2017年4月13-15日,“2017(第12屆)水處理行業(yè)熱點技術(shù)論壇”在京召開,北京市市政工程設(shè)計研究總院副總工程師杭世珺在會上做了主題報告,報告圍繞我國水環(huán)境主要問題、國內(nèi)外水環(huán)境治理典型案例、對我國水環(huán)境建議和思考等內(nèi)容展開。
本文根據(jù)杭世珺在“2017(第12屆)水處理行業(yè)熱點技術(shù)論壇”講話整理。
非常感謝論壇主辦方提供本次交流的機會。2016年,我有幸考察了德國柏林的水環(huán)境項目,參觀了日本京都的水環(huán)境治理,再加上我參與了南明河治理第一期工程。今天,我就將這幾個案例整合起來做一介紹,并進一步提出我對水環(huán)境治理的思路。因此,我今天的演講主要分為三部分:我國水環(huán)境主要問題;國內(nèi)外水環(huán)境典型案例;水環(huán)境治理的思考和建議。
我國水環(huán)境主要問題
從圖1可以看出,我國水環(huán)境存在的主要問題,從2010年到2015年中國環(huán)境公告來看,我國水環(huán)境、水體情況逐漸好轉(zhuǎn),III類水體占72%。但是也可以看出,治理成效不是很理想,進展還比較緩慢。
圖1
我國水環(huán)境存在問題主要分河道和湖泊兩個部分。
河道問題表現(xiàn)為:城市擴張占用泄洪設(shè)施,河道裁彎取直和渠道化使其失去蜿蜒性,河床材料硬質(zhì)化、不透水,河道結(jié)構(gòu)簡單化、單一化,河網(wǎng)主干化,河湖水系連通功能喪失,地表水與地下水斷鏈,水源功能喪失,河道自凈能力減弱,生態(tài)環(huán)境功能降低,生物多樣性低等多個方面。
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湖泊問題表現(xiàn)為:河道納污、面源污染匯集、污染物入湖,周邊城鎮(zhèn)化加速,工程建設(shè)、水土流失,濱湖土地利用格局改變、湖濱帶破壞河、江和湖泊阻隔,水文改變,河道生態(tài)失衡,系統(tǒng)破壞等。
可以看出,上述問題和城市、城鄉(xiāng)結(jié)合部、農(nóng)村多元差異,以及污水、垃圾、生態(tài)交互影響,形成水環(huán)境四個主要問題,造成水環(huán)境質(zhì)量差、水環(huán)境保障能力脆弱、水生態(tài)受到了嚴重損傷,而且環(huán)境風(fēng)險和隱患開始多起來了。見圖2。
圖2
國內(nèi)外水環(huán)境治理典型案例
這里,我想講四個案例,分別是德國柏林、德國伊薩河、日本鴨川河、貴陽南明河的水環(huán)境治理案例。
1.德國柏林
德國柏林年降雨量500毫米,年蒸發(fā)量400-600毫米,還是比較貧水的,特別是枯水期,大量污水處理廠的出水作為湖泊進水,污水處理廠處理量和雨水徑流量幾乎為同樣量級。
柏林排水有個特點,是半封閉自循環(huán)的,城市污水進入湖泊,湖泊不能富營養(yǎng)化,再取深井打上來作為自來水廠水源,再被利用。
德國自來水取水不是地表水取水,是經(jīng)過河湖滲透到地下再打上來,有它的歷史因素。以前,德國也取地表水,20世紀80年代爆發(fā)了大面積的病,之后便改取地下水了。
為了維護湖水滲入地下,保證取水作為水源,就需要對湖水水質(zhì)有嚴格要求。圖3是雨水反滲地下,污水經(jīng)過處理以后再到地下水的圖片,它的做法跟我們稍有區(qū)別,主要是除磷。30多年前,在富營養(yǎng)化問題上,磷是關(guān)鍵因素。上游河道來的水大部分是城市污水處理廠的出水,要求總磷標準0.01%,但無法達標,目前控制在0.02%。所以,必須要深度除磷。
圖3
柏林在水環(huán)境治理方面,除了污染治理,還有雨洪管理,包括河流管網(wǎng)改造。其目標是2020年要實現(xiàn)河流管網(wǎng)總水量小于雨水徑流總量20%,徑流量大于河流管理的雨水量。
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2.日本鴨川河
日本鴨川河是京都的母親河,整治花了幾十年時間。一開始,也存在污染、洪水、內(nèi)澇等問題,于是開始整治。從圖4可以看出,鴨川河貫穿全市,分上游、中游、下游。根據(jù)上、中、下游不同特點來確定不同治理方案。
上游什么特點呢?是溪流型的,主要問題是上游開發(fā),結(jié)果造成一些泥沙,因此上流解決辦法是針對這個問題筑沙壩、限制上游開發(fā)。
中游是發(fā)達地區(qū),居住人口較多,形成中心區(qū),這部分污染嚴重。日本的東京、大阪、京都都是河流制,20世紀70年代沒有進行很好的規(guī)劃,當時這條河BOD達到40毫克以上,把底泥進行疏浚、污染物去除,加強了污染物管理。
下游是地上河,防汛和排澇是主要問題。因此擴展了河道,加強了行洪能力,做了海綿城市設(shè)施,加強了河流管道調(diào)蓄能力。
鴨川河從20世紀70年代到2008年,BOD從40毫克降到1豪克,擴大了河斷面,增加了雨水滲透的設(shè)施。它在地下停車場、樓下都修了蓄水池,以便進行調(diào)蓄,也增加了一些滲透措施,雨水都滲透了,下雨很難看到人踩到水里的情況。
除此之外,水環(huán)境治理不是治污工程,也不是景觀工程,而是綜合工程,要求和人很親近。鴨川河治理特別強調(diào)和人親近,這樣大家才會更加愛護這條河,所以整治的時候做了很多健步道、觀測站、綠色回廊和親水回廊、自行車專行道。
鴨川河治理給我們還有一點很重要的提示,那就是一定要加強監(jiān)管,這也是我們最缺失的部分。水環(huán)境監(jiān)管非常非常重要。日本法律非常嚴格,什么地方不可以停汽車、不可以停摩托車、不可以停自行車,什么地方不能放煙火,這些都有明確規(guī)定,否則一定會重罰。這值得我們借鑒。
3.德國伊薩河
伊薩河(die Isar)位于奧地利蒂羅爾州(Tirol)和德國巴伐利亞州(Bayern)境內(nèi),全長295km,起源于卡爾文德爾山脈(das Karwendel),流經(jīng)慕尼黑等重要城市,最終向北注入多瑙河。因為洪水泛濫,就裁彎取直,使水位持續(xù)下降,無法航運,改變了原有功能,同時城市河道像硬化的渠道,人們就不親近它了。1995年,伊薩河開始治理,提高了防洪能力,構(gòu)建自然化河流景觀,提供了優(yōu)質(zhì)休閑空間。
4.貴陽南明河
南明河是貴陽市的母親河,其治理工程分三期,一期是治黑臭水體,二期提升水質(zhì),三期要長治久清。當時花了很長時間研究,以保證水環(huán)境治理全系統(tǒng)的效果,整個治理涵蓋以下幾個方面:點源治理、面源治理、截污工程、河道治理、水生植物、流速,為此還拆了很多壩。經(jīng)過整體治理,III類水體逐漸多起來,大多從劣V類變成了V類、IV類。
建議和思考
水環(huán)境定義包括地表水、地下水,水環(huán)境治理理念是什么呢?它既不是水污染防治,也不是園林綠化,而是以人為本、人水共治、恢復(fù)人水環(huán)境。因此,河道的治理要考慮其基本功能,要令其具有適應(yīng)能力、自平衡能力,要能長期維持良好環(huán)境,生物要有多樣性、完整性、完善的繁衍能力。
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杭世珺:村鎮(zhèn)污水處理的反思和建議
生態(tài)河道治理也可分為三個階段:控污、減排、消除黑臭,其中包含了功能設(shè)計、景觀設(shè)計等全系統(tǒng)理念的思路和方法。因此,水環(huán)境治理需要遵循以下原則。
第一,遵循自然。生態(tài)系統(tǒng)是特定自然、地理環(huán)境下形成的,每條河都有自己的自然環(huán)境,具有獨特和唯一性。河流生態(tài)修復(fù)沒有統(tǒng)一模式和格局,而有它自身獨特之處,所以要有基本生態(tài)評估準則。我們要尊重自然、以人為本,要因地制宜、還自然本色。也就是說,要避免河道渠道化,避免過于人工景觀化。
第二,科學(xué)規(guī)劃。過去城建規(guī)劃往往忽視水資源,缺乏水規(guī)劃,于是在大城市形成很多問題。所以,城市規(guī)劃中,必須強調(diào)水資源承載能力。
第三,統(tǒng)籌系統(tǒng)地進行治理。水環(huán)境的治理是一個系統(tǒng)工程,所以要統(tǒng)籌系統(tǒng),源頭、末端加生態(tài)修復(fù),統(tǒng)籌系統(tǒng)的治理包括上下游、干流支流、河流和岸線、水環(huán)境和水經(jīng)濟的全局統(tǒng)籌與治理。
第四,綜合整治、陸域水域兼顧,避免只重河湖不重岸線。岸上更重要。
第五,強化管理。必須進行有效的、強化的管理,避免多頭治水。
第六,堅持技術(shù)創(chuàng)新。應(yīng)該聚焦國家戰(zhàn)略需求,結(jié)合自身特點,統(tǒng)籌物理、化學(xué)、生物技術(shù),克服工程雷同化,走中國特色自主創(chuàng)新的水環(huán)境治理道路。
總之,水環(huán)境修復(fù)不是一天、一個月、一年能完成的,它是一個相當長的工作過程。一個受損河道,其生態(tài)修復(fù),系統(tǒng)趨于穩(wěn)定、平衡,需要經(jīng)歷一個較長的過程,一個漸進和持續(xù)的過程。因此,水環(huán)境治理要堅持反饋性設(shè)計原則,要實施設(shè)計、檢測、管理、評估、修成與再設(shè)計,還應(yīng)力求與經(jīng)濟發(fā)展相輔相成。
專家簡介:
杭世珺,1963年畢業(yè)于北京工業(yè)大學(xué)給排水專業(yè),同年進入北京城市規(guī)劃管理局工作。1966年3月至今,就職于北京市市政工程設(shè)計研究總院(現(xiàn)用名),歷任室主任、副所長、所總工程師、院副總工程師等職務(wù),現(xiàn)退休回聘于總院并兼任項目中心技術(shù)總監(jiān)職務(wù)。曾于1983年12月至1985年12月被派往日本國京都大學(xué)研修,主修內(nèi)容為城市污水生物除磷機理和設(shè)計參數(shù)的研究,以及城市污水處理廠工程,設(shè)計CAD開發(fā)的研究。
來源:水工業(yè)市場雜志
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