海绵城市建设对城市面源污染的改善作用

肖明磊

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摘要：随着城市规模的不断扩大，城市开发建设带来的面源污染问题日益凸显。为了实现经济社会的可持续发展，城市生态系统的保护和修复日益受到重视。城市面源污染是指在城市开发建设中产生的大气污染物、工业污染物和生活污染物等。根据目前我国面源污染监测情况来看，目前国内已建成的城市雨污水管网基本能实现对面源污染的控制，但还有大量面源污染未得到有效控制。未来一段时间内，我国城市面源污染问题仍将是我国环境管理工作中重点关注的问题。 

关键词：海绵体系；城市面源；污染治理

引言：随着海绵城市建设理念的提出和推进，越来越多的地方将海绵城市建设理念引入到城市建设中来。海绵城市是指在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好弹性，能像海绵一样，在吸水、蓄水、渗水、净水等方面发挥积极作用，而不是仅仅依靠自然水体进行调蓄。因此，研究海绵城市对面源污染的影响及控制作用对于推进生态文明建设具有重要意义[1]。

1、雨水花园

雨水花园是指通过建设渗透和滞留设施，将降雨径流直接收集到雨水花园，然后通过土壤、植物和微生物对雨水进行净化。雨水花园在利用雨水径流过程中，不仅能对径流量进行削减，而且还能净化水质。通常情况下，雨水花园可分为低影响开发型雨水花园和高影响开发型雨水花园。低影响开发型雨水花园主要用于收集径流中的少量降水，可直接下渗或经植物吸收处理后就近排入地表水体。高影响开发型雨水花园主要用于收集降雨过程中的全部径流量，可直接将其排入城市排水系统。

从当前国内雨水花园建设情况来看，多采用人工湿地或植物湿地对径流中的污染物进行净化处理。人工湿地可通过物理、化学和生物方法进行净化处理，而植物湿地则通过植物群落、植被结构、土壤理化性质、土壤微生物等方法进行净化处理。实践证明，通过对不同类型的雨水花园进行监测和分析发现，采用不同的净化方法对径流中的污染物去除效果会有所不同。因此，在推进海绵城市建设过程中应根据实际情况合理选择合适的净化方法，从而有效改善城市面源污染问题。

2、下凹式绿地

下凹式绿地是一种兼具滞、渗、蓄、净功能的城市绿地，可以实现对雨水的入渗、蓄集和净化等。下凹式绿地可有效降低雨水径流产生的峰值流量，削减面源污染物负荷，提高雨水利用率。根据《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》，下凹式绿地具有“滞蓄径流、净化水质、调节径流、净化雨水”等功能，是海绵城市建设的重要组成部分。其通过下凹设计可有效储存雨水，并通过径流调节功能实现对雨水的净化，可显著降低峰值流量，削减峰值流量50%以上。目前已有多个研究成果证实了下凹式绿地对面源污染的控制作用。Jimmy等采用2年期水质净化效果评价了下凹绿地对NH3-N的去除效果。结果表明，下凹绿地可有效去除NH3-N，去除率达到75.9%[2]。徐国龙等采用连续监测系统对下凹绿地对氨氮、总磷的去除效果进行了研究，结果表明下凹式绿地可有效控制面源污染，减少氮、磷负荷[3]。由于下凹式绿地具有良好的调蓄和净化作用，对降雨初期雨水中污染物的削减效果尤为明显。因此，下凹式绿地可成为海绵城市建设中控制面源污染的有效手段之一。

3、植草沟

植草沟是一种为城市地表提供过滤净化作用的沟，它可以通过生物作用和物理作用对雨水中的污染物进行过滤净化。与传统排水系统相比，植草沟系统具有明显优势。首先，植草沟的面积较大，可以同时容纳较多的径流，因此其对径流水质的净化效果优于传统排水系统；其次，植草沟系统具有良好的防渗效果，可有效防止地表径流进入地下管网中；最后，植草沟可以截留和沉淀土壤中的污染物。根据植草沟在净化效果方面的优势，国内外学者将植草沟应用于城市面源污染控制方面进行了大量研究。在净化城市面源污染方面，黄冲等利用植草沟对城市径流水质进行净化试验研究发现：在小雨条件下，植草沟对COD、BOD、SS、氨氮等污染物均有一定程度的净化效果；但在大雨条件下，植草沟对COD、SS等污染物的去除率较低[4]。在去除面源污染方面，冯俊艳等将植草沟应用于不同降雨强度下城市径流水质净化试验研究发现：植草沟对CODcr、TN和TP均有一定程度的净化效果。贺文彦等通过对城市不同降雨强度下植草沟系统的净化效果进行试验研究发现：当降雨强度小于25mm/h时，植草沟系统对城市径流中污染物具有一定的去除效果；当降雨强度大于25mm/h时，植草沟系统对城市径流中污染物的去除效率明显降低[5]。

4、湿地

湿地具有自然净化功能，对污水中的污染物具有很好的去除效果。湿地是一种重要的海绵体，可以吸收和储存污染物，通过渗透、滞留、净化、降解等方式将污染物从水环境中去除，并最终转化为植物可吸收的物质。根据国际水协（IWA）统计数据，城市湿地每年可净化污水约3.3亿吨，每年可吸收约7.7万吨工业废水和约8万吨生活污水。由于城市湿地对污水中的COD、TP、NH3-N等污染物具有很好的去除效果，因此，将城市湿地应用于雨水径流中，将有助于减少雨水径流中污染物的排放量，缓解城市面源污染。此外，由于城市湿地具有强大的水文调节功能，可以减少雨水径流对地表水体和地下水体的冲刷，有助于缓解城市地表径流对地下水和地表水污染的压力。因此，将城市湿地应用于雨水径流中可有效降低地表径流对地下水和地表水的冲刷和污染。根据相关研究结果显示，城市湿地可以在一定程度上减缓城市地表径流对地下水和地表水的污染。

5、生态沟渠

生态沟渠是一种结合了生物净化和工程措施的复合式沟渠，是通过生态设计对水体进行净化的一种生态沟渠。生态沟渠可以利用植物根系、微生物、水生动物等来改善水体的水质，实现对面源污染的控制。与传统的生物净化模式相比，生态沟渠具有投资低、维护简单等优点，能够在较短时间内恢复水体的自净能力，是一种极具应用前景的面源污染控制方式。目前，国内外已有大量关于生态沟渠净化水体效果的研究报道。研究发现，在对水体进行生态设计后，水环境得到改善，水质得到改善后的水体更有利于植物生长；且水生植物也具有一定的净化能力。

结论

通过建设“海绵体”，改变地表径流状况，使降雨经过一系列的下渗、蓄积、净化和再利用，有利于减少地表径流量，减少地表径流量。利用“海绵体”对雨水进行处理，提高了城市排水系统管理管理水平，解决了城市积水问题。修建绿色屋顶，可以实现降雨的蓄积，同时也可以起到缓解热岛的作用。海绵城市建设既可以提高城市形象，又可以优化城市能量循环，保障城市生态环境，促进城市健康可持续发展。

参考文献

[1]宋嘉,李怀恩,侯精明,等.海绵城市建设对面源污染管控效果模拟研究[C].2020:1585-1591.

[2]JIMMY DONAGHY. Northern Ireland Region pays tribute to Jimmy Donaghy[J]. Transportation Professional,2019(Mar.).

[3]符伟杰,徐国龙. 大坝安全自动化监测系统的防雷抗干扰[J]. 大坝与安全,2002(3):23-25.

[4]黄冲,周洋,孙德智,等.基于熵权TOPSIS法的海绵城市建设中面源污染控制示范工程绩效评估[C].//2018海绵城市建设国际研讨会论文集.2018:262-271.

[5]贺文彦,谢文霞,赵敏华,等.海绵城市试点区域内面源污染发生过程及其对水体污染负荷贡献评估[J].环境科学学报,2018,38(4):1586-1597.