河道綜合整治技術(shù)論述與應(yīng)用報(bào)告

黃龍翔，何嘉輝，王素玉，何敏旋，徐 坤，黎德俊，黃海宇*

(1.廣州市水之道生態(tài)環(huán)境修復(fù)有限公司，廣東 廣州 510380； 2.廣州市新之地環(huán)保產(chǎn)業(yè)股份有限公司，廣東 廣州 510380)

隨著人類精神文化需求的提升，河道已成為承載城市文明的載體，發(fā)揮著多種功能，包括行洪排澇、生態(tài)景觀、觀賞休閑、水質(zhì)自凈等。在全球工業(yè)化和城市化的進(jìn)程中，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，給環(huán)境造成了污染，河道黑臭日益嚴(yán)重，成為世界的普遍問(wèn)題，制約著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、危害居民健康和城市生態(tài)安全。

2015年4月《水污染防止行動(dòng)計(jì)劃》(“水十條”)出臺(tái)，針對(duì)城市河道明確提出“直轄市、省會(huì)城市、計(jì)劃單列市建成區(qū)要于2017年底前基本消除黑臭水體，2020年地級(jí)及以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以內(nèi)”[1]，因此黑臭河道治理已刻不容緩。

1 治理歷史

1.1 國(guó)外河道治理歷史

西北歐、北美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)均經(jīng)歷過(guò)“先污染，后治理”的階段，其城市水污染控制與治理、河道生態(tài)修復(fù)等起步較早，對(duì)我國(guó)河道治理有較大的參考價(jià)值。

德國(guó)在1938年代提出近自然河溪治理理念，認(rèn)為河道整治要與生物充分結(jié)合，特別是用植物作為工程材料來(lái)治理污染河道。在完成傳統(tǒng)河道治理任務(wù)的基礎(chǔ)上達(dá)到近自然、經(jīng)濟(jì)并保持景觀美的一種治理方案。之后，歐美一些國(guó)家相繼提出了用生態(tài)工程治理污染河道的新理念。

1997年，日本認(rèn)為污染河道整治應(yīng)包括河道水量維持、水質(zhì)改善、生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建、河岸帶重建和兩岸居民活動(dòng)等內(nèi)容，將河道水體、河岸帶空間及兩岸居民社區(qū)當(dāng)作一個(gè)有機(jī)的整體。特別重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)使用生物生態(tài)治理工程方法來(lái)改善河道水質(zhì)，恢復(fù)河道生態(tài)系統(tǒng)，尤其是景觀多樣性和生物多樣性的維護(hù)。

1998年美國(guó)出版了《河流廊道恢復(fù)的原理、過(guò)程和實(shí)踐》用于河道生態(tài)治理，河道治理已經(jīng)進(jìn)入“生態(tài)水利”和“環(huán)境水利”階段[2]。

1.2 國(guó)外典型河湖治理案例

表1 國(guó)外典型河湖治理案例Table 1 Typical cases of river and lake management abroad

1.3 我國(guó)河道治理歷史

我國(guó)近期河道治理經(jīng)歷三個(gè)階段[3]：

第一階段(20世紀(jì)80年代-90年代)為工程治河階段。主要以提高防洪排游、水利安全為目的，利用防洪排污工程等措施治理河道，主要措施有裁彎取直、堤岸建設(shè)、清淤、渠底硬化等，其中堤岸多采用硬質(zhì)直立式。此階段河道的渠化建設(shè)，極大的破壞生態(tài)環(huán)境，降低水體的自凈能力。

第二階段(20世紀(jì)90年代-21世紀(jì)初)為環(huán)境保護(hù)與綜合治理階段。全國(guó)新建污水管網(wǎng)、污水廠等，清淤、調(diào)水補(bǔ)水、河道堤岸建設(shè)等，實(shí)現(xiàn)了一定的污染控制和景觀效應(yīng)。

第三階段(21世紀(jì)初以來(lái))為河道生態(tài)修復(fù)階段。人們?nèi)找孀非蠛拥赖淖匀痪坝^、河水清清、魚(yú)蝦嬉戲、岸邊和水里生長(zhǎng)水生植物的自然生態(tài)景觀，國(guó)家開(kāi)始高度重視河道生態(tài)修復(fù)以及多自然河道的建設(shè)。在這個(gè)階段，控源截污、底泥生態(tài)修復(fù)、生態(tài)護(hù)岸、水質(zhì)修復(fù)、河岸生態(tài)景觀重建、微生物修復(fù)等治理技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，實(shí)踐“親自然河流”和“自然型護(hù)岸”的形式。

表2 國(guó)內(nèi)典型河湖治理案例Table 2 Typical cases of river and lake management in China

2 我國(guó)河道的現(xiàn)狀及特點(diǎn)

(1)河道水資源污染嚴(yán)重、河道黑臭：

①生活污水直排，或雨污水混排嚴(yán)重影響水質(zhì)，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化；

②工業(yè)廢水直排，嚴(yán)重破壞河道生態(tài)環(huán)境和水質(zhì)，危害河道生物；

③農(nóng)業(yè)面源污染農(nóng)藥化肥對(duì)水體水質(zhì)和生物也有較大的影響。

(2)城市河道防洪泄洪能力較差：

①很多河道防洪泄洪能力較弱，防洪標(biāo)準(zhǔn)未達(dá)到規(guī)定要求；

②河道淤積嚴(yán)重影響行洪斷面；

③堤岸殘缺，影響安全。

(3)河道周圍生態(tài)環(huán)境惡化：

我國(guó)城市化飛速發(fā)展，從事規(guī)模不斷擴(kuò)大，在城市建設(shè)過(guò)程中有關(guān)水環(huán)境的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)較為滯后。一些城市為了擴(kuò)大用地面積，盲目地填埋水域。

(4)河道周圍硬化設(shè)施過(guò)于單一：

河道的傳統(tǒng)功能主要是排洪泄洪和航運(yùn)，河道整治多采用單一式直立硬質(zhì)斷面形式，嚴(yán)重阻礙水生生物和岸邊植物的生長(zhǎng)，影響水陸能量的交換，水體自凈能力下降。

(5)忽視河道中自然景觀功能。

3 我國(guó)河道治理的主要問(wèn)題和難點(diǎn)

我國(guó)的城市河道污染治理起步較晚，近幾年借鑒國(guó)外河道整治的經(jīng)驗(yàn)和自身的探索，我國(guó)河道治理經(jīng)歷了從僅注重水利功能，到河道綜合功能的提升，建設(shè)思路逐漸清晰，目前河道綜合整治的主要問(wèn)題和難點(diǎn)是：(1)“重建設(shè)、輕管理”；(2)河道治理存在“一招鮮、吃遍天”，缺乏“一河一策”。

4 河道綜合治理技術(shù)體系

水體黑臭是由多種因素造成的，單一技術(shù)對(duì)黑臭河道的治理收效甚微。

科學(xué)治河應(yīng)結(jié)合現(xiàn)狀，以目標(biāo)為導(dǎo)向，系統(tǒng)施治，從過(guò)去的“防洪排澇、水污染治理、水生態(tài)建設(shè)”向“五位一體(水資源、水安全、水環(huán)境、水生態(tài)、水文化)”轉(zhuǎn)變，同時(shí)建管結(jié)合，實(shí)現(xiàn)河道全面水生態(tài)修復(fù)和提高水質(zhì)凈化能力[4]。

(1)水資源建設(shè)：調(diào)水補(bǔ)水和引水稀釋補(bǔ)充河道基本生態(tài)基流，是一種臨時(shí)水質(zhì)改善技術(shù)，主要作為應(yīng)急措施應(yīng)用。

(2)水安全建設(shè)：包括底泥疏浚和生態(tài)護(hù)岸建設(shè)(自然土坡護(hù)岸、石籠護(hù)岸、木樁護(hù)岸等)。

(3)水環(huán)境建設(shè)：包括：①控源截污：截污納管、雨污分流、初雨面源調(diào)蓄與處理等；②污水旁路處理：分散式污水處理設(shè)備、集中式污水處理設(shè)備、旁路人工濕地等；③河道水質(zhì)提升：河道曝氣、水體微生物、河道礫石床等。

(4)水生態(tài)建設(shè)：包括人工浮島、水生植物、水生動(dòng)物等。

(5)水文化建設(shè)：挖掘沿河文物古跡、人文歷史以及地方民風(fēng)民俗，增加展示傳說(shuō)、人文歷史、地方民俗等的配套設(shè)置，豐富現(xiàn)有河道工程的文化環(huán)境和藝術(shù)美感。

5 示范項(xiàng)目簡(jiǎn)介

本次選用山東省某黑臭河道為例，長(zhǎng)度5.5 km，河寬約30 m，市政污水直排、雨污合流、底泥污染、兩岸可用于河道建設(shè)用地少、直立硬質(zhì)駁岸、水體流動(dòng)性差，透明度低于20 cm，水體散發(fā)較大氣味，是典型的城市黑臭內(nèi)河。

圖1 治理前

Fig.1 Before training

采用“五位一體”的治河方略(水資源、水安全、水環(huán)境、水生態(tài)和水文化)，并“重建設(shè)，重管理”。

(1)水資源建設(shè)：為改善河道流速緩、水體交換周期過(guò)長(zhǎng)等現(xiàn)狀，進(jìn)行調(diào)水補(bǔ)水，改善水體流態(tài)、增加水體流動(dòng)性、提高水體溶解氧，提高凈化效率。

(2)水安全建設(shè)：對(duì)河道全河段進(jìn)行清淤疏浚，確保河道行洪排澇安全，同時(shí)消減底泥污染，為防止清理后的底泥造成二次污染，對(duì)底泥進(jìn)行固化封閉后改造邊坡，緩解地表徑流形成的外源污染，凈化河道水質(zhì)，建設(shè)生態(tài)型岸線。

(3)水環(huán)境建設(shè)：根據(jù)河道污水源調(diào)查分析情況，沿河兩岸設(shè)置截污工程的實(shí)施，已將沿河兩岸的部分污水截留至污水廠處理；對(duì)部分雨期的雨污合流來(lái)水，采用下河污染物強(qiáng)化處理和生態(tài)濾床凈化系統(tǒng)強(qiáng)化處理措施。

(4)水生態(tài)建設(shè)：通過(guò)水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建，逐步引導(dǎo)恢復(fù)河道健康、完善、平衡的水生態(tài)系統(tǒng)，充分發(fā)揮水域自凈能力。

(5)水文化建設(shè)：根據(jù)居民活動(dòng)特征，設(shè)置棧道、親水平臺(tái)等。

(6)監(jiān)控維管：為長(zhǎng)期保持河道“清暢綠美”的效果，提出“監(jiān)控維管”的長(zhǎng)期維護(hù)措施，主要包括河道排污口監(jiān)督調(diào)查、河道感官維護(hù)、設(shè)備維護(hù)、水質(zhì)維護(hù)、生態(tài)景觀維護(hù)等內(nèi)容。

治理后的河道水體水質(zhì)明顯轉(zhuǎn)好，遏制黑臭狀態(tài)，透明度大于30 cm以上。

圖2 治理后

Fig.2 After training

6 總結(jié)與建議

我國(guó)的河道污染治理和生態(tài)修復(fù)起步晚，在制定適合我國(guó)河道污染特點(diǎn)的河道治理技術(shù)路線時(shí)，可以結(jié)合國(guó)外的河道污染治理成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合“五位一體“的治河方略，同時(shí)考慮河道治理技術(shù)的有效性、長(zhǎng)效性、經(jīng)濟(jì)性和生態(tài)相容性，并將它們統(tǒng)一起來(lái)[5]。