2019年7月3日的上海城投研究總院院士論壇上，南京水利科學研究院張建云院士分享了“平原河網地區城市水環境的提升和應用”的主題報告。
01 平原河網區城市水環境的問題與挑戰
隨著中國城鎮化的快速發展，城市水環境質量提升是生態文明建設的重要內容。當前，我國正處于城鎮化高速發展階段，城鎮化水平從2000年的36.3%發展至2018年末的59.6%。作為承載國家戰略的國家級的三大城市群——協同發展的京津冀、一體化發展的長三角以及粵港澳大灣區均位于平原河網區。但是平原河網區城市水環境的問題卻十分突出，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、水動力弱;三是水體黑臭、富營養化問題突出，水功能區達標率低。這些問題已經成為城市可持續發展的重大瓶頸。
張建云院士認為，問題是一方面，同樣我們也面臨著新的機遇和挑戰。
(1)國家頒布了最嚴格的水資源管理制度
國務院關于實行最嚴格水資源管理制度意見中提出，到2020年，重要江河湖泊水功能區水質達標率提高到80%以上，城鎮供水水源地水質全面達標。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)國家對水生態文明建設的新要求
水利部“關于加快推進水生態文明建設工作的意見(水資源【2013】1號)”落實了最嚴格水資源管理制度;優化水資源配置;強化節約用水管理;嚴格水資源保護。相關要求也反映了國家對于建設青山綠水的決心和信心。圍繞水生態文明建設要求，大范圍的試點建設已經展開，現已有105個水生態文明試點城市針對各自水生態系統的功能退化、殘缺和喪失情況，科學地確定建設任務，開展相應的工作，已取得顯著的效果。
02 城市水環境綜合治理目標與技術路徑
張建云院士指出，區域水環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、水環境、水生態、水景觀、水文化”的統籌協調，實現“水清岸綠、魚蝦洄游、環境優美”的景象。
在確保防洪排澇安全下，統籌流域-區域-城區水環境，兼顧航運、景觀等，利用外圍優質水源，綜合運用已有水利工程，通過控源截污、清淤、暢流、活水、管理等綜合措施，增大水動力、增加水環境容量、增強河道自凈能力，實現水資源可持續高效利用與水環境生態系統改善的良性循環。
對于平原河網城市水環境綜合治理思路，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、動力調控、凈化強化和生態修復。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。活水是靈魂——增強水動力、實現水流不腐。管理是保障——健全政策法規、規范行為。為了實現上述目標，張建云院士總結了幾種平原河網城市環境提升的相關理論和技術：
(1)污染源解析與空間削減理論
采用雙穩定同位素方法，揭示城市產流產污時空變化規律，解析入河負荷來源及分布。提出入河污染負荷動態優化調控方法，有效削減入河污染負荷。
(2)水動力調控基礎理論
河網水動力對水質指標的作用機制。水動力指標與DO、NH3-N、透明度等水質指標間的響應關系，為水動力調控提供了理論基礎。建立置換比與透明度關系，提出河道水體透明度模擬方法。
(3)暢流活水技術
針對優質水源，制定多元互補的引調方案，實現城區水源保障的時空適配性需求。多元互補原則包括因勢利導、按需配水、精細調控、優質水源、有序引排等。
(4)環流凈水-生態凈化-分散布水的成套技術
利用環流凈水-生態凈化-分散布水的成套技術，實現高沙水、高藻水、污染水的高效利用。
(5)基于活動溢流堰的河網水位精準控制技術
活動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，溢流時形成人工瀑布，具有一定的景觀效果，適用于寬度10 m~100 m，水位差1 m~6 m的河道。實現遠程控制，是平原河網水動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
斷頭浜原位隔離連通技術，采用隔墻+閘門，形成“活”斷頭浜。斷頭浜原位隔離與泵閘組合連通技術也得到了有效利用;斷頭浜改造淺隧技術，對于較難治理的斷頭浜，采用“河加隧”技術，即在河道中上部添加蓋板，蓋板上部為清水，滿足景觀水的要求，蓋板下部實行雨污分流。
(7)水系連通工程—精細調控技術
分析水系格局與水量分配響應關系，科學計算動態需水量和換水周期及水量。科學評價河網連通度，優化控制節點水動力分配，指導區域河網連通工程的綜合精細調控，實現河網水體有序流動。
(8)水源水質原位凈化技術
通過G20峰會的實例可見，排放嚴格控制后，進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，主要水質指標氨氮、總磷、高錳酸鹽指數、溶解氧滿足地表水三類標準。
此外，張院士還介紹了一些污水處理材料和技術設備、黑臭河道清淤及脫水固化成套技術、水生態重建及修復成套技術以及水環境綜合治理智能化平臺集成等內容。
03 長三角地區水環境提升的實踐思路
張建云院士認為，在目前狀況下，城市水環境治理需要有新的理念。可以提煉為：
(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
城市水環境治理是一項系統工程。單項技術難以實現治理效果長效保障。
由于各個城市、地區治理的要求不徑相同，結合實踐，認為部分長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 平原河網地區城市水環境提升的幾點建議
(1)聚焦重點難點，實施精準化差別化防控
長三角區域水環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，聚焦關鍵污染物，提高治污有效性;突出分區管控，加強治理目標協調，明確防控重點;優化協作機制，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，長效管理是保障。通過進博會水質提升的相關工作，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、水動力提升、原位凈化、生態修復協同作用，提升水質狀況。通過閘泵原位循環凈化與生態修復相結合穩步提升河道水質。清水循環與外圍引清調水相輔相成，是持續維持進博會區域水質的根本措施。
(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養鹽數值為限，指標的種類和數量非常豐富，并根據污水廠尾水排放后所進入的區域來選擇不同的標準。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個等級，每個等級都有固定的限值;污水處理廠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于“整齊劃一”，張院士建議應科學制定，避免過度治理。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
· 無富營養化之虞的水體：排放標準適當寬松
同時，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)推行先進的河道底泥疏浚技術
目前多采用挖掘機或高壓水槍清淤，會損傷河床及河岸生物棲息地，他認為應發展原位生態修復。大力提升水體自凈能力。城區河道狹窄，周邊空間有限，需發明適用于城區河道的清淤疏浚技術，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、過度追求人工景觀：沒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“生態擋墻”，割裂水陸聯系，破壞河流橫向連續性。將景觀與生態混為一談，種草以及在“生態擋墻”外側綠化河堤，大量投入用于面子工程和形象工程，不僅無法發揮生態功能，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降雨的80%。水中懸浮物質和泥沙含量較高，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“山水林田湖草是一個共同體”理念;加強生態保護修復工程頂層設計;以自然規律為準則開展保護修復，實現人與自然和諧共生。
(8)優化區域間協同政策與機制
水環境治理應打破片區、行政區限制，區域協調聯動;加強長三角一體化水資源環境共治共保;建立源頭預防、過程控制、責任追究一體化機制;落實基于生態環境服務功能價值的生態環境補償機制和政策。
(9)發揮河湖長制的作用，建立河湖管護長效機制
張院士指出，河湖長制是問題導向的制度創新，不僅僅是責任分解，更要落到實處，需循序漸進、長效維護。
河湖治理是一個漫長的過程，需要系統成片治理，各行業、各部門的共同努力和協同。河湖治理并非只有在水中，包括岸線的農業面源污染控制、工業和生活污水處置、河湖中的水生生物鏈的維護、以及長效的監測、維護和管理等多措并舉。
為了有效落實河湖長制，建議建立清晰明確的責任體系;建立務實高效管用的監管體系;實行嚴格的空間管控制度;推進河湖管理信息化;建立考核評估制度。
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