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(qū)城市水環(huán)境的提升和應(yīng)用”的主題報(bào)告。

01 平原河網(wǎng)區(qū)城市水環(huán)境的問(wèn)題與挑戰(zhàn)

隨著中國(guó)城鎮(zhèn)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(shè)的重要內(nèi)容。當(dāng)前，我國(guó)正處于城鎮(zhèn)化高速發(fā)展階段，城鎮(zhèn)化水平從2000年的36.3%發(fā)展至2018年末的59.6%。作為承載國(guó)家戰(zhàn)略的國(guó)家級(jí)的三大城市群——協(xié)同發(fā)展的京津冀、一體化發(fā)展的長(zhǎng)三角以及粵港澳大灣區(qū)均位于平原河網(wǎng)區(qū)。但是平原河網(wǎng)區(qū)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(xiàn)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(fù)荷高的情況;二是水系分割嚴(yán)重、連通性較差、水動(dòng)力弱;三是水體黑臭、富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題突出，水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率低。這些問(wèn)題已經(jīng)成為城市可持續(xù)發(fā)展的重大瓶頸。

張建云院士認(rèn)為，問(wèn)題是一方面，同樣我們也面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

(1)國(guó)家頒布了最嚴(yán)格的水資源管理制度

國(guó)務(wù)院關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)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(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率提高到80%以上，城鎮(zhèn)供水水源地水質(zhì)全面達(dá)標(biāo)。到2030年，主要污染物入河湖總量控制在水功能區(qū)納污能力范圍之內(nèi)，水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率提高到95%以上。都表明了國(guó)家對(duì)水資源管理的高度重視。

(2)國(guó)家對(duì)水生態(tài)文明建設(shè)的新要求

水利部“關(guān)于加快推進(jìn)水生態(tài)文明建設(shè)工作的意見(jiàn)(水資源【2013】1號(hào))”落實(shí)了最嚴(yán)格水資源管理制度;優(yōu)化水資源配置;強(qiáng)化節(jié)約用水管理;嚴(yán)格水資源保護(hù)。相關(guān)要求也反映了國(guó)家對(duì)于建設(shè)青山綠水的決心和信心。圍繞水生態(tài)文明建設(shè)要求，大范圍的試點(diǎn)建設(shè)已經(jīng)展開(kāi)，現(xiàn)已有105個(gè)水生態(tài)文明試點(diǎn)城市針對(duì)各自水生態(tài)系統(tǒng)的功能退化、殘缺和喪失情況，科學(xué)地確定建設(shè)任務(wù)，開(kāi)展相應(yīng)的工作，已取得顯著的效果。

02 城市水環(huán)境綜合治理目標(biāo)與技術(shù)路徑

張建云院士指出，區(qū)域水環(huán)境綜合治理目標(biāo)是統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理，形成“水安全、水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水景觀、水文化”的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)“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(tǒng)籌流域-區(qū)域-城區(qū)水環(huán)境，兼顧航運(yùn)、景觀等，利用外圍優(yōu)質(zhì)水源，綜合運(yùn)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(qiáng)河道自凈能力，實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)高效利用與水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)改善的良性循環(huán)。

對(duì)于平原河網(wǎng)城市水環(huán)境綜合治理思路，張建云院士認(rèn)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(diào)控、凈化強(qiáng)化和生態(tài)修復(fù)。其中：

截污是前提——達(dá)標(biāo)排放、納污能力約束。清淤是基礎(chǔ)——正本清源、污泥資源化利用。活水是靈魂——增強(qiáng)水動(dòng)力、實(shí)現(xiàn)水流不腐。管理是保障——健全政策法規(guī)、規(guī)范行為。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，張建云院士總結(jié)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(wěn)定同位素方法，揭示城市產(chǎn)流產(chǎn)污時(shí)空變化規(guī)律，解析入河負(fù)荷來(lái)源及分布。提出入河污染負(fù)荷動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)控方法，有效削減入河污染負(fù)荷。

(2)水動(dòng)力調(diào)控基礎(chǔ)理論

河網(wǎng)水動(dòng)力對(duì)水質(zhì)指標(biāo)的作用機(jī)制。水動(dòng)力指標(biāo)與DO、NH3-N、透明度等水質(zhì)指標(biāo)間的響應(yīng)關(guān)系，為水動(dòng)力調(diào)控提供了理論基礎(chǔ)。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(duì)優(yōu)質(zhì)水源，制定多元互補(bǔ)的引調(diào)方案，實(shí)現(xiàn)城區(qū)水源保障的時(shí)空適配性需求。多元互補(bǔ)原則包括因勢(shì)利導(dǎo)、按需配水、精細(xì)調(diào)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(xiàn)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(zhǔn)控制技術(shù)

活動(dòng)溢流堰是一種新型的可調(diào)控溢流壩，可以直立擋水、臥倒防水，溢流時(shí)形成人工瀑布，具有一定的景觀效果，適用于寬度10 m~100 m，水位差1 m~6 m的河道。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，是平原河網(wǎng)水動(dòng)力重構(gòu)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(duì)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，滿足景觀水的要求，蓋板下部實(shí)行雨污分流。

(7)水系連通工程—精細(xì)調(diào)控技術(shù)

分析水系格局與水量分配響應(yīng)關(guān)系，科學(xué)計(jì)算動(dòng)態(tài)需水量和換水周期及水量。科學(xué)評(píng)價(jià)河網(wǎng)連通度，優(yōu)化控制節(jié)點(diǎn)水動(dòng)力分配，指導(dǎo)區(qū)域河網(wǎng)連通工程的綜合精細(xì)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)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(yán)格控制后，進(jìn)入核心區(qū)仍不能達(dá)到目標(biāo)要求的應(yīng)急處理措施，主要是絮凝及沉淀。利用現(xiàn)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(biāo)氨氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、溶解氧滿足地表水三類標(biāo)準(zhǔn)。

編輯：王媛媛