治水提質“坪山模式”分析

褚俊英 ，王 浩 ，2，蔣云鐘 ，周祖昊 ，黃 鵠 ，陳 松

（1.中國水利水電科學研究院，100038， 北京；2.水安全與水科學協(xié)同創(chuàng)新中心，210098， 南京；3.中國市政工程西北設計研究院有限公司深圳分公司，518000，深圳；4.中建水務環(huán)保有限公司，100037，北京）

一、坪山河流域概況

深圳市是我國最具經濟活力的城市之一， 坪山河流域是深圳“東進戰(zhàn)略” 的橋頭堡。 坪山河屬東江流域淡水河水系， 流經惠州市后匯入東江一級支流西枝江， 最后匯入東江，流域面積 129.4 km2。 流域年均約30%供水量通過東江調水工程供給， 東江既是坪山河流域的受水區(qū)， 也是坪山河流域重要的水源地，具有重要的戰(zhàn)略地位。

坪山河流域建成區(qū)面積約占流域面積的一半，經濟起步略晚，水污染負荷強度大， 綜合治理空間相對略大，水源區(qū)尚有清潔基流。 在高密度、高強度人類活動影響下，坪山河流域當前面臨突出的水問題， 具體表現(xiàn)在： 流域面臨交接斷面水質不達標、河流斷流、防洪達標率低、濱水空間生態(tài)、景觀與文化嚴重缺失，流域水管理智能化系統(tǒng)不足等方面，多數(shù)支流為劣V 類，存在黑臭現(xiàn)象，雨季污染尤為嚴重。 長期以來，坪山河流域主要著眼水體， 以斷面水質診斷、末端治理、達標排放為主的水污染防治體系， 治理高度碎片化， 無法從根本上解決流域面臨的突出水問題。

二、治水提質“坪山模式”主體內容

“坪山模式”是指以坪山河流域為研究對象， 從流域水循環(huán)及其伴生過程以及經濟社會發(fā)展的特點為出發(fā)點，針對流域面臨的水安全、水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水文化的突出問題， 為實現(xiàn)生態(tài)海綿流域的根本目標， 因地制宜進行流域綜合治理的規(guī)劃、設計、建設、實施的過程。

“坪山模式”的主體內容為“全鏈條—全要素—全過程”， 在宏觀頂層規(guī)劃層面，實現(xiàn)了 “理論—技術—應用”的全鏈條方案制定；在中觀設計層面，進行全要素集成優(yōu)化；在微觀建設運行層面， 進行全方位過程控制， 實現(xiàn)工程建設一體化和標準化控制， 工程旱季雨季運行自動化控制以及工程管理與服務智慧化控制。

1.宏觀規(guī)劃——全鏈條方案制定

宏觀頂層規(guī)劃模式為全鏈條方案制定。 “坪山模式”實現(xiàn)了從“理論”到“技術”，再到“應用”的全鏈條方案制定。 其中，一是在理論層面，創(chuàng)新提出了流域綜合治理的理論體系，包括流域綜合治理的基礎理論、 總體思路、 基本原則以及多維嵌套結構；二是在關鍵技術與閾值辨識層面，提出了流域綜合治理的技術路線和技術支撐體系，主要包括流域水循環(huán)及其伴生過程機理辨識技術體系、流域綜合治理全要素多過程綜合模擬技術體系以及流域綜合治理優(yōu)化決策技術體系，分別為流域綜合治理提供理論基礎、 定量工具以及決策支持；三是在應用層面，提出了坪山河流域綜合治理方案、對策與項目清單，為流域綜合治理工程的規(guī)劃、設計、建設和運行管理提供一體化支撐。

2.中觀設計——全要素集成優(yōu)化

中觀方案設計模式為全要素集成優(yōu)化。 在水環(huán)境方面，提出了“截污—調蓄—處理—回用”的一體化設計方案；在水資源、水生態(tài)方面，提出了多水源的生態(tài)補水優(yōu)化設計方案；在水生態(tài)、水安全方面，提出了面向生態(tài)的河湖斷面設計方案；在水安全方面，提出了融合低影響開發(fā)的流域防洪排澇設計方案；在水文化、水管理方面，提出了基于文化傳承的流域水景觀設計方案。

3.微觀建設——全方位過程控制

微觀建設運行模式為全方位過程控制。 與以往碎片化的建設和運行不同，坪山河干流整治的EPC 模式體現(xiàn)了高度的專業(yè)化與一體化，具體包括：一體化、專業(yè)化實施，工程建設創(chuàng)新與過程控制；標準化、制度化運行以及現(xiàn)代化、智能化調度。 坪山河流域構建了智慧管理與服務平臺，面向流域水循環(huán)及其伴生過程的調度，實現(xiàn)了三大基本功能，具體包括信息服務功能、核心業(yè)務功能以及系統(tǒng)服務功能。

三、“坪山模式”水環(huán)境治理特征

坪山河流域面向交接斷面水質達標開展了大體量、 全流域的水生態(tài)治理工程， 是我國流域綜合治理的重要實踐。 在水環(huán)境治理方面， 治水提質“坪山模式”為：以流域面臨的水環(huán)境問題為導向，提出了 “精準截污、分散調蓄、分布處理、就地回用”的十六字解決方案，具有精準化、分散化、多源化以及經濟性等特征。

1.精準截污

坪山河流域的“精準截污”主要體現(xiàn)在污染源調查詳細化、污染負荷削減指標定量化，以及污染削減措施精細化等方面。 在坪山河流域的綜合治理中，進行了污染負荷全方位的平衡計算，提出了從源頭減排、過程阻斷、末端治理等全過程、精細化的流域污染治理措施。 例如，在源頭減排方面，強化了工業(yè)廢水、居民生活、建成區(qū)污染負荷減排和水源地保護等方案設計。 在過程阻斷方面，采用截污管網(wǎng)取代了原設計的截留箱涵，總長度達到27.32km， 將污水輸送到水質凈化站進行處理。 由于雨季前期的污染物濃度與中后期差別較大，凈化比較低。 通過智能截流井的建設，截流污染負荷濃度較高的初期雨水，實現(xiàn)閘門的自動關閉，后期的清潔雨水溢流入河， 增大了河道的生態(tài)流量。在末端治理方面，提出了河流生態(tài)修復與污染削減方案。 坪山河流域還利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代技術建立流域智慧水務系統(tǒng)，利用無人機對水體異常、雜物漂浮、污水直排、侵占河道等開展實時監(jiān)管，并通過云服務器24 小時不間斷向計算機端、手機端監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送實時數(shù)據(jù)或發(fā)出報警提示，為流域綜合治理提供信息化技術支撐。

2.分散調蓄

傳統(tǒng)的“大截排”和“集中調蓄”的方式需要在河流下游設置大規(guī)模的調蓄設施，通常占地大、投資要求高。 本項目創(chuàng)新采取了“分散調蓄”的做法，在干流沿線以及支流河口新建碧嶺、錦龍、湯坑等7 座調蓄池，總規(guī)模達到22 萬m3/d。 以分散式的調蓄設施代替集中的調蓄處理設施， 可有效收集初期雨水， 減少初期雨水溢流對河道的污染，同時還能起到減少占地、節(jié)省投資的作用。此外，坪山河流域還通過增強水庫調蓄能力，實現(xiàn)洪水控制管理，為河道防洪標準提高創(chuàng)造條件； 盡可能發(fā)揮明溝系統(tǒng)、 塘床系統(tǒng)及河道系統(tǒng)的調蓄作用，新增水面滯蓄洪水。

3.分布處理

與傳統(tǒng)的“集中處理”方式不同，坪山河流域充分體現(xiàn)空間均衡思想，因地制宜布設分布式初期雨水面源、污水分布式處理系統(tǒng)以及底泥處理系統(tǒng)等分布式處理系統(tǒng)，兼顧效率、效果與經濟成本， 實現(xiàn)了流域不同空間的差異化治理。 坪山河流域新增分布式小型污水處理站（即南布、碧嶺），減少了污水管網(wǎng)投資，便于生態(tài)補水。新增污水處理設施布置在規(guī)劃綠地中，并采用地下式污水處理站， 上部為城市綠化，可作為公共活動空間。

4.就地回用

在節(jié)水優(yōu)先、提高水資源利用效率的基礎上，坪山河流域采用“垂直流人工濕地群”技術，創(chuàng)新優(yōu)化濕地填料，深度處理上洋污水廠尾水，尾水通過建設的人工濕地群系統(tǒng) （如赤坳濕地、 南布濕地等8 個人工濕地，總面積 37.98 hm2，總處理能力13.5 萬 m3/d），達到地表水IV 類標準后， 就近回補河道，確保維持河道旱季水量，實現(xiàn)水資源的再利用。 在保障經濟社會用水的前提下，在坪山河流域下游建設再生水補水管網(wǎng)工程6.26 km，增加河道生態(tài)水量，避免了從下游輸水到上游進行補水， 最終形成本地水、外調水、非常規(guī)水等多水源協(xié)同的水資源優(yōu)化配置格局，改善了水動力學過程， 提升了河流水環(huán)境容量， 促進坪山河流域生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

四、治水提質“坪山模式”的實施效果

坪山河流域綜合治理過程中，以問題為導向，始終堅持“流域統(tǒng)籌、單元控制、系統(tǒng)均衡”三大基本原則， 以盡可能小的經濟成本，建設流域綜合治理的樣板方案，推動流域的可持續(xù)發(fā)展。

坪山河流域的綜合治理取得了顯著社會經濟效益， 國考省考斷面水環(huán)境質量得到改善，2018 年上洋斷面省考水質檢測數(shù)據(jù)顯示，坪山河氨氮指標達到Ⅲ類， 總磷指標優(yōu)于Ⅳ類，超預期完成交界斷面水質考核任務。 2019 年，上洋斷面主要指標全年穩(wěn)定達到Ⅳ類， 部分月份水質達到Ⅲ類。 總體上， 坪山河上洋斷面年均值從劣Ⅴ類轉變?yōu)榉€(wěn)定達到地表水Ⅳ類標準， 坪山區(qū) 99 條小微黑臭水體已全面消除黑臭。 “坪山河干流綜合整治及水質提升工程”獲得深圳市2018 年度治污保潔工程優(yōu)秀項目，成為城市水環(huán)境治理的表率。

五、結 論

借鑒國內外先進經驗，坪山河流域綜合治理在理論和技術上不斷創(chuàng)新， 創(chuàng)建了具有坪山特色且可復制、可推廣的“坪山模式”，實現(xiàn)了治水提質、防洪排澇、生態(tài)修復以及景觀文化等多重目標。

“坪山模式”具示范效應，可輻射、 帶動、 推動其他流域的綜合治理， 帶來顯著的社會、 經濟與生態(tài)效益。