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    城市湖泊治理思考與建議

    2022-04-02 13:11:39王健徐望朋馬方凱朱捷緣張事
    人民長(zhǎng)江 2022年2期

    王健 徐望朋 馬方凱 朱捷緣 張事

    摘要:湖泊是全球水文、營(yíng)養(yǎng)和碳循環(huán)中至關(guān)重要的組成部分,對(duì)人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮了不可估量的生態(tài)服務(wù)功能作用。在全球氣候變暖和人類活動(dòng)加劇的趨勢(shì)下,世界范圍內(nèi)的湖泊都經(jīng)歷了劇烈變化。其中,城市湖泊作為城市水文生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,隨著城市化進(jìn)程不斷加快和城市人口激增,為滿足城市居民生產(chǎn)生活的需求,城市湖泊生態(tài)環(huán)境問(wèn)題逐步凸顯。通過(guò)分析中國(guó)城市湖泊面臨的水污染情勢(shì)嚴(yán)重、天然水文節(jié)律遭受破壞、水生態(tài)系統(tǒng)退化、湖泊開(kāi)發(fā)與保護(hù)不協(xié)調(diào)等問(wèn)題,遵循生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展的原則,提出了構(gòu)建 “以流域統(tǒng)籌為前提、控源截污為核心、水陸修復(fù)為基礎(chǔ)、活水暢流為輔助、長(zhǎng)效修復(fù)為提升、智慧建管為保障”的綜合技術(shù)體系,并提出了建立流域協(xié)同管理機(jī)制、深入貫徹落實(shí)長(zhǎng)江保護(hù)法、加強(qiáng)湖泊科學(xué)研究等城市湖泊治理的保護(hù)策略。期望研究成果能為解決類似問(wèn)題提供參考。

    關(guān)鍵詞:城市湖泊; 流域治理; 水污染控制; 水生態(tài)修復(fù)

    中圖法分類號(hào): X524

    文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A

    DOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.007

    0引 言

    湖泊是全球水文、營(yíng)養(yǎng)和碳循環(huán)中至關(guān)重要的組成部分,是陸地生態(tài)系統(tǒng)圈層與大氣圈、巖石圈和生物圈等聯(lián)系緊密,不同圈之間作用的節(jié)點(diǎn),在地表生態(tài)環(huán)境中發(fā)揮著重要作用[1]。全球湖泊總面積約270萬(wàn)km2,占全球大陸面積1.8%左右,是地表淡水中僅次于冰川的第二大水體,是地球上重要的淡水資源庫(kù),蘊(yùn)藏著世界上90%以上的地表液態(tài)淡水;據(jù)估計(jì),全球湖泊蓄水量是河流蓄水量的近90倍[2]。從生態(tài)學(xué)的角度來(lái)說(shuō),湖泊又是一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)。它由湖泊中的生物(包括生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者等各類生物)和以水為主體的環(huán)境(非生物)兩大亞系統(tǒng)所組成,且彼此不可分割、相互有機(jī)聯(lián)系和相互作用著。湖泊生態(tài)系統(tǒng)不僅是人類獲取資源的寶庫(kù),而且還具有調(diào)節(jié)區(qū)域氣候、維持生態(tài)系統(tǒng)平衡、調(diào)節(jié)河川徑流、降解凈化污染、保護(hù)生物多樣性、發(fā)揮人文價(jià)值等多種生態(tài)功能[3-4],對(duì)人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有不可估量的作用。研究表明,湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值占全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量的23.2%[5]。

    在全球氣候變暖和人類活動(dòng)加劇的趨勢(shì)下,世界范圍內(nèi)的湖泊都經(jīng)歷了劇烈變化[6],湖泊面積銳減、蓄洪能力減弱、水質(zhì)惡化和生態(tài)系統(tǒng)退化等一系列問(wèn)題的出現(xiàn),嚴(yán)重威肋著流域人類生產(chǎn)生活與社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。隨著全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口持續(xù)增長(zhǎng),地球表面正在經(jīng)歷著復(fù)雜的土地利用與土地覆蓋變化,對(duì)世界各地湖泊的數(shù)量、面積和分布構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅[7]。特別是人口密集的地區(qū),人類對(duì)土地資源的需求越來(lái)越大,湖泊水資源遭受了過(guò)度的開(kāi)發(fā)利用(比如土地復(fù)墾、農(nóng)業(yè)灌溉和漁業(yè)養(yǎng)殖等),這些人類活動(dòng)直接導(dǎo)致了湖泊面積萎縮、水質(zhì)污染與富營(yíng)養(yǎng)化以及生物多樣性減少等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題[8]。2012年,全球大型湖庫(kù)水體富營(yíng)養(yǎng)占比達(dá)63%,面積占比達(dá)31%,全球湖泊富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象嚴(yán)重。全球六大洲71個(gè)湖泊近30 a來(lái)的衛(wèi)星圖像研究表明:超過(guò)68%的湖泊夏季水華強(qiáng)度明顯增大,湖泊水華呈惡化趨勢(shì)[9-10]。Zhang等2017年研究表明:全球155個(gè)湖泊站點(diǎn)中,超過(guò)65%的湖泊水生植被顯著下降,湖泊生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)持續(xù)退化的趨勢(shì)[11]。

    城市作為區(qū)域政治、社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的中心,也是人類活動(dòng)最為頻繁的地區(qū)之一,隨著城市化進(jìn)程不斷加快,城市人口激增,為滿足城市居民生產(chǎn)生活的需求,城市湖泊水資源遭受了人為過(guò)度開(kāi)發(fā)利用,不僅造成了城市湖泊水域面積不斷萎縮和消亡,也導(dǎo)致了城市湖泊調(diào)蓄洪水能力減弱、水質(zhì)污染與富營(yíng)養(yǎng)化以及生態(tài)功能退化等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題不斷凸顯。城市湖泊是城市水文生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,這些湖泊長(zhǎng)期受到流域人口增長(zhǎng)、資源開(kāi)發(fā)和利用,經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等多重外部壓力源的強(qiáng)烈脅迫作用。同時(shí),湖泊本身水域面積往往較小,多為淺水型湖泊,具有物質(zhì)交換通量低,環(huán)境容量較小、承載能力有限、受水動(dòng)力影響底泥污染易釋放等生態(tài)特征,對(duì)于人類活動(dòng)的影響非常敏感,在外部壓力脅迫下,湖泊穩(wěn)態(tài)閾值易被突破,湖泊生態(tài)平衡被打破,對(duì)流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展與區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定產(chǎn)生了深刻的影響。

    1中國(guó)城市湖泊突出問(wèn)題

    1.1水體污染依然嚴(yán)重

    近幾十年來(lái),湖泊經(jīng)過(guò)治理,水質(zhì)雖有所改善,但仍然存在水質(zhì)達(dá)標(biāo)差、富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題突出等問(wèn)題。2019年全國(guó)監(jiān)測(cè)了60個(gè)重要湖泊,劣于Ⅳ類的湖泊占22.0%,富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)占49.0%;其中,享有“百湖之市”美譽(yù)的武漢市,監(jiān)測(cè)的163個(gè)湖泊中,劣于Ⅳ類的湖泊占53.4%,66.0%的湖泊未達(dá)到水質(zhì)管理目標(biāo)。湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的主要表現(xiàn)就是湖泊內(nèi)TN和TP含量過(guò)高,超過(guò)湖體的自凈能力。究其原因,一方面,隨著湖泊流域范圍內(nèi)工業(yè)化、城市化和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的發(fā)展,人口快速增長(zhǎng),城鎮(zhèn)用水量增加、污水排放標(biāo)準(zhǔn)偏低、排水管網(wǎng)雨污合流及破損造成溢流污染嚴(yán)重、面源污染削減不足等導(dǎo)致湖泊的污染負(fù)荷嚴(yán)重,大幅超過(guò)了湖泊受納能力;另一方面,近幾十年以來(lái),由于過(guò)分地強(qiáng)調(diào)改造自然,滿足人口增加的物質(zhì)需要,而使湖泊資源處于過(guò)度開(kāi)發(fā)利用的狀態(tài),主要表現(xiàn)為修堤筑壩、圍墾造田和水產(chǎn)養(yǎng)殖等,這些湖泊周邊的開(kāi)發(fā)利用導(dǎo)致原本發(fā)揮重要生態(tài)屏障功能的湖濱濕地大面積受到破壞,湖濱濕地生態(tài)凈化功能逐步下降,入湖營(yíng)養(yǎng)鹽大量增加。同時(shí),由于城市湖泊水淺、風(fēng)浪和水動(dòng)力等對(duì)有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)鹽沉積釋放影響較大,并通過(guò)生物鏈影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能,從而加劇了底泥內(nèi)源負(fù)荷對(duì)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化和藍(lán)藻水華的影響[12]。

    1.2天然水文節(jié)律受到破壞

    除西部?jī)?nèi)陸流域封閉湖泊外,中國(guó)大部分湖泊都與江河有著天然的水力聯(lián)系,尤其是長(zhǎng)江中下游區(qū)域,長(zhǎng)江與兩岸的湖群構(gòu)成了獨(dú)特的江湖復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。但是,近幾十年來(lái),受防洪工程與湖泊圍墾利用等因素影響,湖泊與江河水力聯(lián)系減弱,導(dǎo)致湖泊急劇萎縮,江湖間水、沙、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、生物的流通受阻,尤其是洄游魚類的生態(tài)通道受阻。長(zhǎng)江流域通江湖泊由原來(lái)的百余個(gè)降至目前僅有洞庭湖、鄱陽(yáng)湖、石臼湖3個(gè);江湖洄游性魚類種群多樣性下降嚴(yán)重、趨于瀕危,如漲渡湖,江湖阻隔破壞了洄游魚類的生境空間連續(xù)性,1950年代至2000年代魚類種數(shù)已從80種下降到46種,較阻隔前下降了42.5%[13]。另一方面,湖泊周邊城市開(kāi)發(fā)建設(shè),導(dǎo)致流域下墊面硬化,地表徑流系數(shù)增大,地下水入滲量減少,城市湖泊雨水徑流入湖加大,面源污染顯著增加。研究表明:自然狀態(tài)下降雨地表徑流一般占比為30%,地下滲流約占70%,大部分的降雨產(chǎn)流經(jīng)過(guò)下滲凈化及地表緩沖帶凈化后匯入湖泊等水體,但在城市路面硬化度超過(guò)70%,80%情況下,下墊面吸納、入滲、滯蓄、凈化存儲(chǔ)等作用會(huì)減弱,面源污染隨之顯著增加[14]。

    1.3水生態(tài)系統(tǒng)退化凸顯

    Zhang等研究發(fā)現(xiàn):全球155個(gè)湖泊研究站點(diǎn)中,水生植被面積顯著下降的有101個(gè),中國(guó)湖泊水生植被退化速率明顯高于全球,41個(gè)典型湖泊站點(diǎn)中有35個(gè)研究站點(diǎn)水生植被面積顯著下降,且水生植被面積已消失3 370 km2。長(zhǎng)江中下游淺水湖泊群水生植被退化尤其嚴(yán)重[11],其中,武漢市東湖水生植被覆蓋度從20世紀(jì)60年代的70%下降到了1%;滇池的水生植被覆蓋度由20世紀(jì)50~60年代的90%下降到不足20%。水生動(dòng)物方面,東湖底棲動(dòng)物數(shù)量較20世紀(jì)60年代下降超過(guò)了85%[15],滇池底棲動(dòng)物數(shù)量較20世紀(jì)80年代降低近50%,魚類由20世紀(jì)60年代的26種減少到4種[16]。

    1.4湖泊保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用不協(xié)調(diào)

    隨著城市擴(kuò)張、人口增長(zhǎng)對(duì)水、土地等資源需求的不斷增加,城市圍湖建設(shè)、湖濱帶利用等湖泊開(kāi)發(fā)與保護(hù)不協(xié)調(diào)問(wèn)題愈發(fā)凸顯。歷史上湖泊周邊開(kāi)發(fā)無(wú)序,圍湖造城現(xiàn)象嚴(yán)重。1974~2016年間,滇池流域建設(shè)用地面積占比顯著增加(由3.0%增加到18.5%);百湖之市的武漢市,1987~2016年間,主城區(qū)的湖泊面積共縮減82.00 km2,減少了56.9%,湖泊水面一半以上都被侵占,其中沙湖受周邊開(kāi)發(fā)建設(shè)影響,面積由8.29 km2減少到2.29 km2,減少了近3/4[17-18]。湖泊圍墾導(dǎo)致水域面積萎縮、調(diào)蓄能力下降、城市洪澇問(wèn)題加重。江漢湖群面積較20世紀(jì)50年代減少了62.2%,蓄洪能力下降了80%[13]??缧姓^(qū)域的湖泊管理難以協(xié)調(diào),斧頭湖、梁子湖等跨區(qū)域湖泊保護(hù)機(jī)制尚不完善,難以形成保護(hù)合力。

    2城市湖泊綜合治理技術(shù)體系

    城市湖泊在防洪蓄澇、生態(tài)涵養(yǎng)、文化休閑等多個(gè)方面發(fā)揮了巨大效益,但在城市人口增長(zhǎng)、資源開(kāi)發(fā)利用加快、經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展的過(guò)程中,湖泊受到的外部脅迫作用愈來(lái)愈強(qiáng)烈,生態(tài)系統(tǒng)平衡被打破,生態(tài)問(wèn)題愈發(fā)凸顯。因此,迫切需要采取措施,找到城市發(fā)展與湖泊保護(hù)的平衡,實(shí)現(xiàn)城湖共融。

    城市湖泊治理,應(yīng)堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展的原則,構(gòu)建“以流域統(tǒng)籌為前提、控源截污為核心、水陸修復(fù)為基礎(chǔ)、活水暢流為輔助、長(zhǎng)效修復(fù)為提升、智慧建管為保障”的綜合技術(shù)體系,實(shí)現(xiàn)流域城市發(fā)展與生態(tài)保護(hù)相協(xié)調(diào)。圖1為城市湖泊治理技術(shù)體系框架圖。

    2.1流域統(tǒng)籌,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)治理

    湖泊及其流域是一個(gè)不可分割的有機(jī)整體。湖泊的治理與保護(hù)必須從流域整體出發(fā),按照流域統(tǒng)籌的原則,堅(jiān)持山水林田湖草等自然要素整體性,堅(jiān)持“源頭減排、流域治理、片域統(tǒng)籌、全域管理”,統(tǒng)籌上下游、左右岸、干支流、城市農(nóng)村、水域陸域、地上地下等多空間識(shí)別;在深入調(diào)查現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,全面考慮水安全、水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水景觀以及水文化等多要素,實(shí)施洪水澇水、產(chǎn)污積污、雨水控用、用水耗水、排水回用等多過(guò)程診斷,從源頭減排、末端治理、終端消納,實(shí)現(xiàn)全過(guò)程控制;系統(tǒng)推進(jìn)流域分區(qū)治理,按照流域分區(qū),全方位、全地域、全過(guò)程開(kāi)展流域水環(huán)境治理,構(gòu)建水質(zhì)、水量、水生態(tài)統(tǒng)籌兼顧,多措并舉,協(xié)調(diào)推進(jìn)的格局[19-21]。

    2.2深度控源,嚴(yán)控入湖污染負(fù)荷

    通過(guò)實(shí)施“源頭減排、過(guò)程控制、末端治理”全過(guò)程控制,從污染物產(chǎn)生、排放及輸移的全過(guò)程入手,全面削減河湖水體污染源(見(jiàn)圖2)。

    2.2.1源頭減排

    湖泊污染物主要來(lái)自工業(yè)廢水、城鎮(zhèn)生活污水、城市雨水徑流、農(nóng)村生活污水、農(nóng)田徑流污染等方面。流域水環(huán)境治理是以水質(zhì)改善為核心,其中源頭減排控制是城市水循環(huán)系統(tǒng)的起點(diǎn),完善的源頭控制系統(tǒng)將有效削減入湖污染物負(fù)荷,實(shí)現(xiàn)水體污染負(fù)荷的總量和濃度雙重控制,發(fā)揮延緩徑流時(shí)間、減少中小降雨條件下徑流水量功能的作用,這樣對(duì)城市水環(huán)境系統(tǒng)、水生態(tài)系統(tǒng)均有提升改善的作用。

    對(duì)源頭控制采取的主要措施如下:

    (1) 工業(yè)污染減排。加強(qiáng)清潔生產(chǎn)模式推廣,對(duì)高污染行業(yè)污染物進(jìn)行分類,加強(qiáng)產(chǎn)污規(guī)律識(shí)別和處理,實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水的源頭減排[22]。

    (2) 城市生活污水減排。在城市生活中倡導(dǎo)節(jié)約用水,實(shí)施垃圾分類等減少城鎮(zhèn)生活污水的產(chǎn)生。

    (3) 城市雨水徑流減排。在居住小區(qū)、公共建筑、道路、廣場(chǎng)、公園綠地等場(chǎng)所建設(shè)海綿設(shè)施,控制一定的降雨深度,在源頭端對(duì)雨水徑流控制,降低徑流的SS(懸浮物),減少?gòu)搅鞣逯?。加?qiáng)雨水資源利用系統(tǒng)建設(shè),對(duì)收集的雨水進(jìn)行回收用于城市綠化用水,洗車用水、河道生態(tài)補(bǔ)水、農(nóng)業(yè)灌溉等循環(huán)利用。

    (4) 農(nóng)業(yè)種植污染減排。深入推進(jìn)測(cè)土配方施肥和農(nóng)作物病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治與全程綠色防控,提高農(nóng)民科學(xué)施肥用藥意識(shí)和技能,推動(dòng)化肥、農(nóng)藥使用量實(shí)現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。大力推進(jìn)種植產(chǎn)業(yè)模式生態(tài)化,發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)。

    (5) 畜禽養(yǎng)殖污染減排。加強(qiáng)畜禽糞污資源化利用,嚴(yán)格畜禽規(guī)模養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)管。推進(jìn)養(yǎng)殖生產(chǎn)清潔化和產(chǎn)業(yè)模式生態(tài)化。

    (6) 水產(chǎn)養(yǎng)殖污染控制。優(yōu)化水產(chǎn)養(yǎng)殖空間布局,依法科學(xué)劃定禁止養(yǎng)殖區(qū)、限制養(yǎng)殖區(qū)和養(yǎng)殖區(qū)。推進(jìn)水產(chǎn)生態(tài)健康養(yǎng)殖,實(shí)施水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘標(biāo)準(zhǔn)化改造。

    (7) 農(nóng)業(yè)生活污染控制。加強(qiáng)農(nóng)村生活垃圾分類減量化試點(diǎn),推行垃圾就地分類和資源化利用,加快制修訂農(nóng)村生活污水處理排放標(biāo)準(zhǔn),因地制宜采用適合的污水治理技術(shù)和模式,加強(qiáng)分散污水人工濕地處理、農(nóng)村污水低碳生態(tài)治理技術(shù)等推廣,保障農(nóng)村污染治理設(shè)施長(zhǎng)效運(yùn)行[23]。

    2.2.2過(guò)程控制

    過(guò)程控制主要是對(duì)雨污水在地下管網(wǎng)的運(yùn)輸過(guò)程中的控制,相對(duì)源頭控制系統(tǒng),其更強(qiáng)調(diào)管網(wǎng)系統(tǒng)的完善和可持續(xù)管理。重點(diǎn)是要完善污水系統(tǒng)建設(shè),一方面,在加強(qiáng)大型污水處理設(shè)施建設(shè)的同時(shí),推廣生態(tài)型的小型污水處理廠研究[24-25]。在此基礎(chǔ)上,針對(duì)條件好的新城區(qū)做好雨污水分流,對(duì)老城區(qū)沿河、沿湖鋪設(shè)污水截流管,根據(jù)管道埋深要求設(shè)置污水提升泵房,將污水輸送至城市污水廠達(dá)標(biāo)后進(jìn)行排放。另一方面,在完善污水系統(tǒng)建設(shè)的同時(shí),更要做好排水管網(wǎng)的管理與維護(hù),全面開(kāi)展排水系統(tǒng)的排查,找準(zhǔn)現(xiàn)狀管網(wǎng)存在的主要問(wèn)題,根據(jù)具體問(wèn)題制定改善措施和相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,進(jìn)行管網(wǎng)完善及管道修復(fù),進(jìn)一步提高污水收集率。在城市郊區(qū)段應(yīng)進(jìn)一步加大面源污染治理及農(nóng)村生活廢水力度,積極推進(jìn)河道周邊農(nóng)村環(huán)境綜合整治措施。

    2.2.3末端治理

    城市河湖等受納水體是城市雨污水的最終出處,是城市水循環(huán)的末端系統(tǒng)。在末端系統(tǒng)中強(qiáng)調(diào)對(duì)河湖系統(tǒng)外源污染的進(jìn)一步凈化、內(nèi)源污染的清除以及健康生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性維持。河道構(gòu)建生態(tài)護(hù)岸、濕塘、濕地,不僅能增大河道的調(diào)蓄,更有凈化徑流水質(zhì)的功能,對(duì)于改善水環(huán)境質(zhì)量、恢復(fù)河道的生態(tài)系統(tǒng)可以發(fā)揮重要作用。根據(jù)河道兩側(cè)用地性質(zhì)和空間大小,結(jié)合初期雨水、 面源污染控制及景觀打造等多方面的因素,合理布局植草溝、濕塘、生物滯留設(shè)施等,建造適宜的生態(tài)護(hù)岸,營(yíng)造良好的生態(tài)景觀效果。此外,也可通過(guò)物理清淤、水體曝氣、底泥控制、多元生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建、水下森林原位修復(fù)等輔助措施和技術(shù)手段來(lái)促進(jìn)水質(zhì)改善,提升生態(tài)修復(fù)效果[26-27]。對(duì)末端治理過(guò)程中的污泥,可以通過(guò)農(nóng)用、填埋、堆肥、干化、焚燒、碳化、發(fā)電等方式進(jìn)行資源化利用[28-30]。

    2.3水岸同治,靈活構(gòu)建灰綠藍(lán)基礎(chǔ)設(shè)施體系

    水岸同治,統(tǒng)籌灰色設(shè)施(污水廠、管網(wǎng)、調(diào)蓄池)、綠色網(wǎng)絡(luò)(公園、綠地、森林)、藍(lán)色空間(河湖、塘庫(kù)、濕地)等建設(shè),形成灰綠藍(lán)協(xié)同的人工強(qiáng)化系統(tǒng)和自然系統(tǒng)的有機(jī)融合體,充分發(fā)揮基礎(chǔ)設(shè)施在污染控制、災(zāi)害抵御、自然恢復(fù)等方面的綜合效益,系統(tǒng)提高城市韌性。

    補(bǔ)齊灰色基礎(chǔ)設(shè)施短板,增加排水系統(tǒng)彈性,削減初雨及溢流污染。灰色基礎(chǔ)設(shè)施(Grey Infrastructure)也就是傳統(tǒng)意義上的市政基礎(chǔ)設(shè)施(包括道路、機(jī)場(chǎng)、車站、構(gòu)筑物等),具體到排水治污方面,主要指排水廠站、管網(wǎng)設(shè)施等,其基本功能是實(shí)現(xiàn)污染物的排放、轉(zhuǎn)移和治理[31-33]。流域周邊的市政排水設(shè)施位于地下,建設(shè)與更新改造嚴(yán)重滯后于流域城市開(kāi)發(fā),存在廠站處理能力不足、管網(wǎng)混錯(cuò)接嚴(yán)重等問(wèn)題,亟待完善。加強(qiáng)環(huán)湖截污納管,杜絕污水直排入湖,優(yōu)化城市湖泊周邊污水廠站尾水排放,盡可能不把處理后的尾水排入湖泊。重視流域市政管網(wǎng)建設(shè),老舊管網(wǎng)修復(fù),切實(shí)做好老城區(qū)雨污分流改造或合流制末端截污工作。深隧排水系統(tǒng)是城市防澇和控污的重要工程措施之一,研究實(shí)施初期雨水調(diào)蓄池及深隧等骨干設(shè)施,加強(qiáng)初期雨水及合流制溢流污染管控[34]。

    推廣綠色海綿設(shè)施建設(shè)及改造,控制徑流,實(shí)現(xiàn)雨水凈化和削峰減排。綠色基礎(chǔ)設(shè)施(Green Infrastructure)是天然與人工化的龐大綠色網(wǎng)絡(luò)體系(公園、綠道、自然濕地、山林等),是在盡量不改變自然環(huán)境的前提下,利用自然條件和規(guī)律的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。建設(shè)綠色基礎(chǔ)設(shè)施的目的是實(shí)現(xiàn)維護(hù)鞏固生態(tài)系統(tǒng)、指導(dǎo)城市可持續(xù)發(fā)展,最終實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生?,F(xiàn)有的更多的綠色基礎(chǔ)設(shè)施研究與實(shí)踐,主要是關(guān)注解決城市水環(huán)境問(wèn)題,推進(jìn)流域“海綿城市”建設(shè),減少初期雨水產(chǎn)生量,減輕溢流污染風(fēng)險(xiǎn),增加雨水回用率,提升水環(huán)境治理系統(tǒng)的彈性和韌性[35-38]。對(duì)于湖泊流域綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),應(yīng)加強(qiáng)流域新區(qū)規(guī)劃管控,同步落實(shí)新改建地塊的海綿城市建設(shè)要求;老舊小區(qū)應(yīng)結(jié)合管網(wǎng)改造、老城區(qū)改造等同步實(shí)施小區(qū)、硬質(zhì)道路海綿改造及綠色屋頂建設(shè);充分利用現(xiàn)狀公園綠地、廣場(chǎng)和低洼地帶等公共空間,建設(shè)植草溝、雨水花園等多功能雨水滯留和調(diào)蓄設(shè)施。積極營(yíng)造湖濱水生態(tài)空間緩沖區(qū),充分發(fā)揮污染攔截、水體凈化、生態(tài)休閑等功能。

    加大江、河、湖藍(lán)色空間修復(fù),充分發(fā)揮污染消納能力,減小城市水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。藍(lán)色基礎(chǔ)設(shè)施(Blue Infrastructure)是城市整體水網(wǎng)結(jié)構(gòu),其中河流是最重要的一個(gè)部分,也包括湖泊、池塘、溪流、雨水、徑流、地下水等[39]。城市湖泊水網(wǎng)結(jié)構(gòu)的保護(hù)首先應(yīng)結(jié)合國(guó)土空間管理要求,加快推進(jìn)河湖劃界工作,劃定落實(shí)河湖空間保護(hù)范圍,加強(qiáng)河湖水域岸線空間分區(qū)分類管控,強(qiáng)化建設(shè)開(kāi)發(fā)邊界管制,杜絕湖泊岸線侵占。同時(shí),針對(duì)歷史上存在圍湖造田、生態(tài)空間侵占等問(wèn)題,應(yīng)當(dāng)結(jié)合湖泊的實(shí)際狀況,尊重湖泊歷史自然情況,科學(xué)開(kāi)展退田還湖還濕工作,加強(qiáng)退田還湖模式、技術(shù)和政策措施創(chuàng)新,并妥善處理好征地、群眾搬遷等問(wèn)題,有效保護(hù)水域岸線生態(tài)環(huán)境。實(shí)施河湖空間帶修復(fù),加強(qiáng)河湖自然形態(tài)重建,打造沿江沿河沿湖綠色生態(tài)廊道,加強(qiáng)濱水濕地建設(shè),削減入湖(河)污染物,減小湖泊水環(huán)境壓力。加強(qiáng)河湖生態(tài)系統(tǒng)修復(fù),重構(gòu)與修復(fù)水生動(dòng)植物群落,完善食物鏈結(jié)構(gòu)組成,同時(shí)注重后期養(yǎng)護(hù)管理。

    2.4科學(xué)連通,充分發(fā)揮湖群蓄滯功能

    河湖水系連通工程在防洪保安、環(huán)境改善、生物多樣性維持等方面發(fā)揮重要作用。但同時(shí),河湖連通也會(huì)帶來(lái)部分良好水質(zhì)下降、靜水生物群落退化、物種競(jìng)爭(zhēng)加劇等負(fù)面影響。在河湖治理的過(guò)程中,不宜一刀切地開(kāi)展水系連通,應(yīng)該尊重自然,根據(jù)湖泊的自然歷史地貌,科學(xué)實(shí)施河湖水系連通或引水活水工程。針對(duì)部分歷史上原本通江,后由于人為閘壩阻隔,導(dǎo)致了生態(tài)退化的湖泊,如漲渡湖、菜子湖、梁子湖等,可以加強(qiáng)河湖連通研究,恢復(fù)湖泊近自然水文節(jié)律,為湖泊自我修復(fù)創(chuàng)造條件。對(duì)于原本自然封閉的湖泊水體,應(yīng)該加強(qiáng)水系連通的科學(xué)論證分析,謹(jǐn)慎實(shí)施引水活水。

    在水系連通的基礎(chǔ)上,為了充分發(fā)揮湖泊蓄滯的功能,可以通過(guò)研判水雨情預(yù)報(bào)信息,制定城市內(nèi)湖水位預(yù)降方案,優(yōu)化河湖水網(wǎng)調(diào)度。比如武漢市可以在暴雨來(lái)臨之前提前騰退東沙湖水系、湯遜湖水系、蔡甸東湖水系、北湖水系等內(nèi)湖湖容,為未來(lái)強(qiáng)降雨預(yù)留調(diào)蓄空間(若提前預(yù)降2 m內(nèi)湖水位,可一次性蓄滯220 mm的降雨量)。

    2.5長(zhǎng)效修復(fù),多措并舉控制湖泊藍(lán)藻水華

    城市湖泊藍(lán)藻水華是湖泊治理的重大挑戰(zhàn)之一。由于湖泊富營(yíng)養(yǎng)化影響因素眾多、作用機(jī)理復(fù)雜,仍需持續(xù)加強(qiáng)N、P等營(yíng)養(yǎng)物濃度、湖泊水文特征、全球氣候變化等對(duì)水華暴發(fā)作用機(jī)制的研究。同時(shí)還需采取包括嚴(yán)控污染物、生態(tài)修復(fù)、監(jiān)測(cè)預(yù)警、應(yīng)急除藻技術(shù)研發(fā)等綜合措施,加強(qiáng)藍(lán)藻水華的防控,長(zhǎng)效控制湖泊藍(lán)藻水華暴發(fā)。

    (1) 強(qiáng)化N、P濃度控制,推進(jìn)湖泊草型清水穩(wěn)態(tài)構(gòu)建:湖泊穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變與N、P營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度密切相關(guān),為了構(gòu)建湖泊清水穩(wěn)態(tài),需通過(guò)強(qiáng)化流域污染源管控、加強(qiáng)尾水深度處理、面源污染控制,湖泊內(nèi)源污染處置等多途徑削減N、P污染物,減輕湖泊富營(yíng)養(yǎng)化[40]。

    (2) 以生態(tài)修復(fù)為主、工程措施為輔,科學(xué)消除藍(lán)藻水華:在濱岸帶及湖灣區(qū)逐步構(gòu)建以沉水植物為主的自然濕地,通過(guò)人工養(yǎng)護(hù)并逐步自然擴(kuò)展全湖的修復(fù)方式,達(dá)到長(zhǎng)效抑藻控藻的效果。

    (3) 加強(qiáng)藍(lán)藻水華數(shù)字化預(yù)警數(shù)學(xué)模式研究,構(gòu)建藍(lán)藻水華預(yù)警體系,加快應(yīng)急處置技術(shù)研發(fā):統(tǒng)籌考慮物理因子,如水流場(chǎng)、水溫、光強(qiáng)、沉積物、生化因子(氮磷、水生動(dòng)植物) 及自然社會(huì)因子(流域土地利用)的相互作用關(guān)系,通過(guò)采取衛(wèi)星遙感、氣象監(jiān)測(cè)、水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)、人工觀測(cè)分析等一體化措施,構(gòu)建智慧化藍(lán)藻水華預(yù)警系統(tǒng);同時(shí)加強(qiáng)開(kāi)發(fā)擇優(yōu)選擇、技術(shù)集成的應(yīng)急除藻技術(shù)[41-43]。

    2.6智慧建管,建立一體化智能監(jiān)管系統(tǒng)

    以強(qiáng)化河湖長(zhǎng)制建設(shè)為目標(biāo),以提升湖泊智慧化監(jiān)管水平為重點(diǎn),以實(shí)現(xiàn)湖泊精準(zhǔn)化自動(dòng)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ),打造大感知、大數(shù)據(jù)、泛在應(yīng)用的智慧中樞大腦,實(shí)現(xiàn)湖泊“污染源-廠網(wǎng)-排口-水體”全鏈條智能化管理。建立多層次、多角度、全天候的一體化智慧監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)湖泊水環(huán)境精準(zhǔn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。構(gòu)建智慧中樞大腦,通過(guò)智慧監(jiān)管大模型大數(shù)據(jù)技術(shù)算清污染負(fù)荷,實(shí)現(xiàn)水質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)警與污染溯源;依據(jù)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)和計(jì)算結(jié)果,實(shí)施靶向性監(jiān)管。根據(jù)監(jiān)管發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題持續(xù)優(yōu)化、改進(jìn)流域系統(tǒng)治理措施,實(shí)現(xiàn)全鏈條管理,實(shí)現(xiàn)湖泊長(zhǎng)治久清。

    3思考及建議

    3.1建立流域協(xié)同管理機(jī)制

    目前,中國(guó)城中湖治理的組織體系存在著“九龍治水,一龍管一方”的現(xiàn)象。城市涉湖事務(wù)管理權(quán)限分散于多個(gè)職能部門之間(比如環(huán)保、水利、農(nóng)林、國(guó)土、漁政、城建等)。城中湖治理過(guò)程中多頭管理體制的存在,造成了中國(guó)城中湖污染治理過(guò)程中典型的碎片化現(xiàn)象。

    湖泊流域是一個(gè)充滿生命活力的自然完整的有機(jī)體,同時(shí)也是流域與行政區(qū)域的綜合體。湖泊治理應(yīng)當(dāng)以流域?yàn)閱挝唬诹饔虺叨壬辖⒍嗄繕?biāo)以及涵蓋社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人文、水資源、防洪、環(huán)保和自然等多方面內(nèi)容的綜合性管理機(jī)構(gòu),把流域內(nèi)的山江湖等自然實(shí)體作為不可分割的有機(jī)整體,統(tǒng)籌流域內(nèi)的水、土、生物等諸類型資源的開(kāi)發(fā)與管理保護(hù),充分利用生態(tài)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)流域在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和自然諸方面的最優(yōu)化,確保流域可持續(xù)發(fā)展,促進(jìn)流域內(nèi)湖泊的生態(tài)健康,為人與自然、人與湖泊的和諧相處創(chuàng)造良好的條件。在管理制度建設(shè)上,應(yīng)強(qiáng)化河湖長(zhǎng)制建設(shè),強(qiáng)化河湖長(zhǎng)監(jiān)督監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)考核,嚴(yán)格落實(shí)河湖長(zhǎng)責(zé)任,建立河湖健康檔案,科學(xué)編制“一湖一策”,完善河湖巡查管護(hù)體系,推動(dòng)解決河湖管理保護(hù)“最后一公里”問(wèn)題。

    3.2深入貫徹落實(shí)《長(zhǎng)江保護(hù)法》,全面依法治湖

    強(qiáng)化湖泊生態(tài)修復(fù)社會(huì)治理,建立社會(huì)組織和公眾參與湖泊治理的良性機(jī)制,探索多元化的湖泊社會(huì)治理形式,加強(qiáng)引導(dǎo),給予適當(dāng)政策支持,形成政府、市場(chǎng)、社會(huì)多元化參與的共同治湖、護(hù)湖、親湖格局。公眾的參與包括市民、非政府組織、媒體等的決策參與、行為參與和監(jiān)督參與。政府通過(guò)立法、宣傳等途徑,提高公眾的參與意識(shí)。

    3.3加強(qiáng)科學(xué)研究,引領(lǐng)科技治湖

    城市湖泊是一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng),過(guò)去的幾十年,由于湖泊科學(xué)研究、技術(shù)創(chuàng)新等方面的不足,導(dǎo)致治理過(guò)程面臨著曲折和反復(fù)。隨著流域水環(huán)境與生態(tài)問(wèn)題的日趨復(fù)雜與面向流域水生態(tài)系統(tǒng)健康保護(hù)的高要求,未來(lái)流域水環(huán)境和生態(tài)學(xué)科研究將更加需要強(qiáng)調(diào)多學(xué)科、多要素的綜合[44]。特別是基于湖泊-流域系統(tǒng)的氣象水文、生物化學(xué)、城市生態(tài)學(xué)、生物學(xué)、湖沼學(xué)、管理學(xué)等多學(xué)科交叉。對(duì)于城市湖泊治理和管理,要從城市“自然-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)特征出發(fā),重視自然科學(xué)和社會(huì)人文科學(xué)的有機(jī)融合,真正達(dá)到控制湖泊富營(yíng)養(yǎng)化、維護(hù)城市水環(huán)境水生態(tài)安全與社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

    4結(jié) 語(yǔ)

    湖泊流域具有重要的生態(tài)服務(wù)功能,在全球氣候變化、人類活動(dòng)等多重影響下,城市湖泊正面臨著污染加劇、生態(tài)功能退化等嚴(yán)重威脅,城中湖泊污染治理與可持續(xù)管理是一項(xiàng)漫長(zhǎng)而又系統(tǒng)的工程,是實(shí)現(xiàn)城市高質(zhì)量發(fā)展的重要基礎(chǔ)與支撐,也是新時(shí)代生態(tài)文明建設(shè)的關(guān)鍵抓手。本文分析研究結(jié)果表明:城市湖泊治理應(yīng)貫徹新發(fā)展理念,堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展,通過(guò)流域統(tǒng)籌、深度控源、水岸同治、科學(xué)連通、智慧建管,來(lái)促進(jìn)城湖共融,實(shí)現(xiàn)流域城市發(fā)展與生態(tài)保護(hù)相協(xié)調(diào)。

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    (編輯:趙秋云)

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