张建云院士:平原河网地区 如何提升?
栏目:行业新闻 发布时间:2019-08-02 16:26

2019年7月3日的上海城投研究总院院士论坛上,南京水利科学研究院张建云院士分享了“平原河网地区城市水环境的提升和应用”的主题报告。

01 平原河网区城市水环境的问题与挑战

随着中国城镇化的快速发展,城市水环境质量提升是生态文明建设的重要内容。当前,我国正处于城镇化高速发展阶段,城镇化水平从2000年的36.3%发展至2018年末的59.6%。作为承载国家战略的国家级的三大城市群——协同发展的京津冀、一体化发展的长三角以及粤港澳大湾区均位于平原河网区。但是平原河网区城市水环境的问题却十分突出,治理的难度较大。主要表现为:一是城市的高速发展造成的河道侵占以及入河污染负荷高的情况;二是水系分割严重、连通性较差、水动力弱;三是水体黑臭、富营养化问题突出,水功能区达标率低。这些问题已经成为城市可持续发展的重大瓶颈。

张建云院士认为,问题是一方面,同样我们也面临着新的机遇和挑战。

(1)国家颁布了最严格的水资源管理制度

国务院关于实行最严格水资源管理制度意见中提出,到2020年,重要江河湖泊水功能区水质达标率提高到80%以上,城镇供水水源地水质全面达标。到2030年,主要污染物入河湖总量控制在水功能区纳污能力范围之内,水功能区水质达标率提高到95%以上。都表明了国家对水资源管理的高度重视。

(2)国家对水生态文明建设的新要求

水利部“关于加快推进水生态文明建设工作的意见(水资源【2013】1号)”落实了最严格水资源管理制度;优化水资源配置;强化节约用水管理;严格水资源保护。相关要求也反映了国家对于建设青山绿水的决心和信心。围绕水生态文明建设要求,大范围的试点建设已经展开,现已有105个水生态文明试点城市针对各自水生态系统的功能退化、残缺和丧失情况,科学地确定建设任务,开展相应的工作,已取得显著的效果。

02 城市水环境综合治理目标与技术路径

张建云院士指出,区域水环境综合治理目标是统筹山水林田湖草系统治理,形成“水安全、水资源、水环境、水生态、水景观、水文化”的统筹协调,实现“水清岸绿、鱼虾洄游、环境优美”的景象。

在确保防洪排涝安全下,统筹流域-区域-城区水环境,兼顾航运、景观等,利用外围优质水源,综合运用已有水利工程,通过控源截污、清淤、畅流、活水、管理等综合措施,增大水动力、增加水环境容量、增强河道自净能力,实现水资源可持续高效利用与水环境生态系统改善的良性循环。

对于平原河网城市水环境综合治理思路,张建云院士认为需要有综合治理的措施,包括控源截污、河道整治、水系连通、动力调控、净化强化和生态修复。其中:

截污是前提——达标排放、纳污能力约束。清淤是基础——正本清源、污泥资源化利用。活水是灵魂——增强水动力、实现水流不腐。管理是保障——健全政策法规、规范行为。为了实现上述目标,张建云院士总结了几种平原河网城市环境提升的相关理论和技术:

(1)污染源解析与空间削减理论

采用双稳定同位素方法,揭示城市产流产污时空变化规律,解析入河负荷来源及分布。提出入河污染负荷动态优化调控方法,有效削减入河污染负荷。

(2)水动力调控基础理论

河网水动力对水质指标的作用机制。水动力指标与DO、NH3-N、透明度等水质指标间的响应关系,为水动力调控提供了理论基础。建立置换比与透明度关系,提出河道水体透明度模拟方法。

(3)畅流活水技术

针对优质水源,制定多元互补的引调方案,实现城区水源保障的时空适配性需求。多元互补原则包括因势利导、按需配水、精细调控、优质水源、有序引排等。

(4)环流净水-生态净化-分散布水的成套技术

利用环流净水-生态净化-分散布水的成套技术,实现高沙水、高藻水、污染水的高效利用。

(5)基于活动溢流堰的河网水位精准控制技术

活动溢流堰是一种新型的可调控溢流坝,可以直立挡水、卧倒防水,溢流时形成人工瀑布,具有一定的景观效果,适用于宽度10 m~100 m,水位差1 m~6 m的河道。实现远程控制,是平原河网水动力重构的重要工程措施。

(6)水系连通工程—断头浜连通治理新技术

断头浜原位隔离连通技术,采用隔墙 闸门,形成“活”断头浜。断头浜原位隔离与泵闸组合连通技术也得到了有效利用;断头浜改造浅隧技术,对于较难治理的断头浜,采用“河加隧”技术,即在河道中上部添加盖板,盖板上部为清水,满足景观水的要求,盖板下部实行雨污分流。

(7)水系连通工程—精细调控技术

分析水系格局与水量分配响应关系,科学计算动态需水量和换水周期及水量。科学评价河网连通度,优化控制节点水动力分配,指导区域河网连通工程的综合精细调控,实现河网水体有序流动。

(8)水源水质原位净化技术

通过G20峰会的实例可见,排放严格控制后,进入核心区仍不能达到目标要求的应急处理措施,主要是絮凝及沉淀。利用现有泵站和天然河道,可大幅降低工程成本,处理成本低于0.1元/方。处理后水体透明度不低于1m,主要水质指标氨氮、总磷、高锰酸盐指数、溶解氧满足地表水三类标准。

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编辑:王媛媛


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