工程，需要從全流域角度對老城區本底情況進行深入調查，量化分析水環境、水安全問題成因，針對老城區建設的現實問題，制定解決方案。根據要實現的海綿城市建設目標，梳理“源頭削減-過程控制-系統治理”全過程的工程體系，并進行多工程優化統籌，綜合考慮經濟性、落地性和實施難度，做到工程整體效果最優。
2 系統化方案編制思路
2.1 系統統籌要求
老城區系統化方案應結合老城區特點，以切實解決老城區問題為導向，要注重各系統的統籌。
首先，要注重各項目關系的系統統籌。針對水環境提升、水安全提升等不同的系統，對源頭、過程和系統的工程體系進行整體的謀劃，需要保證整個系統是在整體效果最優的目標前提下，去實現每個項目的單體目標。
其次，要注重各項目邊界的系統統籌。水環境提升、水安全提升等不同的系統對各項目都提出不同建設要求。系統化方案要對每個項目所承擔的責任邊界，以及在大系統中的建設要求提出明確的指引。
最后，要注重單一系統內部項目的系統統籌。系統化方案要將單一系統內部的工程體系梳理清楚。例如，多數城市在老城區污水系統改造中，將河道沿河排口的雨污水按照一定的截流倍數接入下游污水處理廠。在項目實施過程中，應充分考慮這部分水量的增加對現有的污水干線、污水處理廠規模的影響，從而優化整體的污水系統。
2.2 編制技術思路
在明確老城區海綿城市建設系統化方案編制的系統統籌要求后，為實現對建設項目的系統謀劃以及對項目落地的明確指引，提出系統化方案編制的技術思路。
?。?）通過對老城區的自然本底、降雨徑流關系、地塊改造條件、排水體制、管網情況、河道排口以及河道水質等現狀進行深度調研，綜合運用詳細踏勘、數據動態監測、資料梳理整合的基礎上，識別區域重點需要解決的問題，并對問題成因進行定量分析。
?。?）根據老城區實際問題，并對應區域考核目標，提出綜合系統的指標體系，合理制定分期建設目標。
?。?）結合自然地形、河流水系、雨水管網等對試點區進行排水分區劃分。以排水分區為單位，制定海綿城市建設的方案。首先提出區域總體保護方案，包括藍綠線、低洼地等保護要求。繼而以老城區問題為導向，結合問題成因制定各分區“源頭減排—過程控制—系統治理”綜合工程體系，從控源截污、內源治理、生態修復、活水保質等方面制定水環境改善方案，從源頭減排、排水管渠、排澇除險等方面制定水安全提升方案。
?。?）提出工程落地和項目實施完成后的保障措施，系統推進老城區海綿城市建設。
3 系統化方案編制要點
3.1 現狀本底分析要點
結合老城區海綿城市建設的重點，系統化方案編制中應對現狀本底進行深度分析，識別主要問題，從而剖析問題的成因。以下重點對老城區水環境問題成因、水安全問題成因等方面分析的要點進行探討。
3.1.1 水環境問題分析要點
基于解決老城區存在水環境惡化、水體黑臭的問題，系統化方案需要重點應從河道排口的調查與監測出發，結合區域排水關系情況，明確河道排口類型，核算區域污染物排放量。通過排放量與環境容量的對比，明晰應削減污染物總量。通過系統分析水環境問題成因，定量評估各項原因對問題產生的影響，為水環境改善方案的制定奠定基礎。
3.1.1.1 河道排口分析
河道排口分析采用排口調查與持續性監測結合的手段進行。首先，對區域所有河道排口進行了勘查，將每個排口的位置、管徑、材質、管底標高、出水情況、水質和調查時間等進行詳細記錄。在初步對排口情況進行梳理后，為了清晰準確的監控和掌握各個排口的流量、流速及液位等基礎數據以及變化規律，以評估雨污混接、入滲等情況，選取排口進行流量和液位監測。排口監測點的選取，考慮大管徑排口出水量較大，對河道水質影響較多，對管徑≥500 mm的排口全部進行監測。同時，兼顧管徑＜500 mm但調查時發現旱天有持續出水的排口，記錄并選取為監測點。監測時間至少為2周連續監測，期間至少包含一場降雨。
以河道現狀排口現場調查結果為基礎，結合對排口的流量監測數據分析，追溯排口上游地塊排水體制的管線情況，綜合判定后將沿河排水口分為4類，分別是分流制污水口（FW）、分流制雨水口（FY）、分流制混接排放口（FH）和合流制排放口（HZ）。分類依據詳見圖1。
以某老城區分流制區域某排口為例詳述排口監測數據如何應用于排口類型的確認。該排口上游區域包括東方銀座、二化新村、東岳公寓等幾個分流制小區。對該排水口的監測流量進行分析，3月28日~4月1日期間旱天時監測到污水排出，但旱天流量小，見圖2、圖3。結合本區域3月28日~4月1日的雨量變化情況，3月31日區域有降雨，管道流量增大并達到峰值。通過現場排查排口上游區域管網情況，上游有污水混接進入雨水管道的情況，確認此排口是分流制混接排放口。
3.1.1.2 以河道排口為核心，核算污染物排放量
通過獲取河道不同排口的流量監測數據，分析區域排水體制情況，可核算該區域內不同類型排口點源、面源的排放量及占比情況，以明確不同排水分區的污染來源。如表1所示，以某老城片區為例，分區1存在嚴重的雨污混接情況，混接排口污染排出量占點源排放量的90%；分區2點源污染排放主要以分流制混接與污水直排為主，但面源污染排放超過點源污染排放；分區3存在較多雨污合流城中村，點源污染物主要為合流制排口排放。
3.1.1.3 污染排放量與水環境容量對比分析
采用完全混合模型對區域內地表水環境容量進行估算。老城區內河道水質整體較差，現狀的稀釋容量為零，河流所具有的自凈容量即為河流的環境容量。
將污染排放量與水環境容量進行逐月份的對比，結合實測的河道水質情況，明確不同季節下水環境提升措施的重點。圖4為某分區污染排放量與水環境容量逐月對比情況。
通過分析入河污染物與水環境容量比值隨月份的變化，看出在旱季（10月~次年1月），污染物負荷排放超標比例更為嚴重，水體水質惡化現象更為明顯。系統化方案編制中應充分考慮在旱季，在削減污染物排放基礎上，應采用增加河道水體流量，提升水環境容量。
3.1.1.4 污水系統問題分析
除將區域的污染本底情況摸排清楚外，還需要分析現狀的污水排除系統的問題。首先分析污水處理廠的流域劃分和規模情況，明確污水處理廠流域內管網覆蓋情況。初步核算區域內需要削減的污染物量是否能通過現有的污水管網系統進行排除，是否需要新增污水處理廠的處理規模。
需要重點注意的是區域內污水管網的健康狀況，管網的缺陷運行是導致污水處理廠進廠濃度逐年下降，進水量不正常波動等問題的重要原因。可采用監測+CCTV檢測的方式進行綜合判斷，明確管道破損運行情況、外來水匯入（地下水入滲、河水倒灌、上游入流等）情況。
3.1.2 水安全問題分析要點
3.1.2.1 歷史內澇點及模擬內澇點對比
收集區域內歷史內澇點的信息，具體包括位置、積水時間、深度、面積等。建立水力模型，輸入降雨、管網、地形、河道斷面等數據，參數校核后，利用設計降雨量進行模擬，結合搜集到的歷史積水點分布情況對模型結果進行對照，達到初步擬合。以圖5為例，積水點1、積水點2模擬點位與實際點位一致。積水點3、積水點4為典型低洼地，存在內澇風險。
需對每個積水點的原因進行分析（見圖6），例如上述積水點2，主要積水原因包括：管道逆坡；下游排水管能力不足，排水不暢；局部地勢較低洼，易冒水等。
3.1.2.2 外部排水問題分析
外部排水問題主要分析區域上游是否存在客水入侵，下游是否存在河道頂托等情況。以某老城片區為例，該區域地勢西北高、東南低、高差小，缺少山洪攔截設施及天然調蓄空間。在50年一遇的降雨發生時，片區上游山洪排水量約為225萬m?/年，洪峰流量約為188 m?/s。上游山洪的威脅，加劇片區排洪排澇壓力。此外，汛期時外江水位升高且持續時間較長，內河水位不能自排，需排澇泵站抽排。泵排流量遠小于閘排流量，城區澇水排到外江的時間也隨之增加。
3.1.2.3 內部排水能力分析
內部排水能力重點分析河道排澇能力和管道排水能力。河道排澇能力主要評估河道是否滿足藍線規劃要求，是否按照防洪排澇標準進行建設。管道排水能力主要通過模型模擬方式，對管道能力進行評估。以某老城片區為例，現狀管道約有74%管道重現期為3年一遇以下，無法達到標準要求，其中34%的管道達不到1年一遇的標準。
3.2 水環境改善方案編制要點
老城區水環境改善方案的編制應首先以控源截污為前提，對點源、面源以及合流制溢流3方面的污染物進行控制（見圖7）。為削減內源污染，需對河道進行適當的生態清淤。采用增氧和水質凈化技術的組合，提高水體溶解氧濃度和水體凈化能力。后期結合生態補水、生態岸線建設和人工生態系統重建等方式逐步對水生態系統進行修復，最終使老城區水體達到水清、岸綠、景美、生態的要求，實現水質治理目標。
通過分析匯水片區內水環境問題成因及主要污染物占比，明確以排口治理為根本，內源削減為輔助，水環境容量提升為保障的工程方案制定原則，合理分配各工程措施目標要求，并優化與調整工程規模，在確保工程經濟性的基礎上有效達到水環境改善的綜合要求。圖8為某分區水環境改善措施目標的分擔示意。
控源截污工作是老城區水環境改善系統工程中最重要的部分，本文將對該部分內容進行重點闡述。控源截污工程應根據排口類型確定具體處置方式，統籌污水系統整體，制定工程方案（見圖9）。以合流制排口截污為例，首先應計算控源截污方案中新增要處理污水量（旱天污水和控制溢流的合流污水），分析下游污水處理廠是否能受納，以此確定截流倍數，對合流制排放口做截流。通過截污納管，旱天污水由截流井進入市政污水管線，雨天合流污水進入調蓄池，經水處理裝置處理排河或雨停后提升至市政污水管網再到污水處理廠。
在合流制截污管線和調蓄池的規模確定中，應采用模型模擬的技術手段，已滿足溢流頻次為前提，優化設計方案。通過模型手段利用典型年降雨對原始截污方案進行長歷時模擬計算，對各排口溢流量、調蓄池的體積利用及溢流情況進行綜合分析，測算初步設定的調蓄池規模和預設的排空機制下年溢流總量及頻次的情況。在進行多次調整模擬，達到相關指標要求并綜合考慮實施條件和經濟效益，從而確定調蓄池最優規模。以某分區的調蓄池設計為例，初始設計調蓄池規模3 500 m?，模型進行2011年典型年降雨計算，截污系統總溢流量占原始溢流的5%，雖然滿足溢流控制要求，但調蓄池利用率偏低。通過模型優化規模后，調整調蓄池規模為2 500 m?，總溢流量占原始溢流量的8%，同樣滿足溢流控制目標要求，但大幅削減了工程投資，節省用地。
3.3 水安全提升方案編制要點
老城區水安全提升方案編制主要根據區域內澇積水的幾大成因，制定針對性的策略，構建解決問題的涵蓋源頭減排—排水管渠—排澇除險的系統工程體系（見圖10）。
以某城市為例，在大區域上構建蓄排平衡的水安全綜合體系，將城區北面的山洪在高低攔截后直接引入外江，減輕中心城區洪澇壓力。下游修建排澇泵站，增大抽排能力使城區澇水迅速排除。對中心城區內河進行清淤和綜合整治，增加河道排水能力和蓄水容量。充分利用城市綠地、人工湖體、下沉式廣場等空間，合理規劃布置滯洪空間。在源頭減排方面上重點推進源頭LID建設，考慮內澇積水等治理需求，通過設置下凹綠地等綜合削減徑流雨量，實現削峰錯峰。通過新建和完善區域雨水管道系統，實現過程控制方面的能力提升。最后對具體積水點采取雨水管道提標、局部調蓄設施等針對性措施進行解決。
3.4 建設工程體系的系統融合
以源頭項目建設工程的系統融合為例，在老城區的水環境改善工程體系和水安全提升工程體系中均要求在地塊進行源頭削減措施。例如在水環境改善工程中要求對地塊雨污水進行混接改造，合流制區域水量控制減輕CSO污染，對內部管渠進行清淤疏通，建設低影響開發設施以控制面源污染等。在水安全提升工程中要求對源頭徑流量進行水量和峰值控制。同時，為使居民有獲得感和幸福感，還需要對結合群眾訴求，對地塊進行整體提升改造，如景觀優化、停車位增加、休閑設施增設等。通過對多目標的工程體系下的系統融合，針對每個源頭項目進行規模測算，生成源頭海綿城市建設的整體方案。
4 結語
海綿城市并非單純地改變城市的排水模式，其目的是通過源頭削減、過程控制、系統治理的手段構建可持續健康的水循環系統。在老城區開展海綿城市建設，為系統解決城市水體水質惡化、洪澇頻發等問題提供了新的思路。
編制海綿城市建設的系統化方案，在深入調研各工程項目的實施條件基礎上，以實現目標和解決問題為導向，綜合應用多種技術手段，提出適合老城區特點，解決問題的灰色、綠色統籌的工程體系，確保項目目標效果的互補性、完整性，是推進海綿城市的系統化建設的基礎。
在下一步海綿城市系統化建設工程實施中，應明晰海綿城市各建設主體的目標與責任，加強規劃、建設、水利、園林等多部門合作和配合。建設單位應細化近、遠期建設方案，明確建設時序，以確保海綿建設工程體系的可操作性，工程有序有效落地。
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