上海生態(tài)文明城市建設(shè)中的治水歷程

唐迎洲 劉克強

(1.淞際環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(上海)有限公司,上海 200232;2.太湖流域管理局水利發(fā)展研究中心,上海 200434)

多年來,上海市把新發(fā)展理念作為一根紅線貫徹始終,在改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、踐行“雙碳戰(zhàn)略”、構(gòu)建現(xiàn)代生態(tài)環(huán)境治理體系等方面取得了靚麗的成績?！渡虾Ｊ谐鞘锌傮w規(guī)劃(2017—2035年)》提出了“建設(shè)卓越的全球城市,令人向往的創(chuàng)新之城、人文之城、生態(tài)之城”的目標(biāo)愿景,對上海推動高質(zhì)量發(fā)展、創(chuàng)造高品質(zhì)生活提出了更高要求。

縱觀人類文明演進(jìn)的歷史維度和水生態(tài)問題的現(xiàn)實維度,作為重要的自然資源和生態(tài)要素,水在保障人類發(fā)展和維護(hù)生態(tài)穩(wěn)定中發(fā)揮了核心作用。上海因水而生、依水而興。治水,不僅是上海建設(shè)生態(tài)之城的重要內(nèi)容,更是落實生態(tài)文明建設(shè)、重塑城市公共空間、加強城市治理等工作的重要載體。本文立足近10年上海城市建設(shè)(包括生態(tài)島建設(shè)、海綿城市建設(shè))、水務(wù)發(fā)展(河網(wǎng)水系、水源地、市政排水),梳理分析了上海治水與生態(tài)建設(shè)的融合情況。

1 生態(tài)島建設(shè)

崇明島是世界上最大的河口沙島,形似春蠶,地處長江三角洲的前緣,歷有“大江門戶”之美譽。作為上海市21世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略空間,崇明也是全國沿海大通道的重要組成部分。2001年國務(wù)院批準(zhǔn)的《上海市城市總體規(guī)劃(1999—2020年)》中,明確將崇明島建設(shè)為生態(tài)島,是改善上海市整體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的重要任務(wù)之一,自此崇明島開啟了生態(tài)發(fā)展的探索之路。2005年,市政府批準(zhǔn)了《崇明三島總體規(guī)劃(2005—2020年)》,將崇明島定位為綜合生態(tài)島。2007年提出,要堅持高起點、高標(biāo)準(zhǔn),扎扎實實推進(jìn)崇明生態(tài)島建設(shè),把崇明建成生態(tài)示范區(qū),建成水清、氣潔、林茂、土凈、環(huán)境宜人的生態(tài)島嶼。為更好地支持崇明生態(tài)島建設(shè),2010年,上海市開展了“崇明生態(tài)島建設(shè)指標(biāo)體系研究”,并發(fā)布了《崇明生態(tài)島建設(shè)綱要(2010—2020年)》白皮書,提出了涉及生態(tài)健康、環(huán)境友好、經(jīng)濟高效、社會和諧、管理科學(xué)5個方面的崇明生態(tài)島建設(shè)指標(biāo)體系和27個核心指標(biāo)及閾值,其中包括水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)率、骨干河道水質(zhì)達(dá)標(biāo)率和城鎮(zhèn)污水處理率3個水務(wù)類指標(biāo)[1]。經(jīng)過10余年的建設(shè),各項指標(biāo)均高質(zhì)量完成。崇明生態(tài)島建設(shè)中水務(wù)類指標(biāo)達(dá)標(biāo)情況見表1。2022年1月,上海市政府印發(fā)《崇明世界級生態(tài)島發(fā)展規(guī)劃綱要(2021—2035年)》,將“建設(shè)美麗河湖”作為推動生態(tài)能級高標(biāo)準(zhǔn)躍升的第一項工作。

表1 崇明生態(tài)島建設(shè)中水務(wù)類指標(biāo)達(dá)標(biāo)情況 單位:%

2 城市建設(shè)中的生態(tài)

上海是我國城市化進(jìn)程最早也是最快的城市之一,但由于20世紀(jì)對生態(tài)認(rèn)識的不足,開發(fā)重于保護(hù),造成明顯的地面硬質(zhì)化等問題。在以上海中心城區(qū)為典型的上海城市內(nèi)部層面與城市外部層面上,均呈現(xiàn)城市發(fā)展空間面積規(guī)模的增長和生態(tài)空間面積規(guī)模的縮減,導(dǎo)致城市內(nèi)澇、水質(zhì)惡化等生態(tài)環(huán)境問題[2-3]。進(jìn)入21世紀(jì),上海市各界開始反思城市發(fā)展,圍繞城市生態(tài)建設(shè)進(jìn)行了廣泛而深入的探索,從《上海市城市總體規(guī)劃(1999—2020年)》開始,上海市編制了一系列的綠地、林地和濕地的專項規(guī)劃以保障生態(tài)空間的建設(shè)實施。其中,海綿城市規(guī)劃建設(shè)與治水關(guān)系尤為密切。

2.1 海綿城市理念

海綿城市是實現(xiàn)城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的重要途徑,更是生態(tài)文明建設(shè)的重要組成部分。海綿城市理念源于發(fā)達(dá)國家雨水綜合管理、低影響開發(fā)(LID)等理念,很多相關(guān)技術(shù)也在國外得到了很好的應(yīng)用。海綿城市建設(shè)技術(shù)具有很強的地域性,一個城市的自然條件、經(jīng)濟條件、社會條件,甚至人們的生活習(xí)慣都會對相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用造成影響。

上海市高度重視海綿城市建設(shè),鑒于全市地下水位高、土地利用率高、不透水面積比例高和土壤入滲率低(即“三高一低”)等顯著區(qū)域特點,根據(jù)海綿城市建設(shè)技術(shù)指南的要求,結(jié)合上海市的實際情況和浦東臨港等區(qū)域的海綿城市建設(shè)試點情況,形成了符合上海市需求的海綿城市建設(shè)技術(shù)體系[4]。如?在宏觀層面,將海綿城市的建設(shè)要求寫入了新一輪城市總體規(guī)劃,明確了近遠(yuǎn)期的建設(shè)目標(biāo);?在技術(shù)層面,上海市七部門聯(lián)合印發(fā)《上海市海綿城市建設(shè)指標(biāo)體系(試行)》(滬建聯(lián)管〔2015〕834號)和相關(guān)技術(shù)文件,2019年出臺了地方標(biāo)準(zhǔn)《海綿城市建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(DG/TJ 08-2298—2019)和《海綿城市建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)圖集》。

相關(guān)研究表明[5-6],上海市自開展海綿城市建設(shè)以來,通過區(qū)域內(nèi)澇風(fēng)險評估和積水原因分析,結(jié)合海綿措施,從源頭削減、豎向控制、河道水位控制、排澇泵站設(shè)置等方面,構(gòu)建源頭減排、排水管渠、排澇除險、應(yīng)急管理的區(qū)域水安全保障系統(tǒng),降低了區(qū)域徑流系數(shù)、控制住了面源入河量,有效降低了區(qū)域積水和內(nèi)澇風(fēng)險,“逢雨易黑”的現(xiàn)象也得到明顯改善。

2.2 雨水排水+海綿城市

上海市雨水排水模式分為強排和自排兩種。強排模式指雨水經(jīng)雨水管道收集后,集中由雨水泵站提升后外排,該排水模式涉及排水管網(wǎng)和泵站;自排模式是指雨水分散收集,多頭就近自流排入河道,該排水模式分為自流排水模式和圩區(qū)排水模式。為更好地提升防汛安全保障能力和水環(huán)境質(zhì)量,市政府批復(fù)了《上海市城鎮(zhèn)雨水排水規(guī)劃(2020—2035年)》,提出“主城區(qū)(含中心城)及新城5年一遇、其他地區(qū)3年一遇的排水標(biāo)準(zhǔn)”以及“對初期雨水的截流標(biāo)準(zhǔn):合流制不低于11mm,分流制不低于6mm”的雨水排水規(guī)劃建設(shè)要求。但目前全市絕大部分區(qū)域的雨水排水能力僅為1年一遇,受制于用地緊張、施工對周邊居民影響大等因素,很難全部采用管道翻改建的方式來實現(xiàn)提標(biāo)。為確保雨水排水系統(tǒng)達(dá)標(biāo),該規(guī)劃結(jié)合海綿城市提出如下綜合舉措:

a.借鑒國際經(jīng)驗,結(jié)合上海平原感潮河網(wǎng)和高度城市化的特點,根據(jù)城市發(fā)展和排水設(shè)施建設(shè)情況,推進(jìn)綠色源頭削峰、灰色過程蓄排、藍(lán)色末端消納、管理提質(zhì)增效,因地制宜,多措并舉,總體形成“1+1+6+X綠灰交融,14片藍(lán)色消納”的規(guī)劃布局?！熬G”是海綿設(shè)施的運用和深化,指在源頭建設(shè)的雨水蓄滯削峰設(shè)施,如設(shè)置在綠地、廣場、小區(qū)的中小型調(diào)蓄設(shè)施和雨水花園、植草溝、生物滯留設(shè)施等,具有生態(tài)、低碳等特征;“灰”指市政排水設(shè)施,包括管網(wǎng)、泵站以及大型調(diào)蓄設(shè)施等;“藍(lán)”指增加河湖面積、打通斷頭河、底泥疏浚、控制河道水位、提高排澇泵站能力等;“管”指管網(wǎng)檢測、修復(fù)、完善、長效養(yǎng)護(hù)等精細(xì)化、智慧化管理措施。

b.初雨治理。自排地區(qū)以“自然凈化”為主,雨水采用多點分散方式自流排放入河,初期雨水治理方式主要是通過建設(shè)海綿設(shè)施對初期雨水進(jìn)行截流、凈化,進(jìn)行生態(tài)治理。強排系統(tǒng)是以“工程凈化”為主,并兼顧海綿設(shè)施的截流、凈化,按初期雨水截流標(biāo)準(zhǔn)開展初期雨水污染治理,在此基礎(chǔ)上,提出區(qū)域污水處理廠應(yīng)滿足1.5倍日均污水量穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的要求,并按此進(jìn)行用地控制。

3 水務(wù)發(fā)展中的生態(tài)理念

3.1 水源地生態(tài)發(fā)展

目前,上海市基本建成陳行水庫、青草沙水庫、東風(fēng)西沙水庫、金澤水庫四大水源地,“兩江并舉、集中取水、水庫供水、一網(wǎng)調(diào)度”的水源地格局已經(jīng)形成。四大水源地原水供水規(guī)模達(dá)到1312.5萬m3/d。但細(xì)細(xì)分析四大水源地的建設(shè)歷程,就可以理解生態(tài)理念是如何融入其中的。

3.1.1 陳行水庫水源地

陳行水庫水源地是上海市第一座封閉式水源地,一期工程于1992年6月竣工。它的建成結(jié)束了上海市以黃浦江作為唯一水源的歷史,是上海開發(fā)利用長江水源的重要里程碑。因陳行水庫位于長江口附近,屬于長江邊灘水庫,一旦遭遇咸潮,海水倒灌便會影響水庫水質(zhì)。陳行水庫采取“避咸蓄淡、避污蓄清”的方式,每年枯水季當(dāng)長江口水體含氯度超標(biāo)不宜取水時,通過水庫的預(yù)蓄水量保證城市正常供水。陳行水庫總庫容約950萬m3,水體面積133萬m2,最大水深約8m。俯瞰陳行水庫,可以發(fā)現(xiàn)其平面形狀呈矩形,像是一個巨大的方形蓄水池,庫區(qū)基本無生態(tài)設(shè)施。

3.1.2 青草沙水庫水源地

自20世紀(jì)90年代開始,為解決上海城市供水總量、飲用水水質(zhì)和供應(yīng)安全三大難題,相關(guān)部門組織開展了十多年全面系統(tǒng)的研究論證,決定在長江口南北港分流口下方、長興島北側(cè)建設(shè)青草沙水庫,2010年該水庫建成,設(shè)計有效庫容為4.35億m3,供水能力為719.0萬m3/d。相比陳行水庫,青草沙水庫在設(shè)計以及后期的運行管理摸索中融入了多種生態(tài)理念,如?為提高水庫自凈能力和預(yù)防水體富營養(yǎng)化,考慮了水庫水體的合理停留時間;?除咸潮入侵期采用水泵搶引外,大部分時間段均利用潮汐動力,通過水閘取水,具有調(diào)度靈活、運行成本低廉的優(yōu)勢;?在水庫運行過程中,通過研究摸索,推進(jìn)水庫生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建,自2013年起,根據(jù)水庫水生生物的變動,適量投放鰱、鳙等魚類,2017年開始建設(shè)生態(tài)護(hù)坡,種植濕生植物、挺水植物,并在坡腳配置了一定面積的沉水植物群落等[7]。

3.1.3 東風(fēng)西沙水庫水源地

東風(fēng)西沙水庫水源地是崇明生態(tài)島建設(shè)的重要支撐,近期供水規(guī)模為21.5萬m3/d,遠(yuǎn)期為40.0萬m3/d。水庫選址于長江口南支上段、崇明本島與東風(fēng)西沙島夾泓,利用東風(fēng)西沙夾泓及北側(cè)崇明大堤、南側(cè)東風(fēng)西沙圈圍加固,新建東、西大堤圍合而成,設(shè)計成河道型水庫,并通過庫型優(yōu)化和庫盆塑造減少緩流區(qū),避免水體富營養(yǎng)化。工程布置最大限度地保留了原有崇明大堤及東風(fēng)西沙島圍堤沿線及島內(nèi)綠化,在不影響近期庫容及蓄水位的情況下保留現(xiàn)有庫內(nèi)灘地。管理區(qū)平面布置采用“濕地島”的設(shè)計概念,人工配置的植物群落自然和諧,充分體現(xiàn)出人與環(huán)境相和諧的內(nèi)涵,符合崇明島作為國際生態(tài)島的理念。水庫在建設(shè)前后均開展了生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查:在水庫建設(shè)前,區(qū)域潮灘植被以蘆葦為主,是崇明島現(xiàn)存幾片面積較大且較完整的蘆葦群落之一;2014年水庫建成通水后再次開展的生態(tài)調(diào)查表明,庫區(qū)水陸交錯帶的挺水植物群落主要有蘆葦群落和水燭群落,并以蘆葦為優(yōu)勢種類[8]。

3.1.4 金澤水庫水源地

為改善黃浦江供水系統(tǒng)水質(zhì),2016年12月黃浦江上游太浦河金澤水庫建成通水,供水規(guī)模為351.0萬m3/d。金澤水庫位于典型平原河網(wǎng)地區(qū),受上游河網(wǎng)來水水質(zhì)成分復(fù)雜等因素影響,存在季節(jié)性藻類、微量有機污染物檢出等水質(zhì)問題。針對這些問題,在庫形小、流量大、停留時間短等限制因素條件下,金澤水庫運用生態(tài)處理技術(shù),建設(shè)強化預(yù)處理區(qū)、生態(tài)凈化區(qū)、生態(tài)蓄水區(qū),并在庫周有針對性地進(jìn)行水生態(tài)系統(tǒng)建設(shè),形成庫周凈化帶。預(yù)處理區(qū)突出水質(zhì)初步凈化功能,以設(shè)置物理凈化+生物接觸氧化技術(shù)為主;生態(tài)凈化區(qū)突出水質(zhì)強化凈化功能,為庫區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)提供必備的生境;生態(tài)蓄水區(qū)在生態(tài)凈化區(qū)處理之后,以設(shè)置水質(zhì)維持技術(shù)為主,防止水體富營養(yǎng)化的發(fā)生。目前,水庫植被主要為人工種植的挺水植物,包括旱傘草、蘆葦、千屈菜、水蔥等。另外,為更有效地控制藻類水華,通過放養(yǎng)鰱、鳙魚進(jìn)行魚類水質(zhì)凈化調(diào)控,控藻效果良好[9]。

3.2 河湖水系生態(tài)發(fā)展

河湖水系不僅關(guān)乎城市面貌的提升,更是彰顯城市文明的重要手段。河道及沿河陸域環(huán)境整治,不僅是“生態(tài)之城”建設(shè)的重要內(nèi)容,更是落實生態(tài)文明建設(shè)、重塑城市公共空間、加強城市治理、推進(jìn)城市更新和海綿城市建設(shè)等新發(fā)展理念的重要載體。《上海市城市總體規(guī)劃(2017—2035年)》提出了將河湖水面率提升至10.5%的規(guī)劃目標(biāo)要求。近年來,上海市水務(wù)部門按照控規(guī)劃、?，F(xiàn)狀、挖潛力、增新量、建機制、嚴(yán)考核的綜合工作思路,提出了河湖水面率達(dá)標(biāo)路徑,將全市河湖水面積從2017年的620.98km2增至2021年的649.21km2,升幅為4.5%。2017—2021年上海市河湖水面變化見圖1。

圖1 2017—2021年上海市河湖水面變化

河湖水面率的增加,提高了全市河網(wǎng)水系的調(diào)蓄能力、水環(huán)境容量,有利于促進(jìn)全市生態(tài)文明建設(shè)。典型舉措包括如下3種:

a.嚴(yán)格法律約束,保證河湖水面率增長。2016年,上海市第十四屆人民代表大會常務(wù)委員會第二十七次會議決定,將《上海市河道管理條例》第二十七條第二款修改為“確因建設(shè)需要填堵河道的,建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)委托具有相應(yīng)資質(zhì)的水利規(guī)劃設(shè)計單位進(jìn)行規(guī)劃論證,并報市人民政府批準(zhǔn)”。

b.規(guī)劃宏觀約束,分片分區(qū)細(xì)化指標(biāo)要求。為更好地推進(jìn)規(guī)劃河湖水面積指標(biāo)落實,經(jīng)市政府批復(fù)的《上海市防洪除澇規(guī)劃(2020—2035年)》明確了14個水利分片和全市16個行政區(qū)的規(guī)劃河湖水面率控制指標(biāo)(見表2和表3),并逐年進(jìn)行考核和公示。

表2 上海市各水利片規(guī)劃河湖水面率

表3 上海市各行政區(qū)規(guī)劃河湖水面率

c.制定技術(shù)文件,指導(dǎo)河道規(guī)劃設(shè)計工作。2018年12月,上海市規(guī)劃和自然資源局、市水務(wù)局聯(lián)合印發(fā)《上海市河道規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則》,從上海市城市發(fā)展和實際需求出發(fā),結(jié)合地域特點,針對河道及沿線陸域的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和管理進(jìn)行了積極探索。

3.3 污水污泥治理生態(tài)發(fā)展

3.3.1 污水收集處理

經(jīng)過多年的發(fā)展建設(shè),目前上海市已基本形成治污為本、截污為先、標(biāo)本兼治的水環(huán)境保護(hù)體系,全市污水治理形成石洞口、竹園、白龍港、杭州灣、嘉定及黃浦江上游、崇明三島六大污水治理區(qū)域。截至2020年底,全市共有污水處理廠42座,處理能力為840.3萬m3/d,尾水排放標(biāo)準(zhǔn)全部達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級A及以上。為進(jìn)一步提升尾水水質(zhì),上海部分污水處理廠已經(jīng)在尾水排口增建了生態(tài)濕地工程。另外,為進(jìn)一步提升污水輸送、處理的保障能力,目前上海市正在大力推進(jìn)連通管工作,即在污水排放系統(tǒng)間設(shè)置連通管,實現(xiàn)污水流量調(diào)配和事故時跨區(qū)域輸送,提高污水系統(tǒng)安全保障率。

3.3.2 污泥處理處置

在大力推進(jìn)污水收集處理的同時,全市也在全力推進(jìn)泥水同治(污泥是指排水設(shè)施產(chǎn)生的污泥,包括污水處理廠污泥、城市排水管道通溝污泥及雨污水泵站柵渣)。截至2020年底,全市污泥處理設(shè)施19座、設(shè)計規(guī)模為1476tDS/d;另外,建成12座設(shè)計規(guī)模共計21萬t/a的通溝污泥處理站。近年來,上海市相關(guān)部門和研究機構(gòu)對污泥有機質(zhì)、養(yǎng)分、熱值、重金屬和微生物等指標(biāo)進(jìn)行了測定,分析了全市污水處理廠污泥的可利用情況。結(jié)果表明,不同區(qū)域污泥的養(yǎng)分含量、有機質(zhì)含量、微生物指標(biāo)、重金屬含量差異較大[10-12]。

全市污泥處理處置遵循“處置決定處理,處理滿足處置,處置方式多樣,處理集約節(jié)約”的總體原則,針對城市土地資源緊張、人口密度大、經(jīng)濟較發(fā)達(dá)的特點,污泥處理處置方式以獨立焚燒后建材利用、統(tǒng)籌利用、協(xié)同焚燒為主,兼顧好氧發(fā)酵后土地利用,以深度脫水后衛(wèi)生填埋作為污泥應(yīng)急保障[13]。目前,中心城區(qū)污水廠污泥獨立焚燒產(chǎn)物灰渣(非危廢)均已進(jìn)行資源化利用(處理后作為水泥攪拌骨料),郊區(qū)污水廠污泥以電廠摻燒與垃圾協(xié)同焚燒為主,全市污水廠污泥資源化利用率已達(dá)89.1%。下階段將著重推進(jìn)郊區(qū)污泥獨立焚燒產(chǎn)物灰渣(非危廢)的資源化利用工作?！渡虾Ｊ信潘笆奈濉币?guī)劃》將污水廠污泥資源化利用率作為約束性指標(biāo),“十四五”末閾值不小于98.0%。

3.3.3 污水資源化利用

目前,上海市污水資源化利用主要有污水處理廠尾水資源化利用、工業(yè)園區(qū)水資源梯級利用等,2020年全市污水資源化利用總量為1390.42萬m3。為進(jìn)一步優(yōu)化用水結(jié)構(gòu)、保障水生態(tài)安全,上海市發(fā)展改革委、市水務(wù)局等十部門聯(lián)合印發(fā)《上海市推進(jìn)污水資源化利用實施方案》(滬發(fā)改環(huán)資〔2022〕6號),明確提出城鎮(zhèn)生活、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)農(nóng)村污水等重點領(lǐng)域污水資源化利用方向、重點任務(wù)和近遠(yuǎn)期目標(biāo)。

4 結(jié) 語

為支撐上海市經(jīng)濟社會可持續(xù)健康發(fā)展,上海市的城市規(guī)劃建設(shè)也在理念和技術(shù)上逐步轉(zhuǎn)變。在新一輪的城市發(fā)展中,對標(biāo)全球城市的發(fā)展目標(biāo),上海市在生態(tài)空間規(guī)劃中應(yīng)積極應(yīng)對生態(tài)效益提升、空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化、休閑需求提升以及生態(tài)安全保障等技術(shù)要求。治水工作,不僅關(guān)乎城市面貌的提升,更是彰顯城市生態(tài)文明的重要手段,上海水務(wù)工作始終圍繞“+生態(tài)”的理念,已基本建立一套符合上海市實際特點和行業(yè)發(fā)展需求的生態(tài)治水綜合舉措。■