城市重要水系水環(huán)境治理提升探究

任春燕 REN Chun-yan；王小偉 WANG Xiao-wei；牛鴻霞 NIU Hong-xia

（張家口市清水河河務(wù)管理處，張家口075000）

0 引言

生態(tài)環(huán)境污染日漸加劇，特別是城市水系水環(huán)境污染，國家對(duì)積極解決該困境提出多個(gè)政策和文件，要求各省會(huì)城市處于當(dāng)下建成河道需在2020年前完成黑臭河道治理工作。各城市為全面落實(shí)國家政策方針，將該項(xiàng)工作提升高度，采取一系列舉措投入大量資源給予支持，構(gòu)建完善的長效機(jī)制，部分區(qū)域內(nèi)增設(shè)相應(yīng)的專項(xiàng)管理人員。由于當(dāng)下城市水系水環(huán)境治理，時(shí)間緊、任務(wù)重，技術(shù)措施缺少完善性、長遠(yuǎn)性，即便當(dāng)下獲取相應(yīng)的成果，但仍存在部分技術(shù)重難點(diǎn)有待攻克，需積極掌握目前水系水環(huán)境治理的卡點(diǎn)，有針對(duì)性采取相應(yīng)的解決措施，進(jìn)一步優(yōu)化改善水環(huán)境推動(dòng)生態(tài)平衡，提升人居環(huán)境。

1 城市重要水系水環(huán)境治理的重要價(jià)值

水污染問題成為影響國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵因素，成為當(dāng)下各大城市政府關(guān)注的焦點(diǎn)，我國水問題最為核心凸顯于水資源匱乏、水污染和洪澇災(zāi)害頻發(fā)，其中重要水系水環(huán)境污染產(chǎn)生的災(zāi)害影響大、時(shí)間周期長，但其危害顯現(xiàn)在一定時(shí)間才能暴露，易對(duì)其失去警覺。積極做好城市水系水環(huán)境治理工作，促使重點(diǎn)流域集中式飲用水水源得以良好的保護(hù)，跨省界斷面水環(huán)境質(zhì)量可顯著提升，重點(diǎn)工業(yè)企業(yè)做好穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，水污染物排放量有效控制，流域水環(huán)境監(jiān)管及水污染預(yù)警和應(yīng)急處理能力顯著增強(qiáng)。水污染治理成為全面保證國家水環(huán)境安全的必要條件，水作為一類基礎(chǔ)性資源，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和和諧社會(huì)構(gòu)建中發(fā)揮關(guān)鍵性作用。重要水系水環(huán)境污染治理，作為污染減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)有力的舉措，污染減排更是優(yōu)化改善環(huán)境質(zhì)量的本質(zhì)措施，更是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式核心手段。充分貫徹和落實(shí)城市重要水系水環(huán)境污染治理工作，可積極加大各流域水污染減排統(tǒng)計(jì)、監(jiān)督和考核工作，促使各環(huán)節(jié)任務(wù)目標(biāo)達(dá)成，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)顯著提升[1]。

2 城市重要水系水環(huán)境治理重難點(diǎn)分析

城市重要水系水環(huán)境污染嚴(yán)重影響我國生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，結(jié)合當(dāng)下實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù)分析，截止2018年年底，按照全國城市黑臭水體整治監(jiān)督平臺(tái)顯示，全國范圍內(nèi)已經(jīng)認(rèn)定城市黑臭水?dāng)?shù)量高達(dá)2100條，其中已經(jīng)完成治理為1745，處于治理過程中為264個(gè)，制定相關(guān)治理方案包含91個(gè)。但是當(dāng)下已經(jīng)完成治理的重要水系水環(huán)境難以獲取長周期維持，仍存在再次惡化風(fēng)險(xiǎn)。整體治理過程中，從初期防洪筑壩、截彎取直至水系自然修復(fù)的過程（見圖1），各城市對(duì)水系治理進(jìn)入新階段，但仍存在相應(yīng)的治理難點(diǎn)，體現(xiàn)在以下幾方面：

圖1 城市水系水環(huán)境治理發(fā)展方向

①雨污分流難以實(shí)現(xiàn)徹底化，控源任務(wù)艱巨。河流制管道處于城市城中村、老居住城區(qū)內(nèi)十分普遍，短周期內(nèi)難以將其全面拆除，雨季截流大幅度增加，形成水系水環(huán)境污染嚴(yán)重，水質(zhì)質(zhì)量顯著下降。污染較為嚴(yán)重的區(qū)域內(nèi)影響可超過一個(gè)月，此類區(qū)域內(nèi)雨污實(shí)現(xiàn)分離化難度較大，存在大量雨污河流系統(tǒng)。由于治理范圍較大，且難度較大，多個(gè)陽臺(tái)污水、廚房污水等并未進(jìn)入污水系統(tǒng)內(nèi)，而是全部排入雨水系統(tǒng)內(nèi)，促使水體污染較為嚴(yán)重。針對(duì)現(xiàn)下建設(shè)管網(wǎng)做好調(diào)查分析，其自身實(shí)際質(zhì)量結(jié)構(gòu)存在的不足較多，污水管道輸送力不足、管道發(fā)生堵塞等，促使污水接入雨水系統(tǒng)內(nèi)。

②箱涵問題多，截污、清淤工作難度大。當(dāng)下城市水系水環(huán)境內(nèi)涉及大量的箱涵，主要因初期建設(shè)用地面積不足，在其上方建設(shè)建筑物，若想做好進(jìn)一步管控工作，打開其難度較大。充分依托實(shí)際調(diào)查分析，其中多個(gè)箱涵產(chǎn)生堵塞，垃圾堆砌較為嚴(yán)重，內(nèi)部污染源十分復(fù)雜，管控難度顯著增加。處于旱季可布設(shè)相應(yīng)的閘門將其污水做好收集，雨季便會(huì)溢流進(jìn)入下游水系內(nèi)，促使其內(nèi)部水質(zhì)被污染。

③面源污染控制技術(shù)成熟性不足，落實(shí)難度較大。當(dāng)下海綿城市建設(shè)成為國家倡導(dǎo)的建設(shè)方向，但其仍需一定時(shí)間周期，為達(dá)成海綿建設(shè)區(qū)域，地表徑流污染易進(jìn)入雨水系統(tǒng)內(nèi)部，即便內(nèi)部布設(shè)相應(yīng)的調(diào)蓄池，但整體調(diào)蓄措施如何高效化減少地表徑流污染，仍是當(dāng)下難以逾越的鴻溝。河流污水系統(tǒng)建議選取調(diào)蓄措施，其后續(xù)管護(hù)措施的開展仍存在不足，面源污染負(fù)荷對(duì)整個(gè)水系水環(huán)境產(chǎn)生的不良影響并未明晰[2]。

④內(nèi)源污染治理無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，水系淤泥處理成效無法保證。內(nèi)源污染十分關(guān)鍵，污水進(jìn)入水系、地表徑流污染均屬于內(nèi)源污染關(guān)鍵性因素，其治理過程中仍存在部分瓶頸，清淤方式、控源截污并未具有相應(yīng)的實(shí)施方案。內(nèi)源清理不干凈，亦或清理方式缺乏合理性，會(huì)促使水體污染進(jìn)一步加劇，且恢復(fù)至原有狀態(tài)需耗損較長時(shí)間。此外，水系底泥面廣量大，當(dāng)下結(jié)合市場調(diào)研狀況分析，優(yōu)良處理方式缺位，主要以簡易化脫水后運(yùn)輸至空曠區(qū)域內(nèi)堆放，少數(shù)資源被利用。

⑤長期積累，水動(dòng)力問題難以有效解決。隨著城市化進(jìn)行不斷加快，已建區(qū)域內(nèi)因原有開發(fā)規(guī)劃缺乏合理性，填埋大量原有水系溝通河道，即便控源截污工作全面貫徹于實(shí)處，但難以從本質(zhì)層面消除水系污染。為滿足水利工程調(diào)度實(shí)際需求，區(qū)域內(nèi)水系水動(dòng)力不足，以及水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)不完善，自身修復(fù)能力弱化，難以緩解水系水環(huán)境污染狀況。

3 城市重要水系水環(huán)境提升技術(shù)路線

截止目標(biāo)城市重要水系水環(huán)境污染治理缺少成熟經(jīng)驗(yàn)，其內(nèi)部污染因素較多，若對(duì)其現(xiàn)狀并未進(jìn)行深層次的調(diào)研、頂層設(shè)計(jì)和糾偏措施，無法獲取較佳的治理成效。為保證從本質(zhì)實(shí)現(xiàn)水系水環(huán)境質(zhì)量提升，需始終遵循因地制宜的治理原則，提出一系列相應(yīng)的水質(zhì)量提升措施，達(dá)成初期目標(biāo)，需積極做好以下幾方面工作：

3.1 強(qiáng)化雨污分流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化管控

控源截污作為治理城市重要水系水環(huán)境污染的基礎(chǔ)保證，雨污分流作為控源截污關(guān)鍵內(nèi)容，全國范圍內(nèi)各城市均積極開展該項(xiàng)工作，以此從本質(zhì)實(shí)現(xiàn)分流。雨污分流區(qū)域內(nèi)，需將其綜合性落于實(shí)處，以免污水進(jìn)入水系內(nèi)部，且應(yīng)強(qiáng)調(diào)治理措施的有效性；當(dāng)下缺少一定條件的區(qū)域，建議結(jié)合其實(shí)際狀況配置相應(yīng)的管理措施和應(yīng)急策略。針對(duì)當(dāng)下已經(jīng)建設(shè)區(qū)域內(nèi)并未做好污水排放房屋，需積極將原有立管方向變更，將其與污水整個(gè)系統(tǒng)融合，增設(shè)雨水通道。從多個(gè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)獲取，多個(gè)水系治理完成后，整體水系水環(huán)境并未獲取顯著的改觀，核心在于對(duì)管網(wǎng)掌握不足，治理措施缺乏綜合性和有序化。管網(wǎng)普查應(yīng)優(yōu)先，方可掌握各區(qū)域內(nèi)實(shí)際功能和薄弱區(qū)域，消除雨污混合接入現(xiàn)象，方可從源頭實(shí)現(xiàn)控源截污的目標(biāo)[3]。

3.2 遵循因地制宜原則，慎重解決箱涵

控源截污作為水系水環(huán)境污染治理的前提條件，箱涵問題作為控源截污關(guān)鍵性構(gòu)成，全國區(qū)域內(nèi)該項(xiàng)工作難度較大，若不打開控源截污工作治理成效難以保證，若打開內(nèi)部沖突矛盾較多，如時(shí)間等。具有一定經(jīng)濟(jì)條件的城市，可充分結(jié)合城市規(guī)劃建設(shè)打開箱涵，恢復(fù)原有水面，進(jìn)一步優(yōu)化改善生態(tài)環(huán)境。缺少良好條件的區(qū)域，應(yīng)結(jié)合實(shí)際狀況處于合理周期內(nèi)進(jìn)行間隔，布設(shè)相應(yīng)的維護(hù)窗口，為后續(xù)管養(yǎng)措施落實(shí)奠定基礎(chǔ)，涵洞出口部位需增設(shè)相應(yīng)的截污措施，以此保證整個(gè)旱季不進(jìn)入下游河道內(nèi)，雨季選用旁路處理措施，保證水系水環(huán)境治理可靠性。

3.3 借力高光譜遙感技術(shù)，動(dòng)態(tài)化監(jiān)測水環(huán)境

高光譜遙感技術(shù)憑借自身多方面優(yōu)勢，體現(xiàn)在監(jiān)測速度快、真實(shí)度高等，可將城市內(nèi)不同污染程度及其不同污染源水環(huán)境加以區(qū)分，以此動(dòng)態(tài)化監(jiān)測水環(huán)境，為治理技術(shù)措施選取更具針對(duì)性提供助力。我國地表水依照水域環(huán)境功能和保護(hù)目標(biāo)，可將其劃分為五種類型，即I類、II類、III類、IV類、V類，不同功能類別分別執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值不一，水域功能類別高標(biāo)準(zhǔn)值與水域功能類別低的標(biāo)準(zhǔn)值，地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值見表1（部分項(xiàng)目）。將高光譜遙感技術(shù)高效化用于水系水環(huán)境監(jiān)測中，可充分將多方面物質(zhì)視為評(píng)估指標(biāo)，進(jìn)而依托表現(xiàn)的光譜特征存在差異性，可建議選取關(guān)鍵性因素，判定水體污染實(shí)際源頭。遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中體現(xiàn)在以下幾方面：①水體渾濁度分析。水體懸浮微粒進(jìn)入水體內(nèi)便會(huì)產(chǎn)生散射和反射，一定程度增大水體反射率，渾濁度不同水體自身光譜衰減不盡相同?？沙浞直O(jiān)測懸沙濃度最佳波段0.65-0.8um，利用藍(lán)光波與綠光波反射率之比，可判定水體實(shí)際渾濁程度；②城市污水監(jiān)測。城市污水含有大量有機(jī)物，污染較為嚴(yán)重時(shí)呈現(xiàn)為黑色，促使水體反射率顯著下降。利用紅外傳感器，以水體中含有氫氧化合物、酸類等物質(zhì)明確水污染狀況，水體污染可在紅外圖像上直接顯示，可實(shí)現(xiàn)城市重要水系水污染源可追溯性；③水體熱污染調(diào)查。充分結(jié)合熱效應(yīng)差異性，積極探測污染排放源，進(jìn)一步掌握實(shí)際污水分布范圍、擴(kuò)散范圍等基礎(chǔ)信息。

表1 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值 單位：mg/L

3.4 面源污染需結(jié)合海綿城市建設(shè)，保證其控制有效性

一方面，針對(duì)當(dāng)下地表徑流污染，可充分結(jié)合海綿城市建設(shè)，進(jìn)一步做好雨水調(diào)蓄工作，雨水管道內(nèi)部存在的沉積物可充分增加其疏通頻次，以及增設(shè)排口前污染物截留處理裝置，垃圾污染可結(jié)合實(shí)際狀況，布設(shè)相應(yīng)的垃圾匯總收集區(qū)域進(jìn)行解決。另一方面，養(yǎng)殖污染需充分布設(shè)相應(yīng)的裝置做好污染物處理，種植產(chǎn)生了污染后應(yīng)及時(shí)變更品種，選取生態(tài)緩沖帶等技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)?？沙浞掷每茖W(xué)技術(shù)建設(shè)深水區(qū)綠化水質(zhì)凈化植物浮島修復(fù)工程，種植各類凈化水質(zhì)水生植物達(dá)到解決河道黑臭，蚊蠅滋生接力污染防治升級(jí)戰(zhàn)，既保證水體底質(zhì)清、水質(zhì)提升以及各種水生生物群落結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，做到造景水面，綠化河道，進(jìn)一步加強(qiáng)受污水體實(shí)現(xiàn)生態(tài)化轉(zhuǎn)變的舉措落地生根。習(xí)近平總書記曾多次明確指出，金山銀山不如青山綠水，充分借力各類水生植物恢復(fù)作為生物群落內(nèi)部平衡的關(guān)鍵內(nèi)容，更是水環(huán)境修復(fù)的關(guān)鍵性指標(biāo)，需充分掌握各類水生植物實(shí)際功能，始終遵循相應(yīng)的配置原則，將多元化水生植物用于水環(huán)境修復(fù)中，以此保證水環(huán)境治理成功[4]。

3.5 科學(xué)處理水系底泥，解決水動(dòng)力問題

一方面，對(duì)其河道底泥進(jìn)行綜合性分析，采取相應(yīng)的治理措施，科學(xué)謹(jǐn)慎處理底泥污染問題，若其內(nèi)含有大量金屬元素，需及時(shí)將其清除干凈。若需種植水下森林，可建議存留一定的底泥，為提高種植植物實(shí)際存活率做以支撐，需謹(jǐn)慎使用各類化學(xué)藥劑，以免促使原有生態(tài)平衡受到破壞，做好環(huán)境評(píng)估工作，以免產(chǎn)生二次污染。另一方面，解決水動(dòng)力問題。結(jié)合以往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析，控源截污和內(nèi)源污染治理之后，若未從源頭有效解決水動(dòng)力問題，易促使水系水環(huán)境污染反復(fù)發(fā)生。為有效解決該困境，需從城市整體規(guī)劃層面進(jìn)行考量，選取有效的措施加以解決，當(dāng)下全國范圍內(nèi)多個(gè)城市已有成功經(jīng)驗(yàn)，可積極汲取內(nèi)部經(jīng)驗(yàn)，按照項(xiàng)目實(shí)際狀況，解決水動(dòng)力不足問題[5]。

4 項(xiàng)目實(shí)踐案例分析

4.1 水環(huán)境區(qū)域內(nèi)實(shí)際概況分析

張家口清水河河道總長度為109km，其流域面積為2380m2，水體深度范圍為1.5-2.8m之間，河道內(nèi)水體由于建造的是混凝土河床這些硬質(zhì)鋪裝雖然起到了蓄水及隔離污水匯入以及防止下滲的作用，但河床自然呼吸及河流生物多樣性的生存環(huán)境發(fā)生變化，導(dǎo)致水體水質(zhì)在每年的枯水季發(fā)生富養(yǎng)，造成水質(zhì)情況明顯惡劣，在日照時(shí)間長水體溫度極速升高，大量的水生植物生長迅猛，短短幾天水生植物冒出水面，造成水面透氣性降低，水體富養(yǎng)值升高所產(chǎn)生的污染較為嚴(yán)重，大量的水生動(dòng)物突然缺氧發(fā)生翻塘現(xiàn)象，水質(zhì)明顯混濁，透明度較低，生態(tài)系統(tǒng)短暫失衡。通過取該河道的樣本進(jìn)行檢測，其水質(zhì)中COD、TP、NH3-N濃度分別為225.4mg/L、10.6mg/L、1.0mg/L，其實(shí)際濃度與正常標(biāo)準(zhǔn)相較，水體超標(biāo)。為積極改善水系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境，降低水體中污染物濃度，需結(jié)合當(dāng)下實(shí)際水環(huán)境污染現(xiàn)狀，提出相應(yīng)的優(yōu)化治理技術(shù)路線，以此保證水系水環(huán)境治理成效。

4.2 河道水環(huán)境治理

結(jié)合該河道實(shí)際污染狀況，需充分采取多元化舉措進(jìn)行治理，保證河道水環(huán)境治理更具針對(duì)性、有效性。首先，巡查人員排除庫區(qū)內(nèi)有無污水匯入，清水河改造工程于2004年-2009年建成投入使用后外源排污口已全部封堵，雨污分流工程初見明效，但由于該河道長周期運(yùn)行加之上游未建成大型蓄水工程，河道坡度落差大，大量泥沙順流而下，庫區(qū)密集，及時(shí)清淤工程難度較大，內(nèi)部淤泥匯集較為嚴(yán)重，應(yīng)積極布設(shè)相應(yīng)的生物酶，以此提升其內(nèi)部轉(zhuǎn)化淤泥實(shí)際效應(yīng)，做好內(nèi)源控制。其次，河道內(nèi)放置相應(yīng)的水生植物浮島，以此優(yōu)化改善水環(huán)境，提升生態(tài)系統(tǒng)功能，處于河道上游布設(shè)凈化基礎(chǔ)設(shè)施，將處理后水體污染物濃度降低。其中COD其濃度下降至30.8mg/L，顏色呈現(xiàn)為淺綠色；NH3-N濃度下降至7.8mg/L；TP濃度下降至0.2mg/L。最后，積極應(yīng)用遙感技術(shù)對(duì)河道環(huán)境做好動(dòng)態(tài)化監(jiān)測，在清水河監(jiān)控中心的調(diào)度室，各泵站實(shí)景視頻監(jiān)控技術(shù)得到充分利用，監(jiān)管庫區(qū)內(nèi)不斷有動(dòng)態(tài)化的監(jiān)測數(shù)據(jù)、圖像采集，高效運(yùn)作。以此為張家口建設(shè)首都“兩區(qū)”筑牢生態(tài)屏障，努力保水源、阻風(fēng)沙、輸清風(fēng)。為張家口高質(zhì)量推進(jìn)生態(tài)建設(shè)努力厚植生態(tài)優(yōu)勢，統(tǒng)籌山水林湖草沙一體化保護(hù)和依法治理水污染，大力實(shí)施碧水藍(lán)天增綠宏偉藍(lán)圖！立足生態(tài)修復(fù)及水環(huán)境提升，為今后的張家口“兩區(qū)”建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語

城市重要水系水環(huán)境污染因素十分復(fù)雜，其作為一項(xiàng)綜合性、系統(tǒng)性工作，若對(duì)其內(nèi)部未充分做到各方面因素考量，是難以獲取較佳的治理成效。應(yīng)結(jié)合城市水系水環(huán)境治理現(xiàn)狀，明晰治理內(nèi)存在的重難點(diǎn)，結(jié)合水域?qū)嶋H狀況，有針對(duì)性采取相應(yīng)的治理措施，從源頭解決水系水環(huán)境污染狀況，投入資金及技術(shù)力度加強(qiáng)改善水面污染問題積極尋求更新更優(yōu)質(zhì)的改良方案來實(shí)施，以此保證水環(huán)境生態(tài)平衡，為今后治理提升舉措總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)。