北京市大興區(qū)新鳳河流域治理框架體系與措施

湯萬龍，付幫磊，邵艷妮，李 萌

(北京市水利規(guī)劃設計研究院，北京 100048)

隨著我國綜合國力的增強，人民生活水平不斷提高，對生態(tài)和環(huán)境質(zhì)量的要求和期望也越來越高。就水利工程建設而言，20世紀前，對水的需求主要集中在防洪、飲水和灌溉方面。長期的發(fā)展忽視了對水資源、水生態(tài)環(huán)境的重視和保護，河湖水生態(tài)日益遭到破壞和惡化。進入21世紀，對優(yōu)質(zhì)水資源、健康水生態(tài)、宜居水環(huán)境的需求更加迫切。黨的十八大以來，以習近平總書記為核心的黨中央直面生態(tài)環(huán)境的嚴峻形勢，高度重視社會主義生態(tài)文明建設，堅持綠色發(fā)展，把生態(tài)文明建設融入經(jīng)濟建設、政治建設、文化建設、社會建設各方面和全過程，生態(tài)文明建設的地位和作用更加突顯。黨的十九大首先提出我國經(jīng)濟由高速增長階段轉向高質(zhì)量發(fā)展階段，現(xiàn)代河道治理不能局限于防洪抗旱，為了治河而治河，優(yōu)化河道治理模式，創(chuàng)造豐富的生態(tài)環(huán)境受到普遍重視，需要通過流域的綜合整治與管理，使水系的資源功能、環(huán)境功能和生態(tài)功能得到充分發(fā)揮，使整個流域實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[1]；需要構筑水務一體化管理體系，通過流域內(nèi)輸配水與排水、污染治理、中水回用、水土保持、防汛調(diào)度、水文觀測、氣象信息等系統(tǒng)的構建，形成自然完整的水陸生態(tài)系統(tǒng)[2]。

在模式方面，流域綜合治理目標已從傳統(tǒng)的水資源單要素擴展為統(tǒng)籌考慮水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水安全、水文化等多要素，從原有的“末端治理”，轉變?yōu)椤霸搭^減排、過程阻斷、末端治理”全過程手段，從原有的政府為主體，轉變?yōu)椤罢O(jiān)管、企業(yè)建管、公眾參與”的多元主體模式[3]。針對內(nèi)陸河流域水資源供需矛盾突出、水資源配置結構不合理、生態(tài)環(huán)境惡化、用水管理不完善和管理制度不健全等方面存在問題，孫棟元等[4]分析和探討了基于“三條紅線”、生態(tài)環(huán)境綜合治理、地表水與地下水聯(lián)合調(diào)度和流域水資源集成管理的內(nèi)陸河流域水資源管理模式。褚俊英等[5]從宏觀尺度的可持續(xù)發(fā)展理論、中觀尺度的流域“自然-社會”二元水循環(huán)理論以及微觀尺度的“木桶理論”，制定了流域綜合治理的基礎理論。針對流域農(nóng)村面源污染的問題，孫增峰等[6]制定了控源截污-農(nóng)村污染削減方案，為流域水環(huán)境綜合整治提供了實踐參考。針對流域尺度的空間優(yōu)化及綠色設施基礎建設，王國玉等[7]構建了以海綿城市建設為載體的城市水系統(tǒng)提升策略；鄒民[8]從水安全治理、水質(zhì)改善、水生態(tài)修復、水景觀4個方面分析了城市小流域河道水環(huán)境綜合治理思路及具體治理措施。

生態(tài)文明是人類社會進步的重大成果，是實現(xiàn)人與自然和諧共生的必然要求。本文以北京市大興區(qū)新鳳河流域治理工程為例，在總結和借鑒國內(nèi)流域治理研究成果及治理經(jīng)驗基礎上構建了新鳳河流域綜合治理技術框架，制定了流域治理工程措施。

1 流域現(xiàn)狀

新鳳河流域位于北京城區(qū)正南，大興區(qū)西北部，永定河東岸，處于南中軸延長線。流域北側緊鄰豐臺區(qū)，大部分位于南五環(huán)、南六環(huán)之間，橫跨東部大興新城，西部亦莊新城。大興新鳳河流域在北京市域格局中占據(jù)了“聯(lián)結一軸、橫跨兩帶、關聯(lián)多中心”的重要地位，不僅是北京城市中軸線的延伸區(qū)，也是橫跨東西兩帶行政區(qū)域的流域。

新鳳河主河道位于流域南部，屬北運河水系涼水河支流，是大興區(qū)重要的行洪排水河道，河道全長28.8km，總流域面積166.4km2。新鳳河是北京市河湖水系連通“三環(huán)碧水”繞京城西南部重要的一段。同時，新鳳河作為大興水系格局“四帶”中重要的一條“濱水景觀帶”，是狼垡濕地和三海子公園兩大濕地水資源交換的重要渠道，也是聯(lián)系大興新城水網(wǎng)和亦莊新城水網(wǎng)的重要通道[9]。

新鳳河是1955年開挖的減河工程，是涼水河的主要支流。新鳳河流域主要支溝包括老鳳河、南苑灌渠、新西鳳、涼鳳灌渠、新建排溝、安南支流、姜鳳支流、四海支流等，流域水系分布如圖1所示。

圖1 新鳳河流域水系分布

1960年疏挖新鳳河上游西紅門至南大紅門段，長19.3km。1961年，大興縣進行新鳳河南大紅門至通縣馬駒橋長9.3km段的疏浚工程，并培筑南堤，同年修筑李營水庫。1975年大興縣政府將新鳳河上游自狼垡橋至北野場段再次清淤治理[10]。1991年大興區(qū)水利局按20a一遇農(nóng)田排澇標準對新鳳河進行了治理，河底寬為8～30m，河深約3.5～5.5m，最大設計流量為159m3/s。1994年在修建臺灣街時，將新鳳河從濱河路至京開高速路段改建為蓋板河，斷面尺寸為2孔6m×2.5m(寬×高)，長度約為1700m。2009年按規(guī)劃治理了新鳳河京九鐵路—孫村閘段，治理標準為20a一遇洪水設計。2012年“7·21”洪水以后，大興區(qū)多數(shù)河道行洪能力不足，防洪標準偏低的問題突出。在北京市水務局的統(tǒng)一部署下，大興區(qū)啟動北京市中小河道治理“三年行動計劃”。將流域范圍內(nèi)新鳳河、老鳳河、瀛北支流等列入中小河道治理范圍并進行了治理[11]。

2 設計技術路線及框架體系構建

2.1 設計技術路線

對新鳳河流域水文、生態(tài)、地貌、社會經(jīng)濟等特征進行了資料收集及實地勘察調(diào)查，獲取了研究資料，梳理了新鳳河流域存在的問題，明確治理目標。在借鑒國內(nèi)流域治理研究成果及經(jīng)驗基礎上，對治理目標進行了可達性分析，構建8大治理系統(tǒng)。秉承“一河一策”的治理原則制定了具體工程措施，確定了近遠期階段目標并分階段組織實施。設計技術路線如圖2所示。

圖2 設計技術路線

2.2 總體技術框架構建

對新鳳河流域水系100.59km共24條河流及支溝進行了實地調(diào)查及資料分析，梳理新鳳河流域河道防洪、污水處理、黑臭水體治理、水系連通、水景觀與水生態(tài)、水工程管理等方面存在的問題，包括以下方面。

(1)新鳳河主河道及支流水系雖然分期分段進行了治理，主要支流如瀛北支流[12]、涼鳳灌渠、安南支流等還需要按照規(guī)劃行洪排水標準進行治理。

(2)隨著大興區(qū)經(jīng)濟社會深度轉型發(fā)展，城市建設快速發(fā)展，城鄉(xiāng)發(fā)展規(guī)模超過預期，人口持續(xù)增加，導致用水量不斷增長，同時污水排放量也相應增加。流域內(nèi)部分支渠排水不暢、水污染嚴重。受自然地理條件限制，區(qū)域內(nèi)河流來水少，水體自凈能力有限，河道水環(huán)境脆弱，水環(huán)境承載能力低[13]。

(3)新鳳河流域內(nèi)水系連通格局尚未形成，流域內(nèi)部分地區(qū)洪澇水宣泄不暢、循環(huán)不暢，河湖濕地萎縮嚴重、蓄滯洪水能力低。部分重點發(fā)展區(qū)域或人口聚集區(qū)域河道干涸，或者有水卻死水一潭，區(qū)域內(nèi)河湖水系連通格局尚未形成，缺乏水源調(diào)配工程，河道未能互連互通，水資源循環(huán)利用和調(diào)控水平不高。

(4)新鳳河流域河道治理中系統(tǒng)分割嚴重，缺乏系統(tǒng)的整合，部分中小河道景觀環(huán)境差，尤其是鎮(zhèn)村級河道、溝道、水渠，水環(huán)境面臨臟、亂、差范圍擴大趨勢，亟待加強水環(huán)境保護和防治工作[14]。管理體系與城市發(fā)展、現(xiàn)代社會需求存在一定差距，未能跟上信息化社會發(fā)展的步伐，尚不能滿足公眾對河道多種功能的需求。

根據(jù)新鳳河流域存在的問題，圍繞河道治理、源頭截污、消除黑臭、智慧水務、水系連通、健康綠道、景觀提升、海綿城市等8個方面治理目標，以新鳳河流域河道防洪為基礎，水環(huán)境治理為核心目標，水生態(tài)景觀提升為功能目標，通過設定治理目標對流域內(nèi)河道防洪評價、污染源與處理規(guī)模、水環(huán)境承載力、水資源承載力、水資源配置、水系生態(tài)功能等8個方面進行可達性分析，劃定8大工程系統(tǒng)共計20余項具體工程措施。總體技術框架如圖3所示。

圖3 新鳳河流域綜合治理工程總體技術框架

框架體系借鑒近年流域治理研究及實踐經(jīng)驗，以新鳳河流域為主要載體，以新鳳河水環(huán)境提升為核心目標導向，綜合河道防洪、水生態(tài)、水信息、給排水、水景觀、工程管理等多專業(yè)，構建“系統(tǒng)性、綜合性”的治理模式，使新鳳河流域水系防洪功能、水資源功能、水環(huán)境功能和生態(tài)功能得到充分發(fā)揮，最大限度恢復河流的自然屬性。

3 治理措施

3.1 河道防洪工程

完善新鳳河防洪減災體系，確保新鳳河及主要支溝達到規(guī)劃防洪標準，保證行洪安全。根據(jù)流域內(nèi)不同下墊面性質(zhì)，按農(nóng)田區(qū)、建設區(qū)分別計算流量后再組合的方法復核計算主河道及支流不同重現(xiàn)期洪峰流量。其中：農(nóng)田區(qū)采用2005年《北京市水文手冊—洪水篇》中推薦的考慮地下水埋深影響的平原排澇模數(shù)法計算，24h設計雨量根據(jù)1999年編制的《北京市水文手冊—暴雨圖集》查算，項目所在地區(qū)20、50a一遇的設計雨量分別為248、318mm，排澇模數(shù)采用下列排澇公式計算：

M=0.026R0.93F-0.16

(1)

式中，M—設計排澇模數(shù)，m3/s·km2；F—排水河道計算斷面的排水范圍，km2；R—設計徑流深，mm，根據(jù)北京市平原區(qū)P+Pa—△—R相關圖查得，P—24h設計雨量，Pa—前期影響雨量，△—地下水埋深，采用地下水埋深為4m的徑流深(設計凈雨)成果，20、50a一遇徑流深為96、152mm。

對于建設區(qū)，按城區(qū)河道排澇模數(shù)法、雨水流量公式法計算后綜合確定。組合后，流域主要水系不同斷面洪峰流量成果見表1。

表1 新鳳河流域治理河道洪峰流量成果

3.2 截污治污工程

新鳳河流域包含大興區(qū)所轄4個建制鎮(zhèn)，分別為黃村鎮(zhèn)、西紅門鎮(zhèn)、舊宮鎮(zhèn)、瀛海鎮(zhèn)，共計34個行政村莊，22個工業(yè)大院、3座養(yǎng)殖場。根據(jù)調(diào)查結果，大興區(qū)農(nóng)村及工業(yè)污水排放方式主要分為4種方式。①通過市政污水管或河道沿線截污管排入新城或鎮(zhèn)級污水處理廠;②通過村內(nèi)污水管網(wǎng)收集后就近排入溝渠或河道；③農(nóng)戶及企業(yè)建有小型污水收集化糞池；④散排，污水直接潑灑到自己院內(nèi)，大部分蒸發(fā)滲漏，少量污水流向道路或周邊草地。

充分考慮城鄉(xiāng)結合部與遠郊等區(qū)域分布不同特點，科學分類，加強指導，選擇簡便易行、綠色環(huán)保且低能耗的處理工藝。保證污水處理設施建成后發(fā)揮效用，新建農(nóng)村污水處理設施應做到廠站和配套污水收集管道同步規(guī)劃、同步設計、同步建設、同步運行。根據(jù)地形特征科學劃分排水分區(qū)，按照“城帶村、鎮(zhèn)帶村、聯(lián)村、單村”等多種模式布局污水處理設施。污水治理設施建設嚴格執(zhí)行相關技術標準和規(guī)范，保證工程質(zhì)量和施工安全，注重建后管理，制定管理制度，落實管理任務，健全農(nóng)村污水處理設施的運營保障機制，確保污水處理設施建成后持續(xù)正常穩(wěn)定運營。

結合城鄉(xiāng)一體化建設和流域治理，重點對城區(qū)河道排污、支流、溝渠及村鎮(zhèn)工業(yè)、生活污水進行治理。包括建設小型污水處理站13座，瀛海污水處理廠提標升級改造，臺灣街暗涵截污。對于養(yǎng)殖廢水，責令企業(yè)加裝處理設施使污水必須達標排放。

3.3 水環(huán)境治理與水生態(tài)修復

黑臭治理圍繞著污染治理、還清水質(zhì)為中心，按照“先河外后河內(nèi)、先支流后干流、先治污后生態(tài)”的原則，以截污、治污、水質(zhì)改善為出發(fā)點，通過工程技術手段消除黑臭水體，實現(xiàn)河道水質(zhì)斷面達標。為了避免重復建設，設計采用低碳、節(jié)能、環(huán)保的綠色水質(zhì)改善技術，按照“控源截污、垃圾清理、清淤疏浚、水系連通、生態(tài)修復”的治理要求，首先在河道外進行全面的截污治污和垃圾清理，同時考慮截留初雨污染，消減絕大部分的污染源；然后在河道內(nèi)構建有地域特色的水生態(tài)原位復合修復體系，消除黑臭水體，增強水體自凈能力，使水體水質(zhì)滿足斷面考核的水質(zhì)要求；達到“治一條、清一條”的目標，最終實現(xiàn)水資源循環(huán)利用、水環(huán)境安全宜居、水生態(tài)自然健康，人水和諧的可持續(xù)發(fā)展局面。

黑臭水體治理工程主要消除城市建成區(qū)黑臭現(xiàn)象，初步建立生態(tài)緩沖系統(tǒng)，滿足斷面水質(zhì)考核達標要求，治理河道及支流共24條，總長100.59km。

3.4 智慧河道系統(tǒng)

整合水務、環(huán)保、住建、園林等部門數(shù)據(jù)和資源，構建流域內(nèi)多線聯(lián)絡、多層循環(huán)、智慧的水網(wǎng)管理體系，形成新鳳河流域水環(huán)境綜合管理平臺，實現(xiàn)新鳳河流域的統(tǒng)一管理。同時，融入互聯(lián)網(wǎng)思維，開發(fā)新鳳河流域水情手機App，構建公眾和政府的實時溝通交流平臺。智慧水務工程包括智慧河道系統(tǒng)建設，建立新鳳河流域洪水與水資源調(diào)度與智慧管理系統(tǒng)、水環(huán)境監(jiān)測智慧管理系統(tǒng)等。

3.5 流域河湖水系連通及循環(huán)利用系統(tǒng)

依據(jù)大興水系連通格局，以新鳳河流域水系、水資源等水情為基礎，通過流域相濟、多線聯(lián)絡、河湖連通，充分利用再生水補水河道。重點河段增加流動水量，通過水體循環(huán)流動，實現(xiàn)水體不黑不臭，徹底改善河湖水質(zhì)。加大再生水回用力度，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，保證良好水環(huán)境?；窘ǔ伞耙焕葍删€三網(wǎng)四帶五園”的水系格局。

再生水水源配置充分考慮河湖的連通關系，上游退水作為下游河道的水源。流域內(nèi)湖泊濕地(南海子、團河行宮濕地)均與河道連通。新鳳河流域現(xiàn)狀本地再生水廠出水可為流域內(nèi)河湖環(huán)境補水5.6萬m3/d，利用中心城小紅門再生水廠給大興的灌溉用水可給河湖補水20萬m3/d，小紅門調(diào)水工程可補水10萬m3/d?，F(xiàn)狀再生水可供水量35.6萬m3/d，滿足需水要求。按照上述水源配置，老鳳河補給水量不足，南苑灌渠及新西鳳河沒有補給水源，需要考慮外調(diào)水工程。中心城小紅門再生水廠給大興的灌溉用水補給有富余可考慮往流域其余河道補水，瀛海污水處理廠的多余的再生水也可考慮利用向河湖補水，新鳳河流域水系連通再生水配置如圖4所示。

3.6 流域濱水綠道系統(tǒng)

在新鳳河一級支流(老鳳河、南苑灌渠、涼鳳灌渠、安南支流、四海支流)左岸或右岸的綠化隔離帶范圍內(nèi)建設濱水健康綠道，綠道總長度約52km，包括慢行道路、綠化景觀、服務設施、標識系統(tǒng)4類設施以及串聯(lián)的各類節(jié)點，共5種要素。濱水健康綠道以濱水景觀為主要觀賞點，串聯(lián)各個景觀節(jié)點，增強濱水景觀的整體性。

建設沿新鳳河干流和主要支流的濱水健康綠道是對大興區(qū)中心城濱水健康綠道的有力補充。綠道將串聯(lián)大興新城和亦莊新城，聯(lián)系新城已建成各大公園以及團河行宮遺址公園、南海子公園等支流附近公園，與北京市級綠道骨架相連接，充分發(fā)揮濱水健康綠道的整合作用。

3.7 流域景觀提升工程

依托現(xiàn)有綠地，強調(diào)濱水景觀與地區(qū)文化脈絡的延續(xù)與繼承。在改善和利用現(xiàn)狀綠地的條件下，將文化、藝術以及休閑健身功能與河流景觀融為一體。以生態(tài)文化為核心，成為服務周邊百姓、展現(xiàn)大興城市新形象的窗口。在流域河道管理范圍內(nèi)根據(jù)河道形式靈活布置景觀節(jié)點，發(fā)揮工程優(yōu)勢，營造親水空間，展示本地文化，營造具有時代特點的城市濱水景觀節(jié)點，提升新鳳河流域水景觀環(huán)境。

新城段景觀節(jié)點布置在周邊人口密度大的河段，郊野段布置于自然風光好，可達性強的河段。新城段和郊野段風格和標準有所區(qū)分。結合現(xiàn)狀交通，發(fā)揮工程優(yōu)勢，布置親水空間，滿足游人親水需求，一景一題，展示本地文化，形成文化景點。工程內(nèi)容包括親水平臺、景觀棧橋、景觀亭廊、景觀挑臺、水生植物等。

3.8 流域濱水海綿帶示范工程

在新鳳河流域河道周邊區(qū)域蓄排并舉，點、線、面布局，多種海綿城市工程措施結合，充分蓄滯和利用雨洪，達到最佳效果。①點—河口濕地。與河道綠化結合。初期雨水生態(tài)凈化塘與黑臭水體治理結合。②線—濱水海綿帶。在河道兩側布置濱水海綿帶，河道兩側坡度較緩的植被區(qū)域，經(jīng)植被攔截及土壤下滲作用減緩地表徑流，并去除徑流中的部分污染物，坡度一般為2%～6%，寬度小于2m。工程措施包括植草溝、帶狀下凹綠地。③面—海綿城市示范區(qū)。通過植被緩沖帶、下凹綠地、生物滯留池、滲透塘等措施以削減徑流流速和污染負荷，并增加綠地雨水調(diào)蓄功能，主要布置在京開高速以東，老鳳河右岸，北興路以北的帶狀綠地。

4 建設階段劃分

新鳳河流域治理建設實施遵循總體規(guī)劃、適度超前、分步實施的治理原則。按照“先治污，后連通，再循環(huán)”原則，強化規(guī)劃統(tǒng)領作用，加強與截污治污、再生水利用、水資源配置、智慧水務、景觀提升等工作的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，統(tǒng)一規(guī)劃，分階段、分步驟實施。工程項目實施安排本著統(tǒng)籌兼顧，近遠結合，突出重點，分步實施的原則，分期進行安排，建設期自2017—2020年。

第一階段(2016—2018年)設定目標是斷面水質(zhì)考核達標。通過農(nóng)村截污治污工程、污水處理廠提標升級改造、黑臭水體治理工程構建截污治污系統(tǒng)，逐步消除城市建成區(qū)黑臭現(xiàn)象，初步建立生態(tài)緩沖系統(tǒng)，滿足斷面水質(zhì)考核達標要求。同時，完善河道防洪系統(tǒng)，在此基礎上通過智慧河道系統(tǒng)建設，建立新鳳河流域洪水與水資源調(diào)度與智慧管理系統(tǒng)、水環(huán)境監(jiān)測智慧管理系統(tǒng)。

第二階段(2018—2020年)設定目標是恢復河流生態(tài)?；诹饔蚋哔|(zhì)量發(fā)展出發(fā)，綜合流域層面的水系連通、充分利用再生水資源溝通水系，提高再生水利用率。以河道巡河路為基礎建設濱水健康綠道，串聯(lián)各個景觀節(jié)點，增強濱水景觀的整體性，并借用市政及公園道路，形成相互連通的綠道交通系統(tǒng)。同時，推進海綿城市建設，進一步完善生態(tài)緩沖系統(tǒng)，加強河道生態(tài)養(yǎng)護，提高河道水體自凈能力。

新鳳河流域治理以截污、治污、流域水系防洪為主線，水質(zhì)改善，河湖連通，實現(xiàn)水綠相依，綠道相通，公園水景均得到提升。借助科技手段共享智慧河道管理平臺，創(chuàng)新管理體制，以此提升大興城區(qū)的品味，大幅改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境。從而達到輻射周邊的居住、商業(yè)及科技園的效果，并與未來新城公共綠化景觀相互滲透、相互融合，形成有機整體。通過近期、遠期建設有機結合，近遠期目標逐漸提高，治理手段逐漸深化。

5 結語

北京市大興區(qū)新鳳河流域治理著眼新鳳河流域水情現(xiàn)實，以截污、治污、水質(zhì)改善、河道防洪為治理出發(fā)點，構建流域內(nèi)多線聯(lián)絡、多層循環(huán)、生態(tài)、健康、智慧的水網(wǎng)體系。在此基礎上通過健康綠道工程、濱水海綿帶、景觀提升及配套設施建設提升新鳳河流域水生態(tài)環(huán)境。經(jīng)過3a的系統(tǒng)治理，新鳳河流域防洪安全得到了提升，水環(huán)境質(zhì)量有了顯著改善，水生態(tài)系統(tǒng)功能初步恢復[15-16]。

新鳳河流域綜合治理采用了PPP投資建設及后期運行維護管理一體化模式，本文僅從技術上對工程建設進行了綜述，為流域綜合治理提供工程參考案例。