2019年7月3日的上海城投研究總院院士論壇上，南京水利科學(xué)研究院張建云院士分享了“平原河網(wǎng)地區城市水環(huán)境的提升和應用”的主題報告。
01 平原河網(wǎng)區城市水環(huán)境的問(wèn)題與挑戰
隨著(zhù)中國城鎮化的快速發(fā)展，城市水環(huán)境質(zhì)量提升是生態(tài)文明建設的重要內容。當前，我國正處于城鎮化高速發(fā)展階段，城鎮化水平從2000年的36.3%發(fā)展至2018年末的59.6%。作為承載國家戰略的國家級的三大城市群——協(xié)同發(fā)展的京津冀、一體化發(fā)展的長(cháng)三角以及粵港澳大灣區均位于平原河網(wǎng)區。但是平原河網(wǎng)區城市水環(huán)境的問(wèn)題卻十分突出，治理的難度較大。主要表現為：一是城市的高速發(fā)展造成的河道侵占以及入河污染負荷高的情況;二是水系分割嚴重、連通性較差、水動(dòng)力弱;三是水體黑臭、富營(yíng)養化問(wèn)題突出，水功能區達標率低。這些問(wèn)題已經(jīng)成為城市可持續發(fā)展的重大瓶頸。
張建云院士認為，問(wèn)題是一方面，同樣我們也面臨著(zhù)新的機遇和挑戰。
(1)國家頒布了最嚴格的水資源管理制度
國務(wù)院關(guān)于實(shí)行最嚴格水資源管理制度意見(jiàn)中提出，到2020年，重要江河湖泊水功能區水質(zhì)達標率提高到80%以上，城鎮供水水源地水質(zhì)全面達標。到2030年，主要污染物入河湖總量控制在水功能區納污能力范圍之內，水功能區水質(zhì)達標率提高到95%以上。都表明了國家對水資源管理的高度重視。
(2)國家對水生態(tài)文明建設的新要求
水利部“關(guān)于加快推進(jìn)水生態(tài)文明建設工作的意見(jiàn)(水資源【2013】1號)”落實(shí)了最嚴格水資源管理制度;優(yōu)化水資源配置;強化節約用水管理;嚴格水資源保護。相關(guān)要求也反映了國家對于建設青山綠水的決心和信心。圍繞水生態(tài)文明建設要求，大范圍的試點(diǎn)建設已經(jīng)展開(kāi)，現已有105個(gè)水生態(tài)文明試點(diǎn)城市針對各自水生態(tài)系統的功能退化、殘缺和喪失情況，科學(xué)地確定建設任務(wù)，開(kāi)展相應的工作，已取得顯著(zhù)的效果。
02 城市水環(huán)境綜合治理目標與技術(shù)路徑
張建云院士指出，區域水環(huán)境綜合治理目標是統籌山水林田湖草系統治理，形成“水安全、水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水景觀(guān)、水文化”的統籌協(xié)調，實(shí)現“水清岸綠、魚(yú)蝦洄游、環(huán)境優(yōu)美”的景象。
在確保防洪排澇安全下，統籌流域-區域-城區水環(huán)境，兼顧航運、景觀(guān)等，利用外圍優(yōu)質(zhì)水源，綜合運用已有水利工程，通過(guò)控源截污、清淤、暢流、活水、管理等綜合措施，增大水動(dòng)力、增加水環(huán)境容量、增強河道自?xún)裟芰?，?shí)現水資源可持續高效利用與水環(huán)境生態(tài)系統改善的良性循環(huán)。
對于平原河網(wǎng)城市水環(huán)境綜合治理思路，張建云院士認為需要有綜合治理的措施，包括控源截污、河道整治、水系連通、動(dòng)力調控、凈化強化和生態(tài)修復。其中：
截污是前提——達標排放、納污能力約束。清淤是基礎——正本清源、污泥資源化利用?；钏庆`魂——增強水動(dòng)力、實(shí)現水流不腐。管理是保障——健全政策法規、規范行為。為了實(shí)現上述目標，張建云院士總結了幾種平原河網(wǎng)城市環(huán)境提升的相關(guān)理論和技術(shù)：
(1)污染源解析與空間削減理論
采用雙穩定同位素方法，揭示城市產(chǎn)流產(chǎn)污時(shí)空變化規律，解析入河負荷來(lái)源及分布。提出入河污染負荷動(dòng)態(tài)優(yōu)化調控方法，有效削減入河污染負荷。
(2)水動(dòng)力調控基礎理論
河網(wǎng)水動(dòng)力對水質(zhì)指標的作用機制。水動(dòng)力指標與DO、NH3-N、透明度等水質(zhì)指標間的響應關(guān)系，為水動(dòng)力調控提供了理論基礎。建立置換比與透明度關(guān)系，提出河道水體透明度模擬方法。
(3)暢流活水技術(shù)
針對優(yōu)質(zhì)水源，制定多元互補的引調方案，實(shí)現城區水源保障的時(shí)空適配性需求。多元互補原則包括因勢利導、按需配水、精細調控、優(yōu)質(zhì)水源、有序引排等。
(4)環(huán)流凈水-生態(tài)凈化-分散布水的成套技術(shù)
利用環(huán)流凈水-生態(tài)凈化-分散布水的成套技術(shù)，實(shí)現高沙水、高藻水、污染水的高效利用。
(5)基于活動(dòng)溢流堰的河網(wǎng)水位精準控制技術(shù)
活動(dòng)溢流堰是一種新型的可調控溢流壩，可以直立擋水、臥倒防水，溢流時(shí)形成人工瀑布，具有一定的景觀(guān)效果，適用于寬度10 m~100 m，水位差1 m~6 m的河道。實(shí)現遠程控制，是平原河網(wǎng)水動(dòng)力重構的重要工程措施。
(6)水系連通工程—斷頭浜連通治理新技術(shù)
斷頭浜原位隔離連通技術(shù)，采用隔墻+閘門(mén)，形成“活”斷頭浜。斷頭浜原位隔離與泵閘組合連通技術(shù)也得到了有效利用;斷頭浜改造淺隧技術(shù)，對于較難治理的斷頭浜，采用“河加隧”技術(shù)，即在河道中上部添加蓋板，蓋板上部為清水，滿(mǎn)足景觀(guān)水的要求，蓋板下部實(shí)行雨污分流。
(7)水系連通工程—精細調控技術(shù)
分析水系格局與水量分配響應關(guān)系，科學(xué)計算動(dòng)態(tài)需水量和換水周期及水量?？茖W(xué)評價(jià)河網(wǎng)連通度，優(yōu)化控制節點(diǎn)水動(dòng)力分配，指導區域河網(wǎng)連通工程的綜合精細調控，實(shí)現河網(wǎng)水體有序流動(dòng)。
(8)水源水質(zhì)原位凈化技術(shù)
通過(guò)G20峰會(huì )的實(shí)例可見(jiàn)，排放嚴格控制后，進(jìn)入核心區仍不能達到目標要求的應急處理措施，主要是絮凝及沉淀。利用現有泵站和天然河道，可大幅降低工程成本，處理成本低于0.1元/方。處理后水體透明度不低于1m，主要水質(zhì)指標氨氮、總磷、高錳酸鹽指數、溶解氧滿(mǎn)足地表水三類(lèi)標準。
此外，張院士還介紹了一些污水處理材料和技術(shù)設備、黑臭河道清淤及脫水固化成套技術(shù)、水生態(tài)重建及修復成套技術(shù)以及水環(huán)境綜合治理智能化平臺集成等內容。
03 長(cháng)三角地區水環(huán)境提升的實(shí)踐思路
張建云院士認為，在目前狀況下，城市水環(huán)境治理需要有新的理念?？梢蕴釤挒椋?/div>
(1)因地制宜，一城一策
注重水系格局、污染源控制以及活水水源的差異。
(2)綜合治理，多措并舉
城市水環(huán)境治理是一項系統工程。單項技術(shù)難以實(shí)現治理效果長(cháng)效保障。
由于各個(gè)城市、地區治理的要求不徑相同，結合實(shí)踐，認為部分長(cháng)三角城市的治理思路可以參照：
(1)蘇州古城——多源供水，自流活水
(2)常熟城區——兼顧防洪，暢流活水
(3)上海城區——分片引潮，深度改善
04 平原河網(wǎng)地區城市水環(huán)境提升的幾點(diǎn)建議
(1)聚焦重點(diǎn)難點(diǎn)，實(shí)施精準化差別化防控
長(cháng)三角區域水環(huán)境治理要突出源頭防控，重治本、抓源頭，保證好水與治污水并舉;突出精準減排，聚焦關(guān)鍵污染物，提高治污有效性;突出分區管控，加強治理目標協(xié)調，明確防控重點(diǎn);優(yōu)化協(xié)作機制，提升一體化程度，提高共商共治共享水平。
(2)堅持標本兼治的系統治理理念
控源截污是前提，河道清淤是基礎，暢流活水是靈魂，長(cháng)效管理是保障。通過(guò)進(jìn)博會(huì )水質(zhì)提升的相關(guān)工作，張院士認為河道治理要標本兼治、系統治理，源頭治理與末端治理相結合。系統治理包括控源截污、水動(dòng)力提升、原位凈化、生態(tài)修復協(xié)同作用，提升水質(zhì)狀況。通過(guò)閘泵原位循環(huán)凈化與生態(tài)修復相結合穩步提升河道水質(zhì)。清水循環(huán)與外圍引清調水相輔相成，是持續維持進(jìn)博會(huì )區域水質(zhì)的根本措施。
(3)因地制宜制定城鎮污水處理排放標準
對標國際，如歐盟，其城鎮污水排放標準并非以單一的營(yíng)養鹽數值為限，指標的種類(lèi)和數量非常豐富，并根據污水廠(chǎng)尾水排放后所進(jìn)入的區域來(lái)選擇不同的標準。而我國的排放標準和地表水標準相對統一，地表水劃定了5個(gè)等級，每個(gè)等級都有固定的限值;污水處理廠(chǎng)排放則統一劃分為一級A、一級B等級別。
鑒于目前我國污水排放標準過(guò)于“整齊劃一”，張院士建議應科學(xué)制定，避免過(guò)度治理。針對不同的受納水體，張院士提出了對應標準建議：
· 湖泊、海灣等脆弱水體：氮、磷排放執行更嚴格的排放標準
· 無(wú)富營(yíng)養化之虞的水體：排放標準適當寬松
同時(shí)，不同區域應結合其地域、功能區劃的不同，制定相應標準。
國際上的地表水標準：執行歐盟標準。
(4)推行先進(jìn)的河道底泥疏浚技術(shù)
目前多采用挖掘機或高壓水槍清淤，會(huì )損傷河床及河岸生物棲息地，他認為應發(fā)展原位生態(tài)修復。大力提升水體自?xún)裟芰?。城區河道狹窄，周邊空間有限，需發(fā)明適用于城區河道的清淤疏浚技術(shù)，縮短清淤距離和周期，提高清淤效率。
(5)遏制破壞式的河道治理方式
避免盲目硬化河岸、過(guò)度追求人工景觀(guān)：沒(méi)有防洪要求的內河甚至村鎮級河流也采用混凝土、漿砌塊石等固化河岸，一味濫用“生態(tài)擋墻”，割裂水陸聯(lián)系，破壞河流橫向連續性。將景觀(guān)與生態(tài)混為一談，種草以及在“生態(tài)擋墻”外側綠化河堤，大量投入用于面子工程和形象工程，不僅無(wú)法發(fā)揮生態(tài)功能，還造成面源污染，后續維護成本居高不下。
(6)加強初期雨水面源污染控制
初期20%(30%)徑流中的污染負荷占整場(chǎng)降雨的80%。水中懸浮物質(zhì)和泥沙含量較高，BOD/COD僅為0.05-0.2。他認為，對應的方法措施包括源頭減量、就地處理，收集調蓄處理，加強維護管理。其中典型的技術(shù)包括絮凝沉淀、砂濾池、人工濕地等。
(7)山水林田湖草綜合保護與修復
要深入落實(shí)“山水林田湖草是一個(gè)共同體”理念;加強生態(tài)保護修復工程頂層設計;以自然規律為準則開(kāi)展保護修復，實(shí)現人與自然和諧共生。
(8)優(yōu)化區域間協(xié)同政策與機制
水環(huán)境治理應打破片區、行政區限制，區域協(xié)調聯(lián)動(dòng);加強長(cháng)三角一體化水資源環(huán)境共治共保;建立源頭預防、過(guò)程控制、責任追究一體化機制;落實(shí)基于生態(tài)環(huán)境服務(wù)功能價(jià)值的生態(tài)環(huán)境補償機制和政策。
(9)發(fā)揮河湖長(cháng)制的作用，建立河湖管護長(cháng)效機制
張院士指出，河湖長(cháng)制是問(wèn)題導向的制度創(chuàng )新，不僅僅是責任分解，更要落到實(shí)處，需循序漸進(jìn)、長(cháng)效維護。
河湖治理是一個(gè)漫長(cháng)的過(guò)程，需要系統成片治理，各行業(yè)、各部門(mén)的共同努力和協(xié)同。河湖治理并非只有在水中，包括岸線(xiàn)的農業(yè)面源污染控制、工業(yè)和生活污水處置、河湖中的水生生物鏈的維護、以及長(cháng)效的監測、維護和管理等多措并舉。
為了有效落實(shí)河湖長(cháng)制，建議建立清晰明確的責任體系;建立務(wù)實(shí)高效管用的監管體系;實(shí)行嚴格的空間管控制度;推進(jìn)河湖管理信息化;建立考核評估制度。
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