紐約市的灰綠設施綜合實施策略中,GI投資24億美元,占比45.3%。其制定過程中重點考慮了GI的綜合效益,與前期制定的完全灰色設施策略相比,該策略可節省15億美元投資,每年多控制760萬m3的溢流量,并在節能、房產升值等方面產生1.39~4.18億美元的額外收益。截止到2016年,紐約市已有14座污水處理廠、4座CSO調蓄設施、超過4000個GI資產應用于CSO污染控制中,每年能夠控制80%以上的溢流體積。根據紐約市《綠色基礎設施績效指標報告》顯示,第一個五年計劃后,采用GI措施控制1.5%不透水面積的降雨,可減少190萬m3年溢流量,約占全市年溢流總量的2.4%;2030年規劃期結束后,通過GI可控制10%不透水面積的降雨,減少8.1%的年溢流總量。
圖1 紐約合流制系統分布情況
(資料來源:《SustainableStormwater Management Plan 2008,A Greener, Greater NewYork》)
② 圣路易斯都會區
圣路易斯都會排水區(MSD)服務人口140萬人,擁有全美第四大的管道系統,其中合流制區域194.2km2,占比約14%,大部分于20世紀20年代前建設完成。MSD具有199個CSO排口分布于密西西比河及其支流沿岸,管網老化及排口錯綜復雜是該地CSO污染控制面臨的突出問題。
MSD前期的CSO污染控制以灰色策略為主。為解決合流制污水直排問題,MSD于20世紀六七十年代進行2座污水廠及其配套截流管網的建設,并在之后完善了污水廠的二級處理工藝。針對合流污水截流改造后的溢流污染問題,1988年MSD開始建造“溢流調節系統”,通過在CSO排口設置自動控制閘門等措施,提高管網的收集與短時間內的調蓄能力,每年可減少1.7億m3溢流量。針對截流與處理能力不匹配的問題,20世紀90年代MSD對當地2座污水廠進行升級改造,提升了30余萬m3的雨天合流污水處理能力,并進行了泵站等相關設施的擴建或完善。為進一步減少溢流污染,MSD投資6900萬美元修建了一條直徑為2m的調蓄隧道,每年可控制128萬m3溢流量,并結合當地交通與住宅改造、管網修復等項目,有針對性地選擇了44個CSO排口的制定及雨污分流改造計劃的實施。
經過數十年的努力,MSD的CSO污染得到有效改善,但截止到2010年每年仍有5035萬m3合流污水溢流。為達到每年不超過4次溢流的CSO控制目標,MSD于2011年修改CSO長期控制規劃,計劃在23年內建設3條調蓄隧道和1座調蓄池,進行局部雨污分流及處理設施建設,并投資1億美元GI。其中GI重點在密西西比河附近區域實施,主要是由于該區域有大面積的空置或廢棄場地,較易于進行綠色化改造。
為更有效實施GI,MSD首先投資300萬美元進行為期5年的GI試點建設,監測評估項目績效,并開展公眾教育與推廣工作。研究發現,當地合流制區域較適宜采用綠色屋頂、綠色街道、綠色停車廠改造、雨水桶等GI技術措施,而由于土壤特性,不適宜采用快速滲透等技術。2016年在試點項目經驗總結的基礎上,MSD發布了綠色基礎設施全面實施規劃,要求采用GI至少控制(34~57)萬m3年合流污水溢流量,并對剩余9700萬美元的GI近遠期實施計劃進行了細化。除此之外,MSD還制定了樹木種植規劃,目標是提高合流制GI項目區域10%的林冠覆蓋率,并積極推廣實施雨水斷接、不透水面積改造等項目。
基于復雜的CSO污染及其排放特性,MSD在長期規劃制定過程中劃分了七個子區域,并對源頭控制、截流、調蓄和處理四類技術中超過70個具體措施分別展開適用性評估,共構建了55個不同組合的控制方案進行比選。MSD綜合分析了費用、CSO控制效果、財政支付能力、可實施性、公眾接受程度等要素,最終確定的控制方案中GI投資1億美元,約占CSO控制投資的5.5%。考慮今后發展過程中可能實施的其他GI項目,MSD模型模擬預測未來通過GI可有效控制約9.4%的年溢流總量。
圖2 圣路易斯都會區合流制系統分布情況
(資料來源:《Metropolitan St. Louis Sewer District Combined Sewer Overflow Long-Term Control Plan Update Report》)
③ 亞歷山德里亞市
弗吉尼亞州的亞歷山德里亞市城市及人口規模較小,合流制區域位于東部老城區,面積2.2km2,約占城市總排水面積的6%。雖然合流制區域面積及比例較低,但長期以來CSO污染嚴重影響了當地水體水質達標與改善,成為了一類小型城市或城鎮所不容忽視的問題。
亞歷山德里亞市在CSO污染控制前期將雨污分流改造作為主要策略。1999年該市出臺了CSO長期控制規劃,對CSO污染特性進行分析研究,細化了聯邦環保局要求的九項最基本控制措施,并完善了公眾參與及監管機制。2005年該市制定了一項“合流制面積削減計劃(ARP)”,要求所有開發者在合流制區域的新建和改造項目中進行分流制管網建設或改造,當實施較為困難時,項目開發者需向地方政府支付資金,由政府主導進行雨污分流改造。
基于雨污分流推進中遇到的一系列問題,該市發布的《可持續發展規劃2030》指出,在短期階段繼續實施“合流制面積削減計劃”,并遵守NPDES排放許可證的相關要求;在長期階段通過比較調蓄、LID、雨污分流等技術措施,制定更經濟高效的控制方案。截止到2014年,該市的雨污分流改造由于施工及資金困難僅完成了0.057km2,每年仍有50~70次溢流,嚴重制約水環境改善。2016年該市對原有CSO長期控制規劃進行修訂,計劃在20年內投資1.3~1.9億美元,建設1條0.6萬m3的調蓄隧道和1座1.1萬m3的調蓄池,并結合GI實施及局部雨污分流改造。該灰綠設施結合策略與3~4.5億美元的完全雨污分流改造策略相比,具有顯著的經濟效益,并有著更高的可行性。此外,該市還積極向當地居民提供雨水桶,開展雨水收集利用項目,并制定了對私人開發商和業主的GI激勵計劃。
亞歷山德里亞市的控制策略將調蓄及處理作為CSO污染控制的主要技術,將GI作為一種補充性措施與灰色設施結合使用,占總投資的4%,可進一步緩解溢流污染,并產生額外的經濟、社會、環境方面效益。這是由于亞歷山德里亞市約71%是不透水表面,GI實施空間有限,分析表明,通過在合流區域所有的可行性空間建設GI,僅能減少30%~40%的年溢流總量,并不能滿足當地CSO控制目標,且如此大規模的實施GI可能會超過2035年的規劃期限,而通過建設調蓄池、隧道等灰色設施可有效地將年溢流頻率控制在4次以下。
編輯:王媛媛
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