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”的主題報告。

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

隨著中國城鎮(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%。作為承載國家戰(zhàn)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荷高的情況;二是水系分割嚴(yán)重、連通性較差、水動力弱;三是水體黑臭、富營養(yǎng)化問題突出，水功能區(qū)達標(biāo)率低。這些問題已經(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，問題是一方面，同樣我們也面臨著新的機遇和挑戰(zhàn)。

(1)國家頒布了最嚴(yán)格的水資源管理制度

國務(wù)院關(guān)于實行最嚴(yán)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(qū)水質(zhì)達標(biāo)率提高到80%以上，城鎮(zhèn)供水水源地水質(zhì)全面達標(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)達標(biāo)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(shè)的新要求

水利部“關(guān)于加快推進水生態(tài)文明建設(shè)工作的意見(水資源【2013】1號)”落實了最嚴(yán)格水資源管理制度;優(yōu)化水資源配置;強化節(jié)約用水管理;嚴(yán)格水資源保護。相關(guān)要求也反映了國家對于建設(shè)青山綠水的決心和信心。圍繞水生態(tài)文明建設(shè)要求，大范圍的試點建設(shè)已經(jīng)展開，現(xiàn)已有105個水生態(tài)文明試點城市針對各自水生態(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)，實現(xiàn)“水清岸綠、魚蝦洄游、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、景觀等，利用外圍優(yōu)質(zhì)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(huán)境容量、增強河道自凈能力，實現(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、動力調(diào)控、凈化強化和生態(tài)修復(fù)。其中：

截污是前提——達標(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?；钏庆`魂——增強水動力、實現(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)污時空變化規(guī)律，解析入河負荷來源及分布。提出入河污染負荷動態(tài)優(yōu)化調(diào)控方法，有效削減入河污染負荷。

(2)水動力調(diào)控基礎(chǔ)理論

河網(wǎng)水動力對水質(zhì)指標(biāo)的作用機制。水動力指標(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)

針對優(yōu)質(zhì)水源，制定多元互補的引調(diào)方案，實現(xiàn)城區(qū)水源保障的時空適配性需求。多元互補原則包括因勢利導(dǎo)、按需配水、精細調(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)，實現(xiàn)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(wǎng)水位精準(zhǔn)控制技術(shù)

活動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(xiàn)遠程控制，是平原河網(wǎng)水動力重構(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，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(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)計算動態(tài)需水量和換水周期及水量。科學(xué)評價河網(wǎng)連通度，優(yōu)化控制節(jié)點水動力分配，指導(dǎo)區(qū)域河網(wǎng)連通工程的綜合精細調(diào)控，實現(xiàn)河網(wǎng)水體有序流動。

(8)水源水質(zhì)原位凈化技術(shù)

通過G20峰會的實例可見，排放嚴(yán)格控制后，進入核心區(qū)仍不能達到目標(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