京津合作示范区作为天津未来科技城的重要组成部分，是未来科技城中唯一的现代服务业功能组团，为整个未来科技城提供商务、办公、研发、健康、教育、娱乐、居住等综合性服务。因此，高标准建设京津合作示范区市政基础设施配套工程至关重要，要充分吸收国内外相关建设项目的经验和教训，以人为本，坚持可持续发展战略方针，为未来科技城社会经济发展提供有利保障。京津合作示范区起步区河流水质近期目标为地表V类水；远期目标为在周边水源水质改善且达标的前提下，河流水质目标达地表IV类，应采取有效措施保证区域内陆表水系环境的质量。地表径流是水系的主要污染源之一，特别是初期雨水的污染。如初期雨水直排河道，将对水系水环境质量产生一定影响。考虑在海绵设施的空间布局中，将源头控制、中途削减与末端治理相结合，串联源头低影响开发措施、中途削减措施以及末端集中雨水处理措施控制雨水进入河道。地块内雨水可以通过源头海绵城市是进行削减，但很多道路上没有空间进行源头海绵城市设计，初期雨水直接排入管道，且道路上的雨水污染程度相对较高，管网末端雨水治理是初雨治理的必要手段。针对上述问题，提出不同区域管网末端初期雨水的管控措施，保证京津合作示范区水环境的质量。总规划面积为38.07 km2。排水体制为雨、污分流制。本着减少提升泵站，节省电耗，降低排水设施运行及维护管理费用的原则，根据雨水排水出路的不同，并尽量结合地形、水系布置等实际情况，将京津合作示范区雨水分为自排区域和强排区域。
雨水系统分区图
确定城市初期雨水水量控制指标是个复杂的过程，相关因数很多，目前仍没有一个完整的体系，工程上常用降雨截留量计算。降雨截流量的大小直接决定受保护水体的水质情况，也是决定工程造价高低的基本因素。截留的量越大，受纳水体的水质保证率就越高，工程造价也就越大。《室外排水设计规范》(GB 50014—2006)(2016版)结合我国实际情况规定分流制系统调蓄初期雨水调蓄量可取4～8 mm。《天津市海绵城市建设技术导则》结合天津市实际情况要求用于分流制排水系统径流污染控制时，调蓄深度宜不小于8 mm。考虑京津合作示范区为新建区域，在雨污分流、海绵城市建设及绿色生态城市建设等较高标准建设背景下，通过加强径流污染源头控制措施，可有效控制初期雨水量，其径流污染也相对较轻，同时结合工程造价及上述的降雨水质特征分析结果，确定京津合作示范区初期雨水控制标准为6 mm，区域综合径流系数取0.5。通过加权平均计算，京津合作示范区初期雨水水质指标确定结果。
自排区排口的特点是流量小、位置分散，初期雨水集中收集处理较为困难。考虑到沿河规划有绿带，推荐采用海绵城市的手段，设置人工湿地，将人工湿地作为雨水入河的缓冲带，净化雨水水质，较少污染物排河。京津合作示范区自排口共有37个，每个排口相应配置人工湿地。降雨初期由于地表或管道径流对污染物的冲刷和输送，导致初期径流中的泥沙明显较高。雨水进入人工湿地之前设置水力颗粒分离器或旋流分离器等设施，将雨水中的泥沙截流下来，降低泥沙对人工湿地土壤的阻塞。采用表面流人工湿地，雨水经过排放口后先进入湿地前置塘，前置塘深度和宽度均大于排放口尺寸；流水均匀地经过湿地土壤层，在水生植物及其共生菌的共同作用下，雨水得到净化，最终排至河道内。此外，结合人工湿地的布置可有效避免河道淤泥淤积排放口情况的发生。人工湿地水力负荷按照0.3 m3/(m2·d)，水力停留时间按照2 d考虑，处理单元长宽比为2∶1，所需湿地的长度为20～75 m不等，河道周边绿化带宽度≥50 m的区域可考虑设置排口湿地。经过人工湿地处理后，初期雨水出水水质SS、CODCr、BOD5、TN指标分别为100、48、12、1.8 mg/L。湿地植物可选择菖蒲、灯芯草等挺水植物，浮萍、睡莲等浮水植物。
自排区工艺流程图
为节约土地资源，末端调蓄池可与雨水泵站合建，在不增加占地条件下解决初期雨水径流污染控制问题。综合考虑各方面因素，确定采用末端调蓄方案治理强排区初期雨水。区域初雨调蓄量取6 mm，径流系数取0.5，安全系数为1.1。初期雨水首先进入调蓄池，待调蓄池达到设计液位后，关闭进水闸门，雨水开始进入泵站，通过水泵排入河道。调蓄池内储存的雨水通过水泵放空至附近污水管，随污水最终进入污水处理厂处理。示范区污水处理厂设计规模为8万m3/d，污水处理厂总变化系数为1.315，污水厂最大处理能力可达10.52万m3/d，可接纳初期雨水量为2.52万m3/d，污水厂初雨进水流量为1 050 m3/h。经过京津合作示范区再生水厂的处理，达到地表准IV类水后，排入河道。本方案是在不改变现有规划框架条件下最具可行性的实施方案。
强排区工艺流程图
初期雨水污染物含量高，直接排放水体，将引起城市水体黑臭，应采取措施进行治理。京津合作示范区初期雨水治理方式因地制宜，自排区采用人工湿地净化模式，强排区采用调蓄池收集、污水厂处理模式，体现方案合理性和可行性的原则。本区域初期雨水治理方案总投资为25 928.01万元，其中工程费用为21 103.90万元，工程建设其他费因为2 467.01万元，基本预备费为2 357.09万元。自排区工程费用为3 089.50万元，强排区工程费用为18 014.40万元。自排区采用人工湿地自然处理工艺，基本无运行费用。强排区调蓄池运行费用主要是电费和设备维护费，每年的降雨场次决定了调蓄池的运行次数，运行费用较低。初期雨水治理工程的建设将有效地保证水环境质量，保证地区的可持续发展，为居民提供更好的生活环境，收获良好的环境效益、社会效益。
张 超
(上海市政工程设计研究总院〈集团〉有限公司天津分公司，天津 300202)
