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    杭世珺:国内外水环境治理典型案例及思考

    2017-5-25 17:29:00  来源:转载  人气:709
 

本文根据杭世珺在“2017(第12届)水处理行业热点技术论坛”讲话整理。

    专家简介:杭世珺,1963年毕业于北京工业大学给排水专业,同年进入北京城市规划管理局工作。1966年3月至今,就职于北京市市政工程设计研究总院(现用名),历任室主任、副所长、所总工程师、院副总工程师等职务,现退休回聘于总院并兼任项目中心技术总监职务。曾于1983年12月至1985年12月被派往日本国京都大学研修,主修内容为城市污水生物除磷机理和设计参数的研究,以及城市污水处理厂工程,设计CAD开发的研究。


我国水环境存在问题主要分河道和湖泊两个部分。

河道问题表现为:城市扩张占用泄洪设施,河道裁弯取直和渠道化使其失去蜿蜒性,河床材料硬质化、不透水,河道结构简单化、单一化,河网主干化,河湖水系连通功能丧失,地表水与地下水断链,水源功能丧失,河道自净能力减弱,生态环境功能降低,生物多样性低等多个方面。

湖泊问题表现为:河道纳污、面源污染汇集、污染物入湖,周边城镇化加速,工程建设、水土流失,滨湖土地利用格局改变、湖滨带破坏河、江和湖泊阻隔,水文改变,河道生态失衡,系统破坏等。

可以看出,上述问题和城市、城乡结合部、农村多元差异,以及污水、垃圾、生态交互影响,形成水环境四个主要问题,造成水环境质量差、水环境保障能力脆弱、水生态受到了严重损伤,而且环境风险和隐患开始多起来了。

国内外水环境治理典型案例

1.德国柏林

德国柏林年降雨量500毫米,年蒸发量400-600毫米,还是比较贫水的,特别是枯水期,大量污水处理厂的出水作为湖泊进水,污水处理厂处理量和雨水径流量几乎为同样量级。

柏林排水有个特点,是半封闭自循环的,城市污水进入湖泊,湖泊不能富营养化,再取深井打上来作为自来水厂水源,再被利用。

德国自来水取水不是地表水取水,是经过河湖渗透到地下再打上来,有它的历史因素。以前,德国也取地表水,20世纪80年代爆发了大面积的病,之后便改取地下水了。

为了维护湖水渗入地下,保证取水作为水源,就需要对湖水水质有严格要求。图3是雨水反渗地下,污水经过处理以后再到地下水的图片,它的做法跟我们稍有区别,主要是除磷。30多年前,在富营养化问题上,磷是关键因素。上游河道来的水大部分是城市污水处理厂的出水,要求总磷标准0.01%,但无法达标,目前控制在0.02%。所以,必须要深度除磷。

柏林在水环境治理方面,除了污染治理,还有雨洪管理,包括河流管网改造。其目标是2020年要实现河流管网总水量小于雨水径流总量20%,径流量大于河流管理的雨水量。

2.日本鸭川河

日本鸭川河是京都的母亲河,整治花了几十年时间。一开始,也存在污染、洪水、内涝等问题,于是开始整治。从图4可以看出,鸭川河贯穿全市,分上游、中游、下游。根据上、中、下游不同特点来确定不同治理方案。

上游什么特点呢?是溪流型的,主要问题是上游开发,结果造成一些泥沙,因此上流解决办法是针对这个问题筑沙坝、限制上游开发。

中游是发达地区,居住人口较多,形成中心区,这部分污染严重。日本的东京、大阪、京都都是河流制,20世纪70年代没有进行很好的规划,当时这条河BOD达到40毫克以上,把底泥进行疏浚、污染物去除,加强了污染物管理。

下游是地上河,防汛和排涝是主要问题。因此扩展了河道,加强了行洪能力,做了海绵城市设施,加强了河流管道调蓄能力。

鸭川河从20世纪70年代到2008年,BOD从40毫克降到1豪克,扩大了河断面,增加了雨水渗透的设施。它在地下停车场、楼下都修了蓄水池,以便进行调蓄,也增加了一些渗透措施,雨水都渗透了,下雨很难看到人踩到水里的情况。

除此之外,水环境治理不是治污工程,也不是景观工程,而是综合工程,要求和人很亲近。鸭川河治理特别强调和人亲近,这样大家才会更加爱护这条河,所以整治的时候做了很多健步道、观测站、绿色回廊和亲水回廊、自行车专行道。

鸭川河治理给我们还有一点很重要的提示,那就是一定要加强监管,这也是我们最缺失的部分。水环境监管非常非常重要。日本法律非常严格,什么地方不可以停汽车、不可以停摩托车、不可以停自行车,什么地方不能放烟火,这些都有明确规定,否则一定会重罚。这值得我们借鉴。

3.德国伊萨河

伊萨河(die Isar)位于奥地利蒂罗尔州(Tirol)和德国巴伐利亚州(Bayern)境内,全长295km,起源于卡尔文德尔山脉(das Karwendel),流经慕尼黑等重要城市,最终向北注入多瑙河。因为洪水泛滥,就裁弯取直,使水位持续下降,无法航运,改变了原有功能,同时城市河道像硬化的渠道,人们就不亲近它了。1995年,伊萨河开始治理,提高了防洪能力,构建自然化河流景观,提供了优质休闲空间。

4.贵阳南明河

南明河是贵阳市的母亲河,其治理工程分三期,一期是治黑臭水体,二期提升水质,三期要长治久清。当时花了很长时间研究,以保证水环境治理全系统的效果,整个治理涵盖以下几个方面:点源治理、面源治理、截污工程、河道治理、水生植物、流速,为此还拆了很多坝。经过整体治理,III类水体逐渐多起来,大多从劣V类变成了V类、IV类。


建议和思考

水环境定义包括地表水、地下水,水环境治理理念是什么呢?它既不是水污染防治,也不是园林绿化,而是以人为本、人水共治、恢复人水环境。因此,河道的治理要考虑其基本功能,要令其具有适应能力、自平衡能力,要能长期维持良好环境,生物要有多样性、完整性、完善的繁衍能力。

生态河道治理也可分为三个阶段:控污、减排、消除黑臭,其中包含了功能设计、景观设计等全系统理念的思路和方法。因此,水环境治理需要遵循以下原则。

第一,遵循自然。生态系统是特定自然、地理环境下形成的,每条河都有自己的自然环境,具有独特和唯一性。河流生态修复没有统一模式和格局,而有它自身独特之处,所以要有基本生态评估准则。我们要尊重自然、以人为本,要因地制宜、还自然本色。也就是说,要避免河道渠道化,避免过于人工景观化。

第二,科学规划。过去城建规划往往忽视水资源,缺乏水规划,于是在大城市形成很多问题。所以,城市规划中,必须强调水资源承载能力。

第三,统筹系统地进行治理。水环境的治理是一个系统工程,所以要统筹系统,源头、末端加生态修复,统筹系统的治理包括上下游、干流支流、河流和岸线、水环境和水经济的全局统筹与治理。

第四,综合整治、陆域水域兼顾,避免只重河湖不重岸线。岸上更重要。

第五,强化管理。必须进行有效的、强化的管理,避免多头治水。

第六,坚持技术创新。应该聚焦国家战略需求,结合自身特点,统筹物理、化学、生物技术,克服工程雷同化,走中国特色自主创新的水环境治理道路。

总之,水环境修复不是一天、一个月、一年能完成的,它是一个相当长的工作过程。一个受损河道,其生态修复,系统趋于稳定、平衡,需要经历一个较长的过程,一个渐进和持续的过程。因此,水环境治理要坚持反馈性设计原则,要实施设计、检测、管理、评估、修成与再设计,还应力求与经济发展相辅相成。

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