蘇州河水環(huán)境治理20年回顧與展望

季永興，劉水芹

(1.上海市水利工程設(shè)計(jì)研究院有限公司 上海 200061； 2.上海市水文總站 上海 200336)

蘇州河被譽(yù)為上海的母親河，自20世紀(jì)20年代逐漸被污染以來，恢復(fù)其清澈亮麗，一直是無數(shù)上海市民的夙愿。受制于經(jīng)濟(jì)原因，直到20世紀(jì)80年代初才開始研究治理，真正大規(guī)模實(shí)施是在1998年5月上海市政府批準(zhǔn)《蘇州河環(huán)境綜合整治方案》之后。1998—2011年，上海市實(shí)施了蘇州河環(huán)境綜合整治一期、二期、三期工程，實(shí)現(xiàn)了蘇州河由臭河浜向景觀河的轉(zhuǎn)變，水環(huán)境面貌大為改觀。2018年12月31日，蘇州河環(huán)境綜合整治四期工程開工建設(shè)，期望進(jìn)一步提升河道水質(zhì)、防汛能力、綜合功能和管理水平。本文回顧了自1998年開始的蘇州河環(huán)境綜合整治一期、二期、三期工程及開展的相關(guān)科研工作，利用干流歷年水質(zhì)變化過程分析歷次治理取得的成效，并依據(jù)蘇州河綜合整治四期工程總體方案，展望未來蘇州河水環(huán)境治理，以期為更長一段時(shí)期蘇州河治理提供借鑒。

1 蘇州河概況

1.1 河道歷史演變

根據(jù)《尚書》記載，蘇州河在戰(zhàn)國時(shí)期被稱為“松江”，到唐朝中期根據(jù)杜甫的“剪取吳淞半江水”詩句，將其稱為“吳淞江”，因此蘇州河上游至今仍被稱為“吳淞江”。近代，西方人因其可以直通蘇州而稱其為“蘇州河”[1]。歷史上的吳淞江是太湖的主要泄洪通道，黃浦江(舊稱“黃浦”)則是它的一條支流，其交匯口位于現(xiàn)在的嘉興路橋附近(舊稱“黃浦口”)[2]。北宋慶歷二年間(1042年)，為便于糧食運(yùn)輸，在吳淞江與太湖的出口處建設(shè)長堤和長橋，其后由于下游來水不暢和泥沙隨潮汐上溯，吳淞江的河道逐漸萎縮，而黃浦江的上游由于太湖洪水南泄，加上人工疏浚，河槽逐漸發(fā)育擴(kuò)大。明朝隆慶三年(1569年)，海瑞組織疏拓黃渡至宋家橋(今福建中路橋)40 km的河道，使黃浦江與吳淞江在外白渡橋匯合(史稱“江浦合流”)[1-4]。后來，吳淞江上游段日漸淤積萎縮，黃浦江逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樘饔虻南滦雇ǖ溃鴧卿两瓌t成為其支流，河面寬度約15～25丈(約50～70 m)。

目前蘇州河全長125 km，西起江蘇瓜涇口，東至黃浦江(圖1)，蕰藻浜上游仍稱“吳淞江”，以下稱“蘇州河”。上海市境內(nèi)河長約53.1 km，穿越上海市嘉定、長寧、普陀、靜安、閘北、黃浦、虹口等中心地帶。蘇州河進(jìn)入市區(qū)后蜿蜒彎曲，在約17 km范圍內(nèi)彎道多達(dá)21處，最小彎道轉(zhuǎn)角達(dá)150°左右。市區(qū)段內(nèi)河面寬度平均50～80 m，河口段最寬達(dá) 130 m左右[4]。

圖1 蘇州河水系示意圖

1.2 水文特性變化

蘇州河自明代以后河道規(guī)模與走向基本同現(xiàn)今一致，受黃浦江漲落潮影響成為一條非正規(guī)半日潮感潮河流，每天兩漲兩落。黃浦公園水文站1950年以來的水文資料統(tǒng)計(jì)顯示，河口平均高潮位為 3.12 m，平均低潮位為1.29 m，平均潮位為2.21 m，平均潮差為1.93 m。歷史最高潮位發(fā)生在“9711”號(hào)臺(tái)風(fēng)期間，最高達(dá)5.72 m(1997年8月19日)。河口實(shí)測(cè)最低潮位為1914年1月1日的0.24 m，最大潮差為3.55 m，最小潮差為0.02 m，平均漲潮歷時(shí)為258 min，平均落潮歷時(shí)為488 min。蘇州河上游水文站為趙屯站，其水位受潮汐影響小。據(jù)統(tǒng)計(jì)，受全球氣候變化、海平面上升、地面沉降和黃浦江支河建閘控制等多種因素影響，蘇州河河口水位呈不斷抬升趨勢(shì)，黃埔公園水文站不同年代最高潮位見表1，歷次水文頻率分析中最高潮位頻率統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2[4]。

表1 黃浦公園水文站不同年代最高潮位

表2 黃浦公園水文站最高潮位頻率統(tǒng)計(jì)結(jié)果

1.3 水質(zhì)變化

蘇州河是上海市重要的自然地表水體，原本水質(zhì)清澈(圖2)。蘇州河水質(zhì)惡化起于20世紀(jì)20年代，由于第一次世界大戰(zhàn)，上海市人口增多，工業(yè)速度加快，河道兩岸因水路交通便捷而建起大量工廠，大量生活污水和工業(yè)廢水未經(jīng)處理就直接排入了蘇州河，遠(yuǎn)超出了河流的自凈能力，于是開始出現(xiàn)黑臭[5]。1949年后，上海市工業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展期，蘇州河兩岸工廠更多、居民也更多；1956年，蘇州河黑臭段蔓延到北新涇；1964年，黑臭段延伸到華漕；1978年，蘇州河已經(jīng)全線黑臭(圖3)。蘇州河水嚴(yán)重污染，水體功能受到嚴(yán)重?fù)p害，嚴(yán)重影響了兩岸居民生活，對(duì)城市環(huán)境造成了十分不利影響，與上海國際大都市的環(huán)境要求極不相稱，成為上海市可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)主要問題。

圖2 1949年蘇州河照片

圖3 1980年蘇州河照片

2 水環(huán)境治理回顧

從20世紀(jì)50年代開始，蘇州河就嘗試了各種治理方法，直到1978年改革開放以后才更加受到重視。1988年上海合流污水一期工程開工建設(shè)，至1993年投入運(yùn)行，為蘇州河水質(zhì)改善起了巨大作用。1995年4月，上海市政府成立由市環(huán)保局牽頭，市水利局、市委、市航道局、市建委、市環(huán)衛(wèi)局、市政局派員參加的“上海市蘇州河污染綜合整治管理辦公室”，加強(qiáng)蘇州河污染監(jiān)督管理，籌劃蘇州河綜合整治工作。1998年5月，《蘇州河環(huán)境綜合整治方案》獲上海市政府批準(zhǔn)。1998年9月，上海市成立了蘇州河綜合整治建設(shè)有限公司，開始了3期12年的蘇州河環(huán)境綜合整治，將蘇州河由臭河浜轉(zhuǎn)變景觀河，并為今后蘇州河水環(huán)境進(jìn)一步改善和生態(tài)修復(fù)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.1 一期工程及技術(shù)研究

蘇州河綜合整治一期工程1999年開工，集水利、防汛、市政排水、截污治污、環(huán)衛(wèi)、綠化為一體，共實(shí)施了10項(xiàng)工程，包括：①通過6條支流截污，消除排入蘇州河的直排點(diǎn)源污染；②通過支流建閘控制，減少輸入蘇州河干流的污染物總量；③搬遷環(huán)衛(wèi)碼頭，削減傳統(tǒng)生活方式的特定污染；④通過石洞口污水處理廠建設(shè)，處理截流污水；⑤通過上游底泥疏浚，增加河道槽蓄量，減少底泥耗氧量；⑥通過移動(dòng)式曝氣復(fù)氧，提高水體溶解氧濃度；⑦通過部分防汛墻改造，提高防洪安全和親水性；⑧通過兩岸部分綠化，改善臟亂環(huán)境；⑨通過綜合調(diào)水，增加水體流動(dòng)，提高自凈能力；⑩通過相鄰虹口港水系治理，改善水系相互影響。工程于2002年底竣工，基本實(shí)現(xiàn)了消除蘇州河干流黑臭、兩岸臟亂差環(huán)境明顯改善的階段性目標(biāo)。

為確保綜合整治效果，在編制蘇州河環(huán)境綜合整治方案和可行性研究階段，眾多高校、科研和設(shè)計(jì)單位開展研究，重點(diǎn)對(duì)蘇州河底泥、污染源、綜合調(diào)水、水環(huán)境改善措施進(jìn)行研究。在底泥方面，開展了底泥時(shí)空分布特征、底泥耗氧量、底泥對(duì)水環(huán)境影響、底泥疏浚生態(tài)學(xué)、環(huán)保疏浚工藝、泥水分離技術(shù)、底泥處置技術(shù)等研究[6]；在污染源方面，開展了污染源調(diào)查、排水泵站雨天溢流影響、既有截污治污設(shè)施利用、污水處理廠工藝試驗(yàn)等研究[7-8]；在綜合調(diào)水方面，開展了蘇州河水系同步水文水質(zhì)調(diào)查、支流建閘控制影響、水環(huán)境數(shù)值模擬、綜合調(diào)水試驗(yàn)、吳淞路閘橋改造可行性研究等[9-13]；在水環(huán)境改善方面，開展了水環(huán)境功能區(qū)規(guī)劃、曝氣復(fù)氧方案、水生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)毒理學(xué)、水環(huán)境改善措施等方面研究[14-16]。

2.2 二期工程及技術(shù)研究

一期工程完工后，干流水質(zhì)仍然不穩(wěn)定，主要因?yàn)槭姓谜居晏旆沤?、支流污染仍十分?yán)重，兩岸陸域環(huán)境仍然較差。為穩(wěn)定蘇州河干流水質(zhì)、改善陸域環(huán)境，2003—2005年上海市政府實(shí)施了蘇州河綜合整治二期工程，包括：①建設(shè)5座市區(qū)雨水調(diào)蓄池，并改造3個(gè)分流制的排水系統(tǒng)；②建設(shè)市區(qū)兩岸共90 km污水管道，將中下游污染源截污納管；③建設(shè)2座南翔地區(qū)污水泵站，敷設(shè)污水管道 27 km，上游水系部分污染源截污納管并處理；④建設(shè)蘇州河河口100 m寬水閘(圖4)，保障蘇州河綜合調(diào)水順利實(shí)現(xiàn)；⑤建設(shè)夢(mèng)清園公共綠地示范項(xiàng)目；⑥建設(shè)周橋公園等23萬m2大型公共綠地，基本形成濱河景觀廊道；⑦改造中上游沿河10處垃圾堆場，并建設(shè)黃浦區(qū)垃圾中轉(zhuǎn)站、市容環(huán)衛(wèi)執(zhí)法管理和保潔維修基地。經(jīng)過3年整治，蘇州河干流上下游水質(zhì)差別逐步縮小、中心城區(qū)主要支流基本消除黑臭(圖5)。

圖4 蘇州河河口水閘擋潮實(shí)景照

蘇州河環(huán)境綜合整治二期工程除了對(duì)工程實(shí)施的效果進(jìn)行研究外[17-18]，重點(diǎn)和難點(diǎn)是為了滿足綜合調(diào)水需要，須在蘇州河河口建設(shè)一座能靈活啟閉、雙向擋水，同時(shí)需滿足防御千年一遇高潮、施工期不斷航不斷流的水閘[19]。由于水閘位于黃浦江和蘇州河的交界口，地理位置非常重要，為滿足景觀、通航需要，水閘須與河口同寬設(shè)置(圖6)。研究針對(duì)閘門型式、閘址位置、總體布置、閘門制造和運(yùn)輸、防滲和防沖減淤等技術(shù)難題進(jìn)行了攻關(guān)[4]，設(shè)計(jì)了底軸驅(qū)動(dòng)的翻板閘門作為擋水結(jié)構(gòu)，由底軸旋轉(zhuǎn)直接驅(qū)動(dòng)門葉，改變了傳統(tǒng)門葉受力方式，突破了閘門寬度對(duì)其厚度的制約[20-21]。

圖5 二期工程后蘇州河兩岸及水環(huán)境實(shí)景照

圖6 蘇州河河口水閘位置

2.3 三期工程及技術(shù)研究

為持續(xù)改善蘇州河干支流水質(zhì)，促進(jìn)蘇州河水系生態(tài)修復(fù)，針對(duì)二期建成后水質(zhì)保障機(jī)制脆弱、水體自凈能力尚未有效恢復(fù)、兩岸面貌未根本改善等主要問題，2006—2011年上海市又實(shí)施了蘇州河環(huán)境綜合整治三期工程，包括：①市區(qū)段底泥疏浚和防汛墻改建工程；②建設(shè)4座雨水泵站截流設(shè)施，改造和完善支流排澇泵站污水收集管網(wǎng)；③建設(shè)青浦污水處理廠配套管網(wǎng)；④搬遷長寧區(qū)3處環(huán)衛(wèi)碼頭。工程實(shí)施后使蘇州河干流與支流水質(zhì)得到同步改善[22-23]，同時(shí)也帶動(dòng)了上海市中心城區(qū)、近郊和郊區(qū)的河道整治。

蘇州河環(huán)境綜合整治三期工程的研究重點(diǎn)是在一期相關(guān)研究基礎(chǔ)上如何確定適宜的疏浚深度和如何實(shí)施環(huán)保疏浚[6]。為此，相關(guān)設(shè)計(jì)、施工和科研單位根據(jù)國內(nèi)外疏浚設(shè)備參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，并開展了中試研究，選擇了適合于蘇州河底泥的疏浚設(shè)備和疏浚工藝，盡量減少底泥擾動(dòng)對(duì)水質(zhì)的影響[24-27]。

3 下一步治理及展望

蘇州河綜合整治一期、二期、三期工程實(shí)施后，仍存在許多遺留問題：①干流安全隱患尚未完全消除，主要包括：真北路以西防汛墻高度尚未達(dá)標(biāo)，暴雨期間市區(qū)段河道內(nèi)水位過高；②兩岸臟亂差現(xiàn)象仍然存在，與確定的“全球城市”發(fā)展目標(biāo)尚有很大差距；③干支流水質(zhì)仍未達(dá)到Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)(圖7)，主要原因是兩岸雨水泵站放江、污水處理廠未達(dá)標(biāo)排放、上游污水直接排放、上游來水水質(zhì)不穩(wěn)定以及支流尚有污染排放等因素綜合作用[26]。因此，上海市政府開展了蘇州河環(huán)境綜合整治四期工程(簡稱“蘇四期”)。

3.1 四期工程方案

蘇四期以“市區(qū)聯(lián)動(dòng)、水岸聯(lián)動(dòng)、上下游聯(lián)動(dòng)、干支流聯(lián)動(dòng)、水安全水環(huán)境水生態(tài)聯(lián)動(dòng)”為原則，按照“水岸聯(lián)動(dòng)、截污治污”、“溝通水系、調(diào)活水體”和“改善水質(zhì)、修復(fù)生態(tài)”三大步驟，從“控源截污、溝通水系、生態(tài)修復(fù)、環(huán)境整治、長效管理”5個(gè)方面開展綜合治理[28]。范圍包括：蕰藻浜以南、淀浦河以北、滬蘇邊界以東、黃浦江以西，4個(gè)水利片12個(gè)行政區(qū)12 855 km2內(nèi)2 012條河道。蘇四期工程總投資約254.5億元[28]，大于前三期的總和。工程于2018年底開始全面實(shí)施。

蘇四期主要措施包括：①堅(jiān)持水岸聯(lián)動(dòng)、標(biāo)本兼治，污染源截污納管、初期雨水?dāng)r蓄處理、污水處理廠提標(biāo)改造、支流及周邊環(huán)境整治同步實(shí)施，區(qū)域污染全面治理；②依托吳淞江工程，疏拓蕰藻浜以西段，建設(shè)兩岸堤防，提高沿線25個(gè)排水系統(tǒng)能力，提高暴雨標(biāo)準(zhǔn)至5年一遇，并確保應(yīng)對(duì)100年一遇強(qiáng)降雨；③貫徹“綠色、開放、共享”理念，完成蘇州河中心城區(qū)42 km公共岸線空間貫通開放，因地制宜對(duì)蘇州河堤防進(jìn)行生態(tài)改造，并建設(shè)生態(tài)景觀，提升蘇州河防汛、航運(yùn)、景觀、人文、公務(wù)等綜合功能；④以蘇州河綜合整治為示范，提升管理水平，形成市區(qū)聯(lián)動(dòng)、協(xié)同整治、條塊聯(lián)手、建管并舉、良性互動(dòng)的體制機(jī)制[28]。

3.2 四期工程實(shí)施效果展望

根據(jù)總體方案，蘇四期整治目標(biāo)是：2020年底前，干流消除劣Ⅴ類水，支流基本消除劣Ⅴ類水；2021年底前，支流消除劣Ⅴ類水、干流堤防全面達(dá)標(biāo)、航運(yùn)功能得到優(yōu)化、生態(tài)景觀廊道基本建成，形成大都市濱水空間示范區(qū)、水文化和海派文化開放展示區(qū)、人文休閑自由活動(dòng)區(qū)，為最終實(shí)現(xiàn)“安全之河、生態(tài)之河、景觀之河、人文之河”愿景奠定基礎(chǔ)[28]。預(yù)計(jì)蘇四期結(jié)束后，干流水質(zhì)維持在Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，可為水體生態(tài)功能修復(fù)打下基礎(chǔ)，但全面恢復(fù)蘇州河的生態(tài)功能還需要采取其他措施。另外，蘇州河還有一大部分位于江蘇境內(nèi)，該段河流的水環(huán)境治理對(duì)恢復(fù)蘇州河整體生態(tài)功能具有不可替代的作用，需要整體協(xié)調(diào)。

(a) CODCr

(c) NH3-N

(d) DO

4 結(jié) 語

與歐洲諸多河流的污染歷程類似，蘇州河的污染也源于兩岸工業(yè)大量興起。歐洲的河流治理，一般歷經(jīng)20～30年，有的甚至更長[29-33]。蘇州河的水環(huán)境治理限于經(jīng)濟(jì)原因，起步較晚，但治理歷時(shí)也不會(huì)太短。蘇州河跨越江蘇與上海，雖不屬于兩個(gè)國家，但也有行政區(qū)劃問題，治理可以參考?xì)W洲有些跨國河流，依托流域機(jī)構(gòu)，實(shí)施統(tǒng)一治理[31-33]。蘇州河實(shí)施了環(huán)境綜合整治一、二、三期工程，從水環(huán)境角度分析，一期工程對(duì)水質(zhì)指標(biāo)改善較快，而二、三期影響較小。但是在蘇州河綜合整治引導(dǎo)下的郊區(qū)河道進(jìn)一步治理，支流水環(huán)境進(jìn)一步改善，在2011年蘇州河環(huán)境綜合整治三期工程結(jié)束以后，干流水質(zhì)逐步好轉(zhuǎn)。正在實(shí)施的蘇州河環(huán)境綜合整治四期工程，更大范圍、更加徹底地對(duì)支流水環(huán)境進(jìn)行標(biāo)本兼治，會(huì)同時(shí)提升蘇州河干流水環(huán)境。但是，從治理的目標(biāo)來看，要恢復(fù)蘇州河的“水清岸綠、魚翔淺底”的生態(tài)功能，還有漫長的道路要走，同時(shí)需要上游江蘇河道同步實(shí)施治理。